CN106915383A - 一种电动助力转向系统的控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动助力转向系统的控制方法及系统，该方法包括步骤：电动助力转向系统的上层控制器计算表征车辆失稳边界的方向盘角度限制值和方向盘角速度限制值；电动助力转向系统计算表征车辆失稳边界的方向盘角度限制值和方向盘角速度限制值；根据两者计算的相对误差是否超出阈值，来设置方向盘角度限制值和方向盘角速度限制值。本发明公开的电动助力转向系统的控制方法及系统，电动助力转向系统与控制器各自计算，然后相互校核确认出涉及转向的稳定性控制边界(方向盘角度限制值及方向盘角速度限制值)，实现了在接收到可能使车辆失稳或行驶不舒适的异常信号时，识别并采取相应措施降低失稳和提高行驶的舒适性。

Description

一种电动助力转向系统的控制方法及系统
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种电动助力转向系统的控制方法及系统。
背景技术
自动驾驶汽车(Autonomous vehicles/Self-piloting automobile)又称无人驾驶汽车、电脑驾驶汽车、或轮式移动机器人，是一种通过电脑系统实现无人驾驶的智能汽车。自动驾驶汽车依靠人工智能、视觉计算、雷达、监控装置和全球定位系统协同合作，让电脑可以在没有任何人类主动的操作下，自动安全地操作机动车辆。
执行系统是自动驾驶技术中不可或缺的一环，而线控转向系统又是执行系统中必不可少的。当前大多数自动驾驶汽车，均是在原有电动助力转向(Electric PowerSteering，EPS)系统基础上，增加EPS跟随控制器发送期望方向盘角度或期望方向盘力矩的功能，作为自动驾驶汽车的线控转向执行系统。
现有的这种方案存在着主要的风险是车辆失稳、车辆行驶不舒适。例如：在高速直线行驶时，非预期的快速大角度转向动作；转向过程中，方向盘小角度来回的抖动。导致这种风险的原因可以归为：感知、决策等上层系统的故障，导致发送给线控转向系统的动作指令本身会引起车辆失稳或舒适性不佳；发送给线控转向系统的指令在传输过程中受到干扰而跳变为非正常的值。
发明内容
本发明的主要目的在于提出一种电动助力转向系统的控制方法及系统，旨在解决现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明实施例第一方面提供一种电动助力转向系统的控制方法，所述方法包括步骤：
电动助力转向系统的上层控制器实时监测车辆当前状态，计算表征车辆失稳边界的方向盘角度限制值和方向盘角速度限制值；并将计算的方向盘角度限制值和方向盘角速度限制值发送给电动助力转向系统；
电动助力转向系统接收所述上层控制器发送的方向盘角度限制值和方向盘角速度限制值；
电动助力转向系统实时监测车辆当前状态，计算表征车辆失稳边界的方向盘角度限制值和方向盘角速度限制值；将计算的方向盘角度限制值和方向盘角速度限制值、与接收的方向盘角度限制值和方向盘角速度限制值进行比对；若计算的方向盘角度限制值与接收的方向盘角度限制值的相对误差、和计算的方向盘角速度限制值与接收的方向盘角速度限制值的相对误差超出第一阈值，则以方向盘全角度行程为所述方向盘角度限制值，以方向盘转动的最高的角速度值为所述方向盘角速度限制值；否则以接收的方向盘角度限制值为所述方向盘角度限制值，以接收的方向盘角速度限制值为所述方向盘角速度限制值。
进一步地，所述方法还包括步骤：
所述电动助力转向系统获取方向盘期望角度值；根据获取的方向盘期望角度值和已执行的方向盘期望角度值，计算方向盘角加速度值；若计算的方向盘角加速度值超出第二阈值，则对所述方向盘期望角度值进行平滑修正。
