CN114291159B - 基于输入整形器的电动助力转向系统控制方法及装置 - Google Patents
基于输入整形器的电动助力转向系统控制方法及装置 Download PDFInfo
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Abstract
本申请涉及一种基于输入整形器的电动助力转向系统控制方法及装置。该方法包括：通过输入整形器对输入的方向盘转角请求信号进行输入整形，其中所述输入整形器基于车辆转向控制系统的辨识结果设计，所述车辆转向控制系统包括电动助力转向系统和方向盘角度控制器；获得所述输入整形器输出的整形后的方向盘转角请求信号，以供所述车辆转向控制系统根据所述整形后的方向盘转角请求信号进行角度控制。本申请提供的方案，能够减少甚至消除EPS在角度跟踪过程中的抖动，提高EPS角度跟踪的稳定性和提高车辆自动驾驶时的舒适性。
Description
技术领域
本申请涉及自动驾驶技术领域，尤其涉及一种基于输入整形器的电动助力转向系统控制方法及装置。
背景技术
相关技术中的EPS(Electric Power Steering，电动助力转向系统)利用方向盘助力扭矩进行角度控制，但EPS模型和道路模型难以建模，多采用不基于模型的控制方式进行角度控制，例如，采用PID(Proportion Integration Differentiation，比例-积分-微分)控制器、自抗扰控制器等控制器进行角度控制，在角度控制过程中不可避免的出现超调和相位滞后。相关技术为了减少控制器超调，通过减少控制器和观测器的增益，但这导致了角度跟踪过程中较大的相位滞后。相关技术为解决相位滞后，采用预瞄策略，利用运动规划stitch(缝合点)策略(规划过程中能够保持车辆未来若干时长的轨迹不改变)，选取固定未来轨迹点的曲率进行前馈控制，但是会带来角度控制的超调。
相关技术中的EPS控制，使得EPS产生不必要的抖动，降低了EPS角度跟踪的稳定性，导致车辆角加速度快速变化，降低了车辆自动驾驶时的舒适性。
发明内容
为解决或部分解决相关技术中存在的问题，本申请提供一种基于输入整形器的电动助力转向系统控制方法及装置，能够减少甚至消除EPS在角度跟踪过程中的抖动，提高EPS角度跟踪的稳定性和提高车辆自动驾驶时的舒适性。
本申请第一方面提供一种基于输入整形器的电动助力转向系统控制方法，所述方法包括：
通过输入整形器对输入的方向盘转角请求信号进行输入整形，其中所述输入整形器基于车辆转向控制系统的辨识结果设计，所述车辆转向控制系统包括电动助力转向系统和方向盘角度控制器；
获得所述输入整形器输出的整形后的方向盘转角请求信号，以供所述车辆转向控制系统根据所述整形后的方向盘转角请求信号进行角度控制。
在一种实施例中，所述方向盘转角请求信号包括预测方向盘转角请求信号，还包括当前时刻和/或当前时刻之前的方向盘转角请求信号。
在一种实施例中，所述输入整形器中的时间分布参数为根据所述输入整形器的延迟时间修正后的时间分布。
在一种实施例中，所述修正后的时间分布按以下方式预先得到，包括：
根据修正因子和所述输入整形器的延迟时间进行运算，得到修正后的所述输入整形器的时间分布。
在一种实施例中，所述预测方向盘转角请求信号是根据车辆的预测轨迹和当前车辆状态进行运算得到。
在一种实施例中，所述输入整形器基于车辆转向控制系统的辨识结果设计，包括：
对由所述电动助力转向系统和所述方向盘角度控制器作为整体所构成的所述车辆转向控制系统采用设定算法进行系统辨识，获得所述车辆转向控制系统的辨识结果；
基于所述车辆转向控制系统的辨识结果构建传递函数得到所述输入整形器。
本申请第二方面提供一种基于输入整形器的电动助力转向系统控制装置，所述装置包括：
信号整形模块，用于通过输入整形器对输入的方向盘转角请求信号进行输入整形，其中所述输入整形器基于车辆转向控制系统的辨识结果设计，所述车辆转向控制系统包括电动助力转向系统和方向盘角度控制器；
信号获取模块，用于获得所述输入整形器输出的整形后的方向盘转角请求信号，以供所述车辆转向控制系统根据所述整形后的方向盘转角请求信号进行角度控制。
在一种实施例中，所述装置还包括：
预测信号模块，用于根据车辆的预测轨迹和当前车辆状态进行运算，得到预测方向盘转角请求信号。
在一种实施例中，所述装置还包括：
整形器设计模块，用于对由所述电动助力转向系统和所述方向盘角度控制器作为整体所构成的所述车辆转向控制系统采用设定算法进行系统辨识，获得所述车辆转向控制系统的辨识结果；基于所述车辆转向控制系统的辨识结果构建传递函数得到所述输入整形器。
