[發明專利]一種用于自動駕駛汽車的轉向助力方法

有效

• 申請號: 202011185230.1
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112455533B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 牛晶;劉世鋒
• 申請（專利權）人: 天水師范學院
• 主分類號: B62D5/04
• 分類號: B62D5/04
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務所 11430
• 代理人: 范盈

1.一種用于自動駕駛汽車的轉向助力方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

步驟一、建立電動助力轉向系統的數學模型；

步驟二、基于所述轉向系統的數學模型，通過采集轉矩傳感器信號、車速信號和前輪轉角信號，獲得汽車轉向阻力矩的預估值和路面附著系數的預估值；

步驟三、基于非線性數學模型及所述汽車轉向阻力矩的預估值和路面附著系數的預估值，獲得汽車行駛安全邊界；

步驟四、根據所述汽車轉向阻力矩的預估值和路面附著系數的預估值以及汽車行駛安全邊界，應用NSGA-II多目標優化算法，獲得電機助力矩變化規律；

步驟五、根據所述電機助力矩變化規律確定轉向助力矩，實現自動駕駛汽車的轉向助力；

其中，所述步驟一中建立的數學模型表示如下：

方向盤轉矩傳感器的信號值為：

轉向助力電機的輸出助力轉矩為：

總轉向阻力矩為：T_H＝T_s+T_m

根據電機工作的電磁感應原理有：

T_m＝K_fi

方向盤轉角與齒輪齒條轉向器齒條位移的關系為：

其中，T_s是方向盤轉矩傳感器的信號值，K_c是轉矩傳感器的扭桿剛度，θ_c是方向盤轉角，p是齒條位移，r_p是轉向器小齒輪半徑，T_m是助力電機輸出轉矩，T_H是總的轉向阻力矩，J_m是電機輸出軸轉動慣量，θ_m是電機轉角，B_m是電機輸出軸阻尼系數，T_fm是電機輸出軸庫倫摩擦轉矩，K_m是電機輸出軸剛度，i_m是電機減速機構傳動比，K_f是電機反電動勢系數，i是電機控制電流，u是電機控制電壓，L是電機電感系數，R是電機電樞電阻，M_r是齒條和車輪的等效質量，F_f是齒條庫倫摩擦力，B_r是齒條阻尼系數，K_r表示將兩側轉向輪至齒輪齒條轉向器齒條端的部件簡化為一線性彈簧時，該彈簧的總剛度；

所述步驟二中的汽車轉向阻力矩的預估值通過下式獲得：

其中，J_ω是轉向系折算到轉向軸的轉動慣量，B_ω是轉向系折算到轉向軸的阻尼系數，δ是前輪轉角，k是助力系數，M₁和M₂分別是輪胎拖矩和主銷內傾造成的回正力矩，i₁是轉向系統傳動比；

所述步驟二中的路面附著系數預估值的確定，通過利用三自由度非線性整車模型建立無跡卡爾曼濾波觀測器實現。