一种基于自适应控制的辅助驾驶功能的角度控制方法技术

本发明专利技术涉及转向系统技术领域，具体地说是一种基于自适应控制的辅助驾驶功能的角度控制方法。一种基于自适应控制的辅助驾驶功能的角度控制方法，控制流程如下：S1：模块完成初始化，并接受到上位机请求信号；S2：根据上位机发送的请求角度计算出期望的磁条位置S3：通过磁条位置环的控制得到期望的齿条速度S4：通过速度环的自适应控制得到最终期望的电机力S5：将期望的电机力经过相关的安全限制输入给电机，然后对电机进行控制，实现相关的辅助驾驶功能。同现有技术相比，针对非线性控制的系统，角度控制采用自适应控制相比于传统采用固定PID参数的控制策略，能解决其参数难调试、抗扰动性能差的问题。抗扰动性能差的问题。抗扰动性能差的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于自适应控制的辅助驾驶功能的角度控制方法


[0001]本专利技术涉及转向系统
，具体地说是一种基于自适应控制的辅助驾驶功能的角度控制方法。

技术介绍

[0002]随着辅助驾驶和无人驾驶技术越来越得到广泛的应用，同时电动助力转向系统(EPS)作为车辆横向控制的重要部分，因而电动助力转向系统(EPS)的横向角度控制至关重要。
[0003]当前客户的需求越来越多样化，场景越来越复杂，传统的固定PID参数的控制方法很难满足不同场景下的性能要求，为了匹配差异大的性能需求时，其调试的难度大、鲁棒性差；而且若采用分段式PID控制控制，在切换时很可能引起系统的抖动。

