CN113460158A - Sbw回正控制方法、存储介质和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种SBW回正控制方法，包括：根据车速和方向盘角度查询期望转速map，获得期望转速；根据期望转速和当前转速获得实时转速差；根据车速和方向盘角度查询回正比例增益map，获得回正比例增益系数；根据方向盘转速、期望转速、车速和方向盘手力获得修正系数；根据实时转速差、回正比例增益系数和修正系数获得原始回正力矩；根据车速和方向盘手力获得查询手力增益map,获得手力增益系数；根据原始回正力矩和手力增益系数获得回正力矩。本发明还涉及一种用于执行所述SBW回正控制方法中步骤的计算机可读介质，以及一种SBW回正控制系统。本发明能够在不增加硬件成本的前提下，通过计算机软编程技术手段提升SBW转向回正性能、优化线控转向品质。

Description

SBW回正控制方法、存储介质和系统

技术领域

本发明涉及汽车领域，特别是涉及一种SBW回正控制方法。本发明还涉及一种用于执行所述SBW回正控制方法中步骤的计算机可读介质，以及一种SBW回正控制系统。

背景技术

汽车电动助力转向线控(Steer-By-Wire)系统，简称SBW系统，对汽车高级自动驾驶具有重大意义，被认为是智能驾驶的关键执行部件之一。预计2025年高度和完全自动驾驶汽车开始进入市场，并开始快速增长，线控转向系统是真正解放人类双手的转向新技术。SBW系统对比传统EPS系统增加了路感反馈控制、可变传动比，主动转向控制等特点，因此SBW系统的预研开发已经成为转向行业的焦点并朝着安全可靠的量产化迈进。

线控转向系统取消了方向盘到转向器的机械连接，通过电信号将转向指令传递给转向器实现对车辆的转向控制，取消机械连接的做法会带来一个新的技术问题：如何模拟整车各车速、各角度的方向盘回正性能。线控转向系统的回正性能主要包括两个方面：1、撒手回正速度；2、手扶回正力矩反馈。

现有技术线控转向系统，主要通过如下方式实现回正控制：

1、回正完全开环控制方案：根据车速、角度填充回正力矩。该方案的缺点包括：不同的车速、不同的角度之回正力矩是固定的，针对不同的方向盘系统(系统阻力如摩擦力不同)其值需要反复标定，且很难兼顾撒手回正速度及手扶回正力矩的2项性能指标，尤其是中间位置的力矩反馈性能。

2、回正开环+闭环控制方案，该方案的缺点包括：标定数据量大，耦合性强，标定难度大，容易出现回正力跳变，影响手感。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念,该简化形式的概念均为本领域现有技术简化，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本发明要解决的技术问题是提供一种采用完全闭环控制能兼顾撒手回正速度及手扶回正力矩的2项性能，提高SBW回正性能的SBW回正控制方法。

相应的，本发明还提供了一种用于执行所述SBW回正控制方法中步骤的计算机可读介质，以及一种SBW回正控制系统。

为解决上述技术问题，本发明提供的SBW回正控制方法，包括以下步骤：

S1，根据车速和方向盘角度查询期望转速map，获得期望转速；

进一步的，关于期望转速map说明如下：依据市场上车辆的转向主流需求，设计：①横轴车速断点(车速值及断点数量可标定)，例如0km/h车速至180km/h车速。②纵轴为方向盘角度断点(角度值及断点数量可标定)。③map值是期望转速值，即不同的车速不同的方向盘角度对应一个期望转速值。

S2，根据期望转速和当前转速获得实时转速差；

S3，根据车速和方向盘角度查询回正比例增益map，获得回正比例增益系数；

进一步的，关于回正比例增益map说明如下：依据市场上车辆的转向主流需求，设计：①横轴车速断点(车速值及断点数量可标定)，例如0km/h车速至80km/h车速。②纵轴为方向盘角度断点(角度值及断点数量可标定)。③map值是回正比例增益值，即不同的车速不同的方向盘角度对应一个回正比例增益系数。

