一种基于滑模控制的方向盘触觉辅助转矩计算方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于滑模控制的方向盘触觉辅助转矩计算方法和装置，所述方法包括以下步骤：步骤1，建立手臂、方向盘、转向管柱动力学模型；步骤2，定义滑膜输入；步骤3，设计滑膜函数；步骤4，建立驾驶员预瞄模型；步骤5，计算得到触觉辅助转矩。本发明专利技术能够基于驾驶员方向盘输出与专家驾驶员模型输出误差，利用滑膜算法实时计算出合适的辅助转矩，当二者输出误差过大或过小时，通过施加辅助转矩，可以引导驾驶员输出更为合适的操作，提高车辆行驶的安全性和稳定性。性和稳定性。性和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于滑模控制的方向盘触觉辅助转矩计算方法和装置


[0001]本专利技术属于汽车转向系统
，具体涉及一种基于滑模控制的方向盘触觉辅助转矩计算方法和装置。

技术介绍

[0002]转向系统是车辆底盘的关键组成部分，其性能与车辆的操纵稳定性、安全性和舒适性密切相关。现阶段转向辅助系统主要有电控液压助力转向、电动助力转向(Electric Power Steering,EPS)及主动前轮转向(Active Front
‑
wheel Steering,AFS)，这些辅助转向系统均是根据驾驶员操作控制液压或电机在转向系统中施加额外转向力，以此减轻驾驶员的操作负担。但是这些助力转向系统只能改变转向系统中传输到地面方向的转向力，而向驾驶员方向传输的转向反馈力则没有变化，驾驶员仍需要集中注意力完成驾驶任务，因此其本质上仍属于辅助驾驶系统。
[0003]人机共驾是介于辅助驾驶和自动驾驶之间的过渡技术，它将驾驶员引入自动驾驶系统的控制环节，监督并参与完成驾驶任务，通过智能算法融合人机操作，在满足主观感受的同时，充分发挥驾驶员和自动驾本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于滑模控制的方向盘触觉辅助转矩计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，建立手臂、方向盘、转向管柱动力学模型；步骤2，定义滑膜输入；步骤3，设计滑膜函数；步骤4，建立驾驶员预瞄模型；步骤5，计算得到触觉辅助转矩。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1包括：建立如下手臂、方向盘、转向管柱动力学模型：其中，J
a
为手臂转动惯量；J
c
为方向盘
‑
转向管柱转动惯量；为方向盘角加速度；B
a
为手臂阻尼系数；B
c
为方向盘
‑
转向管柱阻尼系数；为方向盘转速；K
a
为手臂刚度；θ
sw
为转角；T
h
为驾驶员施加的方向盘转矩；T
s
为方向盘转向阻力矩；T
sa
为触觉辅助力矩。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2包括：定义滑膜输入为：其中，e为方向盘转角误差；为方向盘转速误差；θ
swd
为期望方向盘转角；为期望方向盘转速。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤2还包括：将式(1)写成关于滑膜输入的状态方程形式：其中，x1为一阶滑膜输入，x1＝e，为一阶滑模函数的一阶导数；x2为二阶滑膜输入，为二阶滑膜输入，为二阶滑模函数的一阶导数；f为状态函数，为二阶滑模函数的一阶导数；f为状态函数，为二阶滑模函数的一阶导数；f为状态函数，为期望方向盘角加速度；g为输入函数，u为状态方程输入，u＝T
sa
。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤3包括：滑膜函数s设计为：其中α为一号滑膜函数参数，α>0；β为二号滑模函数参数，β>0；γ1为三号滑模函数参数，γ1>γ2；γ2为四号滑膜函数参数，1<γ2<2；sgn(x)为符号函数；滑模控制率设计为：其中，K1为一号滑模趋近率参数，K1>0；K2为二号滑模趋近率参数，K2>0。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤3还包括：使用式(5)滑模控制率时，滑模趋近率为：
为抑制滑模抖振现象，使用饱和函数sat(x)替代式(4)、式(5)和式(6)中的符号函数sgn(x)，饱和函数表示为：其中，b为饱和函数参数，b>0；将替换饱和函数后的式(3)代入式(5)得到触觉辅助转矩：通过改变滑模参数：α，β，γ1，γ2，K1，K2，能够调整滑模的实际控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：张寒，李源浩，权威美，蒋文韬，赵万忠，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：