CN108407708B - 一种基于atsm的汽车自适应前照灯转角补偿控制方法 - Google Patents

一种基于atsm的汽车自适应前照灯转角补偿控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108407708B
CN108407708B CN201810067808.XA CN201810067808A CN108407708B CN 108407708 B CN108407708 B CN 108407708B CN 201810067808 A CN201810067808 A CN 201810067808A CN 108407708 B CN108407708 B CN 108407708B
Authority
CN
China
Prior art keywords
atsm
adaptive
headlamp
angle compensation
rotation angle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810067808.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN108407708A (zh
Inventor
耿国庆
韦斌源
刘国学
孙丽琴
王波
谢建毅
秦洪武
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu University
Original Assignee
Jiangsu University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu University filed Critical Jiangsu University
Priority to CN201810067808.XA priority Critical patent/CN108407708B/zh
Publication of CN108407708A publication Critical patent/CN108407708A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108407708B publication Critical patent/CN108407708B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q—ARRANGEMENT OF SIGNALLING OR LIGHTING DEVICES, THE MOUNTING OR SUPPORTING THEREOF OR CIRCUITS THEREFOR, FOR VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q1/00—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor
    • B60Q1/02—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to illuminate the way ahead or to illuminate other areas of way or environments
    • B60Q1/04—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to illuminate the way ahead or to illuminate other areas of way or environments the devices being headlights
    • B60Q1/06—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to illuminate the way ahead or to illuminate other areas of way or environments the devices being headlights adjustable, e.g. remotely-controlled from inside vehicle
    • B60Q1/08—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to illuminate the way ahead or to illuminate other areas of way or environments the devices being headlights adjustable, e.g. remotely-controlled from inside vehicle automatically
    • B60Q1/085—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to illuminate the way ahead or to illuminate other areas of way or environments the devices being headlights adjustable, e.g. remotely-controlled from inside vehicle automatically due to special conditions, e.g. adverse weather, type of road, badly illuminated road signs or potential dangers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q—ARRANGEMENT OF SIGNALLING OR LIGHTING DEVICES, THE MOUNTING OR SUPPORTING THEREOF OR CIRCUITS THEREFOR, FOR VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q1/00—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor
    • B60Q1/02—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to illuminate the way ahead or to illuminate other areas of way or environments
    • B60Q1/04—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to illuminate the way ahead or to illuminate other areas of way or environments the devices being headlights
    • B60Q1/06—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to illuminate the way ahead or to illuminate other areas of way or environments the devices being headlights adjustable, e.g. remotely-controlled from inside vehicle
    • B60Q1/08—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to illuminate the way ahead or to illuminate other areas of way or environments the devices being headlights adjustable, e.g. remotely-controlled from inside vehicle automatically
    • B60Q1/12—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to illuminate the way ahead or to illuminate other areas of way or environments the devices being headlights adjustable, e.g. remotely-controlled from inside vehicle automatically due to steering position

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Lighting Device Outwards From Vehicle And Optical Signal (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于ATSM的汽车自适应前照灯转角补偿控制方法，属于汽车自适应前照灯技术领域。本发明涉及的汽车自适应前照灯转角补偿控制方法包括以下步骤：1)基于自适应螺旋滑模(Adaptive Twisting Sliding Mode，ATSM)算法设计汽车自适应前照灯转角补偿控制器；2)设计所述步骤1)中螺旋滑模控制增益的自适应律
Figure DDA0001557237400000011
3)构造李雅普诺夫函数
Figure DDA0001557237400000012
对所设计控制方法进行稳定性分析，给出稳定性条件。本发明可有效抑制控制器抖振，显著提高转角误差补偿精度及控制稳定性，有效减小前照灯自适应转角误差。