S4，根据方向盘转速、期望转速、车速和方向盘手力获得修正系数；

进一步的，关于修正系数说明如下：

步骤一、根据方向盘转速、期望转速得到转速差(期望转速-方向盘转速)命名为SV_Err；

步骤二、设计限幅map:①横轴车速断点(车速值及断点数量可标定)，例如0km/h车速至180km/h车速。②纵轴为手力绝对值(手力绝对值和断点数量可标定)。③map值是SV_Err的限幅幅值的绝对值，即不同的车速不同的手力绝对值对应一个最大的转速差绝对值；

步骤三、对SV_Err进行限幅处理，幅值的上限为“步骤二”中的map值，下限为“步骤二”中map值的相反数，限幅后的转速差命名为SV_Err_saturation。在以上设计的基础上，计算修正系数为|SV_Err_saturation|/(|SV_Err|+0.001)；

上述为修正系数的一种可行示例，各厂商根据实际情况可以进一步优化或改进获得修正系数；

比如兹提供另一种可行方式：根据方向盘转速、期望转速、车速和方向盘手力做死区、限幅、双线性变换滤波、实时LQR和LQE(线性二次调节和观测器)运算处理，获取修正系数；

S5，根据实时转速差、回正比例增益系数和修正系数获得原始回正力矩；

S6，根据车速和方向盘手力获得查询手力增益map,获得手力增益系数；

进一步的，关于回正比例增益map说明如下：依据市场上车辆的转向主流需求，设计：①横轴车速断点(车速值及断点数量可标定)，例如0km/h车速至120km/h车速。②纵轴为手力。③map值是手力增益值，即不同的车速不同的手力对应一个手力增益系数。

S7，根据原始回正力矩和手力增益系获得回正力矩。

可选择的，进一步改进所述的SBW回正控制方法，实时转速差＝期望转速-当前转速。

可选择的，进一步改进所述的SBW回正控制方法，实时转速差、回正比例增益系数和修正系数相乘经过扭矩限幅后获得原始回正力矩。

可选择的，进一步改进所述的SBW回正控制方法，原始回正力矩和手力增益系相乘获得撒手和手扶两种工况的回正力矩。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于上述任意一项所述SBW回正控制方法中步骤的计算机可读介质。

为解决上述技术问题，本发明提供一种SBW回正控制系统，包括：

期望转速计算模块，其根据车速和方向盘角度查询期望转速map，获得期望转速；

第一计算模块，其根据期望转速和当前转速获得实时转速差；

第一系数获取模块，其根据车速和方向盘角度查询回正比例增益map，获得回正比例增益系数；

第二系数获取模块，其根据方向盘转速、期望转速、车速和方向盘手力获得修正系数；

第二计算模块，其根据实时转速差、回正比例增益系数和修正系数获得原始回正力矩；

第三系数获取模块，其根据车速和方向盘手力获得查询手力增益map,获得手力增益系数；

第三计算模块，其根据原始回正力矩和手力增益系获得回正力矩。

可选择的，进一步改进所述的SBW回正控制系统，第一计算模块采用以下方式计算实时转速差；

实时转速差＝期望转速-当前转速。

可选择的，进一步改进所述的SBW回正控制系统，第二计算模块采用以下方式计算原始回正力矩；

实时转速差、回正比例增益系数和修正系数相乘经过扭矩限幅后获得原始回正力矩。

可选择的，进一步改进所述的SBW回正控制系统，第三计算模块采用以下方式计算回正力矩；

原始回正力矩和手力增益系数相乘获得撒手和手扶两种工况的回正力矩。

本发明撒手回正性能完全依据设计的期望转速map执行，在应具有残余角的地方设置较小的回正转速，配套较小的比例增益。此时计算出的回正力矩较小，即会出现残余角。各车速大角度区间设置较大的期望转速和配套比例增益，撒手回正快。小角度区间设置较小的回正转速和配套比例增益，撒手回正慢。因各车速小角度区间对应的期望回正转速较低甚至存在残余角，因此回正力矩较小，有效兼顾中间位置的力感，保证回正连续、自然、平顺。

本发明在撒手回正性能锁定后，调试手力增益map，即手一旦参与接触方向盘，则回正力矩根据驾驶员需求随车速随手力在满足撒手回正力矩基础上加一乘法因子：增益系数。通过此方法解算出驾驶员参与打方向盘后的回正力矩，即锁定手扶回正力矩反馈效果。

