车辆自动驾驶的转向角度控制方法和系统技术方案

本发明专利技术提供一种车辆自动驾驶的转向角度控制方法和系统，方法包括：基于控制器的请求转向角度和车辆当前角度的偏差，角度PID控制闭环计算出目标转速；基于目标转速和车辆转向系统的电机当前转速的偏差，转速PID控制闭环计算出第一扭矩值；前馈控制模块将目标转速与电机当前状态相对比，计算出第二扭矩值；第一扭矩值和第二扭矩值的和，经滤波计算出第三扭矩值；第一扭矩值、第二扭矩值和第三扭矩值求和后得到输出扭矩值，电机基于输出扭矩值操控车辆转向。通过角度和角速度的两级PID控制结合前馈控制模块进行前馈补偿，借助滤波计算相辅助，使角度控制响应平顺、无毛刺、无凸台，稳定性强、响应准确、控制精度高和实际鲁棒性好。控制精度高和实际鲁棒性好。控制精度高和实际鲁棒性好。

【技术实现步骤摘要】
车辆自动驾驶的转向角度控制方法和系统


[0001]本专利技术涉及自动驾驶
，尤其涉及一种车辆自动驾驶的转向角度控制方法和系统。

技术介绍

[0002]在L3自动驾驶开发中(L3有条件自治网络，在L2的能力基础上，系统可以实时感知环境变化，在特定领域内基于外部环境动态优化调整，实现基于意图的闭环管理)，转向系统承担着横向执行器任务的关键作用。
[0003]目前车辆所实用的转向系统中，其角度控制方案虽然可以达到角度控制的目的，但是在换向时，总是会出现明显的换向滞后现象，导致实际的控制无法快速响应上层控制器的角度请求需求。
[0004]同时目前的转向器基本都是采用国外供应商的软件技术，该部分属于黑盒子，详细的控制算法不可知，参数的调整十分困难，软件释放周期长，成本高，很多无法满足国内对于软件的适应性需求，另外，搭载到车辆的冗余系统上时，角度控制响应慢，稳态误差较大，因此，亟需一种车辆自动驾驶的转向角度控制方法和系统来实现车辆横向控制的精准及稳定。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种车辆自动驾驶的转向角度控制方法和系统，用以解决现有技术中的换向器存在明显的换向滞后问题，实现车辆横向控制的精准及稳定。
[0006]本专利技术提供一种车辆自动驾驶的转向角度控制方法，包括：
[0007]基于车辆控制器发出的请求转向角度和车辆当前角度之间的角度偏差，经角度PID控制闭环计算得出目标转速；
[0008]基于所述目标转速和车辆转向系统的电机当前转速之间的转速偏差，经转速PID控制闭环计算得出第一扭矩值；
[0009]利用前馈控制模块将所述目标转速与电机的当前状态相对比，计算得出第二扭矩值；
[0010]基于所述第一扭矩值和第二扭矩值的和，经滤波计算得出第三扭矩值；
[0011]所述第一扭矩值、第二扭矩值和第三扭矩值求和后得到输出扭矩值，所述车辆转向系统的电机基于所述输出扭矩值操控车辆转向。
[0012]根据本专利技术提供一种的车辆自动驾驶的转向角度控制方法，所述经角度PID控制闭环计算得出目标转速的步骤，具体包括：
[0013]角度控制比例环节，根据所述请求转向角度和车辆当前角度之间的角度偏差，通过查表对应出角度控制比例增益大小，所述角度控制比例增益大小乘以角度控制比例增益系数，同时结合所述请求转向角度和车辆当前角度之间的角度偏差方向，以输出角度控制比例环节的转速；
[0014]角度控制积分环节，根据所述请求转向角度和车辆当前角度之间的角度偏差，乘以角度控制积分增益系数后通过角度控制积分器进行积分运算后输出角度控制积分环节的转速；
[0015]角度控制微分环节，根据所述请求转向角度和车辆当前角度之间的角度偏差，利用角度控制微分器进行微分计算后，再经由均值滤波后乘以角度控制微分增益系数后得出角度控制微分环节的转速；
[0016]所述角度控制比例环节的转速、角度控制积分环节的转速以及角度控制微分环节的转速之和为所述目标转速。
[0017]根据本专利技术提供的一种车辆自动驾驶的转向角度控制方法，所述角度控制比例环节中，所述请求转向角度和车辆当前角度之间的角度偏差值经由绝对值计算后再查表。
[0018]根据本专利技术提供的一种车辆自动驾驶的转向角度控制方法，所述经转速PID控制闭环计算得出第一扭矩值的步骤，具体包括：
[0019]转速控制积分环节，根据所述目标转速和车辆转向系统的电机当前转速之间的转速偏差，乘以转速控制比例增益系数，以输出转速控制比例环节的扭矩值；
[0020]转速控制积分环节，根据所述目标转速和车辆转向系统的电机当前转速之间的转速偏差，乘以转速控制积分增益系数后通过转速控制积分器进行积分运算后输出转速控制积分环节的扭矩值；
[0021]转速控制微分环节，根据所述目标转速和车辆转向系统的电机当前转速之间的转速偏差，利用转速控制微分器进行微分计算后，再经由均值滤波后乘以转速控制微分增益系数后得出转速控制微分环节的扭矩值；
[0022]所述转速控制比例环节的扭矩值、转速控制积分环节的扭矩值以及转速控制微分环节的扭矩值之和为所述第一扭矩值。
[0023]根据本专利技术提供的一种车辆自动驾驶的转向角度控制方法，所述利用前馈控制模块将所述目标转速与车辆转向系统的电机的当前状态相对比，计算得出第二扭矩值的步骤，具体包括：