Description

一种基于ATSM的汽车自适应前照灯转角补偿控制方法
技术领域
本发明属于汽车自适应前照灯技术领域，具体涉及一种基于ATSM的汽车自适应前照灯转角补偿控制方法。
背景技术
随着汽车保有量的逐年上升，道路环境愈发拥挤和复杂多变，天气状态等环境因素和驾驶员的不良驾驶习惯等人为因素更是加重了道路环境的复杂程度。汽车传统的近光和远光两种简单照明模式，已远远不能满足行驶安全性、舒适性和操纵性的需求。与传统前照灯相比，自适应前照灯系统(Adaptive Front-lighting System，AFS)可根据车速、行车环境、照明条件等因素作自适应调整，灵活实现多种配光，有效保证自车和他车的照明行驶安全，减轻驾驶员的负担。
中国专利201310242668.2提供了一种汽车及应用于其的前大灯控制方法，该方法利用多种环境信息控制前大灯的开启、光量及角度，大大提高汽车照明安全。但该方法并未给出具体的控制策略和控制方法。中国专利201120502345.9设计了一种跟随汽车转动方向的汽车前大灯，该前大灯通过机械结构上的设计使得前大灯能够跟随汽车转动而进行相应的转角调节。显然这种前大灯的转角调节方式是相对固定的，并不足够灵活。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种基于自适应螺旋滑模算法(Adaptive TwistingSliding Mode，ATSM)的汽车自适应前照灯转角补偿控制方法，有效抑制控制器抖振，显著提高转角误差补偿精度及控制稳定性，有效减小前照灯自适应转角误差。
本发明提供一种基于ATSM的汽车自适应前照灯转角补偿控制方法，包括以下步骤：
S1，为保证前照灯实际转角与目标转角绝对误差在5°内，基于ATSM算法设计前照灯转角补偿控制器；
S2，设计所述步骤S1中ATSM控制增益的自适应律。
S3，构造Lyapunov函数，对所设计控制器进行稳定性分析。
所述S1的具体过程为：
为保证前照灯实际转角与目标转角绝对误差在5°内，采用ATSM算法设计前照灯转角补偿控制器：
定义滑模变量：
s＝δ-δi
其中：δ为前照灯目标转角，δi前照灯实际转角。
控制输出：
Figure BDA0001557237380000021
式中：α为螺旋滑模控制增益。
所述S2的具体过程为：
自适应螺旋滑模控制增益自适应律设计如下：
Figure BDA0001557237380000022
式中：
Figure BDA0001557237380000023
k、ω、θ、μ、λ及αt均为正常数。
所述S3的具体过程为：
构造Lyapunov函数如下：
Figure BDA0001557237380000024
其中：
Figure BDA0001557237380000025
式中：β、α*均为正常数。
分析得出稳定性条件：
Figure BDA0001557237380000026
本发明的有益效果为：
本发明采用螺旋滑模算法进行前照灯转角补偿控制器设计，控制器输出的是符号函数的积分值，可有效的抑制传统滑模控制算法中的抖振。同时通过对螺旋滑模控制增益进行自适应设计，进一步提高控制精度和系统抖振。综上，本发明可显著提高转角误差补偿精度及控制稳定性，有效减小前照灯自适应转角误差。
附图说明
图1是汽车自适应前照灯转角补偿控制器示意图。
图2是基于ATSM的汽车自适应前照灯转角补偿控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
基于ATSM的汽车自适应前照灯转角补偿控制方法，包括步骤：
S1，为保证前照灯实际转角与目标转角绝对误差在5°内，基于ATSM算法设计前照灯转角补偿控制器，如图1所示，控制系统实施控制的流程如图2所示。
定义滑模变量：
s＝δ-δi (1)
其中：δ为前照灯目标转角，δi前照灯实际转角。
分别对滑模变量求一阶导数及二阶导数，得：
Figure BDA0001557237380000031
Figure BDA0001557237380000032
其中：
Figure BDA0001557237380000035
D为正常数。
滑模变量的一阶导数及二阶导数表示为：
Figure BDA0001557237380000033
控制输出：
Figure BDA0001557237380000034
式中：α为螺旋滑模控制增益。
S2，设计所述步骤S1中ATSM控制增益的自适应律，如图2所示，具体如下：
为使滑模变量及其导数在有限时间内收敛到0，需要对控制增益进行自适应控制。为此，本发明提出以下控制增益自适应律：
Figure BDA0001557237380000041
稳定性条件：
Figure BDA0001557237380000042
式中：
Figure BDA0001557237380000043
k、ω、θ、μ、λ、β及αt均为正常数。
S3，构造Lyapunov函数，对所设计控制方法进行稳定性分析。
S3.1，构造Lyapunov函数如下：
Figure BDA0001557237380000044
其中：
Figure BDA0001557237380000045
式中：β、α*均为正常数。
S3.2，首先，证明
Figure BDA00015572373800000410
在有限时间内收敛：
Figure BDA0001557237380000046
式中：
Figure BDA0001557237380000047
当满足0<β<2α3/2，有
Figure BDA0001557237380000048
对V0(s,s)求导得：
Figure BDA0001557237380000049
简化
Figure BDA00015572373800000513
得：
Figure BDA0001557237380000051
建立不等式：
Figure BDA0001557237380000052
不等式右边写成：
Figure BDA0001557237380000053
式中：
Figure BDA0001557237380000054
若使得α＞2D，
Figure BDA00015572373800000512
则有：
Figure BDA0001557237380000055
即
Figure BDA0001557237380000056
在有限时间内收敛。
S3.3，最后，证明
Figure BDA00015572373800000514
在有限时间内收敛：
Figure BDA0001557237380000057
Figure BDA0001557237380000058
是式(13)后面的三项；
利用不等式
Figure BDA0001557237380000059
原理，得：
Figure BDA00015572373800000510
式中：
Figure BDA00015572373800000511
采用自适应律的控制增益α是有界的，这是因为，当
Figure BDA0001557237380000061
0≤t≤tc时，有：
Figure BDA0001557237380000062
式中：tc为有限收敛时间，故控制增益α是有界的；而当