本发明将回正转速作为为控制目标，采用比例控制的思路，实现回正闭环控制，可以有效改善回正平顺性及左右回正速度的一致性；撒手回正速度执行期望回正转速，手扶回正力矩最终由手力增益map修正，能有效逼真模拟传统EPS各工况的回正力矩反馈，根据不同车速对回正增益进行修正，改善低车速时闭环控制带来的手动回转时的粘滞感，同时抑制中高车速时的回正超调量，改善撒手回正的稳定性。本发明能够在不增加硬件成本的前提下，通过计算机软编程技术手段提升SBW转向回正性能、优化线控转向品质。

附图说明

本发明附图旨在示出根据本发明的特定示例性实施例中所使用的方法、结构和/或材料的一般特性，对说明书中的描述进行补充。然而，本发明附图是未按比例绘制的示意图，因而可能未能够准确反映任何所给出的实施例的精确结构或性能特点，本发明附图不应当被解释为限定或限制由根据本发明的示例性实施例所涵盖的数值或属性的范围。下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1所示是本发明提供一种期望转速map示意图。

图2所示是本发明提供一种回正比例增益map示意图。

图3所示是本发明提供一种手力增益map示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容充分地了解本发明的其他优点与技术效果。本发明还可以通过不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点加以应用，在没有背离发明总的设计思路下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明下述示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的具体实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本发明的公开彻底且完整，并且将这些示例性具体实施例的技术方案充分传达给本领域技术人员。

第一实施例；

本发明提供的SBW回正控制方法，包括以下步骤：

S1，根据车速和方向盘角度查询期望转速map，获得期望转速；

参考图1所示，示例性的提供一种期望转速map，期望转速随方向盘角度单调增大，随车速单调增大，该map能通过标定获取；

S2，根据期望转速和当前转速获得实时转速差；

S3，根据车速和方向盘角度查询回正比例增益map，获得回正比例增益系数；

参考图2所示，示例性的提供一种回正比例增益map，因原地无回正，因此比例增益为0(原地对轮胎变形产生的回弹，其模拟力矩单独用另一子模块补偿，不在SBW回正模拟控制中体现)。比例增益随角度单调减小，随车速单调减小。

S4，根据方向盘转速、期望转速、车速和方向盘手力获得修正系数；

S5，根据实时转速差、回正比例增益系数和修正系数获得原始回正力矩；

S6，根据车速和方向盘手力获得查询手力增益map,获得手力增益系数；

参考图3所示，示例性的提供一种手力增益map,手力增益随手力增大单调减小，随车速升高单调减小，实现手扶回正力矩反馈即手力增益map的定制化设计。

S7，根据原始回正力矩和手力增益系获得回正力矩。

第二实施例；

本发明提供的SBW回正控制方法，包括以下步骤：

S1，根据车速和方向盘角度查询期望转速map，获得期望转速；

参考图1所示，示例性的提供一种期望转速map，期望转速随方向盘角度单调增大，随车速单调增大，该map能通过标定获取；

S2，根据实时转速差＝期望转速-当前转速，获得实时转速差；

S3，根据车速和方向盘角度查询回正比例增益map，获得回正比例增益系数；

参考图2所示，示例性的提供一种回正比例增益map，因原地无回正，因此比例增益为0(原地对轮胎变形产生的回弹，其模拟力矩单独用另一子模块补偿，不在SBW回正模拟控制中体现)。比例增益随角度单调减小，随车速单调减小。

