CN106564527A - 一种车辆液压转向系统的控制方法和装置 - Google Patents

一种车辆液压转向系统的控制方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供了一种车辆液压转向系统的控制方法和装置，涉及车辆控制领域，以解决现有技术中车辆液压转向系统的控制精度较低的问题而发明。本发明实施例提供的技术方案包括：如果到预设第一采样周期，分别获取当前第一采样周期的左转向实际电流和右转向实际电流；将预设电流分别减去所述当前第一采样周期的左转向实际电流和右转向实际电流，得到当前第一采样周期的左转向电流差和右转向电流差；分别通过预设第一PID算法对所述当前第一采样周期的左转向电流差和右转向电流差进行计算，得到左转向PWM信号和右转向PWM信号；通过所述左转向PWM信号和所述右转向PWM信号控制车辆液压转向系统。本发明实施例提供的技术方案可以用于车辆液压转向系统中。

Description

一种车辆液压转向系统的控制方法和装置
技术领域
本发明涉及车辆控制领域，特别是涉及一种车辆液压转向系统的控制方法和装置。
背景技术
中国是一个农业大国，同时也是一个人口大国，农业安全对中国至关重要。发展农业现代化是未来农业的必然趋势，发展车辆自动导航是农业现代化的重要基础，车辆自动导航可以增加农业产值、提高土地利用率、减少损失，同时能大幅度降低车辆驾驶员的劳动强度。
车辆液压转向是车辆自动导航的关键技术之一。现有技术中，车辆液压转向系统的控制过程包括：如果到采样周期，通过PID算法对角度差进行计算，得到PWM信号后，通过PWM信号控制车辆液压转向系统实现车辆的转向。
然而，由于车辆液压转向系统长时间运行时温度会升高，其电磁阀的等效电阻也会随着温度的升高而升高，等效电流便会逐渐降低，导致电磁阀的有效输出功率降低，进而导致车辆液压转向系统的控制精度较低。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种车辆液压转向系统的控制方法和装置，以解决现有的车辆液压转向系统的控制精度较低的问题。
为了解决上述问题，本发明公开了一种车辆液压转向系统的控制方法，包括：如果到预设第一采样周期，分别获取当前第一采样周期的左转向实际电流和右转向实际电流；将预设电流分别减去所述当前第一采样周期的左转向实际电流和右转向实际电流，得到当前第一采样周期的左转向电流差和右转向电流差；分别通过预设第一PID算法对所述当前第一采样周期的左转向电流差和右转向电流差进行计算，得到左转向PWM信号和右转向PWM信号；通过所述左转向PWM信号和所述右转向PWM信号控制车辆液压转向系统。
为了解决上述问题，本发明又提供了一种车辆液压转向系统的控制装置，包括：
电流检测模块，用于如果到预设第一采样周期，分别获取当前第一采样周期的左转向实际电流和右转向实际电流；
电流差计算模块，与所述电流检测模块相连，用于将预设电流分别减去所述电流差检测模块获取的第一采样周期的左转向实际电流和右转向实际电流，得到当前第一采样周期的左转向电流差和右转向电流差；
PID计算模块，与所述电流差计算模块相连，用于分别通过预设第一PID算法对所述电流差计算模块得到的当前第一采样周期的左转向电流差和右转向电流差进行计算，得到左转向PWM信号和右转向PWM信号；
转向控制模块，与所述PID计算模块相连，用于通过所述PID计算模块得到的左转向PWM信号和所述右转向PWM信号控制车辆液压转向系统。
本发明实施例提供的车辆液压转向系统的控制方法和装置，通过获取左/右转向实际电流，利用PID算法实现对车辆液压转向系统的闭环控制，使电磁阀的有效输出功率不受温度的影响，从而提高车辆液压转向系统的控制精度。本发明实施例提供的技术方案，解决了现有技术中由于车辆液压转向系统长时间运行时温度会升高，其电磁阀的等效电阻也会随着温度的升高而升高，等效电流便会逐渐降低，导致电磁阀的有效输出功率降低，进而导致车辆液压转向系统的控制精度较低的问题。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的车辆液压转向系统的控制方法的流程图；
图2是本发明实施例2提供的车辆液压转向系统的控制方法的流程图；
图3是本发明实施例3提供的车辆液压转向系统的控制装置的结构示意图一；
图4是本发明实施例3提供的车辆液压转向系统的控制装置的结构示意图二。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
实施例1
如图1所示，本发明实施例提供一种车辆液压转向系统的控制方法，包括：
步骤101，如果到预设第一采样周期，分别获取当前第一采样周期的左转向实际电流和右转向实际电流。
