CN111114615A

CN111114615A - 用于转向系统阻抗控制的方法

Info

Publication number: CN111114615A
Application number: CN201910502854.2A
Authority: CN
Inventors: R·N·埃布埃塔; 曹宇; 于博
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2018-10-31
Filing date: 2019-06-11
Publication date: 2020-05-08
Anticipated expiration: 2039-06-11
Also published as: US20200130723A1; DE102019115664B4; CN111114615B; US10654511B1; DE102019115664A1

Abstract

本发明题为“用于转向系统阻抗控制的方法”。本发明提供了一种用于控制车辆的示例性方法，其包括提供车辆转向系统，该车辆转向系统包括可移动转向柱组件和可移动方向盘组件，第一致动器和第二致动器，该第一致动器和第二致动器被配置成将车辆转向系统从第一位置移动到第二位置；提供多个传感器，这些传感器被配置成测量力特性；提供电连接到传感器和车辆转向系统的控制器；监测从第一传感器接收的第一传感器数据和从第二传感器接收的第二传感器数据；基于期望的输出位移以及第一传感器数据和第二传感器数据生成参考模型；基于参考模型计算修正的输出位移；以及自动生成第一控制信号以控制第一致动器和第二控制信号以控制第二致动器。

Description

用于转向系统阻抗控制的方法

技术领域

本发明整体涉及车辆领域，并且更具体地涉及用于机动车辆的方向盘和转向柱。

自动和半自动车辆可包括伸缩式转向柱，以允许方向盘从乘员回缩，或可折叠方向盘以及其他可能的回缩机构，以在车厢中提供更多空间。在其中方向盘柱在轴向方向上移动的回缩、折叠或收起操作期间，可能发生对回缩、折叠或收起操作诸如夹紧事件的干扰。为转向系统提供阻抗控制并防止夹紧事件的方法可以防止对乘员的身体伤害以及对回缩机构的功能中断。

发明内容

根据本公开的实施方案提供了许多优点。例如，根据本公开的实施方案将方向盘柱过载的运动的阻抗控制应用为一种方法，以保护乘员免受在收起事件期间由方向盘和/或方向盘柱的运动导致的夹紧事件。阻抗控制使得回缩机构和操作者的手之间能够软接触。在一些实施方案中，在潜在夹紧点处使用弹性材料扩展接触面积并降低对操作者造成伤害的可能性。

在一个方面，公开了一种用于控制车辆的方法。该方法包括以下步骤：提供车辆转向系统，车辆转向系统包括可移动转向柱组件和可移动方向盘组件，耦接到可移动转向柱组件的第一致动器和耦接到可移动方向盘组件的第二致动器，第一致动器和第二致动器被配置成将车辆转向系统从第一位置移动到第二位置，提供连接到转向柱组件的第一传感器和连接到方向盘组件的第二传感器，第一传感器被配置成测量第一力特性并且第二传感器被配置成测量第二力特性，提供电连接到第一传感器和第二传感器以及车辆转向系统的控制器，由控制器监测从第一传感器接收的第一传感器数据和从第二传感器接收的第二传感器数据，由控制器基于期望的输出位移和第一传感器数据以及第二传感器数据生成参考模型，由控制器基于参考模型计算修正的输出位移，以及由控制器自动生成第一控制信号以控制第一致动器，和第二控制信号以控制第二致动器。

在一些方面，第一致动器被配置成将转向柱组件从第一转向柱位置平移到第二转向柱位置。

在一些方面，第一转向柱位置是卸出的转向柱位置，并且第二转向柱位置是收起的转向柱位置。

在一些方面，第二致动器被配置成将方向盘组件从第一方向盘位置平移到第二方向盘位置。

在一些方面，第一方向盘位置是卸出的方向盘位置，并且第二方向盘位置是收起的方向盘位置。

在一些方面，该方法还包括由控制器检测触发条件，该触发条件包括由控制器接收指示模式转换的输入。

在一些方面，模式转换是从驾驶员控制的车辆操作模式到自动或半自动操作模式的转换。

在一些方面，第一传感器是力传感器，并且第一传感器数据是指示施加到转向柱组件的第一外力的数据。

在一些方面，第二传感器是力传感器，并且第二传感器数据指示施加到方向盘组件的第二外力。

在一些方面，控制器使用阻抗控制来计算修正的输出位移。

在一些方面，该方法还包括由控制器确定是否满足第一条件，第一条件包括释放转向柱组件上的第一外力和方向盘组件上的第二外力中的一者或两者。

在一些方面，如果不满足第一条件，则该方法包括由控制器确定实耗时间并且由控制器将实耗时间与预先确定的阈值进行比较，并且如果实耗时间超过阈值，则由控制器自动控制第一致动器以将转向柱组件移动到第一转向柱位置并且由控制器自动控制第二致动器以将方向盘组件移动到第一方向盘位置。

