一种电动助力转向系统多模式切换控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电动助力转向系统多模式切换控制方法及系统；所述方法包括以下步骤：S1、获取车辆转向盘转矩、转向盘转角、车速信息并选择控制模式；S2、设计模糊切换控制器，且根据目标电流与权重系数计算得出输出电流；S3、计算上述输出电流的微分以及二阶微分并建立关于特征状态的可拓集合并进行区域划分；S4、基于可拓理论对模糊切换控制器进行性能拓展，在可拓集合不同区域设定不同控制方法，且建立关联函数，并判定输出电流处于可拓集合的哪个区域内，并将优化后的电量输入至电机。本发明专利技术根据电流处于不同的集合状态时采用不同的控制策略以优化此目标电流，从而获得了更好的控制性能，实现了EPS多模式的平滑切换。

【技术实现步骤摘要】
一种电动助力转向系统多模式切换控制方法
本专利技术涉及电动汽车转向系统控制
，尤其涉及一种电动助力转向系统多模式切换控制方法及系统。
技术介绍
电动助力转向系统相比传统的液压助力转向系统，具有体积小、高效低耗和能提高操纵稳定性等特点，目前已经普遍应用于汽车。EPS的控制模式依据工况的不同，一般分为助力控制模式、回正控制模式、阻尼控制模式。EPS根据当前汽车行驶的工况采用相应的控制模式对汽车转向系统进行控制，这不仅减轻了驾驶员的负担，也提高了汽车的操纵稳定性。汽车在某一行驶工况中，EPS处于一种控制模式，这是一个连续动态过程，当车速、方向盘转矩、方向盘转角等离散事件输入发生变化时，EPS从一种控制模式跃变到另一种控制模式，EPS两种模式之间完成切换，从一种连续动态到另一种连续动态，这是一个离散的过程。因此，EPS系统是一个包含离散事件和连续动态过程的复杂动力学系统，具有典型的混杂系统特征。混杂系统在切换过程中稳定性较差，如果控制性能不佳，EPS各个模式在切换过程中会产生电机电流突变、方向盘抖动等现象，这会严重影响EPS的性能。所以，如何提高EPS多模式之间切换过程的稳定性是改善EPS性能的关键。
技术实现思路
基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种电动助力转向系统多模式切换控制方法及系统。本专利技术提出的电动助力转向系统多模式切换控制方法，包括以下步骤：S1、获取车辆转向盘转矩、转向盘转角、车速信息，并根据车辆转向盘转矩、转向盘转角、车速信息选择控制模式；S2、基于模糊控制理论建立模糊规则，并根据上述模糊规则设计模糊切换控制器，且根据不同控制模式的目标电流与该控制模式的权重系数计算得出输出电流；S3、计算上述输出电流的微分以及二阶微分，并将上述输出电流的微分以及二阶微分作为特征状态建立关于特征状态的可拓集合，根据输出电流的微分以及二阶微分的容许范围和系统可调的最大微分和二阶微分对可拓集合进行区域划分；S4、基于可拓理论对模糊切换控制器进行性能拓展，在可拓集合不同区域设定不同控制方法；且建立关联函数，并结合关联函数、输出电流的微分以及二阶微分判定输出电流处于可拓集合的哪个区域内，并利用该区域对应的控制方法对电流进行优化，且将优化后的电量输入至电机。优选地，步骤S1具体包括：通过传感器获取车辆转向盘转矩Th、转向盘转角θc、车速V信息；当或V≥70km/h&&|Th|＞2N·m时，选择助力模式；当时，选择回正模式；当V≥70km/h&&|Th|≤2N·m时，选择阻尼模式。优选地，步骤S2具体包括：基于模糊控制理论，选用三角形隶属度函数并建立模糊规则；将转向盘转矩Th、转向盘转角θc、车速V信息作为模糊切换控制器输入，各模式的权重系数σ作为输出，分别对模糊切换控制器的输入和输出设定基本论域、模糊论域、模糊子集；优选地，对模糊切换控制器的输入和输出设定基本论域、模糊论域、模糊子集具体包括：对于控制助力—阻尼模式的模糊切换控制器：Th的基本论域定为[-5,5]、模糊论域定为{-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6}、模糊子集为{NB1,NB2,NM1,NM2,NS1,NS2,ZO,PS1,PS2,PM1,PM2,PB1,PB2}；V的基本论域定为[50,90]、模糊论域定为{1,2,3,4,5,6}、模糊子集为{PS1,PS2,PM1,PM2,PB1,PB2}；模糊切换控制器输出的基本论域为[0,1]、模糊论域为{0,1,2,3}、模糊子集为{ZO,PS,PM,PB}；对于控制助力—回正模式的模糊切换控制器：θc的基本论域定为[-3,3]、模糊论域定为{-3,-2,-1,0,1,2,3}、模糊子集为{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}；模糊切换控制器输出的基本论域为[0,1]、模糊论域为{0,1,2,3}、模糊子集为{ZO,PS,PM,PB}；将阻尼模式、助力模式、回正模式三种模式的目标电流同对应模式下的权重系数相乘再求和得出输出电流，设计模糊切换控制器控制器具体包括：模糊切换控制器作为上层控制器控制目标电流的输出，完成各模式之间的切换，下层EPS采用PID控制器进行控制；输出电流即可通过下式得出：其中，I1为助力模式的目标电流，I2为阻尼模式的目标电流，I3为回正模式的目标电流，σ1、σ2、σ3、σ4均为模糊切换器输出加权系数。