【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于通过控制环路来自动控制机动车辆的横向偏离和/或方向盘角度的控制方法。本专利技术还涉及一种用于机动车辆的控制器，并且涉及一种机动车辆。
技术介绍
1、在具有机电辅助转向系统的机动车辆中，机电转向辅助装置可以向转向系统施加转矩，并因此辅助驾驶员进行转向或使机动车辆(部分)自动地转向。
2、机动车辆的自动转向特别地用于至少部分地自主驱动的机动车辆的控制系统中。这种控制系统的一个示例是车道保持辅助系统，该系统辅助驾驶员进行车道保持。另一个示例是自动控制系统，这些系统至少有时会使机动车辆完全自动地转向，例如在停车时。
3、当开发这种控制系统的控制环路时，应该记住，受控系统典型地非线性地依赖于机动车辆的速度。在现有技术中通过提供用于各种速度范围的控制器参数来解决该问题。
4、换言之，因此必须针对每个速度范围单独确定控制器参数。因此，必须为每种车辆类型设定数百个控制器参数。
5、本专利技术的目的是提供一种用于自动控制机动车辆的横向偏离和/或方向盘角度的控制方法，其中必须设定的控制器参数较少。
技术实现思路
1、根据本专利技术，该目的通过一种控制方法来实现，该控制方法用于通过整体控制环路来自动控制机动车辆的横向偏离和/或方向盘角度。整体控制环路具有第一控制模块、第二控制模块、以及至少一个受控系统。至少一个受控系统包括机动车辆的前车桥致动器和/或机动车辆的方向盘。通过第一控制模块确定临时操纵变量，其中，该临时操纵变量独立于机动车辆
2、本专利技术基于通过第二控制模块来补偿至少一个受控系统的速度依赖性的基本概念。由此，可以独立于机动车辆的速度开发第一控制模块，其结果是显著减少了待设定的控制器参数的数量。
3、更具体地，事实证明只需为第一控制模块设定八个控制器参数，而不是像先前已知的方法那样设置数百个参数。
4、第一控制模块的输入变量、例如所考虑的扰动可以依赖于机动车辆的速度。然而，第一控制模块的控制器参数和第一控制模块的输出变量仍然保持独立于机动车辆的速度。
5、根据本专利技术的方法使得能够控制机动车辆的横向偏离、更精确地说控制机动车辆的质心与参考轨迹之间的横向偏离。
6、因此，在此情况下，控制变量是机动车辆的实际轨迹与机动车辆的参考轨迹的偏离。
7、在此和下文中，“参考轨迹”应当理解为意指机动车辆的规划轨迹，该规划轨迹例如由(部分)自主驾驶系统基于相机数据、雷达传感器数据、激光雷达传感器数据和/或其他传感器数据提供。
8、替代性地或附加地，根据本专利技术的方法使得能够控制方向盘角度。
9、在线控转向转向系统的情况下，也就是说，在机动车辆的方向盘与转向齿条之间没有机械连接的转向系统的情况下，还可设想的是，例如横向偏离和方向盘角度彼此独立地被控制。通过示例的方式，在机动车辆快速转向运动的情况下，方向盘因此可以更缓慢地跟随实际转向运动，以避免方向盘的急速运动。
10、因此，根据本专利技术的方法使得能够开发对横向偏离的高度精确的控制，同时避免了方向盘的急速运动。
11、当然，也可以设想用车辆速度控制来补充横向偏离的控制，以实现自动地控制机动车辆的横向和纵向运动的自动轨迹跟踪控制。
12、根据本专利技术的一个方面，第一控制模块是基于至少一个受控系统的第一数学模型的，其中，第一数学模型对应于至少一个受控系统的、隔离了速度依赖性的非线性模型。因此，支撑第一数学模型的模型参数独立于机动车辆的速度。
13、换言之，至少一个受控系统的非线性模型因此被分为依赖于速度的部分和独立于速度的部分，其中，第一数学模型对应于独立于速度的部分。
14、本专利技术的另外的方面提供的是第二控制模块是基于至少一个受控系统的第二数学模型的，其中，第二数学模型对应于至少一个受控系统的、隔离了速度依赖性的非线性模型的依赖于速度的部分。因此，支撑第二数学模型的模型参数依赖于机动车辆的速度。
15、换言之，至少一个受控系统的非线性模型因此被分为依赖于速度的部分和独立于速度的部分，其中，第二数学模型对应于依赖于速度的部分。
16、在本专利技术的一个实施例中，第一控制模块具有扰动变量估计器，其中，通过扰动变量估计器来估计未知扰动变量。考虑未知扰动变量确保了横向偏离的鲁棒控制，因为可以补偿例如至少一个受控系统中的模型误差和测量不确定性。
17、未知扰动变量可以包括例如模型误差，特别是第一数学模型和/或第二数学模型的模型误差。替代性地或附加地，未知扰动变量可以包括参数变化、由侧风施加到机动车辆上的力、倾斜道路和/或道路曲率。
18、根据本专利技术另外的实施例，扰动变量估计器基于机动车辆的参考轨迹、至少一个受控系统的测量变量、和/或临时操纵变量来确定未知扰动变量。特别地，将参考轨迹的曲率乘以车辆速度的平方以获得实际扰动力。因此，可以将参考轨迹的曲率考虑为扰动变量。
19、在此和下文中，“测量变量”应理解为意指能够通过至少一个受控系统的适当传感器直接测量或从这些测量推导出的变量。
