CN109204298A - 用于控制转向角的设备及其方法与车道保持辅助系统 - Google Patents

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Abstract

提供一种用于控制转向角的设备及其方法与车道保持辅助系统。该设备可包括：转向角增益变化确定装置，根据转向角误差值确定增加还是减小转向角增益变化率；转向角增益确定装置，基于转向角增益变化率确定转向角增益；转向角增益调整装置，通过在转向角增益中反映驾驶员意图来确定最终增益；以及转向扭矩确定装置，通过使用最终增益确定转向扭矩。

Description

用于控制转向角的设备及其方法与车道保持辅助系统
相关申请的交叉参考
本申请要求于2017年7月4日提交的韩国专利申请 No.10-2017-0084922的优先权，其整体内容以引证的方式并入本文用作所 有目的。
技术领域
本发明涉及用于控制转向角的设备、具有该设备的车道保持辅助系统 及用于控制转向角的方法，更具体地，涉及一种能够在车辆变化和扰动中 控制鲁棒转向角的同时，最小化驾驶员因转向角而感觉到的差异感的技 术。
背景技术
通常，车道保持辅助系统是自动控制转向系统使得车辆沿车道的中部 行驶的系统。车道保持辅助系统通过使用用于识别车道的传感器来检测车 辆在车道内的位置，计算将车辆定位到车道的中部所需的转向角，计算保 持所需的转向角的转向扭矩，以及用计算出的转向扭矩控制车辆的转向。
然而，当道路的横向坡度改变或转向系统中存在变化时，在转向系统 中的旋转扭矩和恢复扭矩之间形成差异，并且在增加旋转扭矩的方向上形 成方向盘角，从而引起车辆倾斜。
特别地，车道保持辅助系统辅助驾驶员进行车道保持。然而，当控制 方向盘以进行车道保持时，驾驶员会感觉到差异感。因此，目前，车道保 持辅助系统控制方向盘，使得驾驶员感觉到的差异感尽可能地小。因此， 由于车道保持辅助系统被设定为轻微控制转向，车道保持辅助系统可容易 受到车辆变化和扰动(vehicle variance anddisturbance)的影响。特别地， 当道路的横向坡度改变或转向系统中发生变化时，车辆可被控制发生倾 斜。
本发明背景技术章节中公开的信息仅用于增强对本发明的一般背景 的理解，并且不能被视为该信息构成本领域技术人员已知的现有技术的承 认或者任何形式的暗示。
发明内容
本发明的各个方面涉及提供用于控制转向角的设备，具有该设备的车 道保持辅助系统及其方法，该设备被配置用于根据情况改变转向角控制用 的比例增益，以在转向角误差值表示较小值时应用较小增益，从而最小化 驾驶员在转向中感觉到的差异感，并且在车辆变化和扰动中跟踪误差增加 时应用较大的增益，从而允许鲁棒控制。
本发明的各个方面提供用于控制转向角的设备及其方法、具有该设备 的车道保持辅助系统，该设备被配置为根据驾驶员扭矩降低增益增加率并 且限制增益恢复率，以增强系统的稳定性。
本发明构思解决的技术问题不限于上述问题，本发明所属技术领域的 技术人员将从以下描述中清楚地理解本文未提及的任何其他技术问题。
根据本发明的各个方面，一种用于控制转向角的设备，可包括：转向 角增益变化确定装置，其根据转向角误差值确定增加还是减小转向角增益 变化率；转向角增益确定装置，其基于转向角增益变化率确定转向角增益； 转向角增益调整装置，确定在转向角增益中反映驾驶员意图的最终增益； 以及转向扭矩确定装置，其通过使用最终增益确定转向扭矩。
根据本发明的各个方面，转向角增益变化确定装置可包括：变化率 确定装置，其确定转向角误差值并且将转向角误差值与预定阈值进行比 较，以确定增加还是减小转向角增益变化率；以及最大增益选择装置，当 确定增加转向角增益变化率时其选择最大增益。
根据本发明的各个方面，转向角增益变化确定装置还可包括：增加 变化率确定装置，其通过使用初始增益、最大增益和从初始增益到最大增 益花费的时间来确定增加变化率；以及减小变化率确定装置，其通过使用 初始增益、最大增益和从最大增益到初始增益所花费的时间来确定减小变 化率。
