1.本发明属于线控转向技术领域，具体涉及一种基于故障估计的车辆前轮转角容错控制方法、系统。
背景技术：
2.汽车转向系统是决定汽车主动安全性的关键总成，传统汽车转向系统是机械系统，汽车的转向运动是由驾驶员操纵转向盘，通过转向器和一系列的杆件传递到转向车轮而实现的。汽车线控转向系统取消了转向盘与转向轮之间的机械连接，完全由电能实现转向，摆脱了传统转向系统的各种限制，不但可以自由设计汽车转向的力传递特性，而且可以设计汽车转向的角传递特性；使得汽车转向系统的性能进一步发展。线控转向技术的操作命令不是通过简单的机械传递，而是需要通过信号控制，所以线控转向系统相较于传统机械式转向系统要复杂得多，对控制精度的要求也更高。
3.线控转向系统是一种复杂的电子控制系统，在运行过程中常常会出现一些故障；这对车辆的安全性提出巨大的挑战。转向电机是无人驾驶方程式赛车线控转向的核心部件，对其进行故障估计并容错控制，使得转角准确跟随控制，对保障系统的鲁棒性、可靠性、安全性等具有重要的意义。目前已经有一些关于线控转向系统的主动容错控制，但是一般都只单方面考虑传感器故障或者执行器故障发生的情况。例如：中国发明专利实审公开号cn105667577a公开的技术方案，仅仅考虑了线控转向系统存在传感器故障情况下的主动容错控制。而中国发明专利授权公告号cn102320325b和中国发明专利实审公开号cn109733464a公开的技术方案中仅考虑了线控转向系统存在执行器故障情况下的主动容错控制。另外，当发生执行器故障时，传统的车辆中采取的方法是通过双电机实现控制。这样的容错方法的控制效果较好，但是冗余硬件的增加也大大提升了车辆的成本。
技术实现要素：
4.为了解决现有的现有自动驾驶车辆的线控转向系统无法兼顾传感器故障和执行器故障进行容错控制，且车辆转向控制系统的硬件过度冗余成本高昂的问题；本发明提供一种基于故障估计的车辆前轮转角容错控制方法、系统。
5.本发明采用以下技术方案实现：
6.一种基于故障估计的车辆前轮转角容错控制方法，该转角容错控制方法包括如下步骤：
7.s1：根据车辆线控转向系统的数学模型，建立只存在传感器故障和只存在执行器故障的两个状态空间方程。
8.s2：根据两个状态空间方程设计故障观测器，故障观测器分别包括用于监测电机转角传感器故障的观测模块一，以及用于监测转向电机故障电压的观测模块二。
9.s3：设计一个容错控制器，容错控制器根据电机转角传感器故障和转向电机故障电压换算出对应的转向电机的期望电机转角。
10.s4：将故障观测器和容错控制器应用于车辆的线控转向系统，作为车辆的转向控制器。
11.s5：获取车辆当前状态对应的期望前轮转角，并由转向控制器根据车辆的期望前轮转角换算出转向电机的期望电机转角。
12.s6：通过转角传感器接收转向电机当前的实际转角的信号，然后根据期望电机转角和接收到的实际转角计算出期望的电机电压。
13.s7：根据计算出的期望的电机电压，通过转向电机执行器控制转向电机按照期望电机转角转动，进而通过减速器带动车辆的前轮转动，使得车辆的运行状态达到期望前轮转角。
14.作为本发明进一步地改进，步骤s1中，建立的车辆线控转向系统的数学模型如下：
[0015][0016]
其中，
[0017]
u＝u，d＝t
r
，
[0018][0018][0018][0019][0019][0020]
上式中，x∈r3，表示状态变量；y∈r2，表示系统输出；u∈r1，表示容错控制输入；d∈r1，表示外加干扰；θ
m
为转向电机转角；i
m
为转向电机通过的电流；u为转向电机端电压；t
r
为轮胎回正力矩；a、b、c、d为含有无人驾驶汽车实车数据的矩阵；f
s
为转角传感器故障向量；r
p
为转向小齿轮半径；k
r
为齿条等效刚度；b
eq
表示电机及齿条等效至转向电机轴上的阻尼系数；j
eq
表示电机及齿条等效至转向电机轴上的转动惯量；n为电动机减速机构传动比；k
t
为电机转矩系数；k
b
为电枢反电动势系数；l
m
为电枢电感；r
m
为电枢电阻；f
s
为传感器故障的真实值；f
a
为电机故障电压的真实值。
