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原文传递一种自动驾驶汽车EPS控制系统、方法

专利名称：	一种自动驾驶汽车EPS控制系统、方法
摘要：	本发明公开了一种自动驾驶汽车EPS控制系统及方法。系统包括对EPS工作模块控制的上层控制模块以及对助力电机控制并对目标助力电流跟踪的下层控制模块；所述上层控制模块包括直线助力控制子模块、阻尼控制子模块以及回正控制子模块。所述上层控制模块在行车过程中连续接收车速信号、转向盘力矩信号和转向盘角速度信号，经直线助力控制子模块输出目标助力电流，与实际工作电流的偏差经模糊控制子模块的模糊PID调节后得到电机的控制电压，再通过脉宽调制技术对电动机的电流进行控制。本发明能够实现不同助力效果，调节转向“轻”与“灵”的矛盾，使汽车低速行驶转向轻便灵活，高速行驶稳定可靠。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖南;43
申请人：	湖南汽车工程职业学院
发明人：	胥刚;程泊静;陈标;陈刚;李治国;秦咏梅
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-01T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-14T00:00:00+0800
申请号：	CN201910257094.3
公开号：	CN109878568A
代理机构：	广州三环专利商标代理有限公司
代理人：	肖宇扬
分类号：	B62D5/04(2006.01);B;B62;B62D;B62D5
申请人地址：	412001 湖南省株洲市荷塘区红旗北路476号
主权项：	1.一种自动驾驶汽车EPS控制系统，其特征在于，包括对EPS工作模块控制的上层控制模块以及对助力电机控制并对目标助力电流跟踪的下层控制模块；所述上层控制模块包括直线助力控制子模块、阻尼控制子模块以及回正控制子模块；所述直线助力控制子模块通过设计助力特性曲线确定电机电流与转向盘力矩和车速间的关系，输出目标助力电流；阻尼控制子模块用于抑制汽车高速转向时的横向摆动，保证汽车高速直线行驶时的操纵稳定性，防止转向发散，消除高速行驶时由路面干扰与冲击导致的摆振。回正控制子模块用于抑制高速转向时的横向摆动，加强转向盘在中心位置的稳定性，在开始回正时进行主动回正控制，在方向盘中心点区域进行阻尼控制，抑制回正超调；所述下层控制模块包括模糊PID控制子模块和电机控制子模块；所述模糊PID控制子模块用于控制EPS系统助力电机电流受车辆复杂运行工况的影响而具有很强的不确定性，消除模糊控制系统静态误差；所述电机控制子模块用于控制驱动轮和采集驱动轮车速信号；所述上层控制模块在行车过程中连续接收车速信号、转向盘力矩信号和转向盘角速度信号，经直线助力控制子模块输出目标助力电流，与实际工作电流的偏差经模糊控制子模块的模糊PID调节后得到电机的控制电压，再通过脉宽调制技术对电动机的电流进行控制。 2.一种应用了权利要求1所述自动驾驶汽车EPS控制系统的方法，其特征在于，当转向盘右转，大于0，开启右转向助力模式；当转向盘右转，小于0，且θs大于θth，开启右转主动阻尼模式；当转向盘右转，小于0，且θs小于θth，开启右转回正模式；当转向盘左转，大于0，开启左转向助力模式；当转向盘左转，小于0，且\|θs\|大于\|θth\|，开左转主动阻尼模式；当转向盘左转，小于0，且且\|θs\|小于\|θth\|，开启左转回正模式；其中θs转向盘绝对角度，角速度，θth转向回正超调临界角。 3.根据就权利要求2所述的自动驾驶汽车EPS控制方法，其特征在于，所述直线助力控制子模块通过电机电流与转向盘力矩和车速间的函数关系表示，其函数表达式为：其中，I为助力电机的目标电流；Imax为助力电机最大工作电流；Td为转向盘输入力矩；KV为助力特性曲线的斜率，Tdo为转向系统开始助力时转向盘输入力矩；Tdmax为转向系统提供最大助力时转向盘的输入力矩。 4.根据权利要求3所述的自动驾驶汽车EPS控制方法，其特征在于，Td0＝1N·m，Tdmax＝6N·m，Imax＝20A。 5.根据权利要求4所述的自动驾驶汽车EPS控制方法，其特征在于，当车速超过预设值而转矩信号处于[-1,1]N·m范围内时，所述阻尼控制子模块实行阻尼控制。 6.根据权利要求2至5所述的自动驾驶汽车EPS控制方法，其特征在于，所述阻尼控制子模块通过控制助力电机产生反相电流提供发转力矩，来进行阻尼控制。 7.根据权利要求6所述的自动驾驶汽车EPS控制方法，其特征在于，所述模糊PID控制子模块以目标电流与实际电机电流的偏差e及其变化率ec作为输入量，PID控制参数Kp、Ka、Kd的修正量△KP、△Ka、△Kd为模糊输出量；在一个采样周期内PID控制器的参数整定计算公式为 Kp0、Ka0、Kd0分别是Kp、Ka、Kd的初值。 8.根据权利要求7所述的自动驾驶汽车EPS控制方法，其特征在于，所述Kp0＝1.05，Ka0＝0.2，Kd0＝0.0015。
所属类别：	发明专利