本申请第三方面提供一种电子设备，包括：
处理器；以及
存储器，其上存储有可执行代码，当所述可执行代码被所述处理器执行时，使所述处理器执行如上所述的方法。
本申请第四方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有可执行代码，当所述可执行代码被电子设备的处理器执行时，使所述处理器执行如上所述的方法。
本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本申请的技术方案，为EPS和方向盘角度控制器构成的车辆转向控制系统设计输入整形器，通过输入整形器对输入的方向盘转角请求信号进行整形，获得输入整形器输出的整形后的方向盘转角请求信号，这样车辆转向控制系统就可以根据整形后的方向盘转角请求信号进行角度控制，从而能够减少甚至消除EPS在角度跟踪过程中的抖动，提高EPS角度跟踪的稳定性、平顺性，提高车辆自动驾驶时的舒适性。
进一步的，输入的方向盘转角请求信号可以包括预测方向盘转角请求信号，以及当前时刻和/或当前时刻之前的方向盘转角请求信号，这样就使得输入整形器输出的整形后当前时刻的方向盘转角请求信号一部分来自过去时刻或者当前时刻的方向盘转角请求信号，一部分来自未来时刻的方向盘转角请求信号，能够保证方向盘请求角度信号的连续性，同时减少EPS角度跟踪的延迟。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
通过结合附图对本申请示例性实施方式进行更详细地描述，本申请的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本申请示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1是本申请实施例示出的基于输入整形器的电动助力转向系统控制方法的流程示意图；
图2是本申请实施例示出的基于输入整形器的电动助力转向系统控制方法的另一流程示意图；
图3是本申请实施例示出的基于输入整形器的电动助力转向系统控制装置的结构示意图；
图4是本申请实施例示出的基于输入整形器的电动助力转向系统控制装置的另一结构示意图；
图5是本申请实施例示出的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本申请的实施方式。虽然附图中显示了本申请的实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本申请更加透彻和完整，并且能够将本申请的范围完整地传达给本领域的技术人员。
在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本申请可能采用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
本申请实施例提供一种基于输入整形器的电动助力转向系统控制方法，能够减少甚至消除EPS在角度跟踪过程中的抖动，提高EPS角度跟踪的稳定性和提高车辆自动驾驶时的舒适性。
以下结合附图详细描述本申请实施例的技术方案。
图1是本申请实施例示出的基于输入整形器的电动助力转向系统控制方法的流程示意图。
参见图1，一种基于输入整形器的电动助力转向系统控制方法，包括：
在步骤S101中，通过输入整形器对输入的方向盘转角请求信号进行输入整形，其中输入整形器基于车辆转向控制系统的辨识结果设计，车辆转向控制系统包括电动助力转向系统和方向盘角度控制器。
在一种实现方式中，预先将方向盘角度控制器与EPS作为一个整体的车辆转向控制系统，对方向盘角度控制器与EPS构成的车辆转向控制系统进行系统辨识，获得车辆转向控制系统的辨识结果；根据车辆转向控制系统的辨识结果，设计车辆转向控制的输入整形器。通过预先设计的输入整形器对输入的方向盘转角请求信号进行输入整形。
在步骤S102中，获得输入整形器输出的整形后的方向盘转角请求信号，以供车辆转向控制系统根据整形后的方向盘转角请求信号进行角度控制。
在一种实现方式中，获得输入整形器输出的整形后的当前时刻的方向盘转角请求信号，将输入整形器输出的整形后的当前时刻的方向盘转角请求信号输入车辆转向控制系统，车辆转向控制系统的方向盘角度控制器与EPS根据输入的整形后的方向盘转角请求信号实现方向盘的角度控制。