进一步地，所述方法还包括步骤：
所述电动助力转向系统获取方向盘期望角度值；根据获取的方向盘期望角度值和已执行的方向盘期望角度值，计算方向盘角速度值；若计算的方向盘角速度值大于方向盘角速度限制值，则根据所述方向盘角速度限制值修改方向盘期望角度值。
进一步地，所述方法还包括步骤：
若修改后的方向盘期望角度值大于方向盘角度限制值时，则将方向盘角度限制值设置为方向盘期望角度值。
进一步地，所述计算的方向盘角度限制值与接收的方向盘角度限制值的相对误差为：|计算的方向盘角度限制值-控制器计算的方向盘角度限制值|/max{计算的方向盘角度限制值，控制器计算的方向盘角度限制值}；
所述计算的方向盘角速度限制值与接收的方向盘角速度限制值的相对误差为：|计算的方向盘角速度限制值-控制器计算的方向盘角速度限制值|/max{计算的方向盘角速度限制值，控制器计算的方向盘角速度限制值}。
此外，为实现上述目的，本发明实施例第二方面提供一种电动助力转向控制系统，所述控制系统包括：电动助力转向系统和电动助力转向系统的上层控制器；
所述电动助力转向系统的上层控制器，用于实时监测车辆当前状态，计算表征车辆失稳边界的方向盘角度限制值和方向盘角速度限制值；并将计算的方向盘角度限制值和方向盘角速度限制值发送给电动助力转向系统；
所述电动助力转向系统，用于接收所述上层控制器发送的方向盘角度限制值和方向盘角速度限制值；实时监测车辆当前状态，计算表征车辆失稳边界的方向盘角度限制值和方向盘角速度限制值；将计算的方向盘角度限制值和方向盘角速度限制值、与接收的方向盘角度限制值和方向盘角速度限制值进行比对；若计算的方向盘角度限制值与接收的方向盘角度限制值的相对误差、和计算的方向盘角速度限制值与接收的方向盘角速度限制值的相对误差超出第一阈值，则以方向盘全角度行程为所述方向盘角度限制值，以方向盘转动的最高的角速度值为所述方向盘角速度限制值；否则以接收的方向盘角度限制值为所述方向盘角度限制值，以接收的方向盘角速度限制值为所述方向盘角速度限制值。
进一步地，所述电动助力转向系统，还用于获取方向盘期望角度值；根据获取的方向盘期望角度值和已执行的方向盘期望角度值，计算方向盘角加速度值；若计算的方向盘角加速度值超出第二阈值，则对所述方向盘期望角度值进行平滑修正。
进一步地，所述电动助力转向系统，还用于获取方向盘期望角度值；根据获取的方向盘期望角度值和已执行的方向盘期望角度值，计算方向盘角速度值；若计算的方向盘角速度值大于方向盘角速度限制值，则根据所述方向盘角速度限制值修改方向盘期望角度值。
进一步地，所述电动助力转向系统，还用于若修改后的方向盘期望角度值大于方向盘角度限制值时，则将方向盘角度限制值设置为方向盘期望角度值。
进一步地，所述计算的方向盘角度限制值与接收的方向盘角度限制值的相对误差为：|计算的方向盘角度限制值-控制器计算的方向盘角度限制值|/max{计算的方向盘角度限制值，控制器计算的方向盘角度限制值}；
所述计算的方向盘角速度限制值与接收的方向盘角速度限制值的相对误差为：|计算的方向盘角速度限制值-控制器计算的方向盘角速度限制值|/max{计算的方向盘角速度限制值，控制器计算的方向盘角速度限制值}。
本发明实施例的电动助力转向系统的控制方法及系统，电动助力转向系统与控制器各自计算，然后相互校核确认出涉及转向的稳定性控制边界(方向盘角度限制值及方向盘角速度限制值)，同时电动助力转向系统结合当前接收到的期望角度值与以往执行的期望角度值，检查当前接收到的期望角度值是否有违车辆稳定性及舒适性要求，若有则对当前接收的期望角度值做相应的修正后执行。实现了在接收到可能使车辆失稳或行驶不舒适的异常信号时，识别并采取相应措施降低失稳和提高行驶的舒适性。