在另一方面，用于控制车辆的方法包括以下步骤：提供车辆转向系统，该车辆转向系统包括可移动转向柱组件和可移动方向盘组件，该可移动转向柱组件包括耦接到可移动转向柱组件并且被配置成在第一转向柱位置和第二转向柱位置之间平移可移动转向柱组件的第一致动器，该可移动方向盘组件包括耦接到护罩组件的第一方向盘构件和第二方向盘构件、位于第一方向盘构件和第二方向盘构件与所述护罩组件之间的接触材料；以及第二致动器，该第二致动器耦接到可移动方向盘组件，该第二致动器被配置成使可移动方向盘组件在第一方向盘位置和第二方向盘位置之间枢转；提供连接到转向柱组件的第一传感器和连接到方向盘组件的第二传感器，第一传感器被配置成测量第一力特性，并且第二传感器被配置成测量第二力特性；以及提供电连接到第一传感器和第二传感器以及车辆转向系统的控制器。控制器监测从第一传感器接收的第一传感器数据和从第二传感器接收的第二传感器数据，基于期望的输出位移以及第一传感器数据和第二传感器数据生成参考模型，基于参考模型计算修正的输出位移，以及自动生成第一控制信号以控制第一致动器和第二控制信号以控制第二致动器。

在一些方面，第一转向柱位置是卸出的转向柱位置，第二转向柱位置是收起的转向柱位置，第一方向盘位置是卸出的方向盘位置，并且第二方向盘位置是收起的方向盘位置。

在一些方面，第一传感器是力传感器，并且第一传感器数据是指示施加到转向柱组件的第一外力的数据，并且第二传感器是力传感器，并且第二传感器数据指示施加到方向盘组件上的第二外力。

在一些方面，控制器使用阻抗控制来计算修正的输出位移。

在另一方面，车辆转向系统包括可移动转向柱组件，该可动转向柱组件包括第一致动器，该第一致动器耦接到可移动转向柱组件并且被配置成使可移动转向柱组件在第一位置和第二位置之间平移；可移动方向盘组件，该可移动方向盘组件包括耦接到护罩组件的第一方向盘构件和第二方向盘构件、位于第一方向盘构件和第二方向盘构件与护罩组件之间的接触材料；以及第二致动器，该第二致动器耦接到可移动方向盘组件，该第二致动器被配置成使可移动方向盘组件在第一方向盘位置和第二方向盘位置之间枢转，连接到转向柱组件的第一传感器，其被配置成测量第一力特性，连接到方向盘组件的第二传感器，其被配置成测量第二力特性，以及控制器，其电连接到第一传感器和第二传感器以及第一致动器和第二致动器。控制器被配置成监测从第一传感器接收的第一传感器数据和从第二传感器接收的第二传感器数据，基于期望的输出位移以及第一传感器数据和第二传感器数据生成参考模型，使用阻抗控制基于参考模型计算修正的输出位移，以及自动生成第一控制信号以控制第一致动器和第二控制信号以控制第二致动器。

在一些方面，控制器还被配置成确定是否满足第一条件，第一条件包括释放转向柱组件上的第一外力和方向盘组件上的第二外力中的一者或两者，以及如果不满足第一条件，则确定实耗时间并且将实耗时间与预先确定的阈值进行比较，并且如果实耗时间超过阈值，则自动控制第一致动器以将转向柱组件移动到第一转向柱位置并且自动控制第二致动器以将方向盘组件移动到第一方向盘位置。

附图说明

将结合以下附图来描述本公开，其中类似的数字表示类似的元件。

图1为根据实施方案的车辆的示意图。

图2为根据实施方案的车辆转向系统的示意图。

图3为图2的转向系统的另一个示意图，示出了根据实施方案的转向系统的方向盘组件和转向柱组件的方面。

图4为根据实施方案的用于控制车辆，特别是车辆的转向系统的方法的流程图。

图5为根据实施方案的用于实现图4中所示的方法反馈控制系统的框图。

通过以下描述和所附权利要求，结合附图，本公开的前述和其他特征将变得更加明显。应当理解，这些附图仅示出了根据本公开的若干实施方案，并且不应被视为限制其范围，将通过使用附图以额外的特征和细节来描述本公开。在附图或本文其他地方公开的任何尺寸仅用于说明的目的。