本申请实施例中，为EPS和方向盘角度控制器构成的车辆转向控制系统设计输入整形器，通过输入整形器对输入的方向盘转角请求信号进行整形，获得输入整形器输出的整形后的方向盘转角请求信号，这样车辆转向控制系统就可以根据整形后的方向盘转角请求信号进行角度控制，从而能够减少甚至消除EPS在角度跟踪过程中的抖动，提高EPS角度跟踪的稳定性、平顺性，提高车辆自动驾驶时的舒适性。
图2是本申请实施例示出的基于输入整形器的电动助力转向系统控制方法的另一流程示意图。图2相对于图1更详细描述了本申请的技术方案。
参见图2，一种基于输入整形器的电动助力转向系统控制方法，包括：
在步骤S201中，预先设计输入整形器。
该步骤中可以包括：
S2011、对由电动助力转向系统和方向盘角度控制器作为整体所构成的车辆转向控制系统采用设定算法进行系统辨识，获得车辆转向控制系统的辨识结果。
S2012、基于车辆转向控制系统的辨识结果构建传递函数得到输入整形器。
以下对步骤S2011对车辆转向控制系统采用设定算法进行系统辨识，获得车辆转向控制系统的辨识结果进行描述。
在一种实现方式中，将方向盘角度控制器与EPS作为一个整体的车辆转向控制系统，对该系统利用最小二乘法进行系统辨识，获得车辆转向控制系统的辨识结果。在方向盘角度控制器稳定的情况下，将方向盘角度控制器与EPS构成的车辆转向控制系统作为一个稳态增益为1的系统，近似为二阶系统，用最小二乘法对车辆转向控制系统进行系统辨识，得到车辆转向控制系统的传递函数，通过车辆转向控制系统的传递函数获得车辆转向控制系统的各项参数，例如，车辆转向控制系统的无阻尼固有频率、阻尼比和主导极点。其中，通过无阻尼固有频率和阻尼比可以计算得出有阻尼固有频率。
在一种实现方式中，系统辨识是通过建立动态系统模型，在模型输入输出数据的基础上，运用辨识方法对模型参数进行辨识，从而得到一个与所观测的系统在实际特性上等价的系统。系统辨识的算法包括阶跃响应法、脉冲响应法、频率响应法、相关分析法、谱分析法、最小二乘法和极大似然法等。应用最小二乘法对系统进行的系统辨识包括离线辨识、在线辨识。离线辨识是在采集到系统模型所需全部输入输出数据后，用最小二乘法对数据进行集中处理，从而获得模型参数的估计值；而在线辨识是一种在系统运行过程中进行的递推辨识方法，所应用的数据是实时采集的系统输入输出数据，应用递推算法对参数估计值进行不断修正，以取得更为准确的参数估计值。
在一种实现方式中，将车辆转向控制系统近似为二阶系统，采用最小二乘法对车辆转向控制系统进行在线辨识，根据实时的方向盘转角请求信号，获得车辆转向控制系统的传递函数，通过传递函数，获得车辆转向控制系统的各项参数。
在一种实现方式中，将车辆转向控制系统近似为二阶系统，可以通过二阶脉冲输入响应，获得二阶系统车辆转向控制系统的单位脉冲输入响应，获得该二阶系统车辆转向控制系统的各项参数。
在一种实现方式中，可以将方向盘转角请求信号输入方向盘角度控制器，根据方向盘角度控制器的输出，确定方向盘角度控制器的稳定性。方向盘角度控制器根据输入的方向盘转角请求信号能够控制方向盘转到对应的角度，可以确定方向盘角度控制器处于稳定状态。确定方向盘角度控制器处于稳定状态的参数还包括：方向盘角度控制器根据方向盘转角请求信号控制方向盘使车辆到达目标点的时间、方向盘角度控制器根据方向盘转角请求信号控制方向盘使车辆到达目标点的超调量、方向盘角度控制器对于方向盘转角请求信号的延迟与稳定所需要的时间、方向盘角度控制器对于不同地面速度等外界扰动工况的鲁棒性。到达目标点的时间小于设定时间阈值，表示方向盘角度控制器处于稳定状态；和/或，到达目标点的超调量小于设定超调量阈值，表示方向盘角度控制器处于稳定状态；和/或，延迟所需要的时间小于设定延迟时间阈值，表示方向盘角度控制器处于稳定状态；和/或，稳定所需要的时间小于设定稳定时间阈值，表示方向盘角度控制器处于稳定状态。
以下对步骤S2012基于车辆转向控制系统的辨识结果构建传递函数得到输入整形器进行描述。
在一种实现方式中，通过对车辆转向控制系统的系统辨识，获得二阶系统车辆转向控制系统的各项参数。根据二阶系统车辆转向控制系统的辨识结果确定不同输入整形器的不同边界条件。根据不同输入整形器的不同边界条件，以及对输入整形器鲁棒性的不同要求，利用车辆转向控制系统的各项参数，为车辆转向控制系统设计不同类型的输入整形器，例如，ZV(Zero Vibration，零振荡)输入整形器、ZVD(Zero Vibration andDerivative，零振荡零导数)输入整形器、ZVDD(零振荡零二阶导数)输入整形器、EI(ExtraInsensitivity，极不灵敏)输入整形器、Two-hump EI(Two-hump Extra Insensitivity，双峰极不灵敏)输入整形器等输入整形器。