[0021]
作为本发明进一步地改进，步骤s1的数学模型中，传感器故障的统一的状态空间方程为：
[0022]
θ
f
＝δ*θ
m
+α＝θ
m
+(δ
‑
1)θ
m
+α；
[0023]
其中，θ
f
为电机转角传感器故障输出；δ为故障的增益值大小；α为故障的恒偏差或卡死值；特别地，当δ＝0、α＝0时，说明传感器发生信号中断故障。
[0024]
转向电机的故障端电压表示为：
[0025]
u
f
＝δ
m
u＝u+(δ
m
‑
1)u；
[0026]
其中，δ
m
为电压增益故障系数，δ
m
∈(0，1)；u
f
表示故障端电压。
[0027]
作为本发明进一步地改进，步骤s1中，构造的只存在传感器故障和只存在执行器故障的状态空间方程分别如下：
[0028]
构造两个非奇异变换矩阵t和s，矩阵t和矩阵s分别满足：
[0029][0029][0029][0029][0029][0030]
其中
[0031]
a1∈r1×1，a2∈r1×2，a3∈r2×1，a4∈r2×2；b1∈r1×1；d1∈r1×1，d2∈r2×1；c1∈r1×1，c4∈r1×2；
[0032]
f2∈r1×1。
[0033]
令
[0034][0035][0036]
其中，x1表示[θ
m
]；x2表示y1表示[θ
m
]；y2表示[i
m
]；z、w分别为经过状态、输出转换的中间变量。
[0037]
利用上述矩阵中的元素，则可以将原线控转向系统降阶为如下的子系统一和子系统二：
[0038]
子系统一：
[0039][0040]
子系统二：
[0041][0042]
其中，所述子系统一的状态空间方程中只含有传感器故障，所述子系统二的状态空间方程中只含有执行器故障。
[0043]
作为本发明进一步地改进，步骤s2的故障观测器中，电机转角传感器故障的估计值为：
[0044][0045]
其中，表示的估计值；
[0046]
转向电机的故障电压的估计值为：
[0047][0048]
其中，ρ
a
表示f
a
的极值，即||f
a
||≤ρ
a
；p1为的对称正定李雅普诺夫矩阵，a
1s
是一个预设的稳定矩阵；表示z1的估计值；δ为一个预设的正常数。
[0049]
作为本发明进一步地改进，步骤s3中，容错控制器的状态量x1和x2分别如下：
[0050][0051]
其中，θ
m
为转向电机转角。
[0052]
则包含容错控制器的线控转向系统的状态方程如下：
[0053][0054]
上式中，
[0055]055]055]055][0056]
其中，u表示容错控制输入；f
a
表示转向电机的故障电压的真实值；f表示外加干扰；r
p
表示转向小齿轮半径；k
r
表示齿条等效刚度；b
eq
表示电机及齿条等效至转向电机轴上的阻尼系数；j
eq
表示电机及齿条等效至转向电机轴上的转动惯量；k
t
表示电机转矩系数；k
b
表示电枢反电动势系数；r
m
表示电枢电阻；l
m
表示电枢电感；n表示电动机减速机构传动比；i
m
表示转向电机通过的电流；t
r
表示轮胎回正力矩。
[0057]
设计出的所述容错控制器的方程如下：
[0058][0059]
其中，r1为设计的跟踪误差；r2为虚拟控制项；x
d
表示期望的转向电机转角；σ表示一个切换函数；h、c1、k1和β均为容错控制器中满足设计要求的一个正的常数；θ
s
表示转角传感器测量到的电机转角；f
s
表示转角传感器故障的真实值。
[0060]
作为本发明进一步地改进，跟踪误差误差r1为：
[0061]
r1＝x1‑
x
d
；
[0062]
虚拟控制项r2为：
[0063][0064]
其中，c1为一个预设的正的常数。
[0065]
作为本发明进一步地改进，切换函数σ为：
[0066]
σ＝k1r1+r2；
[0067]
其中，k1为满足设计要求的一个常数，且k1>0。
[0068]
作为本发明进一步地改进，容错控制器的自适应律为：
[0069][0070]
其中，γ为一个预设的正的常数。
[0071]