[0024]若所述电机未转动，根据所述目标转速经由第一滤波器计算后乘以前馈系数得到所述第二扭矩；
[0025]若所述电机正在转动，根据所述电机转速和目标转速的大小利用查表的方式得到所述第二扭矩。
[0026]根据本专利技术提供的一种车辆自动驾驶的转向角度控制方法，所述目标转速的信号经过输出过大限制和变化率过大限制后再经转速PID控制闭环计算得出第一扭矩值。
[0027]本专利技术还提供一种车辆自动驾驶的转向角度控制系统，包括：
[0028]角度环控制模块，与车辆控制器信号连接，用于根据车辆控制器发出的请求转向角度和车辆当前角度之间的角度偏差，经角度PID控制闭环计算得出目标转速；
[0029]转速环控制模块，与所述角度环控制模块和车辆转向系统信号连接，用于根据所述目标转速和车辆转向系统的电机当前转速之间的转速偏差，经转速PID控制闭环计算得出第一扭矩值；
[0030]前馈控制模块，与所述角度环控制模块和车辆转向系统信号连接，用于将所述目标转速与电机的当前状态相对比，计算得出第二扭矩值；
[0031]第二滤波器，与所述转速环控制模块和前馈控制模块信号连接，用于根据所述第一扭矩值和第二扭矩值的和计算得出第三扭矩值；以及
[0032]求和器，与所述转速环控制模块、前馈控制模块以及第二滤波器信号连接，用于根据所述第一扭矩值、第二扭矩值和第三扭矩值求和得出电机的输出扭矩值。
[0033]本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一项的车辆自动驾驶的转向角度控制方法的步骤。
[0034]本专利技术还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项的车辆自动驾驶的转向角度控制方法的步骤。
[0035]本专利技术还提供一种计算机程序产品，当所述计算机程序产品在电子设备上运行时，实现如上述任一项的车辆自动驾驶的转向角度控制方法的步骤。
[0036]本专利技术实施例提供的车辆自动驾驶的转向角度控制方法和系统，通过角度和角速度的两级PID控制结合前馈控制模块进行前馈补偿，同时借助滤波计算进行辅助配合，使角度控制换向过程中响应滞后和高频请求时响应差的问题得以解决，使角度控制响应平顺、无毛刺、无凸台，具备稳定性强、响应准确、控制精度高和实际鲁棒性好的优点。
附图说明
[0037]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车辆自动驾驶的转向角度控制方法，其特征在于，包括：基于车辆控制器发出的请求转向角度和车辆当前角度之间的角度偏差，经角度PID控制闭环计算得出目标转速；基于所述目标转速和车辆转向系统的电机当前转速之间的转速偏差，经转速PID控制闭环计算得出第一扭矩值；利用前馈控制模块将所述目标转速与电机的当前状态相对比，计算得出第二扭矩值；基于所述第一扭矩值和第二扭矩值的和，经滤波计算得出第三扭矩值；所述第一扭矩值、第二扭矩值和第三扭矩值求和后得到输出扭矩值，所述车辆转向系统的电机基于所述输出扭矩值操控车辆转向。2.根据权利要求1所述的车辆自动驾驶的转向角度控制方法，其特征在于，所述经角度PID控制闭环计算得出目标转速的步骤，具体包括：角度控制比例环节，根据所述请求转向角度和车辆当前角度之间的角度偏差，通过查表对应出角度控制比例增益大小，所述角度控制比例增益大小乘以角度控制比例增益系数，同时结合所述请求转向角度和车辆当前角度之间的角度偏差方向，以输出角度控制比例环节的转速；角度控制积分环节，根据所述请求转向角度和车辆当前角度之间的角度偏差，乘以角度控制积分增益系数后通过角度控制积分器进行积分运算后输出角度控制积分环节的转速；角度控制微分环节，根据所述请求转向角度和车辆当前角度之间的角度偏差，利用角度控制微分器进行微分计算后，再经由均值滤波后乘以角度控制微分增益系数后得出角度控制微分环节的转速；所述角度控制比例环节的转速、角度控制积分环节的转速以及角度控制微分环节的转速之和为所述目标转速。3.根据权利要求2所述的车辆自动驾驶的转向角度控制方法，其特征在于，所述角度控制比例环节中，所述请求转向角度和车辆当前角度之间的角度偏差值经由绝对值计算后再查表。4.根据权利要求1
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3任一项所述的车辆自动驾驶的转向角度控制方法，其特征在于，所述经转速PID控制闭环计算得出第一扭矩值的步骤，具体包括：转速控制积分环节，根据所述目标转速和车辆转向系统的电机当前转速之间的转速偏差，乘以转速控制比例增益系数，以输出转速控制比例环节的扭矩值；转速控制积分环节，根据所述目标转速和车辆转向系统的电机当前转速之间的转速偏差，乘以转速控制积分增益系数后通过转速控制积分器进行积分运算后输出转速控制积分环节的扭矩值；转速控制微分环节，根据所述目标转速和车辆转向系统的电机当前转速之间的转速偏差，利用转速控制微分器进行微分计算...

【专利技术属性】
技术研发人员：白洋，张立永，周尚万，
申请(专利权)人：际络科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：