在一种实现方式中，不管何种类型的输入整形器的传递函数都可以表达为：
式中，n为大于或等于2的整数，表示输入整形器的阶数；Ai表示第i个脉冲的幅值，∑Ai＝1，可保证系统达到预定输出点；e为自然常数；t1等于0，表示输入整形器的时间分布的初始时刻，可使整形时间最短；ti表示输入整形器未修正的时间分布，s表示拉普拉斯变换之后的复数域参数。
在一种实现方式中，根据车辆转向控制系统的辨识结果设计车辆转向控制系统的输入整形器，能够使车辆转向控制系统在每个单独周期内的各脉冲信号作用结束后，各脉冲信号产生的振动叠加为0。输入整形器输出的方向盘转角请求信号是一段重复的信号序列，每个单独周期内，输入整形器输出的方向盘转角请求信号的幅值为1。方向盘转角请求信号通过输入整形器进行整形卷积后，整形卷积后方向盘转角请求信号可以减少或者消除车辆转向控制系统的抖动，即车辆转向控制系统对输入整形器输入的方向盘转角请求信号的响应为0，对方向盘转角请求信号的响应无震荡。在输入整形器输出的周期内各脉冲信号的振动叠加为0，且增益之和为1时，通过车辆转向控制系统的辨识结果，可以获得输入整形器的时间分布ti和与时间分布ti对应的增益Ai。
进一步的，根据输入整形器的时间分布ti，确定输入整形器的延迟时间。
在一种实现方式中，根据输入整形器的时间分布ti，确定输入整形的最大延迟时间。例如，一个3阶的输入整形器的传递函数可以表示为：
F(s)＝0.5e0s+0.4e-0.3s+0.1e-0.5s。
则根据传递函数中e的指数也即-tis的值可以获知延迟0、0.3和0.5，最大延迟时间为-0.5s。
进一步的，可以根据输入整形器的延迟时间，修正输入整形器的时间分布。
在一种实现方式中，输入整形器中的时间分布参数为根据输入整形器的延迟时间修正后的的时间分布。例如，可以基于车辆转向控制系统设计的输入整形器的最大延迟时间tn，对输入整形器的时间分布进行修正，修正后的时间分布为ti'：
ti'＝ti-tn
在另一种实现方式中，可以根据修正因子和输入整形器的延迟时间进行运算，得到修正后的输入整形器的时间分布。例如，可以根据修正因子和输入整形器的最大延迟时间tn，对输入整形器的时间分布进行修正，修正后的时间分布为ti'：
ti'＝ti-tn+α
式中，α<0，表示修正因子，修正对系统进行系统辨识和获得预测方向盘转角请求信号仿真中的未建模因素。
在步骤S202中，获取输入的方向盘转角请求信号。
在一种实现方式中，输入的方向盘转角请求信号包括预测方向盘转角请求信号，还包括当前时刻和/或当前时刻之前的方向盘转角请求信号。可以根据车辆的预测轨迹和当前车辆状态进行运算，获得预测方向盘转角请求信号。根据车辆的运动规划模块输入的设定时间长度或设定距离长度的预测轨迹，以及当前时刻车辆的位置、速度、加速度等当前车辆状态信息，利用车辆运动学或者动力学模型进行在线仿真，计算实现预测轨迹的方向盘转角请求，获得实现预测轨迹的预测方向盘转角请求信号。
在步骤S203中，通过输入整形器对输入的方向盘转角请求信号进行输入整形。
在一种实现方式中，可以通过修正时间分布后的输入整形器对输入的方向盘转角请求信号进行整形。
在步骤S204中，获得输入整形器输出的整形后的方向盘转角请求信号。
在步骤S205中，将整形后的方向盘转角请求信号输入车辆转向控制系统，由车辆转向控制系统根据整形后的方向盘转角请求信号进行角度控制。
在一种实现方式中，将输入整形器输出的整形后的方向盘转角请求信号输入EPS和方向盘角度控制器；方向盘角度控制器与EPS根据输入的方向盘转角请求信号实现方向盘的角度控制。
以一个3阶的输入整形器为例。
根据车辆转向控制系统的辨识结果，输入整形器输出的脉冲信号的幅值∑Ai＝1，输入整形器的传递函数如下所示：
F(s)＝0.5e0s+0.4e-0.3s+0.1e-0.5s
由上式可见，e的指数≤0，表示输入整形器输出的是延迟的信号。也就是说，根据传递函数中e的指数也即-tis的值可以获知延迟0、0.3和0.5。