本发明还包括一种基于故障估计的车辆前轮转角容错控制系统，车辆前轮转角容错控制系统应用于车辆的转向系统中，该车辆前轮转角容错控制系统用于采用如前述的基于故障估计的车辆前轮转角容错控制方法，对车辆前轮转角进行控制，使得车辆运动时的状态达到期望前轮转角。车辆前轮转角容错控制系统包括：电机转角传感器，故障观测器，容错控制器，以及期望电机电压计算模块。
[0072]
其中，电机转角传感器用于检测车辆转向电机的实际转角。
[0073]
故障观测器用于根据车辆的运动状态同步估算出车辆的传感器故障和执行器故障的状态量；故障观测器包括观测模块一和观测模块二，观测模块一用于监测电机转角传感器故障，观测模块二用于监测转向电机的故障电压。
[0074]
容错控制器用于根据故障观测器监测到的电机转角传感器故障和转向电机的故障电压，换算出转向电机的期望电机转角。
[0075]
期望电机电压计算模块用于根据获取的期望电机转角和转向电机的实际转角计算出期望的电机电压，并将期望的电机电压输出到转向电机执行器中，进而由转向电机执行相应的转向动作。
[0076]
本发明提供的技术方案，具有如下有益效果：
[0077]
本发明提供的一种基于故障估计的车辆前轮转角容错控制方法和系统融合故障观测器和容错控制器；能够实时且同步地监测与估计车辆的传感器故障和执行器故障的故障信息，进而通过容错控制器对两类故障信息进行补偿，最终实现车辆精准地转角跟踪控制，提升线控转向系统运行过程中发生传感器故障与执行器故障时的鲁棒性能以及安全性能。
[0078]
本发明提供的该方案相较于现在使用较多的通过传感器冗余与电机冗余的容错方案，没有硬件冗余的情况，大大节约了容错控制的成本。且与大多数现有车辆的线控转向系统具有极佳的兼容性，能够应用于传统自动驾驶车辆的升级改造。
附图说明
[0079]
图1为本发明实施例1中提供的一种基于故障估计的车辆前轮转角容错控制方法的步骤流程图。
[0080]
图2为本发明实施例1的仿真实验中车辆的实际转角和期望转角的转角跟随状态曲线。
[0081]
图3为本发明实施例1的仿真实验中电机故障电压真实值和估计值的变化曲线。
[0082]
图4为本发明实施例1的仿真实验中转向电机的转角传感器故障估计值和真实值的变化曲线。
[0083]
图5为图4的变化曲线中b部分的局部放大图。
[0084]
图6为本发明实施例2中在本实施例的容错控制器的联合仿真实验中，车辆前轮的
期望转角和实际转角的变化曲线。
[0085]
图7为图6的变化曲线中a部分的局部放大图。
[0086]
图8为本发明实施例2中提供的一种基于故障估计的车辆前轮转角容错控制系统的拓扑结构示意图。
具体实施方式
[0087]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步地详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0088]
实施例1
[0089]
本实施例提供一种基于故障估计的车辆前轮转角容错控制方法，如图1所示，该转角容错控制方法包括如下步骤：
[0090]
s1：根据车辆线控转向系统的数学模型，建立只存在传感器故障和只存在执行器故障的两个状态空间方程。
[0091]
建立的车辆线控转向系统的数学模型如下：
[0092][0093]
其中，
[0094]
u＝u，d＝t
r
，
[0095][0095][0095][0096][0096][0097]
上式中，x∈r3，表示状态变量；y∈r2，表示系统输出；u∈r1，表示容错控制输入；d∈r1，表示外加干扰；θ
m
为转向电机转角；i
m
为转向电机通过的电流；u为转向电机端电压；t
r
为轮胎回正力矩；a、b、c、d为含有无人驾驶汽车实车数据的矩阵；f
s
为转角传感器故障向量；r
p
为转向小齿轮半径；k
r
为齿条等效刚度；b
eq
表示电机及齿条等效至转向电机轴上的阻尼系数；j
eq
表示电机及齿条等效至转向电机轴上的转动惯量；n为电动机减速机构传动比；k
t
为电机转矩系数；k
b
为电枢反电动势系数；l
m
为电枢电感；r
m
为电枢电阻；f
s