根据本发明的各个方面，转向角增益变化确定装置还可包括变化率 设定装置，其确定转向扭矩是否达到最大值并且当转向扭矩达到最大值 时，设定转向角增益变化率为零。
根据本发明的各个方面，变化率确定装置可确定转向角误差值，当 转向角误差值等于或大于预定阈值时可确定增加转向角增益变化率，以及 当转向角误差值小于预定阈值时可确定减小转向角增益变化率。
根据本发明的各个方面，变化率确定装置可通过确定实际转向角和 需要的转向角之间的差值来确定转向角误差值。
根据本发明的各个方面，转向角增益调整装置可包括：第一增益调 整比确定装置，其在驾驶员介入时向下调整转向角增益以确定第一增益调 整比；以及第二增益调整比确定装置，其在驾驶员介入之后限制第一增益 调整比被恢复并且确定第二增益调整比。
根据本发明的各个方面，转向角增益调整装置还可包括驾驶员意图 反映装置，其通过将第二增益调整比应用到转向角增益来确定其中反映驾 驶员意图的转向角增益。
根据本发明的各个方面，转向角增益调整装置还可包括最终增益确 定装置，其通过将其中反映驾驶员意图的转向角增益与初始增益相加来确 定最终增益。
根据本发明的各个方面，转向角增益调整装置还可包括反映驾驶员 意图的转向角增益限制装置，其设定其中反映驾驶员意图的转向角增益的 最大值和最小值。
根据本发明的各个方面，转向扭矩确定装置可通过使用最终增益、 转向角误差值、转向控制微分增益以及转向控制积分增益来确定转向扭 矩。
根据本发明的各个方面，一种车道保持辅助系统可包括转向角检测 器，其检测车辆的转向角以输出实际转向角；车道保持位置控制装置，其 确定并且输出车辆用于车道保持而需要的转向角；扭矩检测器，其检测和 输出所述车辆的扭矩值；以及转向角控制设备，其根据转向角误差值来调 整转向角增益，其中转向角误差值是实际转向角和需要的转向角之间的差 值。
根据本发明的各个方面，当转向角误差值小于预定阈值时，转向角 控制设备可减小转向角增益，并且当转向角误差值等于或大于预定阈值时 可增加转向角增益。
根据本发明的各个方面，转向角控制设备可包括：转向角增益变化 确定装置，其根据转向角误差值确定增加还是减小转向角增益变化率；转 向角增益确定装置，其基于转向角增益变化率确定转向角增益；转向角增 益调整装置，其确定其中在转向角增益中反映驾驶员意图的最终增益；以 及转向扭矩确定装置，其通过使用最终增益确定转向扭矩。
根据本发明的各个方面，一种控制转向角的方法可包括：根据转向 角误差值确定增加还是减小转向角增益变化率；基于转向角增益变化率确 定转向角增益；确定其中在转向角增益中反映驾驶员意图的最终增益；以 及通过使用最终增益确定转向扭矩。
根据本发明的各个方面，确定增加还是减小转向角增益变化率可包 括：确定转向角误差值并且将转向角误差值与预定阈值进行比较，以确定 增加还是减小转向角增益变化率；当确定增加转向角增益变化率时选择最 大增益；通过使用初始增益、最大增益和从初始增益到最大增益所花费的 时间来确定增加变化率；以及通过使用初始增益、最大增益和从最大增益 到初始增益所花费的时间来确定减小变化率。
根据本发明的各个方面，确定增加还是减小转向角增益变化率还可 包括确定转向扭矩是否达到最大值；以及当转向扭矩达到最大值时，设定 转向角增益变化率为零。
根据本发明的各个方面，确定增加还是减小转向角增益变化率还可 包括确定转向角误差值；当转向角误差值等于或大于预定阈值时确定增加 转向角增益变化率；以及当转向角误差值小于预定阈值时确定减小转向角 增益变化率。
根据本发明的各个方面，确定最终增益可包括当驾驶员介入时向下 调整转向角增益以确定第一增益调整比；在驾驶员介入之后限制第一增益 调整比恢复以确定第二增益调整比；通过将第二增益调整比应用到转向角 增益来确定其中反映驾驶员意图的转向角增益；以及通过将其中反映驾驶 员意图的转向角增益和初始增益相加来确定最终增益。
根据本发明的各个方面，确定转向扭矩可包括通过使用最终增益、 转向角误差值、转向控制微分增益以及转向控制积分增益来确定转向扭 矩。