假设，车辆转向控制系统请求的转角请求信号为[-5，-1，-2，-3，-4，0，1，2，3，4，5，…]，控制周期为0.1s，对应时刻[-0.5，-0.4，-0.3，-0.2，-0.1，0，0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，…]。不对转角请求信号进行输入整形，则输入至车辆转向控制系统的转角请求信号为：时刻：[0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，…]，请求：[1，2，3，4，5，…]。
时刻0的转角请求信号为0，之前0.5s的转角请求信号分别为：[-0.5，-0.4，-0.3，-0.2，-0.1]，对时刻0的转角请求信号通过输入整形器进行输入整形后，按当前时刻之前的时刻至当前时刻的顺序运算，时刻0的转角请求信号F(0)＝0.1*(-0.5)+0.4*(-0.3)+0.5*0＝-0.17。
可见，时刻0的转角请求信号来源于0.5s之前(-0.5s)，0.3s之前(-0.3s)和当前时刻的转角请求信号，输入整形器输出的当前时刻的转角请求信号是只与当前时刻的和当前时刻之前的输入有关。
时间到达时刻0.1，之前0.5s的转角请求信号分别为：[-0.4，-0.3，-0.2，-0.1，-0.17]，当前时刻的转角请求信号为1，对时刻0.1的转角请求信号进行输入整形后，按当前时刻之前的时刻至当前时刻的顺序运算，时刻0.1的转角请求信号的F(0.1)＝0.1*(-0.4)+0.4*(-0.2)+0.5*(1)＝0.38。
时间到达时刻0.2，之前0.5s的转角请求信号分别为：[-0.3，-0.2，-0.1，-0.17，0.38]，当前时刻的转角请求信号为2，对时刻0.2的转角请求信号进行输入整形后，按当前时刻之前的时刻至当前时刻的顺序运算，时刻0.2的转角请求信号F(0.2)＝0.1*(-0.3)+0.4*(-0.1)+0.5*(2)＝0.93。
时间到达时刻0.3，之前0.5s的转角请求信号分别为：[-0.2，-0.1，-0.17，0.38，0.93]，当前时刻的转角请求信号为3，对时刻0.3的转角请求信号进行输入整形后，按当前时刻之前的时刻至当前时刻的顺序运算，时刻0.3的转角请求信号F(0.3)＝0.1*(-0.2)+0.4*(-0.17)+0.5*(3)＝0.93。
以此类推，可见，未修正时间分布的输入整形器输出的转角请求信号[-0.17，0.38，0.93，0.93]比原始转角请求信号[0，1，2，3]要小，相当于实际需要的转角请求信号存在滞后，但根据输入整形器的特性，输入整形器输出的整形后的转角请求信号可以减少甚至消除车辆转向控制系统的抖动，为减少甚至消除输入整形器输出的转角请求信号的滞后，对输入整形器的时间分布进行修正。
假设，输入整形器的最大延迟时间tn是-0.5s，修正因子为-0.1s，t1＝0，t2＝-0.3，t3＝-0.5，对输入整形器的时间分布进行修正，由公式ti′＝ti-tn+a计算后得到：
t1′＝0-(-0.5)+(-0.1)＝0.4，
t2′＝-0.3-(-0.5)+(-0.1)＝0.1，
t3′＝-0.5-(-0.5)+(-0.1)＝-0.1。
所以，修正时间分布后的输入整形器的传递函数为：
F(s)＝0.5e0.4s+0.4e0.1s+0.1e-0.1s。
需说明的是，即s之前的系数有正有负，正表示未来的输入(使用预测轨迹预测得到)，负表示之前的输入(之前输入到方向盘角度控制器的转角请求信号)。
可见，修正时间分布后的输入整形器输出的当前时刻的转角请求信号来源于当前时刻的未来时刻0.4、未来时刻0.1和当前时刻之前时刻-0.1，输入整形器输出的当前时刻的转角请求信号一部分来自当前时刻的未来时刻和当前时刻的之前时刻(过去)，能够减少甚至消除输入整形器的相位滞后，保证方向盘转角请求信号的连续性，同时减少EPS角度跟踪的延迟。
根据车辆的预测轨迹和当前车辆状态，预测实现预测轨迹的预测方向盘转角请求信号。假设，每个控制周期预测的输入不变即0时刻预测，时刻0之前0.1s输入的转角请求信号为-0.1，预测方向盘转角请求信号为[0，1，2，3，4]，分别对应时间点为[0，0.1，0.2，0.3，0.4]。时刻0输入整形器输出的转角请求信号为F(0)，
F(0)＝0.5*4+0.4*1+0.1*(-0.1)＝2.39。
时间到达时刻0.1，之前0.1s的转角请求信号为2.39，时刻0.1的预测方向盘转角请求信号为[1，2，3，4，5]
时刻0.1输入整形器输出的转角请求信号为：
F(0.1)＝0.5*5+0.4*2+0.1*2.39＝3.539。