20、受控系统的测量变量包括例如实际转向角、实际方向盘角度、至少一个受控系统的致动器的马达位置等。
21、本专利技术的一方面提供，假定未知扰动变量在预测范围内是恒定的。
22、优选地，至少一个前置滤波器、特别地至少一个低通滤波器设置在第一控制模块与第二控制模块之间。一般而言，前置滤波器防止过度急速的转向运动和/或方向盘运动。此外，前置滤波器使得能够补偿实际轨迹和参考轨迹的偏离检测的采样时间与转向角控制的采样时间之间的差值。
23、如果转向角和方向盘角度彼此分开控制，例如在线控转向转向系统的情况下，则可以使用各种前置滤波器来控制横向偏离并控制方向盘角度。通过示例的方式，在机动车辆快速转向运动的情况下，方向盘因此可以更缓慢地跟随实际转向运动，以避免方向盘的急速运动。
24、因此，根据本专利技术的方法使得能够开发对横向偏离的高度精确的控制，同时避免方向盘的急速运动。
25、根据本专利技术的一个方面，第二控制模块实时反转至少一个受控系统的速度依赖性，以便补偿至少一个受控系统的速度依赖性。速度依赖性的实时逆使得能够确定最终操纵变量，从而实时控制横向偏离和/或方向盘角度。
26、特别地，第二控制模块通过虚拟控制环路和反馈线性化来反转速度依赖性。应用反馈线性化通常需要线性仿射输入并且不需要直接访问非线性受控系统。可以通过一阶延迟环节将受控系统方程扩展到虚拟控制环路来满足这两个前提条件。
27、根据本专利技术，该目的还通过一种机动车辆的控制器来实现。控制器被配置成执行上述控制方法。
28、控制器特别地被配置成至少部分自动地、特别是完全自动地控制机动车辆。
29本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种控制方法，所述控制方法用于通过整体控制环路(10)来自动控制机动车辆(12)的横向偏离和/或方向盘角度，其中，所述整体控制环路(10)具有第一控制模块(16)、第二控制模块(18)、以及至少一个受控系统(20，22)，
2.如权利要求1所述的控制方法，其中，所述第一控制模块(16)是基于所述至少一个受控系统(20，22)的第一数学模型的，其中，所述第一数学模型对应于所述至少一个受控系统(20，22)的、隔离了所述速度依赖性的非线性模型。
3.如权利要求1或2所述的控制方法，其中，所述第二控制模块(18)是基于所述至少一个受控系统(20，22)的第二数学模型的，其中，所述第二数学模型对应于所述至少一个受控系统(20，22)的非线性模型的依赖于速度的部分(24)。
4.如前述权利要求之一所述的控制方法，其中，所述第一控制模块(16)具有扰动变量估计器(30)，其中，通过所述扰动变量估计器(30)来估计未知扰动变量。
5.如权利要求4所述的控制方法，其中，所述扰动变量估计器(30)基于所述机动车辆(12)的参考轨迹、所述至少一个受
6.如权利要求4或5所述的控制方法，其中，假定所述未知扰动变量在预测范围内是恒定的。
7.如前述权利要求之一所述的控制方法，其中，至少一个前置滤波器(38，40)、特别地至少一个低通滤波器设置在所述第一控制模块(16)与所述第二控制模块(18)之间。
8.如前述权利要求之一所述的控制方法，其中，所述第二控制模块(18)实时地对所述至少一个受控系统(20，22)的所述速度依赖性取逆，以便补偿所述至少一个受控系统(20，22)的速度依赖性。
9.如权利要求8所述的控制方法，其中，所述第二控制模块(18)通过虚拟控制环路和反馈线性化来对所述速度依赖性取逆。
10.一种用于机动车辆(12)的控制器，其中，所述控制器被配置成执行如前述权利要求之一所述的控制方法。
11.一种具有如权利要求10所述的控制器的机动车辆。
...【技术特征摘要】
1.一种控制方法，所述控制方法用于通过整体控制环路(10)来自动控制机动车辆(12)的横向偏离和/或方向盘角度，其中，所述整体控制环路(10)具有第一控制模块(16)、第二控制模块(18)、以及至少一个受控系统(20，22)，
2.如权利要求1所述的控制方法，其中，所述第一控制模块(16)是基于所述至少一个受控系统(20，22)的第一数学模型的，其中，所述第一数学模型对应于所述至少一个受控系统(20，22)的、隔离了所述速度依赖性的非线性模型。
3.如权利要求1或2所述的控制方法，其中，所述第二控制模块(18)是基于所述至少一个受控系统(20，22)的第二数学模型的，其中，所述第二数学模型对应于所述至少一个受控系统(20，22)的非线性模型的依赖于速度的部分(24)。
4.如前述权利要求之一所述的控制方法，其中，所述第一控制模块(16)具有扰动变量估计器(30)，其中，通过所述扰动变量估计器(30)来估计未知扰动变量。
5.如权利要求4所述的控制方法，其中，所述扰动变量估计器(30)基于所述机动车辆(1...
【专利技术属性】
技术研发人员：R·贡斯科雷克，T·舒伯特，
申请(专利权)人：ZF汽车德国有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。