为传感器故障的真实值；f
a
为电机故障电压的真实值。
[0098]
在传感器故障中，考察对线控转向性能影响较大的电机转角传感器故障。一般情
况下，电机转角传感器可发生四种故障类型，分别是增益、偏差、卡死和信号中断，当发生这四种不同模式的故障时，传感器故障的统一的状态空间方程为：
[0099]
θ
f
＝δ*θ
m
+α＝θ
m
+(δ
‑
1)θ
m
+α
[0100]
其中，θ
f
为电机转角传感器故障输出；δ为故障的增益值大小；α为故障的恒偏差或卡死值；特别地，当δ＝0、α＝0时，说明传感器发生信号中断故障。
[0101]
此外，线控转向系统中的元器件也会因使用周期增长及外界因素的影响而发生故障，其中影响较大的转向电机可能因为绝缘不良、绕组阻值变化等引起端电压发生增益故障，转向电机的故障端电压表示为：
[0102]
u
f
＝δ
m
u＝u+(δ
m
‑
1)u
[0103]
其中，δ
m
为电压增益故障系数，δ
m
∈(0，1)；u
f
表示故障端电压。
[0104]
本实施例中继续将车辆线控转向系统的数学模型降阶为两个子状态空间方程，第一个状态空间方程只含有传感器故障，第二个状态空间方程只含有执行器故障。构造只存在传感器故障和只存在执行器故障的状态空间方程的方法包括如下步骤：
[0105]
构造两个非奇异变换矩阵t和s，矩阵t和矩阵s分别满足：
[0106][0106][0106][0106][0106][0107]
其中
[0108]
a1∈r1×1，a2∈r1×2，a3∈r2×1，a4∈r2×2；b1∈r1×1；d1∈r1×1，d2∈r2×1；c1∈r1×1，c4∈r1×2；f2∈r1×1。
[0109]
令
[0110][0111][0112]
其中，x1表示[θ
m
]；x2表示y1表示[θ
m
]；y2表示[i
m
]；z、w分别为经过状态、输出转换的中间变量。
[0113]
利用上述矩阵中的元素，则可以将原线控转向系统降阶为如下的子系统一和子系统二：
[0114]
子系统一：
[0115][0116]
子系统二：
[0117][0118]
其中，子系统一的状态空间方程中只含有传感器故障，子系统二的状态空间方程
中只含有执行器故障。
[0119]
s2：根据两个状态空间方程设计故障观测器，故障观测器分别包括用于监测电机转角传感器故障的观测模块一，以及用于监测转向电机故障电压的观测模块二。故障观测器用于同步对无人驾驶汽车线控转向系统中转向电机的转角传感器故障和执行器故障进行监测和估计。
[0120]
其中，故障观测器的建立过程包括如下步骤：
[0121]
(1)根据子系统一设计自适应滑模观测器：
[0122]
将子系统一的状态空间方程转化为：
[0123][0124]
其中，其中，
[0125]
基于转化后的子系统一，设计如下的滑模观测器：
[0126][0127]
其中，表示z1的估计值；表示的估计值；表示w1的估计值；是一个待设计的稳定矩阵；v为非连续输出错误注入项，且v满足：
[0128][0129]
上式中，ρ
a
表示f
a
的极值，即||f
a
||≤ρ
a
，p1为的对称正定李雅普诺夫矩阵；η是一个待设计的正定标量。
[0130]
(2)根据子系统二设计未知输入观测器：
[0131]
将子系统二的状态空间方程转化为：
[0132][0133]
其中，其中，其中，其中，其中，其中，基于转换后的子系统二，设计如下的未知输入观测器：
[0134][0135]
其中，f0∈r3×3，l0∈r3×1，m0∈r3×3，n0∈r3×1均为待设计的矩阵；h表示一个中间变量。
[0136]
基于上式则有：
[0137][0138]
定义状态估计误差函数如下：
[0139][0139][0140]
结合状态空间方程，得到发生故障后的函数为：
[0141][0142][0143]
其中i3为单位矩阵。
[0144]
令待设计的矩阵f0、l0、m0、n0分别满足如下条件：
[0145][0146][0147][0148]
则有：
[0149][0150]
定义控制估计误差r为：