技术实现思路

[0004]本专利技术为克服现有技术的不足，提供一种基于自适应控制的辅助驾驶功能的角度控制方法，针对非线性控制的系统，角度控制采用自适应控制相比于传统采用固定PID参数的控制策略，能解决其参数难调试、抗扰动性能差的问题。
[0005]为实现上述目的，一种基于自适应控制的辅助驾驶功能的角度控制方法，控制流程如下：
[0006]S1：模块完成初始化，并接受到上位机请求信号；
[0007]S2：根据上位机发送的请求角度计算出期望的磁条位置
[0008]S3：通过磁条位置环的控制得到期望的齿条速度
[0009]S4：通过速度环的自适应控制得到最终期望的电机力
[0010]S5：将期望的电机力经过相关的安全限制输入给电机，然后对电机进行控制，实现相关的辅助驾驶功能；
[0011]所述的步骤S2中所涉及的关系式为其中，λ为相应的传动比；
[0012]所述的步骤S3采用的比例积分控制环对磁条位置环进行控制，得到相应的期望磁条速度；
[0013]所述的步骤S4中所涉及的相关的自适应控制策略，具体控制方法如下：
[0014]S4
‑
1，根据电机与齿条间的连接关系，可得到EPS电机端的速度与齿条端的速度之间的关系式为
[0015]S4
‑
2，由于EPS中的电机是永磁同步电机，其相关的控制采用矢量控制，矢量控制会基于旋转坐标系，其旋转坐标系下的定子磁链方程式为
[0016]S4
‑
3，根据电机学原理，得到电机的输出功率的表达式为
[0017]S4
‑
4，转子机械角速度与EPS的电机转子转速之间的关系式为
[0018]S4
‑
5，电磁转矩与电机的输出功率和转子机械角速度之间的关系式为
[0019]S4
‑
6，将步骤S4
‑
2的方程式带入到步骤S4
‑
5中，得到关系式为
[0020]S4
‑
7，在矢量控制中，采用d轴电流为0的控制策略，则步骤S4
‑
6的关系式转化为
[0021]S4
‑
8，电机产生的电磁转矩一部分用来克服负载转矩T
L
，还有一部分就是用来克服转子摩擦阻力和转子惯量，其相应的机械运动方程式为
[0022]S4
‑
9，根据步骤S4
‑
7和步骤S4
‑
8，得到关系式为
[0023]S4
‑
10，令得到关系式为
[0024]S4
‑
11，根据定义滑膜面函数采用指数趋近率，得到函数
[0025]S4
‑
12，当S＞0时，则滑动平面将表示为
[0026]S4
‑
13，基于李雅普诺夫稳定性选取得到
[0027]S4
‑
14，令x2＝f(t)，构建方程式为并定义d(t)＝gU，得到U＝Ksgn(S)；
[0028]S4
‑
15，将步骤S4
‑
7的关系式、步骤S4
‑
11的函数关系式及步骤S4
‑
15中的方程式合并，得到
[0029]S4
‑
16，根据步骤S4
‑
1中EPS电机端的速度与齿条端的速度之间的关系式，得到
[0030]所述的步骤S4
‑
1中，v为实际的齿条速度，ω为EPS的电机转子转速，k
v
为电机端到
齿条位置的传动比。
[0031]所述的步骤S4
‑
2中，为d轴磁链分量，为q轴磁链分量，i
d
、i
q
分别为d、q轴电流，L
d
、L
q
分别为d、q轴电感，为永磁体自身的磁链。
[0032]所述的步骤S4
‑
4中，ω
m
为及转子机械角速度，ρ
n
为极对数。
[0033]所述的步骤S4
‑
8中，J为转子转动惯量，β为转子摩擦系数。
[0034]所述的步骤S4
‑
10中，为估计的转子转速，为估计的q轴电流，f(t)为外部扰动，且f(t)＜τ，τ为系统扰动的限定值。
[0035]所述的步骤S4
‑
14中，d(t)为扰动量的变化率，为了保证d(t)趋近于0，定义：d(t)＝gU，g为滑膜系数，U为开关函数。
[0036]所述的步骤S4
‑
15中，为期望的电机力。
[0037]所述的步骤S4
‑
16中，为期望的齿条速度。
[0038]本专利技术同现有技术相比，提供一种基于自适应控制的辅助驾驶功能的角度控制方法，针对非线性控制的系统，角度控制采用自适应控制相比于传统采用固定PID参数的控制策略，能解决其参数难调试、抗扰动性能差的问题。
附图说明
[0039]图1为EPS的电机和齿条间的简易机械结构图。
[0040]图2为本专利技术的角度控制流程图。
[0041]图3为本专利技术的基于自适应控制的角度控制框图。
[0042]图4为本专利技术的自适应控制策略框图。
具体实施方式
[0043]下面根据附图对本专利技术做进一步的说明。
[0044]如图1所示，根据EPS的电机和齿条间的简易机械结构，可以得到电机端的转速与齿条端的速度之间的关系式(1)：其中，v为实际的齿条速度，ω为EPS的电机转子转速，k
v
为电机端到齿条位置的传动比。在图3中，其期望的磁条位置与上位机的请求角建的关系式(2)：其中λ为相应的传动比。图中ρ为EPS的电机转子位置，p为EPS的齿条实际磁条位置。
[0045]基于矢量控制策略下的永磁同步电机，其基于dq坐标系下的定子磁链方程式(3)：其中，为d轴磁链分量，为q轴磁链分量，i
d
、i
q
分别为d、q轴电流，L
d
、L
q
分别为d本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于自适应控制的辅助驾驶功能的角度控制方法，控制流程如下：S1：模块完成初始化，并接受到上位机请求信号；S2：根据上位机发送的请求角度计算出期望的磁条位置S3：通过磁条位置环的控制得到期望的齿条速度S4：通过速度环的自适应控制得到最终期望的电机力S5：将期望的电机力经过相关的安全限制输入给电机，然后对电机进行控制，实现相关的辅助驾驶功能；所述的步骤S2中所涉及的关系式为其中，λ为相应的传动比；所述的步骤S3采用的比例积分控制环对磁条位置环进行控制，得到相应的期望磁条速度；所述的步骤S4中所涉及的相关的自适应控制策略，具体控制方法如下：S4
‑
1，根据电机与齿条间的连接关系，可得到EPS电机端的速度与齿条端的速度之间的关系式为S4
‑
2，由于EPS中的电机是永磁同步电机，其相关的控制采用矢量控制，矢量控制会基于旋转坐标系，其旋转坐标系下的定子磁链方程式为S4
‑
3，根据电机学原理，得到电机的输出功率的表达式为S4
‑
4，转子机械角速度与EPS的电机转子转速之间的关系式为S4
‑
5，电磁转矩与电机的输出功率和转子机械角速度之间的关系式为S4
‑
6，将步骤S4
‑
2的方程式带入到步骤S4
‑
5中，得到关系式为S4
‑
7，在矢量控制中，采用d轴电流为0的控制策略，则步骤S4
‑
6的关系式转化为S4
‑
8，电机产生的电磁转矩一部分用来克服负载转矩T
L
，还有一部分就是用来克服转子摩擦阻力和转子惯量，其相应的机械运动方程式为S4
‑
9，根据步骤S4
‑
7和步骤S4
‑
8，得到关系式为S4
‑
10，令得到关系式为S4
‑
11，根据定义滑膜面函数采用指数趋近率，得到函数
S4
‑
12，当S＞0时，则滑动平面将表示为S4
‑
13，基于李雅普诺夫稳定性选取得到S4
‑
14，令x2＝f(t)，构建方程式为并定义d(t)＝gU，得到U＝Ksgn(S)；S4
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：许柳，张彧，陈梦民，龙杏，杨德，黄奇卉，许戈舒，唐舰，瞿桂鹏，李港，
申请(专利权)人：博世华域转向系统武汉有限公司，
类型：发明
国别省市：