在本实施例中，可以通过检测电阻实时检测液压电磁阀的电流，从而获取左转向实际电流和右转向实际电流。
步骤102，将预设电流分别减去当前第一采样周期的左转向实际电流和右转向实际电流，得到当前第一采样周期的左转向电流差和右转向电流差。
在本实施例中，左转向电流差I左＝预设电流I2-左转向实际电流I1；右转向电流差I右＝预设电流I2-右转向实际电流I3。
步骤103，分别通过预设第一PID算法对当前第一采样周期的左转向电流差和右转向电流差进行计算，得到左转向PWM信号和右转向PWM信号。
在本实施例中，步骤103中第一PID算法可以包括左转向PID算法和右转向PID算法，此时，步骤103具体包括：通过左转向PID算法对所述当前第一采样周期的左转向电流差进行计算，得到左转向PWM信号；通过右转向PID算法对所述当前第一采样周期的右转向电流差进行计算，得到右转向PWM信号。其中，左转向PID算法的比例积分微分系数可以与右转向PID算法的比例积分微分系数相同；特别的，为了使车辆液压转向系统的控制方式更接近现实车辆机械磨损和机械结构的区别，进而提高车辆液压转向系统的控制精度和响应速度，左转向PID算法的比例积分微分系数与右转向PID算法的比例积分微分系数不同。
在本实施例中，通过左/右转向PID算法对所述当前第一采样周期的左/右转向电流差进行计算，包括：获取前一第一采样周期的左/右转向电流差和电流差积分；根据所述前一第一采样周期的左/右转向电流差积分、所述当前第一采样周期的左/右转向电流差和所述第一采样周期，获取当前第一采样周期的左/右转向电流差积分；根据所述前一第一采样周期的左/右转向电流差、所述当前第一采样周期的左/右转向电流差和所述第一采样周期，获取当前第一采样周期的左/右转向电流差微分；根据所述左/右转向PID算法的比例积分微分系数、当前第一采样周期的左/右转向电流差、当前第一采样周期的左/右转向电流差积分和当前第一采样周期的左/右转向电流差微分，获取所述左/右转向PWM信号。
即当前第一采样周期的左转向电流差积分Ii左＝前一第一采样周期的左转向电流差积分Iib左+当前第一采样周期的左转向电流差I左*第一采样周期ti；当前第一采样周期的左转向电流差Id左＝(当前第一采样周期的左转向电流差I左-前一第一采样周期的左转向电流差Ib左)/第一采样周期ti；左转向PWM信号M左＝KP左*I左+KI左*Ii左+KD左*Id左；KP左、KI左、KD左为左转向PID算法的PID系数。
当前第一采样周期的右转向电流差积分Ii右＝前一第一采样周期的右转向电流差积分Iib右+当前第一采样周期的右转向电流差I右*第一采样周期ti；当前第一采样周期的右转向电流差微分Id右＝(当前第一采样周期的右转向电流差I右-前一第一采样周期的右转向电流差Ib右)/第一采样周期ti；右转向PWM信号M右＝KP右*I右+KI右*Ii右+KD右*Id右；KP右、KI右、KD右为右转向PID算法的PID系数。
步骤104，通过左转向PWM信号和右转向PWM信号控制车辆液压转向系统。
在本实施例中，通过步骤104控制车辆液压转向系统的具体方式可以为：将左/右转向PWM信号作为H桥驱动的输入，将左/右转向PWM信号转换为左转向信号和右转向信号；通过左转向信号和右转向信号控制电磁阀实现车辆的转向。
本发明实施例提供的车辆液压转向系统的控制方法，通过获取左/右转向实际电流，利用PID算法实现对车辆液压转向系统的闭环控制，使电磁阀的有效输出功率不受温度的影响，从而提高车辆液压转向系统的控制精度。本发明实施例提供的技术方案，解决了现有技术中由于车辆液压转向系统长时间运行时温度会升高，其电磁阀的等效电阻也会随着温度的升高而升高，等效电流便会逐渐降低，导致电磁阀的有效输出功率降低，进而导致车辆液压转向系统的控制精度较低的问题。
实施例2
如图2所示，本发明实施例提供一种车辆液压转向系统的控制方法，该方法与图1所示的相似，区别在于，在步骤101之前，还包括：
步骤105，如果到预设第二采样周期，获取当前第二采样周期的车辆实际角度。
在本实施例中，可以通过角度传感器实时检测车辆转向轮的角度值，从而获取当前第二采样周期的车辆实际角度。
步骤106，将当前第二采样周期的预设角度减去车辆实际角度，得到当前第二采样周期的角度差。
步骤107，根据该当前第二采样周期的角度差获取对应的采样电流。
在本实施例中，通过步骤107获取采样电流的过程可以为：通过预设第二PID算法对当前第二采样周期的角度差进行计算，得到对应的采样电流。特别的，由于PID算法的输出带有系统滞后时间和算法滞后时间，导致车辆液压转向系统的响应速度较慢，为提高车辆液压转向系统的响应速度，通过步骤107获取电流的过程还可以为：通过预设第三PID算法和预设前向反馈算法对所述当前第二采样周期的角度差进行计算，得到对应的采样电流。
