一种爬行控制方法、装置、电动汽车和存储介质与流程

1.本发明涉及爬行控制技术领域，尤其涉及一种爬行控制方法、装置、电子设备和存储介质。


背景技术：

2.电动汽车在汽车市场的占有率越来越高，其响应快、噪声小灯有点逐渐被用户接受，当电动汽车在工作过程中的工作状态为爬行状态时，需要精确识别道路坡度和车辆速度，保持车辆控制的稳定性，应对爬行过程中的各种不同工况。
3.目前，对于车辆的爬行控制，现有技术中采用根据实际车都和目标车速的差值获取扭矩的方法通过比例调节和坡度调节来获取目标扭矩，过程过于粗糙，稳定性较差，不能对汽车进行更好的控制。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种爬行控制方法、装置、电子设备和存储介质，实现应对爬行过程各种不同工况，使得电动汽车在爬行控制过程中具有一定的鲁棒性。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种爬行控制方法，该方法包括：获取电动汽车在行驶过程中的行驶参数的测量值；根据行驶参数的测量值和坡度路面的动力学模型，得到行驶参数的估测值；根据行驶参数的估测值和状态观测模型，得到行驶参数的观测值；根据行驶参数的测量值、行驶参数的估测值、行驶参数的观测值和电动汽车在行驶过程中的爬行工况，计算电动汽车在坡度路面的趋近控制值。
6.第二方面，本发明实施例还提供了一种爬行控制装置，该装置包括：参数获取模块，用于获取电动汽车在行驶过程中的行驶参数的测量值；第一计算模块，用于根据行驶参数的测量值和坡度路面的动力学模型，得到行驶参数的估测值；第二计算模块，用于根据行驶参数的估测值和状态观测模型，得到行驶参数的观测值；第三计算模块，用于根据行驶参数的测量值、行驶参数的估测值、行驶参数的观测值和电动汽车在行驶过程中的爬行工况，计算电动汽车在坡度路面的趋近控制值。
7.第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，计算机程序被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行本发明任一实施例的爬行控制方法。
8.第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机指令，计算机指令用于使处理器执行时实现本发明任一实施例的爬行控制方法。
9.本发明实施例的技术方案，通过获取电动汽车在行驶过程中的行驶参数的测量值；根据行驶参数的测量值和坡度路面的动力学模型，得到行驶参数的估测值；根据行驶参数的估测值和状态观测模型，得到行驶参数的观测值；根据行驶参数的测量值、行驶参数的
估测值、行驶参数的观测值和电动汽车在行驶过程中的爬行工况，计算电动汽车在坡度路面的趋近控制值。在上述实施例的基础上，通过获取电动汽车的行驶参数，并对行驶参数进行预测最终得到电动汽车在坡度路面的趋近控制值，保持车辆控制的平稳性，应对爬行过程各种不同工况。
10.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
11.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
12.图1是本发明实施例中提供的一种爬行控制方法的一个流程图；
13.图2是本发明实施例中提供的一种爬行控制方法的又一流程图；
14.图3是本发明实施例中提供的一种爬行控制装置的结构示意图；
15.图4是本发明实施例中提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
16.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
17.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
18.图1是本发明实施例中提供的一种爬行控制方法的一个流程图，本实施例可适用于应对爬行过程中各种不同工况的情况，该方法可以由爬行控制装置来执行，该爬行控制装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该爬行控制装置可配置于电子设备中，如图1所示，本发明实施例的方法具体包括如下步骤：
19.s110、获取电动汽车在行驶过程中的行驶参数的测量值。
20.其中，行驶参数包括行驶车速和行驶加速度，行驶车速可以用于表示电动汽车在行驶过程中的行驶的快慢，行驶加速度是指电动汽车在单位时间内行驶车速的变化率，可以反应电动汽车在某一时刻的运动状态。
21.具体的，在电动汽车行驶过程中，根据电动汽车的传感器获取电动汽车的行驶车
速的测量值和行驶加速度的测量值。
22.s120、根据行驶参数的测量值和坡度路面的动力学模型，得到行驶参数的估测值。
23.具体的，根据行驶车速的测量值、行驶加速度的测量值和车速动力学模型，得到行驶车速的估测值。其中，车速动力学模型为m为电动汽车的质量，为行驶车速的估测值，v