[0151][0152]
其中，h为预先指定的权重矩阵，结构为
[0153][0154]
(3)根据设计出的自适应滑模观测器和未知输入观测器；求解故障观测器中的参数：
[0155]
假设存在正定矩阵p1、p2，矩阵x、y和u，和一个正定标量γ，能够使得以下lmi方程有一个合适的解：
[0156][0157]
其中，
[0158]
s2＝[i
3 0]，
[0159][0159][0160][0160][0161][0162]
π1＝u+u
t
，
[0163][0164][0165]
则估计误差动态在规定的干扰衰减水平μ下渐近稳定；
[0166]
则求解出故障观测器中的参数如下：
[0167][0167][0167][0168]
m0＝j1+zj2，n0＝j3+zj4，
[0169]
设计出的故障观测器中，电机转角传感器故障的估计值为：
[0170][0171]
设计出的故障观测器中，电机故障电压的估计值为：
[0172][0173]
其中，δ为一个预设的正常数。
[0174]
s3：设计一个容错控制器，容错控制器根据电机转角传感器故障和转向电机故障电压换算出对应的转向电机的期望电机转角。
[0175]
本实施例中，容错控制器的设计方法包括如下步骤：
[0176]
定义容错控制器的状态量x1和x2分别如下：
[0177][0178]
其中，θ
m
为转向电机转角。
[0179]
则包含容错控制器的线控转向系统的状态方程如下：
[0180][0181]
上式中，
[0182][0182][0182][0182][0183]
其中，u表示容错控制输入；f
a
表示转向电机的故障电压的真实值；f表示外加干
扰；r
p
表示转向小齿轮半径；k
r
表示齿条等效刚度；b
eq
表示电机及齿条等效至转向电机轴上的阻尼系数；j
eq
表示电机及齿条等效至转向电机轴上的转动惯量；k
t
表示电机转矩系数；k
b
表示电枢反电动势系数；r
m
表示电枢电阻；l
m
表示电枢电感；n表示电动机减速机构传动比；i
m
表示转向电机通过的电流；t
r
表示轮胎回正力矩。
[0184]
定义容错控制器中的跟踪误差r1，跟踪误差r1为：
[0185]
r1＝x1‑
x
d
；
[0186]
其中，x
d
为期望的转向电机转角。
[0187]
根据容错控制器的状态量x1和x2的定义，则有：
[0188][0189]
定义容错控制器中的切换函数σ，切换函数σ为：
[0190]
σ＝k1r1+r2；
[0191]
其中，k1为满足设计要求的一个常数，且k1>0。
[0192]
根据跟踪误差r1、切换函数σ以及线控转向系统的状态方程设计一个滑模容错控制器；以滑模容错控制器作为所需的容错控制器。
[0193]
滑模容错控制器的设计方法包括如下步骤：
[0194]
根据跟踪误差r1构造一个李亚普若夫函数一v1：
[0195][0196]
令
[0197][0198]
其中，c1为正的常数，r2为虚拟控制项；
[0199]
则有
[0200][0201]
且
[0202][0203]
由于
[0204][0205]
则
[0206][0207]
由于k1+c1>0，显然，如果σ＝0，则r1＝0，r2＝0且
[0208]
因此，根据定义的切换函数σ进一步构造一个李亚普若夫函数二v2：
[0209][0210]
则
[0211][0212]
假设线控转向系统中的参数不确定部分及外加干扰项变化缓慢，取进一步构造一个李雅普诺夫函数三v3：
[0213][0214]
其中，为f的估计误差，为f的估计误差，为f的估计值；γ为一个正的常数；则有
[0215][0216]
基于构造的函数，将滑模容错控制器设计为：
[0217][0218]
其中，在满足设计要求的条件下，h和β为正的常数。
[0219]
根据设计的容错控制器确定其自适应律，容错控制器的自适应律为：
[0220][0221]
本实施例中，容错控制器的设计过程还需要进一步确定其中的参数。
[0222]
基于容错控制器的自适应律可以进一步得到：
[0223][0224][0225]
