一种飞行汽车线控底盘控制系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116022162A(43)申请公布日2023.04.28(21)申请号202310030052.2B60F5/02(2006.01)(22)申请日2023.01.09B60W50/00(2006.01)(71)申请人北京理工大学地址100081北京市海淀区中关村南大街5号(72)发明人王伟达杨超胡彪马泰恒张宇航孙同林李颖岳兴项昌乐(74)专利代理机构山西木木三专利代理事务所(普通合伙)14128专利代理师颜思文(51)Int.Cl.B60W50/023(2012.01)B60W50/02(2012.01)B60W50/029(2012.01)权利要求书4页说明书8页附图1页(54)发明名称一种飞行汽车线控底盘控制系统(57)摘要本发明提供一种飞行汽车线控底盘控制系统，包括：信号接收与处理模块、动力学控制模块、执行控制模块，所述飞行汽车线控底盘控制系统还包括：故障诊断与定位模块、容错控制模块；其中，信号接收与处理模块用于对接收的各类信息进行预处理，将故障检测结果发送至容错控制模块以及外部；故障诊断与定位模块用于根据上述信息，检测并定位执行机构发生的故障；容错控制模块用于根据分类故障重构各执行力矩；执行控制模块用于根据各力矩进行执行关系换算。本发明所述飞行汽车线控底盘控制系统飞行汽车线控底盘控制系统能适用于分体式飞行车辆的特定需求，且具有控制精度高、响应快的特点，可广泛应用于飞行车辆领域。CN116022162ACN116022162A权利要求书1/4页1.一种飞行汽车线控底盘控制系统，包括信号接收与处理模块、动力学控制模块、执行控制模块，其特征在于，所述飞行汽车线控底盘控制系统还包括：故障诊断与定位模块、容错控制模块；其中，信号接收与处理模块，还用于对外部规划系统发送的期望转向角δd、期望车速vd，外部操作系统发送的操作模式信号、油门信号或制动信号，检测系统发送的实时车速vx、实时质心侧偏角βx、实时横摆角速度ωx、实时转向角δx、前轮补偿角Δδc，进行预处理后发送至故障诊断与定位模块、容错控制模块；将故障诊断与定位模块发送的故障检测结果与对应的位置预处理后发送至容错控制模块以及外部的操作系统与规划系统；故障诊断与定位模块，用于根据所述信号接收与处理模块发送的上述预处理后的信息，检测并定位执行机构发生的故障；按照转向、制动、驱动的顺序，依次确定发生的故障为单转向故障、单制动故障、单驱动故障、混合故障或正常状态，并将对应生成的转向故障参数系数ks、制动故障参数矩阵Kd、驱动故障参数矩阵Kj发送至容错控制模块；将上述故障检测结果与对应的位置发送至信号接收与处理模块；容错控制模块，用于根据来自所述信号接收与处理模块的上述预处理后信息以及转向故障系数ks、制动故障参数矩阵Kd、驱动故障参数矩阵Kj进行分类故障处理，将得到的各力矩发送至执行控制模块或外部执行机构；执行控制模块，用于根据容错控制模块发送的各力矩按对应的物理关系换算后进行配置，并将配置后的结果发送至外部执行机构。2.根据权利要求1所述的飞行汽车线控底盘控制系统，其特征在于，所述信号接收与处理模块还用于接收外部检测系统发送的所述飞行汽车自身与前方障碍物或者前方突然插入的车辆与人之间的实时距离，并对该实时距离进行预处理后发送至所述动力学控制模块；所述动力学控制模块，还用于预先设定并存储设定距离阈值；判断所述信号接收与处理模块发送的实时距离是否小于设定距离阈值：如果是，则触发应急控制，并将应急控制指令发送至所述执行控制模块；所述执行控制模块，还用于根据所述动力学控制模块发送的应急控制指令进行应急处理，并将应急处理结果发送至外部执行机构。3.根据权利要求1或2所述的飞行汽车线控底盘控制系统，其特征在于，所述容错控制模块包括：控制律生成单元、状态正常单元、单驱动故障容错单元、单制动故障容错单元、单转向故障容错单元、混合故障容错单元；其中，控制律生成单元，用于根据所述信号接收与处理模块发送的操作模式信号，判断所述飞行汽车处于自动驾驶模态或手动驾驶模态：当处于自动驾驶模态时，对实时车速vx与期望车速vd之间的车速差进行PI控制，得到实时控制力矩Tx；当处于手动驾驶模态时，通过解析根据所述信号接收与处理模块发送的油门信号或制动信号，确定实时控制力矩Tx；采用二自由度动力学模型对所述信号接收与处理模块发送的实时转向角δx、实时车速vx进行处理，得到期望质心侧偏角期望横摆角速度进而得到滑模控制律U：其中，滑模面为2CN116022162A权利要求书2/4页前后轴距L＝a+b，a表示所述飞行汽车质心到前轴的距离，b表示所述飞行汽车质心到后轴的距离；K为稳定性因素，Cr为所述飞行汽车的后轮侧偏刚度，m表示所述飞行汽车的质量，By表示横