x
为行驶车速的测量值，m
t,d
为电机扭矩，r为车轮滚动半径，fr为道路滚动阻力系数，ρ为空气密度，a为电动汽车的迎风面积，cd为空气阻力系数，θ为道路坡度的测量值，x为时刻。
24.进一步的，在平路上电动汽车的轮胎力且电动汽车的行驶加速度a
x
与轮胎力f
x
之间的关系为ma
x
＝f
x
，则通过车速动力学模型轮胎力和行驶加速度a
x
与轮胎力f
x
之间的关系ma
x
＝f
x
得到行驶车速的估计值同时通过电动电动汽车的传感器获取到行驶加速度的测量值a
x
之后，通过行驶加速度下一时刻与上一时刻的差值确定行驶加速度的估测值
25.s130、根据行驶参数的估测值和状态观测模型，得到行驶参数的观测值。
26.具体的，在获取到电动汽车的行驶车速的估计值和行驶加速度的估测值之后，进一步的，根据状态观测模型，计算校正项，校正项包括行驶车速的校正项和行驶加速度的校正项，用于对电动汽车的行驶车速的估计值和行驶加速度的估测值进行校正，然后分别得到行驶车速的观测值和行驶加速度的观测值
27.s140、根据行驶参数的测量值、行驶参数的估测值、行驶参数的观测值和电动汽车在行驶过程中的爬行工况，计算电动汽车在坡度路面的趋近控制值。
28.具体的，在获取并计算的到行驶车速的测量值v
x
、行驶车速的估测值行驶车速的观测值行驶加速度的测量值a
x
、行驶加速度的估测值和行驶加速度的观测值之后，进一步根据电动汽车在行驶过程中的爬行工况，计算电动汽车在坡度路面的趋近控制值。
29.在上述实施例的基础上，进一步的，根据行驶参数的测量值、行驶参数的估测值、行驶参数的观测值和滑模面参数，得到滑模面函数；当电动汽车的爬行工况处于稳定状态时，对滑模面函数求导，并令滑模面函数和行驶车速的估测值等于0，计算电动汽车在坡度路面的趋近控制值；当电动汽车的爬行工况处于非稳定状态时，对滑模面函数进行幂次趋近律计算，得到电动汽车在坡度路面的趋近控制值。
30.其中，滑模面参数为c，表示电动汽车行驶过程中的爬行工况的斜率，滑模面函数其中，e＝v
x-vd，e表示x时刻的实际车速的测量值v
x
与爬行目标车速
vd的差值，vd为车辆在爬行过程中预设的电动汽车的爬行目标车速，为行驶车速的估测值与爬行目标车速vd的加速度的差值。
31.具体的，在确定滑模面函数s之后，进一步对滑模面函数s求导得到滑模面函数当电动汽车进入滑模面之后，令滑模面函数的导数同时要求目标车速为预设稳定值，因此电动汽车的爬行目标车速的倒数即爬行目标车速vd的加速度为0，则通过推导出结合推导出电动汽车在坡度路面的趋近控制值，即电动汽车的电机扭矩。
32.在上述实施例的基础上，进一步的，当电动汽车的爬行工况处于稳定状态时，针对爬行工况，电动汽车在坡度路面的趋近控制值为m
t,d
1；当电动汽车的爬行工况处于非稳定状态时，电动汽车在坡度路面的趋近控制值为m
t,d
2。
33.进一步的，当电动汽车的爬行工况处于稳定状态时，针对爬行工况，电动汽车的电机扭矩为即当电动汽车的爬行工况处于非稳定状态时，针对爬行工况，滑模面函数其中，ε＞0，0＜α＜1，sgn表示符号函数，k为常数项，当s＞0时，符号函数取1，当s＜0时，符号函数取-1，最后通过与推导出电动汽车的电机扭矩
34.这样设置的好处在于，可以通过对电动汽车在爬行工况行驶过程中的电动扭矩进行计算，保持车辆控制的平稳性。
35.本发明实施例的技术方案，通过获取电动汽车在行驶过程中的行驶参数的测量值；根据行驶参数的测量值和坡度路面的动力学模型，得到行驶参数的估测值；根据行驶参数的估测值和状态观测模型，得到行驶参数的观测值；根据行驶参数的测量值、行驶参数的估测值、行驶参数的观测值和电动汽车在行驶过程中的爬行工况，计算电动汽车在坡度路面的趋近控制值。在上述实施例的基础上，通过获取电动汽车的行驶参数，并对行驶参数进行预测最终得到电动汽车在坡度路面的趋近控制值，保持车辆控制的平稳性，应对爬行过程各种不同工况。
36.图2是本发明实施例中提供的一种爬行控制方法的又一流程图，在上述实施例的基础上，对于如何根据得到行驶参数的估测值计算行驶参数的观测值和电动汽车在坡度路面的趋近控制值进一步优化，如图2所示，该方法的具体包括如下步骤：
37.s210、获取电动汽车在行驶过程中的行驶参数的测量值。
38.具体的，在电动汽车行驶过程中，根据电动汽车的传感器获取电动汽车的行驶车速的测量值和行驶加速度的测量值。
39.s220、根据行驶参数的测量值和坡度路面的动力学模型，得到行驶参数的估测值。
40.具体的，根据行驶车速的测量值、行驶加速度的测量值和车速动力学模型，得到行驶车速的估测值。其中，车速动力学模型为m为电动汽车的质量，为行驶车速的估测值，v
x
为行驶车速的测量值，m
t,d
为电机扭矩，r为车轮滚动半径，fr为道路滚动阻力系数，ρ为空气密度，a为电动汽车的迎风面积，cd为空气阻力系数，θ为道路坡度的测量值，x为时刻。
41.进一步的，在平路上电动汽车的轮胎力且电动汽车的行驶加速度a
