一种基于自适应控制的辅助驾驶功能的角度控制方法与流程

本发明涉及转向系统，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。

背景技术：

1、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。

2、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

1、本发明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。

2、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：

3、s1：模块完成初始化，并接受到上位机请求信号；

4、s2：根据上位机发送的请求角度计算出期望的磁条位置

5、s3：通过磁条位置环的控制得到期望的齿条速度

6、s4：通过速度环的自适应控制得到最终期望的电机力

7、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；

8、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；

9、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；

10、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：

11、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

12、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

13、s4-3，根据电机学原理，得到电机的输出功率的表达式为

14、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

15、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

16、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

17、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

18、s4-8，电机产生的电磁转矩一部分用来克服负载转矩tl，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

19、s4-9，根据步骤s4-7和步骤s4-8，得到关系式为

20、s4-10，令得到关系式为

21、s4-11，根据定义滑膜面函数采用指数趋近率，得到函数

22、s4-12，当s＞0时，则滑动平面将表示为

23、s4-13，基于李雅普诺夫稳定性选取得到

24、s4-14，令x2＝f(t)，构建方程式为并定义d(t)＝gu，得到u＝ksgn(s)；

25、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

26、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

27、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，kv为电机端到齿条位置的传动比。

28、所述的步骤s4-2中，为d轴磁链分量，为q轴磁链分量，id、iq分别为d、q轴电流，ld、lq分别为d、q轴电感，为永磁体自身的磁链。

29、所述的步骤s4-4中，ωm为及转子机械角速度，ρn为极对数。

30、所述的步骤s4-8中，j为转子转动惯量，β为转子摩擦系数。

31、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。

32、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。

33、所述的步骤s4-15中，为期望的电机力。

34、所述的步骤s4-16中，为期望的齿条速度。

35、本发明同现有技术相比，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。

技术特征：

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：

2.根据权利要求1所述的一种基于自适应控制的辅助驾驶功能的角度控制方法，其特征在于：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，kv为电机端到齿条位置的传动比。

3.根据权利要求1所述的一种基于自适应控制的辅助驾驶功能的角度控制方法，其特征在于：所述的步骤s4-2中，为d轴磁链分量，为q轴磁链分量，id、iq分别为d、q轴电流，ld、lq分别为d、q轴电感，为永磁体自身的磁链。

4.根据权利要求1所述的一种基于自适应控制的辅助驾驶功能的角度控制方法，其特征在于：所述的步骤s4-4中，ωm为及转子机械角速度，ρn为极对数。

5.根据权利要求1所述的一种基于自适应控制的辅助驾驶功能的角度控制方法，其特征在于：所述的步骤s4-8中，j为转子转动惯量，β为转子摩擦系数。

6.根据权利要求1所述的一种基于自适应控制的辅助驾驶功能的角度控制方法，其特征在于：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。

7.根据权利要求1所述的一种基于自适应控制的辅助驾驶功能的角度控制方法，其特征在于：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。

8.根据权利要求1所述的一种基于自适应控制的辅助驾驶功能的角度控制方法，其特征在于：所述的步骤s4-15中，为期望的电机力。

9.根据权利要求1所述的一种基于自适应控制的辅助驾驶功能的角度控制方法，其特征在于：所述的步骤s4-16中，为期望的齿条速度。

技术总结
本发明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。

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
受保护的技术使用者：博世华域转向系统（武汉）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15