详情

原文传递一种基于驾驶员特性的转向控制系统及其控制方法

专利名称：	一种基于驾驶员特性的转向控制系统及其控制方法
摘要：	本发明公开了一种基于驾驶员特性的转向控制系统及其控制方法，系统包括信息采集模块、信息处理模块、驾驶员辨识模块、控制模块和匹配决策模块。控制模块中包含有主次两个H2/H∞混合控制器，由匹配决策模块根据从信息采集模块、信息处理模块、驾驶员辨识模块接收到的信号，得到当前车辆行驶状态和驾驶员特性，并为控制系统匹配相应的控制器去控制转向系统中的转向干预电机。能够在驾驶员特性变化的情况下，实现对驾驶员特性的鲁棒控制，保证转向系统经济性的同时提高了车辆的稳定性能。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	南京航空航天大学
发明人：	王春燕;张自宇;赵万忠;王一松;周小川
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-03T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-15T00:00:00+0800
申请号：	CN201910592489.9
公开号：	CN110329347A
代理机构：	江苏圣典律师事务所
代理人：	贺翔
分类号：	B62D6/00(2006.01);B;B62;B62D;B62D6
申请人地址：	210016 江苏省南京市秦淮区御道街29号
主权项：	1.一种基于驾驶员特性的转向控制系统，其特征在于，包括：信息采集模块、信息处理模块、驾驶员辨识模块、控制模块和匹配决策模块；所述信息采集模块包括方向盘转角传感器、横摆角速度传感器、质心侧偏角传感器、车速传感器、侧向加速度传感器、前轮转角传感器和转矩传感器；所述方向盘转角传感器用于接收驾驶员输入的转角信号；所述横摆角速度传感器用于测量车辆横摆角速度信号；所述转矩传感器用于测量来自路面的干扰力矩信号；所述前轮转角传感器用于测量前轮转角信号；所述质心侧偏角传感器、车速传感器和侧向加速度传感器分别用于测量车辆质心侧偏角信号、车速信号和侧向加速度信号；所述信息处理模块包括转向传动比计算单元、稳态横摆角速度增益计算单元、侧向风干扰力矩估计单元和车辆位移计算单元；所述转向传动比计算单元根据接收到的车速信号，计算当前车速下转向系统传动比；所述稳态横摆角速度增益计算单元根据接收到的车速信号和前轮转角信号，计算车辆稳态横摆角速度增益；所述侧向风干扰力矩估计单元根据接收到的车速信号、质心侧偏角信号、横摆角速度信号和侧向加速度信号，估计侧向风对车辆的作用力；所述车辆位移计算单元根据接收到的车速信号、质心侧偏角信号和横摆角速度信号，计算车辆横向位移和纵向位移；所述驾驶员辨识模块根据接收到的车辆位移信号和方向盘转角信号，辨识出当前的驾驶员特性参数，并输出当前驾驶员的预瞄时间信号；所述控制模块包括主控制器和次控制器；所述主、次控制器根据接收到的转向传动比信号、稳态横摆角速度增益信号、侧向风干扰信号、横摆角速度信号、方向盘转角信号和路面干扰力矩信号计算出所需控制量；所述匹配决策模块根据接收到的驾驶员预瞄时间信号和方向盘转角信号，决策出当前车辆所需要的控制器，并输出所选择的控制器的控制量去控制转向干预电机，以提高车辆的行驶稳定性。 2.根据权利要求1所述的基于驾驶员特性的转向控制系统，其特征在于，所述驾驶员特性参数包括驾驶员预瞄时间、驾驶员神经反应滞后时间和驾驶员操纵反应滞后时间。 3.