具体实施方式

本文描述了本公开的实施方案。然而，应当理解，所公开的实施方案仅为示例，并且其他实施方案可采用各种替代形式。附图未必按比例绘制；一些特征可被放大或最小化以示出具体部件的细节。因此，本文所公开的具体结构和功能细节不应解释为限制性的，而是仅用作教导本领域的技术人员以各种方式采用本发明的代表性基础。如本领域的普通技术人员将会理解的，结合附图中的任一附图所示出和描述的各种特征可与一个或多个其他附图中所示的特征组合，以产生未明确示出或描述的实施方案。所示特征的组合提供了典型应用的代表性实施方案。然而，对于特定应用或具体实施，可能需要符合本公开的教导内容的特征的各种组合和修改。

出于参考目的，以下描述中可使用某些术语，因此不旨在进行限制。例如，术语诸如“上方”和“下方”是指所参考的附图中的方向。术语诸如“前”、“后”、“左”、“右”、“后方”和“侧”描述在一致但任意的参考系内的部件或元件的部分的取向和/或位置，通过参考描述所讨论的部件或元件的文本和相关附图来清楚说明该取向和/或位置。此外，术语诸如“第一”、“第二”、“第三”等可用于描述单独的部件。此类术语可包括上文具体提及的词语、其衍生物，以及类似含义的词。

自动车辆和半自动车辆可包括伸缩式转向柱或轴，其允许方向盘在不使用时被收起在仪表板内以增加乘客室内的可用空间量。然而，在收起或卸出操作期间，与伸缩式柱接触可导致过载情况，从而损害转向柱功能性。另外，乘员的手或手指可能被伸缩式柱组件的移动部件夹紧或卡住。本文讨论的方法检测转向柱的收起和/或卸出和/或折叠操作期间的过载和夹紧事件，并且结合控制系统响应以停止/反向/暂停/等转向柱组件的平移运动。

参考图1，示出了车辆100，其包括根据各种实施方案的转向系统112。尽管本文示出的附图描绘了具有某些元件布置的示例，但是在实际实施方案中可存在额外的中间元件、装置、特征部或部件。还应当理解，图1仅为示例性的，并且可不按比例绘制。

如图1所示，车辆100大致包括底盘104、车辆主体106、前轮108、后轮110、转向系统112和控制系统116。主体106被布置在底盘104上并且基本上包封车辆100的其他部件。主体106和底盘104可共同形成框架。轮108至110各自在车辆主体106的相应拐角附近可旋转地耦接到底盘104。

可以理解的是，车辆100可为许多不同类型的汽车中的任何一种，诸如轿车、货车、卡车或运动型多用途车(SUV)，并且可为两轮驱动(2WD)(即后轮驱动或前轮驱动)、四轮驱动(4WD)或全轮驱动(AWD)。车辆100还可包括许多不同类型的推进系统中的任何一种或它们的组合，诸如例如汽油或柴油燃料内燃机，“柔性燃料车辆”(FFV)发动机(即，使用汽油和乙醇的混合物)、气态化合物(例如氢气或天然气)燃料发动机、燃烧/电动机混合动力发动机和电动机。

在一些实施方案中，车辆100是自动或半自动车辆。在一些实施方案中，车辆100包括各种自动驾驶员辅助系统，诸如巡航控制、自适应巡航控制和对应于较低自动化水平的停车辅助系统，而真正的“无人驾驶”车辆对应于较高的自动化水平。在一些实施方案中，车辆100包括可收起的转向系统112，当车辆操作者或乘员需要时，该可收起的转向系统112可收起在车辆控制台内以在乘客室内获得更大的空间。

在一些实施方案中，转向系统112包括转向柱组件118和方向盘组件120。转向柱组件118可以是可塌缩组件，使得转向柱组件118和方向盘组件120可以从第一或卸出位置轴向平移到第二或收起位置，或在卸出位置或收起位置之间的任何中间位置，如箭头119所示。在各种实施方案中，转向系统112是线控转向系统，其利用电动机来提供转向辅助，利用传感器来测量操作者施加的方向盘角度和扭矩，以及利用方向盘仿真器来向驾驶员提供扭矩反馈。在一些实施方案中，方向盘组件120包括可折叠的方向盘，当方向盘组件120处于收起位置时，该可折叠的方向盘折叠成较小的外形以便于储存。