其中，其中，
[0226]
通过上述方程可以发现，如果保证q为正定矩阵，则有考虑到
[0227][0228]
因此，通过对容错控制器中的常数h、c1和k1的值进行合理选取，可使|q|>0，从而保证q为正定矩阵，满足恒成立，达到容错控制器的设计要求。
[0229]
在容错控制器的设计过程中，根据拉萨尔不变性原理可知：
[0230]
当取时，r≡0，σ≡0，
[0231]
则t
→
∞时，z
→
0，σ
→
0，
[0232]
从而z1→
0，z2→
0，
[0233]
则x1→
x
d
,
[0234]
令θ
s
为转角传感器测量到的电机转角，则
[0235][0236][0237]
x1＝θ
m
＝θ
s
‑
f
s
；
[0238]
又因为又因为所以有
[0239][0240][0241]
s4：将故障观测器和容错控制器应用于车辆的线控转向系统，作为车辆的转向控制器。
[0242]
s5：获取车辆当前状态对应的期望前轮转角，并由转向控制器根据车辆的期望前轮转角换算出转向电机的期望电机转角。
[0243]
s6：通过转角传感器接收转向电机当前的实际转角的信号，然后根据期望电机转角和接收到的实际转角计算出期望的电机电压。
[0244]
s7：根据计算出的期望的电机电压，通过转向电机执行器控制转向电机按照期望电机转角转动，进而通过减速器带动车辆的前轮转动，使得车辆的运行状态达到期望前轮转角。
[0245]
此外，在本实施例或其它实施例中，还可以通过其他的解耦方法对传感器故障与执行器故障进行解耦，然后再分别对其进行估计。例如，将传感器故障与原状态向量创建为新的增广状态向量，将执行器故障与原外加干扰创建为新的增广状态空间方程的外加干扰，实现解耦操作。
[0246]
针对设计出的故障观测器，本实施例通过仿真实验验证本实施例提供的故障观测器的性能，该仿真实验中部分展示只发生转角传感器故障、只发生执行器故障、以及两种故障同时发生时的状况。
[0247]
在仿真实验中，设置转向电机的转角传感器故障时的测量值为：
[0248]
y
f
＝0.7*y+2
[0249]
其中，y为电机正常工作时转角传感器的测量值。
[0250]
同时，设置转向电机的故障电压为：
[0251]
u
f
＝0.8*u
[0252]
其中，u为转向电机正常工作时的电压值。
[0253]
在仿真实验中，设置0
‑
5秒没有故障发生，5
‑
10秒只发生执行器故障，10
‑
15秒两种故障都发生，15
‑
20秒只发生转角传感器故障。在实施例中，该条件下的电机的实际转角和期望转角的转角跟随如图2所示。
[0254]
在仿真过程中，根据仿真结果绘制如图3所示的电机故障电压真实值和估计值的变化曲线。以及如图4的转向电机的转角传感器故障估计值和真实值的变化曲线。为了确定转角传感器的故障估计结果和真实值之间的误差大小，对图4中的b部分的局部图形进行放大，得到如图5的图像。
[0255]
分析图2
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5中的曲线可以发现，本实施例设计的故障观测器，在只发生转角传感器故障、只发生执行器故障，以及同时发生两种故障时，均能够很好地对不同类型的故障状态进行准确估计，并且给出的估计值与真实值的误差极小。因此可以说明，本实施例设计的故障观测器达到了设计之初的要求。
[0256]
本实施例还将容错控制器、故障观测器和车辆的线控转向系统进行联合仿真，联合仿真过程主要模拟车辆在同时发生转角传感器故障和执行器故障的状态下，车辆前轮转角的实际转角与期望转角之间的偏差。并根据仿真结果绘制如图6所示的车辆前轮的期望转角和实际转角的变化曲线，同时为了观测线控转向系统控制下的前轮转向角度跟随期望转角的误差大小，对图6中的如图a标记部分的某个时段的局部图形进行放大处理，得到图7的曲线。
[0257]
分析图6和图7的曲线可以得知，应用本实施例提供的容错控制器之后，车辆的线控转向系统即使在同时发生转角传感器故障和执行器故障的状态下，依然能够保证精准的转角跟随，且由图7的放大图可知，本实施例中的得到转角跟随误差非常小。因此可以证明，本实施例提供的容错控制器应用于车辆的线控转向系统后，能够保证对车辆进行有效控制，进而提升车辆的稳定性和安全性。