根据权利要求1所述的基于驾驶员特性的转向控制系统，其特征在于，所述主、次控制器均为H2/H∞混合控制器，且次控制器较主控制器的区别为：次控制器增大了转向控制系统对H2范数的要求值并调整了相应的加权函数。 4.根据权利要求1或3所述的基于驾驶员特性的转向控制系统，其特征在于，所述控制模块中主、次控制器同时进行控制量计算过程，并将结果输入到匹配决策模块，由匹配决策模块决策出最终要输出的控制量。 5.根据权利要求1所述的基于驾驶员特性的转向控制系统，其特征在于，所述转向干预电机为主动转向系统中的转角叠加电机或线控转向系统中的转向执行电机。 6.一种基于驾驶员特性的转向控制方法，基于权利要求1-5中任意一项所述系统，其特征在于，包括步骤如下： (1)转向时，采集车辆的方向盘转角信号、横摆角速度信号、质心侧偏角信号、车速信号、侧向加速度信号、前轮转角信号和路面干扰信号； (2)根据上述采集到的信号分别计算出当前车速下的转向传动比、稳态横摆角速度增益、侧向风作用力、汽车横向位移和纵向位移； (3)根据上述方向盘转角信号、车辆横向位移信号和车辆纵向位移信号，利用辨识算法辨识出当前的驾驶员特性参数，并得到驾驶员预瞄时间信号； (4)结合转向传动比信号和稳态横摆角速度增益信号计算出当前车辆行驶的理想横摆角速度，并与接收到的实际横摆角速度信号值进行作差运算，将得到的横摆角速度偏差分别经主、次H2/H∞混合控制器运算输出控制信号； (5)结合上述步骤中得到的方向盘转角信号、驾驶员预瞄时间信号和控制信号，进行控制器的匹配决策，根据车辆当前行驶状态匹配相对应的控制器；并输出所匹配的控制器的控制量控制转向干预电机对转向进行直接干预。 7.根据权利要求6所述的基于驾驶员特性的转向控制方法，其特征在于，所述转向控制方法还包括：当方向盘转角绝对值大于0时，启动匹配决策；当方向盘角速度的绝对值小于15rad/s或驾驶员预瞄时间大于0.6s时，将控制器切换为主控制器，输出主控制器的控制量；当方向盘角速度的绝对值大于15rad/s或驾驶员预瞄时间小于0.6s时，将控制器切换为次控制器，输出次控制器的控制量。 8.根据权利要求6所述的基于驾驶员特性的转向控制方法，其特征在于，所述步骤(2)中转向传动比计算所用公式为：式中，i为传动比；imax为最大传动比，取24；imin为最小传动比，取10；e为欧拉常数；u为汽车车速。 9.根据权利要求6所述的基于驾驶员特性的转向控制方法，其特征在于，所述步骤(4)的H2/H∞混合控制器具体包括：w表示干扰输入，w＝[θw dr Fyw]T；θw、dr、Fyw为转向系统的干扰输入，分别为方向盘转角、路面干扰力矩、侧向风干扰，T为矩阵转置符号；Wd(s)＝[Wd1(s)Wd2(s) Wd3(s)]为干扰输入的加权函数矩阵，Wd1(s)、Wd2(s)和Wd3(s)分别为θw、dr和Fyw到横摆角速度ωr的加权函数；G(s)为控制对象；α-1(s)为为了消除稳态误差而设置的积分器，为控制器，使闭环转向控制系统内部稳定； z1，z2和z3为转向控制系统的三个控制输出；其中z1为转向控制系统理想的横摆角速度与实际的横摆角速度之差，表示转向控制系统对理想横摆角速度的跟踪性能和抗干扰性能；z2表示转向控制系统的噪声抑制性能和鲁棒稳定性；z3表示控制器输出的大小；W1，W2，W3分别为z1，z2和z3的加权函数；要求控制器需满足： Minimize:\|\|W3(s)K(s)S(s)\|\|2 式中，K(s)为控制器；S(s)为灵敏度函数，也是干扰输入到控制误差的闭环传递函数；T(s)为补灵敏度函数，也是干扰输入到控制性能传递函数。
所属类别：	发明专利