S4，根据方向盘转速、期望转速、车速和方向盘手力获得修正系数；

S5，将实时转速差、回正比例增益系数和修正系数相乘经过扭矩限幅后获得原始回正力矩，扭矩限幅根据实际情况选择，例如0.4Nm；

S6，根据车速和方向盘手力获得查询手力增益map,获得手力增益系数；

参考图3所示，示例性的提供一种手力增益map,手力增益随手力增大单调减小，随车速升高单调减小，实现手扶回正力矩反馈即手力增益map的定制化设计。

S7，将原始回正力矩和手力增益系相乘获得撒手和手扶两种工况的回正力矩。

第三实施例；

本发明提供一种用于上述第一实施例或第二实施例任意一项所述SBW回正控制方法中步骤的计算机可读介质。

第四实施例；

本发明提供一种SBW回正控制系统，包括：

期望转速计算模块，其根据车速和方向盘角度查询期望转速map，获得期望转速；

第一计算模块，其根据期望转速和当前转速获得实时转速差；

第一系数获取模块，其根据车速和方向盘角度查询回正比例增益map，获得回正比例增益系数；

第二系数获取模块，其根据方向盘转速、期望转速、车速和方向盘手力获得修正系数；

第二计算模块，其根据实时转速差、回正比例增益系数和修正系数获得原始回正力矩；

第三系数获取模块，其根据车速和方向盘手力获得查询手力增益map,获得手力增益系数；

第三计算模块，其根据原始回正力矩和手力增益系数获得回正力矩。

第五实施例；

本发明提供一种SBW回正控制系统，包括：

期望转速计算模块，其根据车速和方向盘角度查询期望转速map，获得期望转速；

第一计算模块，其根据期望转速和当前转速获得实时转速差，实时转速差＝期望转速-当前转速；

第一系数获取模块，其根据车速和方向盘角度查询回正比例增益map，获得回正比例增益系数；

第二系数获取模块，其根据实时转速差、回正比例增益系数和修正系数相乘经过扭矩限幅后获得原始回正力矩；

第二计算模块，其根据实时转速差、回正比例增益系数和修正系数获得原始回正力矩；

第三系数获取模块，其根据车速和方向盘手力获得查询手力增益map,获得手力增益系数；

第三计算模块，其原始回正力矩和手力增益系数相乘获得撒手和手扶两种工况的回正力矩。

除非另有定义，否则这里所使用的全部术语(包括技术术语和科学术语)都具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的意思相同的意思。还将理解的是，除非这里明确定义，否则诸如在通用字典中定义的术语这类术语应当被解释为具有与它们在相关领域语境中的意思相一致的意思，而不以理想的或过于正式的含义加以解释。

以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种SBW回正控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，根据车速和方向盘角度查询期望转速map，获得期望转速；

S2，根据期望转速和当前转速获得实时转速差；

S3，根据车速和方向盘角度查询回正比例增益map，获得回正比例增益系数；

S4，根据方向盘转速、期望转速、车速和方向盘手力获得修正系数；

S5，根据实时转速差、回正比例增益系数和修正系数获得原始回正力矩；

S6，根据车速和方向盘手力获得查询手力增益map,获得手力增益系数；

S7，根据原始回正力矩和手力增益系数获得回正力矩。

2.如权利要求1所述的SBW回正控制方法，其特征在于：实时转速差＝期望转速-当前转速。

3.如权利要求1所述的SBW回正控制方法，其特征在于：实时转速差、回正比例增益系数和修正系数相乘经过扭矩限幅后获得原始回正力矩。

4.如权利要求1所述的SBW回正控制方法，其特征在于：原始回正力矩和手力增益系相乘获得撒手和手扶两种工况的回正力矩。

5.一种用于执行权利要求1-4任意一项所述SBW回正控制方法中步骤的计算机可读介质。

6.一种SBW回正控制系统，其特征在于，包括：

期望转速计算模块，其根据车速和方向盘角度查询期望转速map，获得期望转速；

第一计算模块，其根据期望转速和当前转速获得实时转速差；

第一系数获取模块，其根据车速和方向盘角度查询回正比例增益map，获得回正比例增益系数；

第二系数获取模块，其根据方向盘转速、期望转速、车速和方向盘手力获得修正系数；

第二计算模块，其根据实时转速差、回正比例增益系数和修正系数获得原始回正力矩；

第三系数获取模块，其根据车速和方向盘手力获得查询手力增益map,获得手力增益系数；

第三计算模块，其根据原始回正力矩和手力增益系数获得回正力矩。

7.如权利要求6所述的SBW回正控制系统，其特征在于：第一计算模块采用以下方式计算实时转速差；

实时转速差＝期望转速-当前转速。

8.如权利要求6所述的SBW回正控制系统，其特征在于：第二计算模块采用以下方式计算原始回正力矩；

实时转速差、回正比例增益系数和修正系数相乘经过扭矩限幅后获得原始回正力矩。

9.如权利要求6所述的SBW回正控制系统，其特征在于：第三计算模块采用以下方式计算回正力矩；

原始回正力矩和手力增益系数相乘获得撒手和手扶两种工况的回正力矩。

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