优选地，步骤S3具体包括：根据上述输出电流I，计算其微分以及二阶微分提取以及组成特征状态并建立关于特征状态的可拓集合；设输出电流的微分的容许范围分别为输出电流的二阶微分的容许范围为系统可调的最大微分和二阶微分分别为以作为可拓集合的横坐标、为纵坐标，和作为横坐标的域值边界，其中经典域范围为可拓域范围为作为纵坐标的域值边界，其中经典域范围为可拓域范围为优选地，步骤S4具体包括：输出电流I的微分以及二阶微分组成的特征平面，设特征平面的原点为S0(0,0)，记对特征平面上任一点定义关联函数为：其中，Roy为经典域，为可拓集合不同区域设定不同控制方法具体包括：在经典域内，测度模式为M1＝{S|K(S)≥0}，采用模糊切换控制策略；在可拓域内，测度模式为M2＝{S|-1≤K(S)≤0}，模糊切换控制策略输出为：其中，KC为当前测度模式的控制系数，为目标电流微分的符号函数；在非域内，测度模式为M3＝{S|K(S)≤-1}，取模糊切换控制器输出最大值um作为模糊切换控制策略；即EPS可拓模糊切换控制器输出为：根据关联函数值对应不同的域选择该域对应的控制，得到所需电流值。本专利技术提出的电动助力转向系统多模式切换控制系统，包括：模式选择模块，用于获取车辆转向盘转矩、转向盘转角、车速信息，并根据车辆转向盘转矩、转向盘转角、车速信息选择控制模式；电流计算模块，用于基于模糊控制理论建立模糊规则，并根据上述模糊规则设计模糊切换控制器，且根据不同控制模式的目标电流与该控制模式的权重系数计算得出输出电流；集合建立模块，用于计算上述输出电流的微分以及二阶微分，并将上述输出电流的微分以及二阶微分作为特征状态建立关于特征状态的可拓集合，根据输出电流的微分以及二阶微分的容许范围和系统可调的最大微分和二阶微分对可拓集合进行区域划分；电流优化模块，用于基于可拓理论对模糊切换控制器进行性能拓展，在可拓集合不同区域设定不同控制方法；且建立关联函数，并结合关联函数、输出电流的微分以及二阶微分判定输出电流处于可拓集合的哪个区域内，并利用该区域对应的控制方法对电流进行优化，且将优化后的电量输入至电机。优选地，模式选择模块具体用于：通过传感器获取车辆转向盘转矩Th、转向盘转角θc、车速V信息；当或V≥70km/h&&|Th|＞2N·m时，选择助力模式；当时，选择回正模式；当V≥70km/h&&|Th|≤2N·m时，选择阻尼模式。优选地，电流计算模块具体用于：基于模糊控制理论，选用三角形隶属度函数并建立模糊规则；将转向盘转矩Th、转向盘转角θc、车速V信息作为模糊切换控制器输入，各模式的权重系数σ作为输出，分别对模糊切换控制器的输入和输出设定基本论域、模糊论域、模糊子集；优选地，对模糊切换控制器的输入和输出设定基本论域、模糊论域、模糊子集本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动助力转向系统多模式切换控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取车辆转向盘转矩、转向盘转角、车速信息，并根据车辆转向盘转矩、转向盘转角、车速信息选择控制模式；S2、基于模糊控制理论建立模糊规则，并根据上述模糊规则设计模糊切换控制器，且根据不同控制模式的目标电流与该控制模式的权重系数计算得出输出电流；S3、计算上述输出电流的微分以及二阶微分，并将上述输出电流的微分以及二阶微分作为特征状态建立关于特征状态的可拓集合，根据输出电流的微分以及二阶微分的容许范围和系统可调的最大微分和二阶微分对可拓集合进行区域划分；S4、基于可拓理论对模糊切换控制器进行性能拓展，在可拓集合不同区域设定不同控制方法；且建立关联函数，并结合关联函数、输出电流的微分以及二阶微分判定输出电流处于可拓集合的哪个区域内，并利用该区域对应的控制方法对电流进行优化，且将优化后的电量输入至电机。

【技术特征摘要】