本发明的方法和设备具有其它特征和优点，这些特征和优点将在并 入本文的附图和以下具体实施方式中变得明显或者从中进行更详细地阐 明，附图和具体实施方式一起用于说明本发明的某些原理。
附图说明
图1是示出根据本发明的示例性实施方式的包括用于控制转向角的设 备的车道保持辅助系统的配置的框图；
图2是示出图1的转向角增益变化确定装置的详细配置的框图；
图3是示出从图2的最大增益选择装置中选择最大增益的方法的视 图；
图4是示出根据本发明的示例性实施方式的转向角增益调整装置的详 细配置的框图；
图5是示出根据本发明的示例性实施方式的当驾驶员介入时调整转向 角增益变化率的示例的曲线图；
图6是示出根据本发明的示例性实施方式的控制转向角的方法的流程 图；
图7是示出根据本发明的示例性实施方式的控制转向角的方法的详细 流程图；
图8是示出常规转向角控制路径和本发明的转向角控制路径之间的比 较的曲线图；以及
图9是示出根据本发明的示例性实施方式的应用控制转向角的方法的 计算机系统的配置的框图。
可理解的是，附图不一定按比例绘出，而是呈现说明本发明的基本原 理的各种特征的略微简化的表示。本文所公开的包括诸如特定的尺寸、方 向、位置以及形状的本发明的特定设计特征由具体的预期应用和使用环境 来部分确定。
在图中，贯穿附图的几幅图，参考标号指代本发明的相同或等同部件。
具体实施方式
现在，将详细参照本(些)发明的各个实施方式，本(些)发明的实 施例在附图中示出并且在下文进行描述。虽然将结合示例性实施方式描述 本(些)发明，但要理解的是，本说明书并不旨在将本(些)发明限于那 些示例性实施方式。相反，本(些)发明旨在不仅覆盖示例性实施方式， 而且还覆盖能够包含在由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的 各种替换、变形、等同以及其他实施方式。
在下文中，将参照附图详细描述本发明的实施方式。在附图中，相同 的参考标号将用于在通篇中指定相同或等同的元件。此外，在以下说明中， 将取消公知特征或功能的详细描述，以免使本发明的主旨变得不必要的晦 涩。
在以下根据本发明的示例性实施方式的元件的说明中，可使用术语第 一、第二、A、B、(a)和(b)等。这些术语仅用于区分开有关元件和其 他元件，但该有关元件的类型、次序或顺序不限于该术语。此外，除非另 有定义，否则本文使用的所有术语(包括技术或科学术语)具有的含义与 本发明所属领域的技术人员通常理解的含义相同。这种术语，如在常用词 典中定义的那些术语，应被解释为具有等同于相关技术领域的语境意义的 含义，并且不被解释为具有理想或过于刻板的意义，除非在本申请中明确 定义为具有这样的意义。
在下文中，将参考图1至图9详细描述本发明的实施方式。
图1是示出根据本发明的示例性实施方式的车道保持辅助系统的配置 的框图，图2是示出图1的转向角增益变化确定装置的详细配置的框图， 图3是示出从图2的最大增益选择装置412中选择最大增益的方法的视图， 并且图4是示出根据本发明的示例性实施方式的转向角增益调整装置的详 细配置的框图。
参考图1，根据本发明的实施方式，车道保持辅助系统包括转向角检 测器100、车道保持位置控制装置200、扭矩检测器300以及用于控制转 向角的设备400(下文简称为“转向角控制设备”)。
转向角检测器100检测车辆的当前转向角以将实际转向角输出到转向 角控制设备400。
车道保持位置控制装置200确定用于车辆的车道保持控制所需的转向 角，并且将所需的转向角输出到转向角控制设备400。
扭矩检测器300检测车辆的当前扭矩值，并将当前扭矩值输出到转向 角控制设备400。
转向角控制设备400根据情况改变转向角增益。因此，当转向角误差 值表示一较小值时，转向角控制设备400应用较小的增益，以最小化驾驶 员在转向中感觉到的差异感。当转向角误差值在车辆变化和扰动中增加 时，转向角控制设备400应用较大的增益以执行鲁棒控制。在本例中，作 为所需转向角与实际转向角之间的差值的转向误差值，被称为跟踪误差 值。此外，转向角控制设备400通过使用驾驶员扭矩来确定并应用其中反 映驾驶员意图的转向角增益，以在控制转向角时增加驾驶员的满意度。