附图说明
图1为本发明实施例的电动助力转向系统的控制方法流程示意图；
图2为本发明实施例的电动助力转向系统的控制方法另一流程示意图；
图3为本发明实施例的电动助力转向控制系统结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
现在将参考附图描述实现本发明各个实施例的。在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
如图1所示，本发明第一实施例提供一种电动助力转向系统的控制方法，该方法包括步骤：
10、电动助力转向系统的上层控制器实时监测车辆当前状态，计算表征车辆失稳边界的方向盘角度限制值和方向盘角速度限制值；并将计算的方向盘角度限制值和方向盘角速度限制值发送给电动助力转向系统。
在本实施例中，车辆当前状态包括车速、路面附着系数及胎压。
具体地，车速为轮速传感器测量的当前车速，路面附着系数为由电动助力转向系统估算的当前四个车轮所接触路面的路面附着系数，胎压为胎压监测系统测量的四个轮胎胎压。
11、电动助力转向系统接收上层控制器发送的方向盘角度限制值和方向盘角速度限制值。
12、电动助力转向系统实时监测车辆当前状态，计算表征车辆失稳边界的方向盘角度限制值和方向盘角速度限制值；将计算的方向盘角度限制值和方向盘角速度限制值、与接收的方向盘角度限制值和方向盘角速度限制值进行比对；若计算的方向盘角度限制值与接收的方向盘角度限制值的相对误差、和计算的方向盘角速度限制值与接收的方向盘角速度限制值的相对误差超出第一阈值，则以方向盘全角度行程为方向盘角度限制值，以方向盘转动的最高的角速度值为方向盘角速度限制值；否则以接收的方向盘角度限制值为方向盘角度限制值，以接收的方向盘角速度限制值为方向盘角速度限制值。
在本实施例中，计算的方向盘角度限制值与接收的方向盘角度限制值的相对误差为：|计算的方向盘角度限制值-控制器计算的方向盘角度限制值|/max{计算的方向盘角度限制值，控制器计算的方向盘角度限制值}；
计算的方向盘角速度限制值与接收的方向盘角速度限制值的相对误差为：|计算的方向盘角速度限制值-控制器计算的方向盘角速度限制值|/max{计算的方向盘角速度限制值，控制器计算的方向盘角速度限制值}。
在本实施例中，方向盘全角度行程为方向盘往左或者往右可以转到的最大位置。
在本实施例中，方向盘角度限制值为当前时刻允许方向盘转到的最大角度。例如，当该值为500°时，方向盘允许转到的角度即为±500°。
在本实施例中，方向盘角速度限制值为当前时刻允许方向盘转动的最大角速度。即车辆不能以超过角速度限制值的速度去转动方向盘。
请参考图2所示，在本实施例中，该方法还包括步骤：
13、电动助力转向系统获取方向盘期望角度值；根据获取的方向盘期望角度值和已执行的方向盘期望角度值，计算方向盘角加速度值；若计算的方向盘角加速度值超出第二阈值，则对方向盘期望角度值进行平滑修正。
在本实施例中，已执行的方向盘期望角度值为上一控制循环实际执行的方向盘期望角度值。
在本实施例中，方向盘角加速度值为方向盘角度的二次微分，使用当前获取到的方向盘期望角度值及已执行的方向盘期望角度值计算。
请参考图2所示，在本实施例中，该方法还包括步骤：
14、电动助力转向系统获取平滑修正后的方向盘期望角度值；根据平滑修正后的方向盘期望角度值和已执行的方向盘期望角度值，计算方向盘角速度值；若计算的方向盘角速度值大于方向盘角速度限制值，则根据方向盘角速度限制值修改方向盘期望角度值。
在本实施例中，方向盘角速度值为方向盘角度的微分，使用当前获取到的方向盘期望角度值和已执行的方向盘期望角度值计算。
