一种用于机动车辆的车道保持辅助系统，包括响应于控制系统的输出的电动助力转向组件，马达向转向齿轮的一部分施加扭矩以使车辆沿着公路转向，车道保持辅助系统辅助驾驶员将车辆保持在公路的车道中，其中控制电路包括：PID控制器，其在输入端处接收闭环控制系统的目标车道位置，并提供用于电动助力转向组件的马达的控制信号作为输出，控制器与马达被布置在闭环中，被配置为最小化指示车辆的目标车道位置与实际车道位置之间的差异的误差值，以及神经网络，其具有神经元的输入层、神经元的至少一个隐藏层，以及包括至少一个输出神经元的输出层，其中神经网络包括前馈神经网络，其在输入神经元的输入层处接收目标车道位置、从控制器输出的控制信号和误差值，并且其中神经网络被配置为确定PID控制器使用的P增益、I增益和D增益项，并且进一步其中神经网络接收车辆要保持在其中的车道的曲率和车辆速度中的一个或多个作为前馈项。个作为前馈项。个作为前馈项。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】机动车辆车道保持辅助系统
[0001]本专利技术涉及机动车辆车道保持辅助系统的改进，并且特别地涉及包括PID控制器的车道保持辅助系统的电路。
技术介绍
[0002]现代车辆包括多种运动控制系统，其中两个非常常见的系统包括电动助力转向系统(EPS)和电动制动器。电动助力转向系统使用马达形式的致动器施加辅助扭矩来辅助驾驶员转动方向盘。
[0003]提供EPS系统的一个显著益处是它使车辆能够独立于驾驶员的输入进行转向。这使得转向系统能够辅助车辆的方向控制，并且现在许多现代车辆上都采用的一种这样的系统被称为车道保持辅助(LKA)。该系统需要相机或其它部件进行车道检测和处理捕获的图像以确定车辆相对于一个或多个车道的位置的图像处理。来自图像处理器的信号被馈送到控制器中，信号包括通过处理公路图像获得的车辆的目标车道位置。图像还被处理以确定车道在车辆前方的走向，使得跟随车道所需的航向角可以被馈送到控制器中。控制器将目标车道位置和目标航向角与实际车道位置和航向角进行比较，然后为转向的电马达生成适当的控制信号。该马达向转向齿轮施加扭矩，以转动车辆的车轮角度并使车辆转向，以确保维持目标位置和航向角。
[0004]LKA系统中常用的一种合适的控制器是PID控制器。在使用中，目标值(在这种情况下有时被称为表示车道位置或航向角的设定点值)与该行为的测量值相结合，以提供指示所要求的与实际发生的之间的差异的误差信号。该误差信号被馈送到PID控制器中，PID控制器进而输出控制信号，使马达跟踪设定点值，PID控制器不断地调整控制信号，使得误差信号最小化并且实现跟踪。这形成了运动控制系统的闭环控制，并且可以为所涉及的致动器提供高准确度控制。
[0005]之所以被称为PID控制器是因为它可以使用三个控制项，每个控制项通常被表达为增益值Kp、Ki、Kd，其对控制系统的信号输出反馈具有按比例、积分和微分控制效果。这些原理从文献中是众所周知的并且可以表达为：
[0006]参考图1，用于致动器2或其它受控装置的通用PID控制器1计算误差值e作为期望设定点Y_set与受控装置的行为Y之间的差，并基于误差e的按比例、积分和微分控制项施加校正。控制器尝试通过调整控制信号u来随时间最小化误差e。在包括三相直流马达的装置的情况下，该控制致动信号可以限定要施加到可以由逆变器生成的马达相的电压。
[0007]控制器的性能将显著取决于三个增益项P、I和D的选择，并且选择增益项的过程在本领域中被称为控制器的调谐。增益项通常在系统的设计阶段期间被设定为固定值，并且可以被修改以适合车辆中的特定应用。固定增益项的一个问题是，随着时间的推移，调谐可能会变得次优，因为它们正控制的系统在特征方面在内部偏离设计阶段的情况而改变，并且它们可能对于车辆操作状况的某些变化不是最优的。
技术实现思路
[0008]申请人提出了一种车道保持辅助系统，其改善了如上所述的现有技术机动车辆控制电路的局限性。
[0009]根据第一方面，本专利技术提供了一种用于机动车辆的车道保持辅助系统，该系统包括响应于控制系统的输出的电动助力转向组件，马达向转向齿轮的一部分施加扭矩以使车辆沿着公路转向，车道保持辅助系统辅助驾驶员将车辆保持在公路的车道中，其中控制电路包括：
[0010]PID控制器，其在输入端处接收闭环控制系统的目标车道位置，并提供用于电动助力转向组件的马达的控制信号作为输出，控制器与马达被布置在闭环中，被配置为最小化指示车辆的目标车道位置与实际车道位置之间的差异的误差值，以及
[0011]神经网络，其具有神经元的输入层、神经元的至少一个隐藏层、以及包括至少一个输出神经元的输出层，
