[發(fā)明專利]一種自動(dòng)駕駛汽車EPS控制系統(tǒng)、方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910257094.3
• 申請(qǐng)日: 2019-04-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109878568A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胥剛;程泊靜;陳標(biāo);陳剛;李治國(guó);秦詠梅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院
• 主分類號(hào): B62D5/04
• 分類號(hào): B62D5/04
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 肖宇揚(yáng)

本發(fā)明公開(kāi)了一種自動(dòng)駕駛汽車EPS控制系統(tǒng)及方法。系統(tǒng)包括對(duì)EPS工作模塊控制的上層控制模塊以及對(duì)助力電機(jī)控制并對(duì)目標(biāo)助力電流跟蹤的下層控制模塊；所述上層控制模塊包括直線助力控制子模塊、阻尼控制子模塊以及回正控制子模塊。所述上層控制模塊在行車過(guò)程中連續(xù)接收車速信號(hào)、轉(zhuǎn)向盤力矩信號(hào)和轉(zhuǎn)向盤角速度信號(hào)，經(jīng)直線助力控制子模塊輸出目標(biāo)助力電流，與實(shí)際工作電流的偏差經(jīng)模糊控制子模塊的模糊PID調(diào)節(jié)后得到電機(jī)的控制電壓，再通過(guò)脈寬調(diào)制技術(shù)對(duì)電動(dòng)機(jī)的電流進(jìn)行控制。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)不同助力效果，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向“輕”與“靈”的矛盾，使汽車低速行駛轉(zhuǎn)向輕便靈活，高速行駛穩(wěn)定可靠。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及自動(dòng)駕駛技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種自動(dòng)駕駛汽車EPS控制系統(tǒng)、方法。

背景技術(shù)

典型乘用車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由三組機(jī)械系統(tǒng)組成，第一組為方向盤(SteeringWheel)、轉(zhuǎn)向柱(Steering Column)和中間軸(Intermediate Shaft)，功能是將駕駛者的轉(zhuǎn)向動(dòng)作傳遞到第二組機(jī)械系統(tǒng)轉(zhuǎn)向齒輪(Steering Gear)，通常有齒條小齒輪(Rack andpinion)或者蝸桿扇形齒輪(Worm and sector)，轉(zhuǎn)向齒輪的作用是將方向盤的圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換橫向直線運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而推動(dòng)第三組機(jī)械系統(tǒng)轉(zhuǎn)向連桿組(Steering linkage)帶動(dòng)前輪做轉(zhuǎn)向的動(dòng)作。汽車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以分為液壓助力(HPS)，電動(dòng)液壓助力(EHPS)和電動(dòng)助力(EPS)三大類，其中乘用車上以EPS為主流，商用車以HPS為主流，EHPS在大型SUV上比較常見(jiàn)，其余領(lǐng)域比較少見(jiàn)。不管商用車還是乘用車，不管是轎車還是SUV，未來(lái)的發(fā)展方向都是EPS。

自動(dòng)駕駛電動(dòng)汽車是將驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在驅(qū)動(dòng)輪內(nèi)或驅(qū)動(dòng)輪附近，為汽車結(jié)構(gòu)變革提供廣闊空間，它代表著未來(lái)電動(dòng)汽車發(fā)展的重要方向，具有結(jié)構(gòu)緊湊、動(dòng)力傳動(dòng)鏈短、傳動(dòng)高效等突出優(yōu)點(diǎn)。其中電機(jī)(輪毅電機(jī))是其重要部件，針對(duì)汽車轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的需求，響應(yīng)速度快，可控性強(qiáng)。同時(shí)電機(jī)可反向轉(zhuǎn)動(dòng)，使得發(fā)電機(jī)的效率達(dá)到電動(dòng)機(jī)的效率。與內(nèi)燃機(jī)相比，其能量效率達(dá)90％。

EPS控制策略及其算法是自動(dòng)駕駛汽車轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的核心，也是目前自動(dòng)駕駛汽車轉(zhuǎn)向控制一直在攻克的難題。

傳統(tǒng)的PID控制將輸出量的速度信號(hào)采用負(fù)反饋形式反饋到輸入端并與誤差信號(hào)比較，構(gòu)成的回路稱為速度反饋控制(velocity feedback control)。如果輸出量是機(jī)械角位移，可采用測(cè)速電機(jī)將機(jī)械量轉(zhuǎn)換成正比于輸出速度的電信號(hào)，從而獲得速度反饋。傳統(tǒng)PID的特點(diǎn)，控制器簡(jiǎn)單、魯棒性強(qiáng)、系統(tǒng)可靠性高；應(yīng)用傳統(tǒng)PID控制，不能對(duì)參數(shù)進(jìn)行精確調(diào)整，助力電機(jī)運(yùn)行狀況惡化，系統(tǒng)控制精度低。如用模糊控制可以很好的解決這些問(wèn)題，但模糊控制系統(tǒng)難以消除靜態(tài)誤差，且易受模糊規(guī)則等級(jí)有限而引起系統(tǒng)誤差。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種自動(dòng)駕駛汽車EPS控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)使得汽車轉(zhuǎn)向輕便、操作穩(wěn)定。

本發(fā)明解決上述問(wèn)題的技術(shù)方案是：一種自動(dòng)駕駛汽車EPS控制系統(tǒng)，括對(duì)EPS工作模塊控制的上層控制模塊以及對(duì)助力電機(jī)控制并對(duì)目標(biāo)助力電流跟蹤的下層控制模塊；

所述上層控制模塊包括直線助力控制子模塊、阻尼控制子模塊以及回正控制子模塊；

所述直線助力控制子模塊通過(guò)設(shè)計(jì)助力特性曲線確定電機(jī)電流與轉(zhuǎn)向盤力矩和車速間的關(guān)系，輸出目標(biāo)助力電流,用于使駕駛員獲得良好的路感和轉(zhuǎn)向手感，控制策略主要的設(shè)計(jì)目標(biāo)即是助力特性曲線的設(shè)計(jì)；

阻尼控制子模塊用于抑制汽車高速轉(zhuǎn)向時(shí)的橫向擺動(dòng)，保證汽車高速直線行駛時(shí)的操縱穩(wěn)定性，防止轉(zhuǎn)向發(fā)散，消除高速行駛時(shí)由路面干擾與沖擊導(dǎo)致的擺振。

回正控制子模塊用于抑制高速轉(zhuǎn)向時(shí)的橫向擺動(dòng)，加強(qiáng)轉(zhuǎn)向盤在中心位置的穩(wěn)定性，在開(kāi)始回正時(shí)進(jìn)行主動(dòng)回正控制，在方向盤中心點(diǎn)區(qū)域附近進(jìn)行阻尼控制，抑制回正超調(diào)；