在另一种实施方式中，电动助力转向系统也可获取方向盘期望角度值；根据方向盘期望角度值和已执行的方向盘期望角度值，计算方向盘角速度值；若计算的方向盘角速度值大于方向盘角速度限制值，则根据方向盘角速度限制值修改方向盘期望角度值。
请再参考图2所示，在本实施例中，该方法还包括步骤：
15、若修改后的方向盘期望角度值大于方向盘角度限制值时，则将方向盘角度限制值设置为方向盘期望角度值。
本发明实施例的电动助力转向系统的控制方法，电动助力转向系统与控制器各自计算，然后相互校核确认出涉及转向的稳定性控制边界(方向盘角度限制值及方向盘角速度限制值)，同时电动助力转向系统结合当前接收到的期望角度值与以往执行的期望角度值，检查当前接收到的期望角度值是否有违车辆稳定性及舒适性要求，若有则对当前接收的期望角度值做相应的修正后执行。实现了在接收到可能使车辆失稳或行驶不舒适的异常信号时，识别并采取相应措施降低失稳和提高行驶的舒适性。
本发明进一步提供一种系统。
参照图3，图3为本发明第二实施例提供一种电动助力转向控制系统，该控制系统包括：电动助力转向系统21和电动助力转向系统的上层控制器20；
电动助力转向系统的上层控制器20，用于实时监测车辆当前状态，计算表征车辆失稳边界的方向盘角度限制值和方向盘角速度限制值；并将计算的方向盘角度限制值和方向盘角速度限制值发送给电动助力转向系统。
在本实施例中，车辆当前状态包括车速、路面附着系数及胎压。
具体地，车速为轮速传感器测量的当前车速，路面附着系数为由电动助力转向系统估算的当前四个车轮所接触路面的路面附着系数，胎压为胎压监测系统测量的四个轮胎胎压。
电动助力转向系统21，用于接收电动助力转向系统的上层控制器20发送的方向盘角度限制值和方向盘角速度限制值；实时监测车辆当前状态，计算表征车辆失稳边界的方向盘角度限制值和方向盘角速度限制值；将计算的方向盘角度限制值和方向盘角速度限制值、与接收的方向盘角度限制值和方向盘角速度限制值进行比对；若计算的方向盘角度限制值与接收的方向盘角度限制值的相对误差、和计算的方向盘角速度限制值与接收的方向盘角速度限制值的相对误差超出第一阈值，则以方向盘全角度行程为所述方向盘角度限制值，以方向盘转动的最高的角速度值为所述方向盘角速度限制值；否则以接收的方向盘角度限制值为所述方向盘角度限制值，以接收的方向盘角速度限制值为所述方向盘角速度限制值。
在本实施例中，计算的方向盘角度限制值与接收的方向盘角度限制值的相对误差为：|计算的方向盘角度限制值-控制器计算的方向盘角度限制值|/max{计算的方向盘角度限制值，控制器计算的方向盘角度限制值}；
计算的方向盘角速度限制值与接收的方向盘角速度限制值的相对误差为：|计算的方向盘角速度限制值-控制器计算的方向盘角速度限制值|/max{计算的方向盘角速度限制值，控制器计算的方向盘角速度限制值}。
在本实施例中，方向盘全角度行程为方向盘往左或者往右可以转到的最大位置。
在本实施例中，方向盘角度限制值为当前时刻允许方向盘转到的最大角度。例如，当该值为500°时，方向盘允许转到的角度即为±500°。
在本实施例中，方向盘角速度限制值为当前时刻允许方向盘转动的最大角速度。即车辆不能以超过角速度限制值的速度去转动方向盘。
在一种实施方式中，电动助力转向系统21，还用于获取方向盘期望角度值；根据获取的方向盘期望角度值和已执行的方向盘期望角度值，计算方向盘角加速度值；若计算的方向盘角加速度值超出第二阈值，则对所述方向盘期望角度值进行平滑修正。
在本实施例中，已执行的方向盘期望角度值为上一控制循环实际执行的方向盘期望角度值。
在本实施例中，方向盘角加速度值为方向盘角度的二次微分，使用当前获取到的方向盘期望角度值及已执行的方向盘期望角度值计算。