本申请实施例中，为EPS和方向盘角度控制器构成的车辆转向控制系统设计输入整形器，通过输入整形器对输入的方向盘转角请求信号进行整形，获得输入整形器输出的整形后的方向盘转角请求信号，这样车辆转向控制系统就可以根据整形后的方向盘转角请求信号进行角度控制，从而能够减少甚至消除EPS在角度跟踪过程中的抖动，提高EPS角度跟踪的稳定性、平顺性，提高车辆自动驾驶时的舒适性。
进一步的，本申请实施例中，输入的方向盘转角请求信号可以包括预测方向盘转角请求信号，以及当前时刻和/或当前时刻之前的方向盘转角请求信号，这样就使得输入整形器输出的整形后当前时刻的方向盘转角请求信号一部分来自过去时刻或者当前时刻的方向盘转角请求信号，一部分来自未来时刻的方向盘转角请求信号，能够保证方向盘请求角度信号的连续性，车辆转向控制系统根据整形后的方向盘转角请求信号进行角度控制，提高了EPS角度跟踪的准确性、稳定性、平顺性，从而提高了车辆自动驾驶时的舒适性。
进一步的，本申请实施例中，输入整形器中的时间分布参数为根据输入整形器的延迟时间修正后的的时间分布，能够减少甚至消除输入整形器的相位滞后，能够减少甚至消除EPS响应的超调，在不牺牲输入整形器带宽的情况下，提高方向盘的响应速度。
与前述应用功能实现方法实施例相对应，本申请还提供了一种基于输入整形器的电动助力转向系统控制装置、电子设备及相应的实施例。
图3是本申请实施例示出的基于输入整形器的电动助力转向系统控制装置的结构示意图。
参见图3，一种基于输入整形器的电动助力转向系统控制装置，包括信号整形模块301、信号获取模块302。
信号整形模块301，用于通过输入整形器对输入的方向盘转角请求信号进行输入整形，其中输入整形器基于车辆转向控制系统的辨识结果设计，车辆转向控制系统包括电动助力转向系统和和方向盘角度控制器。
信号获取模块302，用于获得输入整形器输出的整形后的方向盘转角请求信号，以供车辆转向控制系统根据整形后的方向盘转角请求信号进行角度控制。
本申请的技术方案，为EPS和方向盘角度控制器构成的车辆转向控制系统设计输入整形器，通过输入整形器对输入的方向盘转角请求信号进行整形，获得输入整形器输出的整形后的方向盘转角请求信号，这样车辆转向控制系统就可以根据整形后的方向盘转角请求信号进行角度控制，从而能够减少甚至消除EPS在角度跟踪过程中的抖动，提高EPS角度跟踪的稳定性、平顺性，提高车辆自动驾驶时的舒适性。
图4是本申请实施例示出的基于输入整形器的电动助力转向系统控制装置的另一结构示意图。
参见图4，一种基于输入整形器的电动助力转向系统控制装置，包括整形器设计模块401、预测信号模块402、信号整形模块301、信号获取模块302。
整形器设计模块401，用于对由电动助力转向系统和方向盘角度控制器作为整体所构成的车辆转向控制系统采用设定算法进行系统辨识，获得车辆转向控制系统的辨识结果，基于车辆转向控制系统的辨识结果构建传递函数得到输入整形器。
在一种实现方式中，整形器设计模块401，还用于根据输入整形器的延迟时间，得到修正后的输入整形器的时间分布。
在另一种实现方式中，整形器设计模块401，还用于根据修正因子和输入整形器的延迟时间进行运算，得到修正后的输入整形器的时间分布。
预测信号模块402，用于根据车辆的预测轨迹和当前车辆状态进行运算，得到预测方向盘转角请求信号。
信号整形模块301，还用于根据预测信号模块402获得的预测方向盘转角请求信号，当前时刻和/或当前时刻之前的方向盘转角请求信号，通过修正时间分布后的输入整形器对输入的方向盘转角请求信号进行输入整形。
信号获取模块302的功能可以参见图3所示。
关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不再做详细阐述说明。
图5是本申请实施例示出的电子设备的结构示意图。
参见图5，电子设备500包括存储器501和处理器502。