为此目的，转向角控制设备400包括转向角增益变化确定装置410、 转向角增益确定装置420、转向角增益调整装置430和转向扭矩确定装置 440。转向角增益变化确定装置410根据转向角误差值(跟踪误差值)来 确定转向角增益的变化，以确定转向角增益变化率的增加或减小。在本例 中，固定地应用转向角增益的初始值。根据本发明的示例性实施方式，转 向角增益根据转向角误差值而在初始值(kini)和最大值(kmax)的范围内 变化。如上所述，关于改变转向角增益的方向，将转向角增益从初始值(kini) 增加到最大值(kmax)的方向称为增加方向，并且将转向角增益从最大值 (kmax)减小到初始值(kini)的方向称为其的减小方向。当转向角增益 在增加方向上变化时，转向角增益的增加率被称为增加变化率。当转向角 增益在减小方向上变化时，转向角增益的减小率被称为减小变化率。
此外，转向角增益确定装置420选择转向角增益的最大值，并且通过 使用最大值和初始值来确定增加变化率和减小变化率。
转向角增益确定装置420可基于转向角增益变化率来确定转向角增 益。
转向角增益调整装置430确定通过在转向角增益中反映驾驶员意图获 得的最终增益。
转向扭矩确定装置440通过使用最终增益来确定转向扭矩。
参考图2，转向角增益变化确定装置410通过使用实际转向角相对于 所需转向角的转向角误差值来确定是否改变转向角增益。换句话说，转向 角增益变化确定装置410根据转向角误差值确定是否增加或减小转向角增 益变化率。
为此目的，转向角增益变化确定装置410包括变化率确定装置411、 最大增益选择装置412、增加变化率确定装置413、减小变化率确定装置 414和变化率设定装置415。
变化率确定装置411确定转向角误差值，并且将转向角误差值与预定 阈值进行比较，以确定是否增加或减小转向角增益变化率。具体地，当转 向角误差值等于或大于预定阈值时，变化率确定装置411将转向角增益变 化率设定为增加率。当转向角误差值小于预定阈值时，变化率确定装置411 将转向角增益变化率设定为减小率。
等式1
如果(|αreq-αact|＞αthld)
否则
在等式1中，αreq表示需要的转向角，αact是实际转向角，并且αthld表 示预定阈值。
在无限增加转向角增益的情况下，转向系统453可能不稳定。因此， 最大增益选择装置412选择用于稳定地维持转向系统453的最大增益 (kmax)，以确定增加变化率γ+和减小变化率γ-。在图3中，确定装置451 确定目标转向角R(s)与当前转向角Y(s)之间的差值，确定装置452 通过将转向角误差乘以转向角增益来确定转向扭矩，并且转向系统453接 收转向扭矩并且旋转，改变转向角。
在本例中，如下面的等式2所表达地来选择最大增益(kmax)。
等式2
在本例中，Y(s)表示当前转向角，R(s)表示目标转向角，并且C (s)表示拉普拉斯变换值。最大增益选择装置412选择最大增益(kmax)， 使得等式2中满足kmaxC(s)＝-1的所有S存在于复平面的左半部上。
等式3
如等式3所表达的，增加变化率确定装置413通过将最大增益(kmax) 和初始增益(kini)之间的差值除以从初始增益(kini)到确定的最大增益 (kmax)所需的时间(tinc)来确定增加变化率(γ+)。在本例中，时间(tinc) 可在生产(production)中确定。
等式4
如等式4所表达的，减小变化率确定装置414通过将最大增益(kmax) 和初始增益(kini)之间的差值除以从最大增益(kmax)到初始增益(kini) 所需的时间(tdec)来确定减小变化率(γ-)。在本例中，时间(tdec)可在 生产中确定。
等式5
如果(|Tsys|≥Tmax)
否则
变化率设定装置415设定由增加变化率确定装置413或减小变化率确 定装置414分别确定的增加变化率或减小变化率。然而，为了防止增益在 转向扭矩达到最大值并且因此出现转向角跟踪误差的情况下不必要地增 加，转向角增益变化率可如等式5所表达的被设定为“0”。在在这种情况 下，Tsys表示实际转向扭矩，Tmax表示最大转向扭矩。