在一种实施方式中，电动助力转向系统21，还用于获取方向盘期望角度值；根据获取的方向盘期望角度值和已执行的方向盘期望角度值，计算方向盘角速度值；若计算的方向盘角速度值大于方向盘角速度限制值，则根据所述方向盘角速度限制值修改方向盘期望角度值。
在本实施例中，方向盘角速度值为方向盘角度的微分，使用当前获取到的方向盘期望角度值和已执行的方向盘期望角度值计算。
可以理解的，在本实施例中，电动助力转向系统21也可获取平滑修正后的方向盘期望角度值；根据平滑修正后的方向盘期望角度值和已执行的方向盘期望角度值，计算方向盘角速度值；若计算的方向盘角速度值大于方向盘角速度限制值，则根据方向盘角速度限制值修改方向盘期望角度值。
在另一种实施方式中，电动助力转向系统21，还用于若修改后的方向盘期望角度值大于方向盘角度限制值时，则将方向盘角度限制值设置为方向盘期望角度值。
10、根据权利要求6所述的一种电动助力转向控制系统，其特征在于，所述计算的方向盘角度限制值与接收的方向盘角度限制值的相对误差为：|计算的方向盘角度限制值-控制器计算的方向盘角度限制值|/max{计算的方向盘角度限制值，控制器计算的方向盘角度限制值}；
所述计算的方向盘角速度限制值与接收的方向盘角速度限制值的相对误差为：|计算的方向盘角速度限制值-控制器计算的方向盘角速度限制值|/max{计算的方向盘角速度限制值，控制器计算的方向盘角速度限制值}。
本发明实施例的电动助力转向控制系统，电动助力转向系统与控制器各自计算，然后相互校核确认出涉及转向的稳定性控制边界(方向盘角度限制值及方向盘角速度限制值)，同时电动助力转向系统结合当前接收到的期望角度值与以往执行的期望角度值，检查当前接收到的期望角度值是否有违车辆稳定性及舒适性要求，若有则对当前接收的期望角度值做相应的修正后执行。实现了在接收到可能使车辆失稳或行驶不舒适的异常信号时，识别并采取相应措施降低失稳和提高行驶的舒适性。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电动助力转向系统的控制方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
电动助力转向系统的上层控制器实时监测车辆当前状态，计算表征车辆失稳边界的方向盘角度限制值和方向盘角速度限制值；并将计算的方向盘角度限制值和方向盘角速度限制值发送给电动助力转向系统；
电动助力转向系统接收所述上层控制器发送的方向盘角度限制值和方向盘角速度限制值；
电动助力转向系统实时监测车辆当前状态，计算表征车辆失稳边界的方向盘角度限制值和方向盘角速度限制值；将计算的方向盘角度限制值和方向盘角速度限制值、与接收的方向盘角度限制值和方向盘角速度限制值进行比对；若计算的方向盘角度限制值与接收的方向盘角度限制值的相对误差、和计算的方向盘角速度限制值与接收的方向盘角速度限制值的相对误差超出第一阈值，则以方向盘全角度行程为所述方向盘角度限制值，以方向盘转动的最高的角速度值为所述方向盘角速度限制值；否则以接收的方向盘角度限制值为所述方向盘角度限制值，以接收的方向盘角速度限制值为所述方向盘角速度限制值。
2.根据权利要求1所述的一种电动助力转向系统的控制方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：
所述电动助力转向系统获取方向盘期望角度值；根据获取的方向盘期望角度值和已执行的方向盘期望角度值，计算方向盘角加速度值；若计算的方向盘角加速度值超出第二阈值，则对所述方向盘期望角度值进行平滑修正。
3.根据权利要求1或2所述的一种电动助力转向系统的控制方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：