在各种实施方案中，转向系统112包括至少一个耦接到转向柱组件118的马达或致动器122(图1中示出了一个马达122)。在一些实施方案中，马达122向车轮108提供力或向车辆操作者提供扭矩反馈以用于线控转向系统12。在一些实施方案中，马达122可以耦接到转向柱组件118的可旋转轴，以实现转向柱组件118的伸缩功能性。在一些实施方案中，一个或多个马达122可耦接到转向柱组件118，其中第一马达向车轮108提供力，并且第二马达或致动器122实现转向柱组件118沿转向柱组件的纵向轴线A的伸缩功能性(参见图3)。致动器122使转向柱组件在第一转向柱位置和第二转向柱位置之间移动。如本文所讨论的，可以由控制系统116监测和控制一个或多个马达122的操作，以确定是否存在过载和/或夹紧情况。

转向系统112还包括一个或多个传感器，其感测转向系统112的可观察情况。在各种实施方案中，转向系统112包括扭矩传感器124和转向角传感器126。扭矩传感器124经由方向盘组件120通过例如车辆100的驾驶员感测施加到转向系统的旋转扭矩，并基于此生成扭矩信号。转向角传感器126感测方向盘120的旋转位置并基于此生成位置信号。

进一步参考图1，车辆100还包括多个传感器26，其被配置成测量并捕获关于一个或多个车辆特性的数据，包括但不限于车辆速度、车辆航向、油门位置、点火状态、可回缩转向柱的位移、可折叠方向盘构件的位置等。传感器26电连接到控制系统116并提供关于车辆特性和操作条件的数据。在例示的实施方案中，传感器26包括但不限于加速度计、位置传感器、速度传感器、航向传感器、陀螺仪、转向角传感器或其他感测车辆或车辆周围环境的可观察情况的传感器，并且可包括雷达、激光雷达、光学相机、热感相机、超声波传感器、红外传感器、压力传感器、接触传感器和/或适当的附加传感器。

控制系统116包括控制器22。虽然为了说明目的而被描绘为单个单元，但是控制器22可另外包括一个或多个其他控制器，统称为“控制器”。控制器22可包括与各种类型的计算机可读存储装置或介质通信的微处理器或中央处理单元(CPU)或图形处理单元(GPU)。计算机可读存储装置或介质可包括例如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和保活存储器(KAM)中的易失性和非易失性存储器。KAM是持久性或非易失性存储器，其可用于在CPU断电时存储各种操作变量。计算机可读存储装置或介质可使用许多已知存储器装置中的任一种来实现，诸如PROM(可编程只读存储器)、EPROM(电子PROM)、EEPROM(电可擦除PROM)、闪存或能够存储数据的任何其他电子、磁性、光学或组合存储器装置，其中一些表示由控制器22用于控制车辆的可执行指令。

控制系统116接收传感器信号并基于此监测和/或控制转向系统112的操作。通常，控制系统116接收传感器信号，并在一定时间段内处理传感器信号，以基于反馈力和预设参考模型计算新的期望输出位移以例如估计干扰力而没有限制。在一些实施方案中，控制系统116耦接到转向柱组件118。

车辆100还可包括耦接到控制器22和/或控制器222的音频和/或视频装置44。音频和/或视频装置44可操作以通过音频或视频输出将消息传送给车辆100的乘员。例如，音频和/或视频装置44可包括但不限于扬声器、视频屏幕或两者的组合。音频和/或视频装置44与控制器22和/或控制器222进行电子通信，这为音频和/或视频装置44提供输出信号。

图2和图3示出了根据实施方案的方向盘组件120。方向盘组件120包括可折叠方向盘201，其包括耦接到方向盘安装架和护罩组件206的第一方向盘构件202和第二方向盘构件204。在一些实施方案中，第一方向盘构件202在枢转构件203处耦接到方向盘安装架和护罩组件206，并且第二方向盘构件204在枢转构件205处耦接到方向盘安装架和护罩组件206。

枢转构件203允许第一方向盘构件202从第一或卸出位置旋转到第二或收起位置，或在卸出位置或收起位置之间的任何中间位置，如图2中的箭头219所示。类似地，枢转构件205允许第二方向盘构件204从第一或卸出位置旋转到第二或收起位置，或在卸出位置或收起位置之间的任何中间位置。在一些实施方案中，枢转动作致动器213沿转向柱组件118的纵向轴线A定位在护罩组件206内。致动器213作用在第一方向盘构件202和第二方向盘构件204中的每个上，以使方向盘构件202、204枢转到第一方向盘位置和第二方向盘位置并其从枢转。