等式6
ka(t)＝ka(t-1)+γ
在本例中，ka(t)表示当前采样时间的可变转向角增益，ka(t-1)表 示先前采样时间的可变转向角增益，并且γ表示转向角增益的变化率。如 等式6所表达的，转向角增益确定装置420通过使用增加变化率或减小变 化率来确定转向角增益。参考图4，转向角增益调整装置430通过在由转 向角增益确定装置420确定的转向角增益中反映驾驶员意图来确定最终增 益。为此目的，转向角增益调整装置430包括第一增益调整比确定装置 431、第二增益调整比确定装置432、驾驶员意图反映装置433、反映驾驶 员意图的转向角增益限制装置434和最终增益确定装置435。
如等式7所表达的，第一增益调整比确定装置431向下调整转向角增 益，以防止当驾驶员介入时，转向角增益不必要地增加。
等式7
L＝Function1(Tdrv)
在本例中，L和Tdrv分别表示第一增益调整比和驾驶员扭矩。图5是 示出根据本发明的实施方式的在驾驶员介入时调整变化率的示例的曲线 图，其中横轴表示驾驶员扭矩，纵轴表示“L”的值。参考图5，当驾驶 员扭矩小于0.5时，“L”的值维持在“1”的值。此后，当驾驶员扭矩变 为0.5以上时，“L”的值减小。当驾驶员扭矩超过1时，“L”的值变为“0”。
如等式8所表达的，第二增益调整比确定装置432限制(restrict，约 束)“L”值恢复，以防止转向角增益在驾驶员介入转向之后的特定时间不 必要地增加。
等式8
F＝Function2(L)
在本例中，F表示第二增益调整比。
在本例中，为了限制“L”的值被恢复，逻辑表达为等式9。
等式9
如果((F(t)-F(t-1))＞fthld)
否则
驾驶员意图反映装置433如等式10所表达的，将驾驶员意图反映在 可变转向角增益中。驾驶员意图可通过应用驾驶员扭矩(Tdrv)来反映。
等式10
kad＝ka×F
在等式10中，Kad表示其中反映驾驶员意图的可变转向角增益，并且 Ka表示可变转向角增益。
反映驾驶员意图的转向角增益限制装置434通过设定转向角增益的最 大值和最小值来限制转向角增益，如等式11所表达的。
等式11
kad＝min(kad，kmax)
kad＝max(kad，kmin)
最终增益确定装置435通过将其中反映驾驶员意图的转向角增益和初 始增益相加来确定最终增益，如等式12所表达的。
等式12
ktot＝kini+kad
换句话说，最终增益确定装置435通过将初始增益(kini)的现有值加 到其中反映驾驶员意图的可变转向角增益(kad)来确定最终增益(ktot)。
转向扭矩确定装置440确定最终增益的转向扭矩，如等式13所表达 的。
等式13
在本例中，“ktot”表示转向控制比例增益(最终增益)，“kder”表示转 向控制微分增益，“kintg”表示转向控制积分增益。转向扭矩确定装置440 通过使用最终增益、转向角误差值、转向控制微分增益和转向控制积分增 益来确定转向扭矩。
如上所述，根据本发明的示例性实施方式，可变地控制转向角增益。 因此，在能够对车辆的变化和扰动进行鲁棒控制的同时，维持驾驶员的转 向感觉。
在下文中，将参照图6描述根据本发明的示例性实施方式的控制转向 角的方法。
转向角控制设备400确定作为实际转向角与所需转向角之间的差值的 转向角误差值(S100)。
此后，转向角控制设备400基于实际转向角与所需转向角之间的转向 角误差值，来确定转向角增益变化率(S200)。转向角控制设备400基于 转向角增益变化率来确定转向角增益(S300)。
转向角控制设备400通过使用第一调整比和第二调整比调整转向角增 益来确定最终增益(S400)。转向角控制设备400通过使用最终增益来确 定转向扭矩(S500)。
在下文中，将参考图7详细描述根据本发明的示例性实施方式的控制 转向角的方法。
转向角控制设备400确定转向角误差值，并且确定转向角误差的大小 是否等于或大于预定阈值(S101)。当转向角误差的大小大于预定阈值时， 将增加变化率应用到转向角增益变化率(S102)。当转向角误差的大小小 于或等于预定阈值时，将减小变化率应用到转向角增益变化率(S103)。