[0258]
实施例2
[0259]
本实施例提供一种基于故障估计的车辆前轮转角容错控制系统，车辆前轮转角容错控制系统应用于车辆的转向系统中，该车辆前轮转角容错控制系统用于采用如实施例1的基于故障估计的车辆前轮转角容错控制方法，对车辆前轮转角进行控制，使得车辆运动时的状态达到期望前轮转角。如图8所示，车辆前轮转角容错控制系统包括：电机转角传感器，故障观测器，容错控制器，以及期望电机电压计算模块。
[0260]
其中，电机转角传感器用于检测车辆转向电机的实际转角。
[0261]
故障观测器用于根据车辆的运动状态同步估算出车辆的传感器故障和执行器故障的状态量；故障观测器包括观测模块一和观测模块二，观测模块一用于监测电机转角传感器故障，观测模块二用于监测转向电机的故障电压。
[0262]
容错控制器用于根据故障观测器监测到的电机转角传感器故障和转向电机的故障电压，换算出转向电机的期望电机转角。
[0263]
期望电机电压计算模块用于根据获取的期望电机转角和转向电机的实际转角计算出期望的电机电压，并将期望的电机电压输出到转向电机执行器中，进而由转向电机执行相应的转向动作。
[0264]
实施例3
[0265]
本发明还包括一种基于故障估计的车辆前轮转角容错控制装置，该装置包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，该处理器执行程序时实现如前述的基于生成对抗网络的耳语音转换方法的步骤。
[0266]
该计算机设备可以是可以执行程序的智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式计算机、机架式服务器、刀片式服务器、塔式服务器或机柜式服务器(包括独立的服务器，或者多个服务器所组成的服务器集群)等。本实施例的计算机设备至少包括但不限于：可通过系统总线相互通信连接的存储器、处理器。
[0267]
本实施例中，存储器(即可读存储介质)包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，sd或dx存储器等)、随机访问存储器(ram)、静态随机访问存储器(sram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、可编程只读存储器(prom)、磁性存储器、磁盘、光盘等。在一些实施例中，存储器可以是计算机设备的内部存储单元，例如该计算机设备的硬盘或内存。在另一些实施例中，存储器也可以是计算机设备的外部存储设备，例如该计算机设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card，smc)，安全数字(secure digital，sd)卡，闪存卡(flash card)等。当然，存储器还可以既包括计算机设备的内部存储单元也包括其外部存储设备。本实施例中，存储器通常用于存储安装于计算机设备的操作系统和各类应用软件等。此外，存储器还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的各类数据。
[0268]
处理器在一些实施例中可以是中央处理器(central processing unit，cpu)、控制器、微控制器、微处理器、或其他数据处理芯片。该处理器通常用于控制计算机设备的总体操作。本实施例中，处理器用于运行存储器中存储的程序代码或者处理数据，以实现前述实施例中基于故障估计的车辆前轮转角容错控制方法过程。对车辆的传感器故障和执行器故障进行准确估计，进而对车辆前轮转角进行容错控制，有效补偿因两种故障状态导致的偏差，使得车辆的前轮转角能够跟随预期，实现对车辆运行状态的精准调节。
[0269]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。