x
与轮胎力f
x
之间的关系为ma
x
＝f
x
，则通过车速动力学模型轮胎力和行驶加速度a
x
与轮胎力f
x
之间的关系ma
x
＝f
x
得到行驶车速的估计值同时通过电动电动汽车的传感器获取到行驶加速度的测量值a
x
之后，通过行驶加速度下一时刻与上一时刻的差值确定行驶加速度的估测值
42.s230、根据行驶参数的估测值和状态观测模型，计算校正项。
43.其中，校正项包括行驶车速的校正项和行驶加速度的校正项，
44.具体的，根据行驶车速的测量值v
x
和行驶车速的估测值确定行驶车速的校正项为根据行驶加速度的测量值a
x
和行驶加速度的估测值确定行驶加速度的校正项为
45.s240、根据行驶车速的估测值和行驶车速的校正项，得到行驶车速的观测值，以及根据行驶加速度的估测值和所述行驶加速度的校正项，得到行驶加速度的观测值。
46.具体的，根据行驶车速的状态观测模型和行驶加速度的校正项为计算得到行驶车速的观测值根据行驶加速度的状态观测模型和行驶车速的校正项为计算得到行驶加速度的观测值
47.s250、根据行驶参数的测量值、行驶参数的估测值、行驶参数的观测值和电动汽车在行驶过程中的爬行工况，计算电动汽车在坡度路面的趋近控制值。
48.具体的，在获取并计算的到行驶车速的测量值v
x
、行驶车速的估测值行驶车速的观测值行驶加速度的测量值a
x
、行驶加速度的估测值和行驶加速度的观测值之后，进一步根据电动汽车在行驶过程中的爬行工况，计算电动汽车在坡度路面的趋近控制值。
49.本发明实施例的技术方案，通过获取电动汽车在行驶过程中的行驶参数的测量
值，根据行驶参数的测量值和坡度路面的动力学模型，得到行驶参数的估测值，根据状态观测模型，计算校正项，根据行驶车速的估测值和行驶车速的校正项，得到行驶车速的观测值，以及根据行驶加速度的估测值和所述行驶加速度的校正项，得到行驶加速度的观测值,根据行驶参数的测量值、行驶参数的估测值、行驶参数的观测值和电动汽车在行驶过程中的爬行工况，计算电动汽车在坡度路面的趋近控制值。在上述实施例的基础上，通过获取电动汽车的行驶参数，然后进一步通过校正项对形势参数进行校正，并通过校正后的行驶参数进行预测最终得到电动汽车在坡度路面的趋近控制值，即电动汽车在爬行过程中的电机扭矩，使得电动汽车能够保持车辆控制的平稳性，应对爬行过程各种不同工况。
50.图3是本发明实施例中提供的一种爬行控制装置的结构示意图，如图3所示，该装置包括：参数获取模块310、第一计算模块320、第二计算模块330和第三计算模块340。其中，
51.参数获取模块310，用于获取电动汽车在行驶过程中的行驶参数的测量值。
52.第一计算模块320，用于根据行驶参数的测量值和坡度路面的动力学模型，得到行驶参数的估测值。
53.第二计算模块330，用于根据行驶参数的估测值和状态观测模型，得到行驶参数的观测值。
54.第三计算模块340，用于根据行驶参数的测量值、行驶参数的估测值、行驶参数的观测值和电动汽车在行驶过程中的爬行工况，计算电动汽车在坡度路面的趋近控制值。
55.可选的，驶参数包括行驶车速和行驶加速度。
56.可选的，第一计算模块320，具体用于：根据行驶车速的测量值、行驶加速度的测量值和车速动力学模型，得到行驶车速的估测值；根据行驶加速度的测量值得到行驶加速度的估测值。
57.可选的，车速动力学模型为其中，m为电动汽车的质量，为行驶车速的估计值，v为行驶车速的测量值，m
t,d
为电机扭矩，r为车轮滚动半径，fr为道路滚动阻力系数，ρ为空气密度，a为电动汽车的迎风面积，cd为空气阻力系数，θ为道路坡度的测量值。
58.可选的，第二计算模块330，具体用于：根据状态观测模型，计算校正项，校正项包括行驶车速的校正项和行驶加速度的校正项；根据行驶车速的估测值和行驶车速的校正项，得到行驶车速的观测值，以及根据行驶加速度的估测值和行驶加速度的校正项，得到行驶加速度的观测值。
59.可选的，第三计算模块340，具体用于：根据行驶参数的测量值、行驶参数的估测值、行驶参数的观测值和滑模面参数，得到滑模面函数；当电动汽车的爬行工况处于稳定状态时，对滑模面函数求导，并令滑模面函数和行驶车速的估测值等于0，计算电动汽车在坡度路面的趋近控制值；当电动汽车的爬行工况处于非稳定状态时，对滑模面函数进行幂次趋近律计算，得到电动汽车在坡度路面的趋近控制值。
60.可选的，第三计算模块340，具体用于：当电动汽车的爬行工况处于稳定状态时，电动汽车在坡度路面的趋近控制值为m
t,d
1；当电动汽车的爬行工况处于非稳定状态时，电动汽车在坡度路面的趋近控制值为m
t,d
2。
61.本发明实施例所提供的爬行控制装置可执行本发明任意实施例所提供的爬行控
制方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