此后，转向角控制设备400确定车辆的转向扭矩是否等于或大于最大 扭矩(S104)。当转向扭矩达到最大值时，转向角增益变化率被设定为零 (S105)。
这样，转向角控制设备400通过使用转向角增益变化率来确定转向角 增益。当操作S104中车辆的转向扭矩未达到最大值时，转向角控制设备 400在确定转向角增益时维持变化率(S106)。
随后，转向角控制设备400通过将驾驶员扭矩应用到所确定的转向角 增益来确定其中反映驾驶员意图的转向角增益(S107)。
在本例中，转向角控制设备400设定其中反映驾驶员意图的转向角增 益的最大值和最小值(S108)，并且确定最终增益(S109)。换句话说，转 向角控制设备400通过在驾驶员介入时向下调整转向角增益来确定第一增 益调整比。在驾驶员介入之后，转向角控制设备400限制第一增益调整比 恢复，并且确定第二增益调整比。转向角控制设备400通过将第二增益调 整比应用到转向角增益来确定其中反映驾驶员意图的转向角增益，并且通 过将其中反映驾驶员意图的转向角增益与初始增益相加来确定最终增益。
此后，转向角控制设备400通过使用最终增益来确定转向扭矩。在本 例中，可通过使用最终增益、转向角误差值、转向控制微分增益和转向控 制积分增益来确定转向扭矩(S110)。
图8是示出常规转向角控制路径和本发明的转向角控制路径之间的比 较的曲线图。从图8可以看出，转向角沿改进后的行驶路径而不是改进前 的行驶路径表现地更稳定。
下表1示出改进后和改进前的转向角的最大跟踪误差、车辆中心横向 位置的变化以及轮胎从车道中心的偏移量。
表1
转向角控制的比例增益根据情况而变化。因此，当跟踪误差表示较小 的值时，可应用较小的增益，从而最小化转向的差异感。另外，当跟踪误 差增加时，应用较大的增益，从而允许鲁棒控制。如表1所示，当在具有 横向梯度的区域上进行真实车辆实验时，实验结果表明车辆的横向位置的 移动程度从0.95m减小到0.52m，提供了45％的改进效果。
如上所述，根据本发明的示例性实施方式，可变地控制转向角，使得 维持驾驶员的转向感觉，同时能够对车辆的变化和扰动进行鲁棒控制。
图9是示出根据本发明的示例性实施方式的适用控制转向角的方法的 计算系统的配置的框图。
参考图9，计算系统1000可包括处理器1100、存储器1300、用户接 口输入装置1400、用户接口输出装置1500、存储装置1600和网络接口1700 中的至少一个，它们通过总线1200彼此连接。
处理器1100可以是用于处理存储在存储器1300和/或存储装置1600 中的指令的中央处理单元(CPU)或半导体器件。存储器1300和存储装 置1600中的每一个可包括各种类型的易失性存储介质或非易失性存储介 质。例如，存储器1300可包括只读存储器(ROM)和随机存取存储器 (RAM)。
因此，关于本实施方式描述中包括的各实施方式描述的方法或算法的 操作可直接用硬件模块、由处理器1100执行的软件模块或其组合来实现。 软件模块可驻留在存储介质(即，存储器1300和/或存储装置1600)中， 存储介质包括RAM、闪速存储器、ROM、可擦除可编程ROM(EPROM)、 电EPROM(EEPROM)、寄存器、硬盘、可移动磁盘、光盘ROM(CD-ROM)。
示例性存储介质可耦接到处理器1100。处理器110可从存储介质读取 信息并可在存储介质中写入信息。可替代地，存储介质可与处理器1100 集成。处理器和存储介质可驻留在专用集成电路(ASIC)中。ASIC可驻 留在用户终端中。可替代地，处理器和存储介质可被实现为用户终端中的 分立组件。
如上所述，根据本发明的示例性实施方式，当转向角误差值表示较小 的增益时，可应用较小的增益，从而最小化驾驶员在转向中感觉到的差异 感。另外，当转向角误差值在车辆变化和扰动中增加时，应用较大的增益， 从而允许鲁棒控制。
此外，根据本发明的示例性实施方式，可减小增益增加率并且可根据 驾驶员扭矩来限制增益恢复率，以增强系统的稳定性。