[0012]其中神经网络包括前馈神经网络，其在输入神经元的输入层处接收目标车道位置、从控制器输出的控制信号和误差值，
[0013]并且其中神经网络被配置为确定PID控制器使用的P增益、I增益和D增益项，
[0014]并且进一步其中神经网络接收车辆要保持在其中的车道的曲率和车辆速度中的一个或多个作为前馈项。
[0015]申请人已经认识到，与使用静态查找表值的现有技术相比，为车道保持辅助系统使用神经网络来调谐PID控制器的增益项允许对车辆电子控制系统进行附加程度的控制。
[0016]神经网络可以接收一个或多个附加环境变量作为前馈项。
[0017]神经网络可以被配置为调谐P和I增益项以分别覆盖瞬态和稳态时段控制，并调谐D项以覆盖阻尼自适应/稳定鲁棒性。
[0018]神经网络可以将增益值确定为神经网络的隐藏层内的相应节点值。
[0019]对于环境变量，我们可以指指示不与PID控制器的控制环路一起使用的参数的变量。
[0020]环境变量可以包括车辆运动控制系统中常见的以下各项中的至少一项：
[0021]‑
车辆的速度，
[0022]‑
车道曲率
[0023]‑
道路/交通测量，诸如车道曲率和速度限制等
[0024]‑
车辆加速度/反作用力
[0025]‑
用于电流/扭矩控制的马达旋转速度/角度
[0026]‑
转向扭矩或角度
[0027]‑
车辆转弯信号条件，例如，指示转弯或未指示转弯。
[0028]技术人员将理解，这并不旨在是详尽的列表，并且在本专利技术的范围内可以使用其它变量。
[0029]PID控制器可以被布置为控制车辆的车道位置，并且输出控制信号，该控制信号被传递通过航向角控制器以生成用于电马达的合适的控制信号。该控制信号可以包括电流需求信号，马达驱动级使用该电流需求信号来生成用于打开和闭合驱动级的开关的一组脉宽调制波形。
[0030]替代地，PID控制器可以被配置为一起控制车道位置和航向角两者，PID控制器的输出被直接馈送到马达的驱动级。它可以基于车道位置和航向角两者的误差生成单个输出值。
[0031]当车辆正在移动时，神经网络可以在LKA系统的使用期间生成更新后的增益项。这些可以存储在存储器的区域中。它们可以由神经网络定期重新计算，例如每次前馈项之一的值改变时。这允许不断调谐增益以考虑随时间的变化。
[0032]神经网络可以被馈送有输入到控制器的设定点信号以及误差信号。
[0033]神经网络控制器可以以离散控制形式实现。
[0034]输入到神经网络的信号可以定期更新，并且在每次更新之间，可以在将更新值输入到神经网络之前，作为响应而更新神经元值。
[0035]这些变量中的每个将随着车辆被操作而变化，并且在神经网络的输入点处提供至少一个附加变量提供了对致动器的控制的进一步适应程度，使得在使用中误差值能够更好地根据环境条件变化被最小化。
[0036]神经网络的权重和神经元可以在首次使用神经网络之前预设，以定义增益P、I和D的使误差值最小化的一组值，这里假设系统在标称的内部和外部条件下操作，并且环境值没有影响。
[0037]预设权重和神经元可以存储本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于机动车辆的车道保持辅助系统，包括响应于控制系统的输出的电动助力转向组件，马达向转向齿轮的一部分施加扭矩以使车辆沿着公路转向，车道保持辅助系统辅助驾驶员将车辆保持在公路的车道中，其中控制电路包括：PID控制器，其在输入端处接收闭环控制系统的目标车道位置，并提供用于电动助力转向组件的马达的控制信号作为输出，控制器与马达被布置在闭环中，被配置为最小化指示车辆的目标车道位置和实际车道位置之间的差异的误差值，以及神经网络，其具有神经元的输入层、神经元的至少一个隐藏层以及包括至少一个输出神经元的输出层，其中神经网络包括前馈神经网络，其在输入神经元的输入层处接收目标车道位置、从控制器输出的控制信号和误差值，并且其中神经网络被配置为确定PID控制器使用的P增益、I增益和D增益项，并且进一步其中神经网络接收车辆要保持在其中的车道的曲率和车辆速度中的一个或多个作为前馈项。2.根据权利要求1所述的系统，其中神经网络接收一个或多个附加环境变量作为前馈项。3.根据权利要求1或权利要求2所述的系统，其中神经网络将增益值确定为神经网络的隐藏层内的相应节点值。4....
【专利技术属性】
技术研发人员：XD，
申请(专利权)人：采埃孚汽车英国有限公司，
类型：发明
国别省市：
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