其中，通过预设第三PID算法和预设前向反馈算法对所述当前第二采样周期的角度差进行计算，包括：获取前一第二采样周期的预设角度、角度差和角度差积分；根据所述前一第二采样周期的角度差、前一第二采样周期的角度差积分、当前第二采样周期的角度差和第二采样周期，获取当前第二采样周期的角度差微分和角度差积分；根据所述前一第二采样周期的预设角度、当前第二采样周期的预设角度和第二采样周期，获取前向反馈值；根据所述第三PID算法的比例积分微分系数、当前第二采样周期的角度差、角度差微分、角度差积分、前向反馈算法预设的前向反馈系数和前向反馈值，获取对应的采样电流。
其中，所述根据所述前一第二采样周期的角度差、前一第二采样周期的角度差积分、当前第二采样周期的角度差和第二采样周期，获取当前第二采样周期的角度差微分和角度差积分具体为：将所述当前第二采样周期的角度差乘以所述第二采样周期，得到当前采样时刻的角度差；将所述当前采样时刻的角度差加上所述前一第二采样周期的角度差积分，得到所述当前第二采样周期的角度差积分；将所述当前第二采样周期的角度差减去前一第二采样周期的角度差，得到角度差的变化值；将所述角度差的变化值除以所述第二采样周期，得到当前第二采样周期的角度差微分；
所述根据所述前一第二采样周期的预设角度、当前第二采样周期的预设角度和第二采样周期，获取前向反馈值具体为：将所述当前第二采样周期的预设角度减去所述前一第二采样周期的预设角度，得到预设角度的变化值；将所述预设角度的变化值除以所述第二采样周期，得到所述前向反馈值；
根据所述第三PID算法预设的比例积分微分系数、当前第二采样周期的角度差、角度差微分、角度差积分、前向反馈算法预设的前向反馈系数和前向反馈值，获取对应的采样电流具体为：将所述第三PID算法的比例系数乘以所述当前第二采样周期的角度差，得到比例项；将所述第三PID算法的积分系数乘以所述当前第二采样周期的角度差积分，得到积分项；将所述第三PID算法的微分系数乘以所述当前第二采样周期的角度差微分，得到微分项；将所述前向反馈系数乘以前向反馈值，得到前馈项；获取所述比例项、积分项、微分项和前馈项之和，得到对应的采样电流。
步骤108，根据该采样电流修正预设电流。
在本实施例中，通过步骤108修正预设电流的方式可以为将预设电流的数值替换为采样电流的值。
进一步的，为了保证双闭环的稳定性，该第一采样周期小于第二采样周期；具体的，第二采样周期可以为内环采样周期的4倍。
在本实施例中，在PID算法的基础上增加前向反馈算法，由于前向反馈算法不受纯滞后特性的影响，因此可以在不影响精度的前提下显著提升车辆液压转向系统的响应速度。
本发明实施例提供的车辆液压转向系统的控制方法，通过获取左/右转向实际电流，利用PID算法实现对车辆液压转向系统的闭环控制，使电磁阀的有效输出功率不受温度的影响，从而提高车辆液压转向系统的控制精度。本发明实施例提供的技术方案，解决了现有技术中由于车辆液压转向系统长时间运行时温度会升高，其电磁阀的等效电阻也会随着温度的升高而升高，等效电流便会逐渐降低，导致电磁阀的有效输出功率降低，进而导致车辆液压转向系统的控制精度较低的问题。
实施例3
如图3所示，本发明实施例提供一种车辆液压转向系统的控制装置，包括：
电流检测模块301，用于如果到预设第一采样周期，分别获取当前第一采样周期的左转向实际电流和右转向实际电流；
电流差计算模块302，与所述电流检测模块相连，用于将预设电流分别减去所述电流差检测模块获取的第一采样周期的左转向实际电流和右转向实际电流，得到当前第一采样周期的左转向电流差和右转向电流差；
PID计算模块303，与所述电流差计算模块相连，用于分别通过预设第一PID算法对所述电流差计算模块得到的当前第一采样周期的左转向电流差和右转向电流差进行计算，得到左转向PWM信号和右转向PWM信号；
转向控制模块304，与所述PID计算模块相连，用于通过所述PID计算模块得到的左转向PWM信号和所述右转向PWM信号控制车辆液压转向系统。
在本实施例中，通过电流检测模块301、电流差计算模块302、PID计算模块303和转向控制模块304实现车辆液压转向系统的控制的过程，与本发明实施例1提供的过程相似，在此不再一一赘述。
进一步的，如图4所示，本实施例提供的车辆液压转向系统的控制装置，还包括：
角度检测模块305，用于如果到预设第二采样周期，获取当前第二采样周期的车辆实际角度；
角度差计算模块306，与所述角度检测模块相连，将当前第二采样周期的预设角度减去所述角度检测模块获取的实际角度，得到当前第二采样周期的角度差；