在上文中，虽然已经参照示例性实施方式和附图描述了本发明，但是 本发明不限于此，而是本发明所属领域的技术人员可在不脱离所附权利要 求所要求保护的本发明的精神和范围的情况下，进行各种改变和修改。为 了便于说明和在所附权利要求中的精确限定，术语“上部的”，“下部的”， “内部的”，“外部的”，“向上”，“向下”，“上面”，“下面”，“向上”，“向 下”，“前”，“后”，“背面”，“内侧”，“外侧”，“向内”，“向外”，“内部的”， “外部的”，“里面的”，“外面的”，“向前”和“向后”用于参考图中所示 的示例性实施方式的特征的位置来描述这些特征。
出于说明和描述的目的已经呈现了本发明的具体示例性实施方式的 以上描述。它们并不旨在穷举或将本发明限制于所公开的精确形式，并且 显然根据上述教导，许多修改和变化是可能的。选择和描述示例性实施方 式以说明本发明的某些原理及其实际应用，以使本领域的其他技术人员能 够制造和使用本发明的各种示例性实施方式及其各种替代和修改。意图 是，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (20)

1.一种用于控制转向角的设备，包括：
转向角增益变化确定装置，被配置为根据转向角误差值确定增加还是减小转向角增益变化率；
转向角增益确定装置，被配置为基于所述转向角增益变化率确定转向角增益；
转向角增益调整装置，被配置为确定在所述转向角增益中反映出驾驶员的意图的最终增益；以及
转向扭矩确定装置，被配置为通过使用所述最终增益确定转向扭矩。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述转向角增益变化确定装置包括：
变化率确定装置，被配置为确定所述转向角误差值并且将所述转向角误差值与预定阈值进行比较，以确定增加还是减小所述转向角增益变化率；以及
最大增益选择装置，被配置为当确定增加所述转向角增益变化率时选择最大增益。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述转向角增益变化确定装置还包括：
增加变化率确定装置，被配置为通过使用初始增益、所述最大增益和从所述初始增益到所述最大增益花费的时间来确定增加变化率；以及
减小变化率确定装置，被配置为通过使用所述初始增益、所述最大增益和从所述最大增益到所述初始增益花费的时间来确定减小变化率。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述转向角增益变化确定装置还包括：
变化率设定装置，被配置为确定所述转向扭矩是否达到最大值并且当所述转向扭矩达到所述最大值时，将所述转向角增益变化率设定为零。
5.根据权利要求2所述的设备，其中，所述变化率确定装置确定当所述转向角误差值等于或大于所述预定阈值时增加所述转向角增益变化率，并且确定当所述转向角误差值小于所述预定阈值时减小所述转向角增益变化率。
6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述变化率确定装置通过确定实际转向角与需要的转向角之间的差值来确定所述转向角误差值。
7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述转向角增益调整装置包括：
第一增益调整比确定装置，被配置为当所述驾驶员介入时向下调整所述转向角增益以确定第一增益调整比；以及
第二增益调整比确定装置，被配置为在所述驾驶员介入后限制所述第一增益调整比被恢复并且确定第二增益调整比。
8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述转向角增益调整装置还包括驾驶员意图反映装置，所述驾驶员意图反映装置被配置为通过将所述第二增益调整比应用到所述转向角增益来确定反映所述驾驶员的意图的所述转向角增益。
9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述转向角增益调整装置还包括：