Figure BDA0001557237380000063
时，增益α递减，直到
Figure BDA0001557237380000064
重新满足。
由以上有界性分析可知，必存在一正数α*，使得α-α*＜0恒成立，因此有：
Figure BDA0001557237380000065
故系统目标函数可在有限时间内收敛到零点附近。
综上，当满足：
Figure BDA0001557237380000066
所设计的控制器是稳定的。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于ATSM的汽车自适应前照灯转角补偿控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，基于ATSM算法设计前照灯转角补偿控制器；S2，设计所述步骤S1中ATSM控制增益的自适应律；
S3，构造Lyapunov函数，对所设计的前照灯转角补偿控制器进行稳定性分析；
所述步骤S1的具体实现包括：
定义滑模变量s：
s＝δ-δi
其中：δ为前照灯目标转角，δi前照灯实际转角；
分别对滑模变量求一阶导数及二阶导数，得：
Figure FDA0002570506190000011
Figure FDA0002570506190000012
其中：
Figure FDA0002570506190000013
D为正常数；
将滑模变量的一阶导数及二阶导数表示为：
Figure FDA0002570506190000014
控制输出为u：
Figure FDA0002570506190000015
式中：α为螺旋滑模控制增益。
2.根据权利要求1所述的一种基于ATSM的汽车自适应前照灯转角补偿控制方法，其特征在于，所述步骤S1的前照灯转角补偿控制器能够使得前照灯实际转角与目标转角绝对误差在5°内。
3.根据权利要求1所述的一种基于ATSM的汽车自适应前照灯转角补偿控制方法，其特征在于，所述步骤S2中ATSM控制增益的自适应律设计为：
Figure FDA0002570506190000021
其中，稳定性条件：
Figure FDA0002570506190000022
式中：
Figure FDA0002570506190000023
k、ω、θ、μ、λ及αt均为正常数。
4.根据权利要求1所述的一种基于ATSM的汽车自适应前照灯转角补偿控制方法，其特征在于，所述步骤S3中构造的Lyapunov函数如下：
Figure FDA0002570506190000024
其中：
Figure FDA0002570506190000025
式中：β、α*均为正常数。
5.根据权利要求4所述的一种基于ATSM的汽车自适应前照灯转角补偿控制方法，其特征在于，步骤S3中对所述前照灯转角补偿控制器进行稳定性分析包括：证明
Figure FDA0002570506190000026
在有限时间内收敛的方法以及证明
Figure FDA0002570506190000027
在有限时间内收敛的方法。
6.根据权利要求5所述的一种基于ATSM的汽车自适应前照灯转角补偿控制方法，其特征在于，所述证明
Figure FDA0002570506190000028
在有限时间内收敛的方法如下：
将
Figure FDA0002570506190000029
的表达式写为矩阵表达形式：
Figure FDA00025705061900000210
式中：
Figure FDA00025705061900000211
当满足0<β<2α3/2，有
Figure FDA00025705061900000212
对
Figure FDA0002570506190000031
求导得：
Figure FDA0002570506190000032
简化
Figure FDA0002570506190000033
得：
Figure FDA0002570506190000034
建立不等式：
Figure FDA0002570506190000035
将不等式右边写为：
Figure FDA0002570506190000036
式中：
Figure FDA0002570506190000037
若使得α＞2D，
Figure FDA0002570506190000038
则有：
Figure FDA0002570506190000039
即
Figure FDA00025705061900000310
在有限时间内收敛。
7.根据权利要求6所述的一种基于ATSM的汽车自适应前照灯转角补偿控制方法，其特征在于，证明
Figure FDA00025705061900000311
在有限时间内收敛的方法如下：
Figure FDA00025705061900000312
的表达式写为：
Figure FDA0002570506190000041
利用不等式
Figure FDA0002570506190000042
的原理，得：
Figure FDA0002570506190000043
式中：
Figure FDA0002570506190000044
进一步，当
Figure FDA0002570506190000045
0≤t≤tc时，有：
Figure FDA0002570506190000046
式中：tc为有限收敛时间，故控制增益α是有界的；
而当
Figure FDA0002570506190000047
时，增益α递减，直到
Figure FDA0002570506190000048
重新满足，使得控制增益α是有界的；
由上述有界性分析可知，必存在一正数α*，使得α-α*＜0恒成立，因此有：
Figure FDA0002570506190000049
故系统目标函数
Figure FDA00025705061900000410
能够在有限时间内收敛到零点附近。
8.根据权利要求7所述的一种基于ATSM的汽车自适应前照灯转角补偿控制方法，其特征在于，所述转角补偿控制器的稳定性条件为：
Figure FDA00025705061900000411
CN201810067808.XA 2018-01-24 2018-01-24 一种基于atsm的汽车自适应前照灯转角补偿控制方法 Active CN108407708B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810067808.XA CN108407708B (zh) 2018-01-24 2018-01-24 一种基于atsm的汽车自适应前照灯转角补偿控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810067808.XA CN108407708B (zh) 2018-01-24 2018-01-24 一种基于atsm的汽车自适应前照灯转角补偿控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108407708A CN108407708A (zh) 2018-08-17
CN108407708B true CN108407708B (zh) 2021-02-12