采样电流获取模块307，与所述角度差计算模块相连，用于根据所述角度差计算模块得到的当前第二采样周期的角度差获取对应的采样电流；
电流修正模块308，分别与所述采样电流获取模块和所述电流差计算模块相连，用于根据所述采样电流获取模块获取的采样电流修正所述预设电流。
在本实施例中，当控制装置还包括角度检测模块305、角度差计算模块306、采样电流获取模块307和电流修正模块308时，车辆液压转向系统的控制过程，与本发明实施例2提供的相似，在此不再一一赘述。
本发明实施例提供的车辆液压转向系统的控制装置，通过获取左/右转向实际电流，利用PID算法实现对车辆液压转向系统的闭环控制，使电梯发的有效输出功率不受温度的影响，从而提高车辆液压转向系统的控制精度。本发明实施例提供的技术方案，解决了现有技术中由于车辆液压转向系统长时间运行时温度会升高，其电磁阀的等效电阻也会随着温度的升高而升高，等效电流便会逐渐降低，导致电磁阀的有效输出功率降低，进而导致车辆液压转向系统的控制精度较低的问题。
附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，所述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
描述于本申请实施例中所涉及到的单元或模块可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的单元或模块也可以设置在处理器中，例如，可以描述为：一种处理器包括XX单元、YY单元以及ZZ单元。其中，这些单元或模块的名称在某种情况下并不构成对该单元或模块本身的限定，例如，XX单元还可以被描述为“用于XX的单元”。
作为另一方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施例中所述装置中所包含的计算机可读存储介质；也可以是单独存在，未装配入设备中的计算机可读存储介质。计算机可读存储介质存储有一个或者一个以上程序，所述程序被一个或者一个以上的处理器用来执行描述于本申请的公式输入方法。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (11)

1.一种车辆液压转向系统的控制方法，其特征在于，包括：
如果到预设第一采样周期，分别获取当前第一采样周期的左转向实际电流和右转向实际电流；
将预设电流分别减去所述当前第一采样周期的左转向实际电流和右转向实际电流，得到当前第一采样周期的左转向电流差和右转向电流差；
分别通过预设第一PID算法对所述当前第一采样周期的左转向电流差和右转向电流差进行计算，得到左转向PWM信号和右转向PWM信号；
通过所述左转向PWM信号和所述右转向PWM信号控制车辆液压转向系统。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述将预设电流分别减去所述当前第一采样周期的左转向实际电流和右转向实际电流之前，所述方法还包括：
如果到预设第二采样周期，获取当前第二采样周期的车辆实际角度；
将当前第二采样周期的预设角度减去所述车辆实际角度，得到当前第二采样周期的角度差；
根据所述当前第二采样周期的角度差获取对应的采样电流；
根据所述采样电流修正所述预设电流。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前第二采样周期的角度差获取对应的采样电流，包括：
通过预设第二PID算法对所述当前第二采样周期的角度差进行计算，得到对应的采样电流；或者，
通过预设第三PID算法和预设前向反馈算法对所述当前第二采样周期的角度差进行计算，得到对应的采样电流。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述通过预设第三PID算法和预设前向反馈算法对所述当前第二采样周期的角度差进行计算，包括：
获取前一第二采样周期的预设角度、角度差和角度差积分；
根据所述前一第二采样周期的角度差、前一第二采样周期的角度差积分、当前第二采样周期的角度差和第二采样周期，获取当前第二采样周期的角度差微分和角度差积分；
根据所述前一第二采样周期的预设角度、当前第二采样周期的预设角度和第二采样周期，获取前向反馈值；
根据所述第三PID算法的比例积分微分系数、当前第二采样周期的角度差、角度差微分、角度差积分、前向反馈算法预设的前向反馈系数和前向反馈值，获取对应的采样电流。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