进一步参考图3，枢转动作致动器213和伸缩式致动器122经由有线或无线连接电连接到控制器222。在一些实施方案中，控制器222是转向柱控制器并且是控制系统116的一个部件或电连接到控制系统116。虽然为了说明目的而被描绘为单个单元，但是控制器222可另外包括一个或多个其他控制器，统称为“控制器”。控制器22可包括与各种类型的计算机可读存储装置或介质通信的微处理器或中央处理单元(CPU)或图形处理单元(GPU)。计算机可读存储装置或介质可包括例如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和保活存储器(KAM)中的易失性和非易失性存储器。KAM是持久性或非易失性存储器，其可用于在CPU断电时存储各种操作变量。计算机可读存储装置或介质可使用许多已知存储器装置中的任一种来实现，诸如PROM(可编程只读存储器)、EPROM(电子PROM)、EEPROM(电可擦除PROM)、闪存或能够存储数据的任何其他电子、磁性、光学或组合存储器装置，其中一些表示由控制器222用于控制车辆的可执行指令。

如图1所示，在一些实施方案中，控制器222经由有线或无线连接电连接到控制器22。在一些实施方案中，控制器22、222向车辆100提供自动车辆控制。

除了车辆100的其他传感器26之外，在一些实施方案中，方向盘组件120包括方向盘力传感器215，并且转向柱组件118包括转向轴力传感器217，如图3所示。传感器215、217中的每个经由有线或无线连接电连接到控制器222。方向盘力传感器215在第一方向盘构件202和第二方向盘构件204枢转到收起位置时提供关于夹紧或阻抗力的检测的数据，例如但不限于此。转向轴力传感器217提供关于施加到方向盘组件120或轴组件118的力的检测的数据，诸如例如但不限于夹紧力、由车辆乘员施加到方向盘的压力等。响应于检测到松手或免提转向条件，控制器222可发起折叠和/或收起操作，如本文更详细地讨论的。响应于检测到收缩力，控制器222可终止收起和/或折叠操作，如本文更详细地讨论的。

参考图2，在一些实施方案中，当第一方向盘构件202和第二方向盘构件204在第一位置和第二位置之间旋转时，提供软接触点并减少因夹紧而造成的伤害，接触材料210定位在第一方向盘构件202和护罩组件206之间的结合部处。在一些实施方案中，接触材料210围绕第一方向盘构件202和第二方向盘构件204与护罩组件206之间的结合部的圆周定位。在一些实施方案中，接触材料210围绕第一方向盘构件202和第二方向盘构件204与护罩组件206之间的结合部不连续地定位。在一些实施方案中，接触材料210定位在第一方向盘构件202和第二方向盘构件204与护罩组件206之间的结合部的顶部和/或底部处。在一些实施方案中，接触材料210是可弹性变形的材料，其响应于施加的力或载荷而变形，并且在移除载荷时恢复到原始尺寸。

图4示出了使用阻抗控制来控制可伸缩和/或可折叠转向系统112的运动的方法400。图5为用于使用反馈回路实现方法400的阻抗控制步骤的反馈控制系统116的框图。众所周知，阻抗控制是反馈控制方法，其设计用于控制操纵器诸如可伸缩和可折叠转向系统112与其环境之间的动态相互作用。方法400可以结合转向系统112、控制系统116和各种传感器26、215、217使用。根据示例性实施方案，方法400可以结合控制器22和/或控制器222使用，如本文所讨论的，或通过与车辆相关联或与车辆分离的其他系统使用。方法400的操作次序不限于如图4所示的顺序执行，但可按照一个或多个不同的次序执行，或可同时执行步骤，如根据本公开所适用的。

当检测到触发条件时，方法400在402处开始。在一些实施方案中，触发条件是控制器接收指示模式转换的操作者输入。模式转换是从驾驶员控制的车辆操作模式到自动或半自动操作模式的转换。接下来，在404处，控制器执行从驾驶员控制的车辆操作模式到自动或半自动操作模式的转换。

在406处，在给定当前车辆和/或环境条件的情况下，控制器确认自动或半自动操作模式被选择并且可用。这些情况可包括关于从一个或多个车辆传感器接收的车辆环境或车辆操作情况的数据。如果由于当前情况而使自动或半自动操作模式未确认和/或不可用，则方法400前进到408并且操作者保持对车辆的控制。控制器不会回缩和/或折叠转向系统112。

然而，如果自动或半自动操作模式被确认和/或可用，则方法400前进到410。在410处，控制器生成一个或多个控制信号并将控制信号传输到致动器122、213以折叠方向盘组件120和/或轴向平移或回缩转向柱组件118。

当致动器执行折叠和/或回缩动作时，控制器在412处确定是否检测到夹紧力。在各种实施方案中，数学模型用于估计夹紧力或检测过载情况。该模型包括评估马达122的特性和操作参数以确定估计的干扰扭矩。估计的干扰扭矩是施加到转向系统112的扭矩，其影响收起过程。在一些实施方案中，可通过方向盘力传感器215和/或转向轴力传感器217来检测夹紧力。

如果未检测到夹紧力，则方法400前进到414并且收起和/或折叠操作继续，直到转向系统112收起在车辆控制台内。在一些实施方案中，在没有夹紧检测的情况下，转向系统112部件在大约5秒内被收起，并且转向柱组件118在该时间范围内轴向平移大约1mm至250mm。然而，其他车辆配置可具有不同的收起时间和转向柱组件118平移距离。

然而，如果检测到夹紧力，则方法400前进到416。在416处，发起结合到或电连接到控制器22和/或控制器222的定时器，并且使用包括力和位移反馈的阻抗控制来控制收起和/或折叠操作。定时器测量自最初检测到夹紧力以来的实耗时间。图5中示出了控制系统的一个实施方案的框图，诸如控制系统116，其包括具有力反馈的阻抗控制。

控制器诸如控制器222包括阻抗参考模型模块502、比较模块504、比例积分微分(PID)控制器506和设备模块508。

参考模型模块502接收期望的运动作为命令，指示为x_d。期望的运动是将转向柱组件118从收起位置轴向平移到卸出位置或反之亦然，或在收起位置和卸出位置之间的任何位置的命令。在一些实施方案中，期望的运动x_d是将方向盘组件120收起或卸出到预先确定的位置的命令。在一些实施方案中，期望的运动x_d是转向柱组件118的轴向平移和折叠或展开方向盘组件120的组合。在一些实施方案中，期望的运动x_d被接收为用户输入命令或基于由控制器22基于传感器输入执行的计算。

参考模型还接收力反馈F_e。力反馈指示系统上的外力，诸如夹紧力，其如本文所示由方向盘力传感器215和转向轴力传感器217中的一者或多者检测到。下面定义的参考模型基于反馈力和预定义模型控制期望的输出位移。

参考模型由公式1定义：

其中x_d是期望的跟踪输出位移；x_r是由参考模型计算的参考输出；m_r、c_r、k_r是定义接触柔软度的参考模型参数，包括机械部件的质量、有效阻尼和有效刚度；并且反馈力F_e是外部夹紧力。

继续参考图5的框图，在504处，比较模块、控制器222从一个或多个传感器接收位移反馈x。位移反馈x是转向系统部件的实际位移的测量输出，诸如例如但不限于，转向柱组件118的轴向平移和/或可折叠方向盘构件202、204的旋转程度。然后，控制器222计算由参考模型模块x_r计算的参考输出与测量的实际位移之间的差值或误差。

控制器222的PID控制器506使用计算的差值或误差来生成修正的期望位移输入信号。修正的位移输入信号在设备模块508中用于生成x，转向系统部件的实际位移，诸如转向柱组件118的轴向平移和/或可折叠方向盘构件202、204的旋转程度。

设备模型在公式2中定义：

其中M和B是限定转向系统的参数，并且u是来自PID控制器506的误差最小化输出。

在执行阻抗控制之后，如图5中所示，并且现在参考图4，方法400前进至418。在418处，控制器生成消息，诸如指示检测到夹紧情况的警告消息，并将该消息传输到耦接到控制器22和/或控制器222的音频和/或视频装置44。

接下来，在420处，操作者或乘员通过例如但不限于释放方向盘或转向轴，或从转向柱组件118和方向盘组件120的夹紧点移除障碍物来释放外力。在422处，控制器通过例如将从方向盘力传感器215和/或转向轴力传感器217接收的传感器数据与当未施加外力时获得的预期传感器数据值进行比较来确定外力是否已被释放或移除。在一些实施方案中，期望的传感器数据值为大约等于零的力。

如果控制器确定力已被释放，指示不再存在夹紧情况，则方法400前进到414并且收起和/或折叠操作继续，直到转向系统112被收起在车辆控制台内，如本文所讨论的。

然而，如果控制器确定尚未释放力，则方法400前进到424。在424处，控制器确定由在416处发起的定时器测量的实耗时间是否已超过预定阈值。实耗时间测量连续检测夹紧力的时间。在一些实施方案中，预先确定的阈值是建立成使乘员或操作者有机会移除转向系统112上的外力源的时间限制。如果实耗时间没有超过阈值，则方法400返回到420并且如本文所讨论的那样前进。

如果实耗时间超过阈值，但尚未移除或释放力，则方法400前进到426。在426处，控制器将转向柱组件118和/或方向盘组件120的折叠和收起运动反转到在方法400开始时每个组件的状态，以准备转换到驾驶员控制的车辆操作模式。方法400然后前进到428，其中控制器完成从自动或半自动操作模式到驾驶员控制器操作模式的转换，并且方法400前进到408且操作员保持对车辆的控制。控制器不会回缩和/或折叠转向系统112。

图4示出了控制包括力反馈和位移反馈两者的车辆转向系统的方法。在其他实施方案中，该方法仅包括位移反馈。

应该强调的是，可对本文描述的实施方案进行许多变化和修改，其元件应被理解为是其他可接受的示例。所有此类修改和变化旨在包括在本公开的范围内并且由所附权利要求保护。此外，本文所述的步骤中的任一个可同时或以与本文所排序的步骤不同的顺序执行。此外，应当显而易见的是，本文所公开的具体实施方案的特征和属性可以不同的方式组合以形成另外的实施方案，所有这些实施方案均在本公开的范围内。在各种实施方案中，本文所讨论的方法中的每种可以独立地或组合在一起使用。

除非另有说明，或在所使用的上下文中以其他方式理解，否则本文使用的条件语言，诸如“可以”、“可以”、“可能”、“例如(e.g)”等，通常旨在表达某些实施方案包括，而其他实施方案不包括某些特征、元件和/或状态。因此，此种条件性语言通常不旨在暗示一个或多个实施方案以任何方式需要特征、元件和/或状态，或一个或多个实施方案必须包括用于在有或没有作者输入或提示的情况下决定是否包括或将要在任何特定实施方案中执行这些特征、元件和/或状态的逻辑。

此外，本文可能使用了以下术语。除非上下文另有明确规定，否则单数形式“一个/一种”、和“该/所述”包括多个指代物。因此，例如，对项目的参考包括对一个或多个项目的参考。术语“一个(ones)”是指一个、两个或更多个，并且通常适用于数量中的一些或全部的选择。术语“多个”是指项目中的两个或更多个。术语“约”或“近似”是指数量、尺寸、大小、配方、参数、形状和其他特性不需要精确，但可根据需要近似和/或更大或更小，反映可接受的公差、转换因子、四舍五入、测量误差等以及本领域技术人员已知的其他因素。术语“基本上”是指不需要精确地实现所列举的特性、参数或值，但偏差或变化(包括例如公差、测量误差、测量精度限制和本领域技术人员已知的其他因素)可以不排除特征旨在提供的效果的量发生。

数值数据可在本文中以范围格式表达或呈现。应当理解，使用此种范围格式仅仅是为了方便和简洁，并且因此应被灵活地解释为不仅包括明确列举为范围限制的数值，而且还被解释为包括涵盖在该范围内的单个数值或子范围的全部，如同明确列举每个数值和子范围一样。作为例证，“约1至5”的数值范围应该被解释为不仅包括明确列举的约1至约5的值，而且还应该被解释为还包括在指示范围内的单个值和子范围。因此，包括在该数值范围内的是单个值诸如2、3和4以及以及子范围诸如“约1至约3”、“约2至约4”和“约3至约5”、“1至3”、“2至4”、“3至5”等。同样的原则适用于仅列举一个数值(例如“大于约1”)的范围，并且无论范围的广度或正在描述的特征如何都应适用。为方便起见，可在公共列表中呈现多个项目。但是，这些列表应该被解释为列表中的每个成员都被单独标识为独立且唯一的成员。因此，不应在没有相反的指示的情况下仅基于它们在共同组中的呈现而将此类列表中的任何单个成员理解为事实上等同于同一列表中的任何其他成员。此外，在术语“和”和“或”与项目列表一起使用的情况下，它们将被广义地解释，因为所列项目中的任何一个或多个可单独使用或与其他所列项目组合使用。术语“另选地”是指选择两种或更多种供选择的替代方案中的一种，并且并非旨在将选择限制于那些列出的替代方案或一次所列出的替代方案中的仅一个，除非上下文另外清楚地指明。

本文所公开的过程、方法或算法可由处理装置、控制器或计算机实现，所述处理装置、控制器或计算机可包括任何现有可编程电子控制单元或专用电子控制单元。类似地，过程、方法或算法可以存储为可由控制器或计算机以许多形式执行的数据和指令，包括但不限于永久存储在不可写存储介质诸如ROM装置上的信息和可变地存储在可写存储介质诸如软盘、磁带、CD、RAM装置和其他磁性和光学介质上的信息。该过程、方法或算法还可以在软件可执行对象中实现。另选地，可以使用合适的硬件部件诸如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机、控制器或其他硬件部件或装置，或硬件、软件和固件部件的组合来整体或部分地实施该过程、方法或算法。此类示例性装置可作为车辆计算系统的一部分在车上或者在车外定位并且与一个或多个车辆上的装置进行远程通信。

虽然上文描述了示例性实施方案，但并不意味着这些实施方案描述了权利要求书所涵盖的所有可能形式。本说明书中使用的字词是描述而非限制的字词，并且应当理解，在不脱离本公开的实质和范围的情况下可作出各种改变。如前所述，各种实施方案的特征可以组合以形成本公开的可能未明确描述或示出的另外的示例性方面。虽然可将各种实施方案描述为关于一个或多个所需特性提供优点或优于其他实施方案或现有技术具体实施，但本领域的普通技术人员认识到，可削弱一个或多个特征或特性以实现期望的总体系统属性，这取决于具体应用和具体实施。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐久性、寿命周期成本、适销性、外观、包装、尺寸、可维护性、重量、可制造性、组装简便性等。因此，关于一个或多个特性而被描述为与其他实施方案或现有技术具体实施相比而言不太可取的实施方案不在本公开的范围内，并且对于特定应用而言可能为可取的。

Claims

1.一种用于控制车辆的方法，所述方法包括：

提供车辆转向系统，所述车辆转向系统包括可移动转向柱组件和可移动方向盘组件，所述可移动转向柱组件包括第一致动器，所述第一致动器耦接到所述可移动转向柱组件并且被配置成在第一转向柱位置和第二转向柱位置之间平移所述可移动转向柱组件，所述可移动方向盘组件包括耦接到护罩组件的第一方向盘构件和第二方向盘构件、位于所述第一方向盘构件和第二方向盘构件与所述护罩组件之间的接触材料；以及第二致动器，所述第二致动器耦接到所述可移动方向盘组件，所述第二致动器被配置成使可移动方向盘组件在第一方向盘位置和第二方向盘位置之间枢转；

提供连接到所述转向柱组件的第一传感器和连接到所述方向盘组件的第二传感器，所述第一传感器被配置成测量第一力特性，并且所述第二传感器被配置成测量第二力特性；

提供电连接到所述第一传感器和所述第二传感器以及所述车辆转向系统的控制器；

通过所述控制器监测从所述第一传感器接收的第一传感器数据和从所述第二传感器接收的第二传感器数据；

由所述控制器基于期望的输出位移以及所述第一传感器数据和第二传感器数据生成参考模型；

由所述控制器基于所述参考模型来计算经修正的输出位移；以及

由所述控制器自动生成第一控制信号以控制所述第一致动器和第二控制信号以控制所述第二致动器。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一转向柱位置是卸出的转向柱位置，所述第二转向柱位置是收起的转向柱位置，所述第一方向盘位置是卸出的方向盘位置，并且所述第二方向盘位置是收起的方向盘位置。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一传感器是力传感器，并且所述第一传感器数据是指示施加到所述转向柱组件的第一外力的数据，并且所述第二传感器是力传感器，并且所述第二传感器数据指示施加到所述方向盘组件上的第二外力。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述控制器使用阻抗控制来计算所述修正的输出位移。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括由所述控制器确定是否满足第一条件，所述第一条件包括释放所述转向柱组件上的所述第一外力和所述方向盘组件上的所述第二外力中的一者或两者。

6.根据权利要求5所述的方法，其中如果不满足所述第一条件，则由所述控制器确定实耗时间并且由所述控制器将所述实耗时间与预先确定的阈值进行比较，并且如果所述实耗时间超过所述阈值，则由所述控制器自动控制所述第一致动器以将所述转向柱组件移动到所述第一转向柱位置并且由所述控制器自动控制所述第二致动器以将所述方向盘组件移动到所述第一方向盘位置。