[發明專利]一種基于伺服舵機驅動油門的無人車速度調節方法

在審

• 申請號: 202210749210.5
• 申請日: 2022-06-28
• 公開（公告）號: CN115158281A
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 張乃斯;潘博;高天云;汪洋;崔星;李勝飛;譚森起;羅天
• 申請（專利權）人: 中兵智能創新研究院有限公司
• 主分類號: B60W10/06
• 分類號: B60W10/06;B60W40/00;B60W40/105
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 周恒

1.一種基于伺服舵機驅動油門的無人車速度調節方法，其特征在于，所述方法基于無人車系統來實施，所述無人車系統包括：整車底盤綜合控制系統、油門控制單元和油門開度操縱機構；所述油門開度操縱機構包括伺服舵機、舵盤、連桿；

其中，所述整車底盤綜合控制系統和油門控制單元通過電纜連接；

所述油門控制單元和油門開度操縱機構通過電纜連接；

所述油門開度操縱機構和油門踏板之間為機械連接；

其中，所述方法包括以下步驟：

步驟S1：所述整車底盤綜合控制系統讀取實時車速和目標車速；

步驟S2：整車底盤綜合控制系統根據實時車速和目標車速判斷發動機目標轉速，生成油門開度控制指令，并將其發送到油門控制單元；

步驟S3：油門控制單元讀取油門開度控制指令，解算出伺服舵機的目標角度，轉化成具體控制指令發送到伺服舵機，實現速度調節；

其中，所述步驟S2還包括以下子步驟：

步驟S201：所述整車底盤綜合控制系統根據實時車速和目標車速，確定發動機目標轉速；

步驟S202：所述整車底盤綜合控制系統讀取發動機實時轉速，根據發動機目標轉速和發動機實時轉速得到當前的轉速差和轉速差變化率；

步驟S203：整車底盤綜合控制系統通過粒子群優化算法，對整車底盤綜合控制系統內部的控制器中的控制參數進行優化；

具體地，發動機目標轉速采用分數階PID控制器進行調節，分數階PID控制器的模型形式為：

采用粒子群優化算法得到分數階PID控制器參數k_p，k_i，k_d，λ，μ的初值，完成控制器中控制參數的優化，具體如下述公式(2)及公式(3)所示；

式中，為慣性權重；k為當前迭代次數；V_id為粒子的速度；x_id為粒子的位置，對應上述分數階PID控制器參數k_p，k_i，k_d，λ，μ；P_id為個體極值；P_gd為群體極值；c₁和c₂是非負的常數，是加速度因子；r₁和r₂是分布在[0，1]區間的隨機數；

為了防止粒子的盲目搜索，將分數階PID控制器中的k_p，k_i，k_d三個變量范圍選取為[0，3000]，分數階λ，μ的取值范圍為[-1，1]；

步驟S204：整車底盤綜合控制系統通過分數階PID控制器對控制參數動態進行調整，獲得控制器參數的變化量；

步驟S205：根據步驟S203控制器參數的初值和步驟S204控制器參數的變化量，得到實時的控制器參數，控制器在實時的控制器參數下輸出油門開度控制指令；

步驟S206：整車底盤綜合控制系統將油門開度控制指令發送到油門控制單元。

2.如權利要求1所述的基于伺服舵機驅動油門的無人車速度調節方法，其特征在于，所述步驟S204中，具體采用模糊神經網絡分數階PID控制器進行控制；神經網絡采用BP學習算法，自動調節網絡權值；該網絡一共分成四層：

第一層為輸入變量，為控制器的兩個控制輸入，即步驟202獲得當前的轉速差和轉速差變化率，輸出函數為：

第二層劃分輸入信號的分布，采用高斯函數作為隸屬度函數來劃分輸入信號的分布，模糊語言采用5個變量表示，分別代表負大、負小、零、正小、正大，各個節點的輸出函數通過下式來給出：

其中，σ_im和b_im分別為高斯函數的中心值和寬度；

第三層的節點代表模糊規則，由于兩個輸入變量都各自劃分為5個模糊空間，因此共25條模糊規則，各規則的輸出函數為：

第四層完成去模糊化，節點的輸出函數為：

其中w_nj為輸出層連接權值，得到控制器參數k_p，k_i，k_d的變化量。