62.图4示出了可以用来实施本发明的实施例的电子设备10的结构示意图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备(如头盔、眼镜、手表等)和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。
63.如图4所示，电子设备10包括至少一个处理器11，以及与至少一个处理器11通信连接的存储器，如只读存储器(rom)12、随机访问存储器(ram)13等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器11可以根据存储在只读存储器(rom)12中的计算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器(ram)13中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在ram 13中，还可存储电子设备10操作所需的各种程序和数据。处理器11、rom 12以及ram 13通过总线14彼此相连。输入/输出(i/o)接口15也连接至总线14。
64.电子设备10中的多个部件连接至i/o接口15，包括：输入单元16，例如键盘、鼠标等；输出单元17，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元18，例如磁盘、光盘等；以及通信单元19，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元19允许电子设备10通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
65.处理器11可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器11的一些示例包括但不限于中央处理单元(cpu)、图形处理单元(gpu)、各种专用的人工智能(ai)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器(dsp)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理，例如方法爬行控制。
66.在一些实施例中，方法爬行控制可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元18。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由rom 12和/或通信单元19而被载入和/或安装到电子设备10上。当计算机程序加载到ram 13并由处理器11执行时，可以执行上文描述的方法爬行控制的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器11可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行方法爬行控制。
67.本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)、专用标准产品(assp)、芯片上系统的系统(soc)、负载可编程逻辑设备(cpld)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
68.用于实施本发明的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被
实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
69.在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
70.为了提供与用户的交互，可以在电子设备上实施此处描述的系统和技术，该电子设备具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，crt(阴极射线管)或者lcd(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给电子设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。
71.可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(lan)、广域网(wan)、区块链网络和互联网。
72.计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与vps服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。
73.应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
74.上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。