1.一种电动助力转向系统多模式切换控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取车辆转向盘转矩、转向盘转角、车速信息，并根据车辆转向盘转矩、转向盘转角、车速信息选择控制模式；S2、基于模糊控制理论建立模糊规则，并根据上述模糊规则设计模糊切换控制器，且根据不同控制模式的目标电流与该控制模式的权重系数计算得出输出电流；S3、计算上述输出电流的微分以及二阶微分，并将上述输出电流的微分以及二阶微分作为特征状态建立关于特征状态的可拓集合，根据输出电流的微分以及二阶微分的容许范围和系统可调的最大微分和二阶微分对可拓集合进行区域划分；S4、基于可拓理论对模糊切换控制器进行性能拓展，在可拓集合不同区域设定不同控制方法；且建立关联函数，并结合关联函数、输出电流的微分以及二阶微分判定输出电流处于可拓集合的哪个区域内，并利用该区域对应的控制方法对电流进行优化，且将优化后的电量输入至电机。2.根据权利要求1所述的电动助力转向系统多模式切换控制方法，其特征在于，步骤S1具体包括：通过传感器获取车辆转向盘转矩Th、转向盘转角θc、车速V信息；当或V≥70km/h&&|Th|＞2N·m时，选择助力模式；当时，选择回正模式；当V≥70km/h&&|Th|≤2N·m时，选择阻尼模式。3.根据权利要求2所述的电动助力转向系统多模式切换控制方法，其特征在于，步骤S2具体包括：基于模糊控制理论，选用三角形隶属度函数并建立模糊规则；将转向盘转矩Th、转向盘转角θc、车速V信息作为模糊切换控制器输入，各模式的权重系数σ作为输出，分别对模糊切换控制器的输入和输出设定基本论域、模糊论域、模糊子集；优选地，对模糊切换控制器的输入和输出设定基本论域、模糊论域、模糊子集具体包括：对于控制助力—阻尼模式的模糊切换控制器：Th的基本论域定为[-5,5]、模糊论域定为{-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6}、模糊子集为{NB1,NB2,NM1,NM2,NS1,NS2,ZO,PS1,PS2,PM1,PM2,PB1,PB2}；V的基本论域定为[50,90]、模糊论域定为{1,2,3,4,5,6}、模糊子集为{PS1,PS2,PM1,PM2,PB1,PB2}；模糊切换控制器输出的基本论域为[0,1]、模糊论域为{0,1,2,3}、模糊子集为{ZO,PS,PM,PB}；对于控制助力—回正模式的模糊切换控制器：θc的基本论域定为[-3,3]、模糊论域定为{-3,-2,-1,0,1,2,3}、模糊子集为{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}；模糊切换控制器输出的基本论域为[0,1]、模糊论域为{0,1,2,3}、模糊子集为{ZO,PS,PM,PB}；将阻尼模式、助力模式、回正模式三种模式的目标电流同对应模式下的权重系数相乘再求和得出输出电流，设计模糊切换控制器控制器具体包括：模糊切换控制器作为上层控制器控制目标电流的输出，完成各模式之间的切换，下层EPS采用PID控制器进行控制；输出电流即可通过下式得出：其中，I1为助力模式的目标电流，I2为阻尼模式的目标电流，I3为回正模式的目标电流，σ1、σ2、σ3、σ4均为模糊切换器输出加权系数，控制器1为助力-阻尼模式之间相互切换的模糊切换控制器，控制器2为助力-回正模式之间相互切换的模糊切换控制器。4.根据权利要求3所述的电动助力转向系统多模式切换控制方法，其特征在于，步骤S3具体包括：根据上述输出电流I，计算其微分以及二阶微分提取以及组成特征状态并建立关于特征状态的可拓集合；设输出电流的微分的容许范围分别为输出电流的二阶微分的容许范围为系统可调的最大微分和二阶微分分别为和以作为可拓集合的横坐标、为纵坐标，和作为横坐标的域值边界，其中经典域范围为可拓域范围为和作为纵坐标的域值边界，其中经典域范围为可拓域范围为5.根据权利要求4所述的电动助力转向系统多模式切换控制方法，其特征在于，步骤S4具体包括：输出电流I的微分以及二阶微分组成的特征平面，设特征平面的原点为S0(0,0)，记对特征平面上任一点定义关联函数为：其中，Roy为经典域，为可拓集合不同区域设定不同控制方法具体包括：在经典域内，测度模式为M1＝{S|K(S)≥0}，采用模糊切换控制策略；在可拓域内，测度模式为M2＝{S|-1≤K(S)≤0}，模糊切换控制策略输出为：其中，KC为当前测度模式的控制系数，为目标电流微分的符号函数；在非域内，测度模式为M3＝{S|K(S)≤-1}，取模糊切换控制器输出最大值um作为模糊切换控制策略；即EPS可拓模糊切换控制器输出为：根据关联函数值对应不同的域选择该域对...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪洪波，夏志，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34