Family

ID=63126441

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810067808.XA Active CN108407708B (zh) 2018-01-24 2018-01-24 一种基于atsm的汽车自适应前照灯转角补偿控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108407708B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4039782A (en) * 1974-10-25 1977-08-02 Daimler-Benz Aktiengesellschaft Installation for controlling a measuring beam and/or a light beam in motor vehicles
EP1442928A1 (fr) * 2003-01-31 2004-08-04 Valeo Vision Dispositif d'éclairage comportant des moyens pour compenser la défaillance d'un code virage
JP2009248827A (ja) * 2008-04-08 2009-10-29 Ichikoh Ind Ltd 側方照射灯システム
CN103863174A (zh) * 2013-01-29 2014-06-18 王洪新 一种车辆前照灯预测型随动控制方法
CN107215329A (zh) * 2017-05-10 2017-09-29 江苏大学 一种基于atsm的分布式驱动电动汽车横向稳定性控制方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4039782A (en) * 1974-10-25 1977-08-02 Daimler-Benz Aktiengesellschaft Installation for controlling a measuring beam and/or a light beam in motor vehicles
EP1442928A1 (fr) * 2003-01-31 2004-08-04 Valeo Vision Dispositif d'éclairage comportant des moyens pour compenser la défaillance d'un code virage
JP2009248827A (ja) * 2008-04-08 2009-10-29 Ichikoh Ind Ltd 側方照射灯システム
CN103863174A (zh) * 2013-01-29 2014-06-18 王洪新 一种车辆前照灯预测型随动控制方法
CN107215329A (zh) * 2017-05-10 2017-09-29 江苏大学 一种基于atsm的分布式驱动电动汽车横向稳定性控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108407708A (zh) 2018-08-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106500028B (zh) 汽车车灯afs调光模组
US10843699B2 (en) Vehicle control device
CN108569197A (zh) 一种自适应远近光切换系统及其控制方法
CN205185968U (zh) 一种汽车自适应前照灯系统
CN105501107A (zh) 一种车辆照明自动控制系统及控制方法
CN105857163A (zh) 一种车辆前大灯的调节系统及方法
CN108407708B (zh) 一种基于atsm的汽车自适应前照灯转角补偿控制方法
CN108482238B (zh) 一种基于astsm的自适应前照灯转角误差补偿控制方法
US9333902B2 (en) Device and a method for determining control parameters to adjust the light distribution of a right headlight and a left headlight when driving through a curve
CN104276076B (zh) 一种智能车前灯系统
CN114572209A (zh) 一种车辆巡航控制方法及系统
CN103129449B (zh) 用于控制主前照灯以防止目标眩目的方法和控制设备
CN106873396A (zh) 一种afs控制器的硬件在环仿真系统
CN106274649B (zh) 智能车灯控制方法及系统
KR20120136720A (ko) 차량 전조등의 빔 패턴 제어 시스템 및 그 방법
US20230098061A1 (en) Optical axis adjustment device
CN202022141U (zh) 一种车辆自动前照灯调平系统
JP4633636B2 (ja) 車両用灯具の照射方向制御装置及びその初期化方法
CN104670071A (zh) 汽车头灯
CN111406004A (zh) 用于操控照明单元的至少一个光模块的方法、照明单元、计算机程序产品和计算机可读介质
Dahou et al. New design of an intelligent system (AFS) of automobile with digital PWM technique on FPGA board
CN107487254A (zh) 一种汽车自适应前灯控制系统、方法以及车辆
CN114954209A (zh) 一种考虑转角误差补偿的智能前照灯转角控制方法
US9002587B2 (en) Method and device for adjusting a beam direction of a headlight, and motor vehicle
CN205589079U (zh) 一种汽车大灯、调光执行器及其轴向间隙控制结构

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant