CN112849265B - 一种自动驾驶方向盘角度偏差的修正方法、系统及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自动驾驶方向盘角度偏差的修正方法及系统，包括：步骤1、车辆的横向控制功能处于激活状态，判断以下条件是否均满足；车速大于预设车速阈值；位置误差绝对值小于预设误差绝对值阈值；道路曲率小于预设道路曲率值阈值；车辆的横摆角速度小于预设横摆角速度阈值；若以上条件均满足，且持续时间大于等于预设时间阈值，进入步骤2；步骤2、使用稳定状态持续时间下的方向盘角度值进行自学习；步骤3、将横向控制系统计算出的转向请求角度值加上自学习值作为横向控制的目标角度，同时将积分项清0；并存储角度偏差更新值。本发明解决了自动驾驶车辆在每次启动时偏一侧行驶后才能对中的问题，以及出弯清积分后的再次对中过程过慢的问题。

Description

一种自动驾驶方向盘角度偏差的修正方法、系统及车辆
技术领域
本发明属于方向盘角度控制技术领域，具体涉及一种自动驾驶方向盘角度偏差的修正方法、系统及车辆。
背景技术
随着自动驾驶技术的日益成熟，越来越多的主机厂选择自动转向系统由扭矩控制改为角度控制。角度控制有更高的控制精度，对路面的激励也更加敏感，自动转向的乘坐体验也越好。
与扭矩控制不同的是，角度控制需要角度传感器来确定绝对零位（即方向盘的中位）。当前，EPS（电子转向系统）的转动角度测量有两种形式，一为EPS内部集成转角传感器（SAS），EPS可以直接输出绝对的转动角度值，在车辆下线标定绝对中位后，一般物理中位偏差不会随着使用而变化。二为外部转角传感器（SAS）测量输出，但是由于SAS的装配往往会有间隙，导致测量精度差，无法满足角度控制的精度需求。故外部SAS的EPS方案，一般角度控制软件只会在车辆上电时读取当前角度，实际控制过程中，由电机位置传感器转动进行角度反算后进行角度闭环，这种方案除了车辆下线标定角度中位误差，每次上电读取的SAS角度由于装配间隙等也会有额外的误差引入。两种方案目前都存在车辆下线的中位标定误差引入。在实际车辆进行自动转向控制时，给系统引入稳态误差，导致车辆对中的稳定性过差。
当车辆存在角度传感器标定中位与实际物理中位有偏差时，对于典型的PID控制来说，如果不使用积分项I，只使用PD控制，车辆在直路上就会偏一侧行驶。使用积分项的PID控制，车辆在直道上行驶，积分项可以消除行驶的偏差，使得车辆可以正常对中行驶。但是在积分累计过程中，车辆会明显的靠一侧行驶一段时间后，当积分项累积至方向盘角度中位偏差时，才能正常对中行驶。如果不对角度中位偏差进行修正，每次的激活都会有偏一边行驶一段时间后才正常对中行驶。在实际道路上开启自动转向功能时，如果车辆偏的一侧有离车道线较近的车或者大型车辆甚至靠近道路护栏等，会对使用者造成较大的心里压迫。
其次由于在弯道行驶过程中，前馈角度几乎不可能完全与过弯所需的角度匹配，导致了积分项的重新积累。尤其是道路会有横坡等存在，而这样的道路信息传感器又无法获取。在自动转向功能激活控制过弯道过程中，积分项的累积会补偿转向的不足或过度。导致在出弯到直道的过程中，积分项过饱和，车辆会偏向一侧超调后再次达到平衡。如果不对角度中位误差进行自动修正，即使出弯时，对积分项进行清零，也会导致车辆先跑偏后再对中。
因此，有必要开发一种新的自动驾驶方向盘角度偏差的修正方法、系统及车辆。
发明内容
本发明的目的是提供一种自动驾驶方向盘角度偏差的修正方法、系统及车辆，能解决在角度传感器标定中位与实际物理中位有偏差的情况下自动驾驶车辆在每次启动时偏一侧行驶后才能对中的问题，以及出弯积分清零后的再次对中过程过慢的问题。
第一方面，本发明所述的自动驾驶方向盘角度偏差的修正方法，包括以下步骤：
步骤1、车辆的横向控制功能处于激活状态，其中，横向控制是基于位置误差输入PID控制，且具有I项的控制，判断以下条件是否均满足；
车速大于预设车速阈值；
位置误差绝对值小于预设误差绝对值阈值；
道路曲率小于预设道路曲率值阈值；
车辆的横摆角速度小于预设横摆角速度阈值；
若以上条件均满足，且持续时间大于等于预设时间阈值，则认为角度偏差修正的触发条件已满足，进入步骤2；
步骤2、使用稳定状态持续时间下的方向盘角度值进行自学习，具体为：
自学习时间为步骤1所得的持续时间，记为t1，横向控制系统的运算周期为t2，对t1内的每一个运算周期的当前方向盘角度值进行叠加，并将叠加后的值除以自学习时间t1，得到学习过程中方向盘角度的平均值，即为本次学习所得的角度偏差更新值；
步骤3、将横向控制系统计算出的转向请求角度值加上步骤2所得到的角度偏差更新值作为横向控制的目标角度，同时将积分项清0；并存储步骤2所得的角度偏差更新值。
可选地，所述预设车速阈值为60 km/h；
所述预设误差绝对值阈值为0.1m；
所述预设道路曲率值阈值为0.000125；
所述设横摆角速度阈值为0.003rad/s；
所述预设时间为10s-20s。
可选地，当自学习的角度偏差更新值大于预设角度偏差值阈值时，则发出提醒车辆使用人去维修点重新标定传感器中位的信息。
可选地，所述预设角度偏差值阈值为5°
第二方面，本发明所述的一种自动驾驶方向盘角度偏差的修正系统，包括存储器和处理器；
所述存储器内存储有计算机可读程序；
所述处理器调用所述计算机可读程序能执行如本发明所述的自动驾驶方向盘角度偏差的修正方法的步骤。
第三方面，本发明所述的一种车辆，采用如本发明所述的自动驾驶方向盘角度偏差的修正系统。
第四方面，本发明所述的一种存储介质，包括存储器和控制器，所述存储器内存储有计算机可读程序，所述控制器调用计算机可读程序时能执行如本发明所述的自动驾驶方向盘角度偏差的修正方法的步骤。
本发明具有以下优点：
（1）本发明解决了在角度传感器标定中位与实际物理中位有偏差的情况下自动驾驶车辆在每次启动时偏一侧行驶后才能对中的问题，以及出弯清积分后的再次对中过程过慢的问题。
（2）如果车辆的转角传感器与实际物理中位无偏差，此功能也无不利影响，因为整个过程为自学习过程，不需要重新标定相关参数；同时加入了方向盘角度传感器的诊断功能，当自学习的角度偏差更新值大于预设角度偏差值阈值时，则提醒车辆使用人去维修点重新标定传感器中位。
附图说明
图1为本实施例的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作可选的说明。
如图1所示，本实施例中，一种自动驾驶方向盘角度偏差的修正方法，包括以下步骤：
步骤1、车辆的横向控制功能处于激活状态，其中，横向控制是基于位置误差输入PID控制，且具有I项的控制。
判断车速是否大于预设车速阈值，其中，预设车速阈值为一个标定值，预设车速阈值一般为60 km/h。为了保证车辆状态的稳定性，车速应该大于60 km/h，如果车速过低，则较短周期的状态判断难以确定车辆状态是否已经对中。
判断位置误差绝对值是否小于预设误差绝对值阈值，其中，预设误差绝对值阈值为标定值，一般为0.1m。由于路面是非理想化平直路面，所以会有路面的激励扰动，所以在一定小范围的位置误差下，则认定当前已经处于稳定状态。
判断道路曲率是否小于预设道路曲率值阈值，其中，预设道路曲率值阈值为一个标定值，一般为0.000125。当道路曲率小于0.000125时（即道路半径大于8000m），则认为当前道路为直道。
判断车辆的横摆角速度是否小于预设横摆角速度阈值，其中，预设横摆角速度阈值为一个标定值，一般为0.003rad/s。当车辆的横摆角速度小于0.003rad/s时，则认为车辆方向为稳定状态。
在横向控制功能激活状态下，且满足上述所有条件的持续时间大于等于预设时间阈值时，则认为角度偏差修正的触发条件已满足。其中，预设时间阈值为标定值，一般为10s-20s。设定预设时间阈值的作用是确保车辆积分项收敛，只由因车辆SAS角度中位偏差引起。
步骤2、使用稳定状态持续时间下的方向盘角度值进行自学习，具体为：
自学习时间为步骤1所得的持续时间，记为t1，横向控制系统的运算周期为t2，对t1内的每一个运算周期的当前方向盘角度值进行叠加，并将叠加后的值除以自学习时间t1，得到学习过程中方向盘角度的平均值，即为本次学习所得的角度偏差更新值；以下简称自学习值。
步骤3、在得到了步骤2中求得的角度偏差更新值后执行如下两个修正：
其一为实时修正，将整个横向控制系统计算的转向请求角度值直接加上自学习值作为横向控制的目标角度，同时将积分项清0。
其二为车辆下电后，把自学习值存入到域控制器的NVRAM，以供下次上电后横向控制功能激活直接读取使用，修正方向盘的偏差，从而确保了在横向控制功能启动时就不会出现由于角度偏差导致的相关现象。
本实施例中，加入自学习修正后，只会在第一次学习前，横向控制功能启动时车辆可能会偏向一侧行驶，后经过积分项的累计再对中后，在后续的使用过程中，即使角度传感器因为其他原因误差变化，也能够通过自学习来修正误差值。
本实施例中，在正常的功能使用过程中，经过平直道路，满足自学习条件，即可完成自动修正。
本实施例中，如果车辆的转角传感器与实际物理中位无偏差，此功能的设置对车辆也无不利影响。整个过程为自学习过程，不需要重新标定等。同时加入了方向盘角度传感器的诊断功能，当自学习的角度偏差更新值大于预设角度偏差值阈值时，其中，预设角度偏差值阈值一般为5°，则提醒车辆使用人去维修点重新标定传感器中位，重新标定后，整车下电，清除NVRAM中的修正值即可。
本实施例中，一种自动驾驶方向盘角度偏差的修正系统，包括存储器和处理器，所述存储器内存储有计算机可读程序；所述处理器调用所述计算机可读程序能执行如本实施例中所述的自动驾驶方向盘角度偏差的修正方法的步骤。
本实施例中，一种车辆，采用如本实施例中所述的自动驾驶方向盘角度偏差的修正系统。
本实施例中，一种存储介质，包括存储器和控制器，所述存储器内存储有计算机可读程序，所述控制器调用计算机可读程序时能执行如本实施例中所述的自动驾驶方向盘角度偏差的修正方法的步骤。

Claims (7)

1.一种自动驾驶方向盘角度偏差的修正方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、车辆的横向控制功能处于激活状态，其中，横向控制是基于位置误差输入PID控制，且具有I项的控制，判断以下条件是否均满足；
车速大于预设车速阈值；
位置误差绝对值小于预设误差绝对值阈值；
道路曲率小于预设道路曲率值阈值；
车辆的横摆角速度小于预设横摆角速度阈值；
若以上条件均满足，且持续时间大于等于预设时间阈值，则认为角度偏差修正的触发条件已满足，进入步骤2；
步骤2、使用稳定状态持续时间下的方向盘角度值进行自学习，具体为：
自学习时间为步骤1所得的持续时间，记为t1，横向控制系统的运算周期为t2，对t1内的每一个运算周期的当前方向盘角度值进行叠加，并将叠加后的值除以自学习时间t1，得到学习过程中方向盘角度的平均值，即为本次学习所得的角度偏差更新值；
步骤3、将横向控制系统计算出的转向请求角度值加上步骤2所得到的角度偏差更新值作为横向控制的目标角度，同时将积分项清0；并存储步骤2所得的角度偏差更新值。
2.根据权利要求1所述的自动驾驶方向盘角度偏差的修正方法，其特征在于：
所述预设车速阈值为60 km/h；
所述预设误差绝对值阈值为0.1m；
所述预设道路曲率值阈值为0.000125；
所述设横摆角速度阈值为0.003rad/s；
所述预设时间为10s-20s。
3.根据权利要求1或2所述的自动驾驶方向盘角度偏差的修正方法，其特征在于：当自学习的角度偏差更新值大于预设角度偏差值阈值时，则发出提醒车辆使用人去维修点重新标定传感器中位的信息。
4.根据权利要求3所述的自动驾驶方向盘角度偏差的修正方法，其特征在于：所述预设角度偏差值阈值为5°。
5.一种自动驾驶方向盘角度偏差的修正系统，包括存储器和处理器，其特征在于：
所述存储器内存储有计算机可读程序；
所述处理器调用所述计算机可读程序能执行如权利要求1至4任一所述的自动驾驶方向盘角度偏差的修正方法的步骤。
6.一种车辆，其特征在于：采用如权利要求5所述的自动驾驶方向盘角度偏差的修正系统。
7.一种存储介质，包括存储器和控制器，其特征在于：所述存储器内存储有计算机可读程序，所述控制器调用计算机可读程序时能执行如权利要求1至4任一的自动驾驶方向盘角度偏差的修正方法的步骤。
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