处理器502可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器501可以包括各种类型的存储单元，例如系统内存、只读存储器(ROM)和永久存储装置。其中，ROM可以存储处理器502或者计算机的其他模块需要的静态数据或者指令。永久存储装置可以是可读写的存储装置。永久存储装置可以是即使计算机断电后也不会失去存储的指令和数据的非易失性存储设备。在一些实施方式中，永久性存储装置采用大容量存储装置(例如磁或光盘、闪存)作为永久存储装置。另外一些实施方式中，永久性存储装置可以是可移除的存储设备(例如软盘、光驱)。系统内存可以是可读写存储设备或者易失性可读写存储设备，例如动态随机访问内存。系统内存可以存储一些或者所有处理器在运行时需要的指令和数据。此外，存储器501可以包括任意计算机可读存储媒介的组合，包括各种类型的半导体存储芯片(例如DRAM，SRAM，SDRAM，闪存，可编程只读存储器)，磁盘和/或光盘也可以采用。在一些实施方式中，存储器501可以包括可读和/或写的可移除的存储设备，例如激光唱片(CD)、只读数字多功能光盘(例如DVD-ROM，双层DVD-ROM)、只读蓝光光盘、超密度光盘、闪存卡(例如SD卡、min SD卡、Micro-SD卡等)、磁性软盘等。计算机可读存储媒介不包含载波和通过无线或有线传输的瞬间电子信号。
存储器501上存储有可执行代码，当可执行代码被处理器502处理时，可以使处理器502执行上文述及的方法中的部分或全部。
此外，根据本申请的方法还可以实现为一种计算机程序或计算机程序产品，该计算机程序或计算机程序产品包括用于执行本申请的上述方法中部分或全部步骤的计算机程序代码指令。
或者，本申请还可以实施为一种计算机可读存储介质(或非暂时性机器可读存储介质或机器可读存储介质)，其上存储有可执行代码(或计算机程序或计算机指令代码)，当可执行代码(或计算机程序或计算机指令代码)被电子设备(或服务器等)的处理器执行时，使处理器执行根据本申请的上述方法的各个步骤的部分或全部。
以上已经描述了本申请的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其他普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
Claims (10)
1.一种基于输入整形器的电动助力转向系统控制方法，其特征在于，包括：
通过输入整形器对输入的方向盘转角请求信号进行输入整形，其中所述输入整形器基于车辆转向控制系统的辨识结果设计，所述车辆转向控制系统包括电动助力转向系统和方向盘角度控制器；其中，对由所述电动助力转向系统和所述方向盘角度控制器作为整体所构成的所述车辆转向控制系统采用最小二乘法进行系统辨识，获得所述车辆转向控制系统的辨识结果；基于所述车辆转向控制系统的辨识结果构建传递函数得到所述输入整形器；
获得所述输入整形器输出的整形后的方向盘转角请求信号，以供所述车辆转向控制系统根据所述整形后的方向盘转角请求信号进行角度控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述输入的方向盘转角请求信号包括预测方向盘转角请求信号，还包括当前时刻和/或当前时刻之前的方向盘转角请求信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：
所述输入整形器中的时间分布参数为根据所述输入整形器的延迟时间修正后的时间分布。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述修正后的时间分布按以下方式预先得到，包括：
根据修正因子和所述输入整形器的延迟时间进行运算，得到修正后的所述输入整形器的时间分布。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：
所述预测方向盘转角请求信号是根据车辆的预测轨迹和当前车辆状态进行运算得到。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过对所述车辆转向控制系统的系统辨识，获得二阶系统车辆转向控制系统的各项参数；根据二阶系统车辆转向控制系统的辨识结果确定不同输入整形器的不同边界条件；根据不同输入整形器的不同边界条件，以及对输入整形器鲁棒性的不同要求，利用车辆转向控制系统的各项参数，为车辆转向控制系统设计不同类型的输入整形器。
7.一种基于输入整形器的电动助力转向系统控制装置，其特征在于，包括：
信号整形模块，用于通过输入整形器对输入的方向盘转角请求信号进行输入整形，其中所述输入整形器基于车辆转向控制系统的辨识结果设计，所述车辆转向控制系统包括电动助力转向系统和方向盘角度控制器；其中，对由所述电动助力转向系统和所述方向盘角度控制器作为整体所构成的所述车辆转向控制系统采用最小二乘法进行系统辨识，获得所述车辆转向控制系统的辨识结果；基于所述车辆转向控制系统的辨识结果构建传递函数得到所述输入整形器；
信号获取模块，用于获得所述输入整形器输出的整形后的方向盘转角请求信号，以供所述车辆转向控制系统根据所述整形后的方向盘转角请求信号进行角度控制。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
预测信号模块，用于根据车辆的预测轨迹和当前车辆状态进行运算，得到预测方向盘转角请求信号。
9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
整形器设计模块，用于对由所述电动助力转向系统和所述方向盘角度控制器作为整体所构成的所述车辆转向控制系统采用最小二乘法进行系统辨识，获得所述车辆转向控制系统的辨识结果；基于所述车辆转向控制系统的辨识结果构建传递函数得到所述输入整形器。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有可执行代码，当所述可执行代码被电子设备的处理器执行时，使所述处理器执行如权利要求1-6中任一项所述的方法。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002029433A (ja) * | 2000-07-19 | 2002-01-29 | Mitsubishi Electric Corp | 電動式パワーステアリング装置 |
| CN104477231A (zh) * | 2014-08-19 | 2015-04-01 | 广东技术师范学院 | 集成电动助力转向和主动转向的组合控制系统 |
| CN110955176A (zh) * | 2019-11-15 | 2020-04-03 | 中国地质大学（武汉） | 一种基于模型跟踪控制的伺服系统末端残余振动抑制方法 |
| JP2021146918A (ja) * | 2020-03-19 | 2021-09-27 | いすゞ自動車株式会社 | パワーステアリング制御装置、パワーステアリングの制御方法、プログラム、及び自動操舵システム |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012165489A (ja) * | 2011-02-03 | 2012-08-30 | Jtekt Corp | 電動パワーステアリング装置 |
| CN102788704B (zh) * | 2012-06-29 | 2015-08-05 | 北京理工大学 | 基于驾驶员模型的汽车操纵稳定性检测系统及检测方法 |
| CN108919652B (zh) * | 2018-10-10 | 2021-07-27 | 北京工商大学 | 一种自适应抗扰整形控制方法与系统 |
| CN110104056B (zh) * | 2019-04-15 | 2021-04-27 | 南京航空航天大学 | 一种电液复合转向系统的助力控制装置与控制方法 |
| CN110632892B (zh) * | 2019-08-23 | 2022-10-18 | 深圳科瑞技术股份有限公司 | 适应运动系统轨迹误差的输入整形残余振动抑制方法及系统 |
-
2022
- 2022-02-09 CN CN202210121399.3A patent/CN114291159B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002029433A (ja) * | 2000-07-19 | 2002-01-29 | Mitsubishi Electric Corp | 電動式パワーステアリング装置 |
| CN104477231A (zh) * | 2014-08-19 | 2015-04-01 | 广东技术师范学院 | 集成电动助力转向和主动转向的组合控制系统 |
| CN110955176A (zh) * | 2019-11-15 | 2020-04-03 | 中国地质大学（武汉） | 一种基于模型跟踪控制的伺服系统末端残余振动抑制方法 |
| JP2021146918A (ja) * | 2020-03-19 | 2021-09-27 | いすゞ自動車株式会社 | パワーステアリング制御装置、パワーステアリングの制御方法、プログラム、及び自動操舵システム |
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