最终增益确定装置，被配置为通过将反映所述驾驶员的意图的所述转向角增益与初始增益相加来确定所述最终增益。
10.根据权利要求9所述的设备，其中，所述转向角增益调整装置还包括：
反映驾驶员意图的转向角增益限制装置，被配置为设定反映所述驾驶员的意图的所述转向角增益的最大值和最小值。
11.根据权利要求1所述的设备，其中，所述转向扭矩确定装置通过使用所述最终增益、所述转向角误差值、转向控制微分增益以及转向控制积分增益来确定所述转向扭矩。
12.一种车道保持辅助系统，包括：
转向角检测器，被配置为检测车辆的转向角以输出实际转向角；
车道保持位置控制装置，被配置为确定并且输出所述车辆用于车道保持而需要的转向角；
扭矩检测器，被配置为检测并且输出所述车辆的扭矩值；以及转向角控制设备，被配置为根据作为所述实际转向角与所述需要的转向角之间的差值的转向角误差值来调整转向角增益。
13.根据权利要求12所述的车道保持辅助系统，其中，所述转向角控制设备在所述转向角误差值小于预定阈值时减小所述转向角增益，并且在所述转向角误差值等于或大于所述预定阈值时增加所述转向角增益。
14.根据权利要求13所述的车道保持辅助系统，其中，所述转向角控制设备包括：
转向角增益变化确定装置，被配置为根据所述转向角误差值确定增加还是减小转向角增益变化率；
转向角增益确定装置，被配置为基于所述转向角增益变化率确定转向角增益；
转向角增益调整装置，被配置为确定在所述转向角增益中反映驾驶员的意图的最终增益；以及
转向扭矩确定装置，被配置为通过使用所述最终增益确定转向扭矩。
15.一种控制转向角的方法，所述方法包括以下步骤：
根据转向角误差值确定增加还是减小转向角增益变化率；
基于所述转向角增益变化率确定转向角增益；
确定在所述转向角增益中反映驾驶员的意图的最终增益；以及
通过使用所述最终增益确定转向扭矩。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，确定增加还是减小所述转向角增益变化率包括：
确定所述转向角误差值并且将所述转向角误差值与预定阈值进行比较，以确定增加还是减小所述转向角增益变化率；
当确定增加所述转向角增益变化率时选择最大增益；
通过使用初始增益、所述最大增益和从所述初始增益到所述最大增益花费的时间来确定增加变化率；以及
通过使用所述初始增益、所述最大增益和从所述最大增益到所述初始增益花费的时间来确定减小变化率。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，确定增加还是减小所述转向角增益变化率还包括：
确定所述转向扭矩是否达到最大值；以及
当所述转向扭矩达到所述最大值时，将所述转向角增益变化率设定为零。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，确定增加还是减小所述转向角增益变化率还包括：
确定所述转向角误差值；
当所述转向角误差值等于或大于所述预定阈值时确定增加所述转向角增益变化率；以及
当所述转向角误差值小于所述预定阈值时确定减小所述转向角增益变化率。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，确定所述最终增益包括：
当所述驾驶员介入时，向下调整所述转向角增益以确定第一增益调整比；以及
在驾驶员介入后，限制所述第一增益调整比被恢复以确定第二增益调整比；
通过将所述第二增益调整比应用到所述转向角增益来确定反映所述驾驶员的意图的所述转向角增益；以及
通过将反映所述驾驶员的意图的所述转向角增益与所述初始增益相加来确定所述最终增益。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，确定所述转向扭矩包括：通过使用所述最终增益、所述转向角误差值、转向控制微分增益以及转向控制积分增益来确定所述转向扭矩。
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