所述电动助力转向系统获取方向盘期望角度值；根据获取的方向盘期望角度值和已执行的方向盘期望角度值，计算方向盘角速度值；若计算的方向盘角速度值大于方向盘角速度限制值，则根据所述方向盘角速度限制值修改方向盘期望角度值。
4.根据权利要求3所述的一种电动助力转向系统的控制方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：
若修改后的方向盘期望角度值大于方向盘角度限制值时，则将方向盘角度限制值设置为方向盘期望角度值。
5.根据权利要求1所述的一种电动助力转向系统的控制方法，其特征在于，所述计算的方向盘角度限制值与接收的方向盘角度限制值的相对误差为：|计算的方向盘角度限制值-控制器计算的方向盘角度限制值|/max{计算的方向盘角度限制值，控制器计算的方向盘角度限制值}；
所述计算的方向盘角速度限制值与接收的方向盘角速度限制值的相对误差为：|计算的方向盘角速度限制值-控制器计算的方向盘角速度限制值|/max{计算的方向盘角速度限制值，控制器计算的方向盘角速度限制值}。
6.一种电动助力转向控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：电动助力转向系统和电动助力转向系统的上层控制器；
所述电动助力转向系统的上层控制器，用于实时监测车辆当前状态，计算表征车辆失稳边界的方向盘角度限制值和方向盘角速度限制值；并将计算的方向盘角度限制值和方向盘角速度限制值发送给电动助力转向系统；
所述电动助力转向系统，用于接收所述上层控制器发送的方向盘角度限制值和方向盘角速度限制值；实时监测车辆当前状态，计算表征车辆失稳边界的方向盘角度限制值和方向盘角速度限制值；将计算的方向盘角度限制值和方向盘角速度限制值、与接收的方向盘角度限制值和方向盘角速度限制值进行比对；若计算的方向盘角度限制值与接收的方向盘角度限制值的相对误差、和计算的方向盘角速度限制值与接收的方向盘角速度限制值的相对误差超出第一阈值，则以方向盘全角度行程为所述方向盘角度限制值，以方向盘转动的最高的角速度值为所述方向盘角速度限制值；否则以接收的方向盘角度限制值为所述方向盘角度限制值，以接收的方向盘角速度限制值为所述方向盘角速度限制值。
7.根据权利要求6所述的一种电动助力转向控制系统，其特征在于，所述电动助力转向系统，还用于获取方向盘期望角度值；根据获取的方向盘期望角度值和已执行的方向盘期望角度值，计算方向盘角加速度值；若计算的方向盘角加速度值超出第二阈值，则对所述方向盘期望角度值进行平滑修正。
8.根据权利要求6或7所述的一种电动助力转向控制系统，其特征在于，所述电动助力转向系统，还用于获取方向盘期望角度值；根据获取的方向盘期望角度值和已执行的方向盘期望角度值，计算方向盘角速度值；若计算的方向盘角速度值大于方向盘角速度限制值，则根据所述方向盘角速度限制值修改方向盘期望角度值。
9.根据权利要求8所述的一种电动助力转向控制系统，其特征在于，所述电动助力转向系统，还用于若修改后的方向盘期望角度值大于方向盘角度限制值时，则将方向盘角度限制值设置为方向盘期望角度值。
10.根据权利要求6所述的一种电动助力转向控制系统，其特征在于，所述计算的方向盘角度限制值与接收的方向盘角度限制值的相对误差为：|计算的方向盘角度限制值-控制器计算的方向盘角度限制值|/max{计算的方向盘角度限制值，控制器计算的方向盘角度限制值}；
所述计算的方向盘角速度限制值与接收的方向盘角速度限制值的相对误差为：|计算的方向盘角速度限制值-控制器计算的方向盘角速度限制值|/max{计算的方向盘角速度限制值，控制器计算的方向盘角速度限制值}。
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