所述根据所述前一第二采样周期的角度差、前一第二采样周期的角度差积分、当前第二采样周期的角度差和第二采样周期，获取当前第二采样周期的角度差微分和角度差积分具体为：将所述当前第二采样周期的角度差乘以所述第二采样周期，得到当前采样时刻的角度差；将所述当前采样时刻的角度差加上所述前一第二采样周期的角度差积分，得到所述当前第二采样周期的角度差积分；将所述当前第二采样周期的角度差减去前一第二采样周期的角度差，得到角度差的变化值；将所述角度差的变化值除以所述第二采样周期，得到当前第二采样周期的角度差微分；
所述根据所述前一第二采样周期的预设角度、当前第二采样周期的预设角度和第二采样周期，获取前向反馈值具体为：将所述当前第二采样周期的预设角度减去所述前一第二采样周期的预设角度，得到预设角度的变化值；将所述预设角度的变化值除以所述第二采样周期，得到所述前向反馈值；
根据所述第三PID算法的比例积分微分系数、当前第二采样周期的角度差、角度差微分、角度差积分、前向反馈算法预设的前向反馈系数和前向反馈值，获取对应的采样电流具体为：将所述第三PID算法的比例系数乘以所述当前第二采样周期的角度差，得到比例项；将所述第三PID算法的积分系数乘以所述当前第二采样周期的角度差积分，得到积分项；将所述第三PID算法的微分系数乘以所述当前第二采样周期的角度差微分，得到微分项；将所述前向反馈系数乘以前向反馈值，得到前馈项；获取所述比例项、积分项、微分项和前馈项之和，得到对应的采样电流。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的方法，其特征在于，分别通过预设第一PID算法对所述当前第一采样周期的左转向电流差和右转向电流差进行计算，包括：
通过左转向PID算法对所述当前第一采样周期的左转向电流差进行计算，得到左转向PWM信号；
通过右转向PID算法对所述当前第一采样周期的右转向电流差进行计算，得到右转向PWM信号；
所述第一PID算法包括所述左转向PID算法和所述右转向PID算法。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，
所述左转向PID算法的比例积分微分系数与所述右转向PID算法的比例积分微分系数不同。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述通过左/右转向PID算法对所述当前第一采样周期的左/右转向电流差进行计算，包括：
获取前一第一采样周期的左/右转向电流差和电流差积分；
根据所述前一第一采样周期的左/右转向电流差积分、所述当前第一采样周期的左/右转向电流差和所述第一采样周期，获取当前第一采样周期的左/右转向电流差积分；
根据所述前一第一采样周期的左/右转向电流差、所述当前第一采样周期的左/右转向电流差和所述第一采样周期，获取当前第一采样周期的左/右转向电流差微分；
根据所述左/右转向PID算法的比例积分微分系数、当前第一采样周期的左/右转向电流差、当前第一采样周期的左/右转向电流差积分和当前第一采样周期的左/右转向电流差微分，获取所述左/右转向PWM信号。
9.根据权利要求2至5中任意一项所述的方法，其特征在于，
所述第一采样周期小于所述第二采样周期。
10.一种车辆液压转向系统的控制装置，其特征在于，包括：
电流检测模块，用于如果到预设第一采样周期，分别获取当前第一采样周期的左转向实际电流和右转向实际电流；
电流差计算模块，与所述电流检测模块相连，用于将预设电流分别减去所述电流差检测模块获取的第一采样周期的左转向实际电流和右转向实际电流，得到当前第一采样周期的左转向电流差和右转向电流差；
PID计算模块，与所述电流差计算模块相连，用于分别通过预设第一PID算法对所述电流差计算模块得到的当前第一采样周期的左转向电流差和右转向电流差进行计算，得到左转向PWM信号和右转向PWM信号；
转向控制模块，与所述PID计算模块相连，用于通过所述PID计算模块得到的左转向PWM信号和所述右转向PWM信号控制车辆液压转向系统。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，还包括：
角度检测模块，用于如果到预设第二采样周期，获取当前第二采样周期的车辆实际角度；
角度差计算模块，与所述角度检测模块相连，将当前第二采样周期的预设角度减去所述角度检测模块获取的实际角度，得到当前第二采样周期的角度差；
采样电流获取模块，与所述角度差计算模块相连，用于根据所述角度差计算模块得到的当前第二采样周期的角度差获取对应的采样电流；
电流修正模块，分别与所述采样电流获取模块和所述电流差计算模块相连，用于根据所述采样电流获取模块获取的采样电流修正所述预设电流。
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