[发明专利]一种基于混杂理论的人机共驾型电动助力转向系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种基于混杂理论的人机共驾型电动助力转向系统及控制方法，属于智能汽车无人转向领域，人机共驾型电动助力转向系统包括前置转矩/转角传感器、后置转矩/转角传感器、人机共驾型电动助力转向混杂控制器、切换监督控制器、转向电机、转向轴、减速机构以及齿轮齿条机构。本发明还提供一种基于混杂理论的人机共驾型电动助力转向系统的控制方法，基于混杂切换系统建立最优运行状态下的人机共驾型电动助力转向系统转向调节控制系统，将整个运行工程中的复杂问题分解成为单一工况下控制问题的合成，从而实现人机共驾型电动助力转向系统复杂建模和控制。本发明控制系统稳定性高，控制方法容易实现，可以满足车辆不同的转向工况。

技术领域

本发明属于智能汽车无人转向领域，尤其涉及一种基于混杂理论的人机共驾型电动助力转向系统及控制方法。

背景技术

智能汽车是集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等多领域高新技术于一体的复杂系统，智能汽车技术的发展必将经历从部分驾驶功能自主化到完全自主驾驶，从高速公路等简单环境自动驾驶到各种道路自动驾驶的不断前进的历程。

智能汽车转向工况复杂多变，汽车转向操纵对各工况的控制要求较高，传统的控制策略无法兼顾人机共驾型电动助力转向系统两种转向模式下(人驾和机驾)的多工况特征和协调不同工况下的转向性能要求；另一方面，人机共驾型电动助力转向系统对控制的实时性要求较高，从控制器(或控制策略)的功能及其设计、实现的角度，既要满足多工况下的转向性能要求，又要使控制器的设计尽量简单、容易实现，传统的控制策略难以兼顾两者之间的矛盾。

另外，由于车辆外部干扰和参数变化、运行工况的变化导致控制模式的变迁等离散事件和连续动态并存，决定人机共驾型电动助力转向系统是典型的复杂动态系统，而传统的控制策略无法反映人机共驾型电动助力转向系统离散事件和连续动态并存的特征以及离散事件对连续动态行为的影响和多种控制模式的融合与变迁。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于混杂理论的人机共驾型电动助力转向系统及控制方法，利用混杂理论对人机共驾型电动助力转向系统的混杂特性进行分析，进一步提高人机共驾型电动助力转向系统的控制性能、智能水平。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于混杂理论的人机共驾型电动助力转向系统，其特征在于，包括前置转矩/转角传感器、后置转矩/转角传感器、人机共驾型电动助力转向混杂控制器、切换监督控制器、转向电机、转向轴、减速机构及齿轮齿条机构；

所述转向轴与齿轮齿条机构通过齿轮啮合，所述转向轴从上至下依次安装有前置转矩/转角传感器、减速机构及后置转矩/转角传感器，所述减速机构与转向电机通过联轴器连接；所述转向电机与人机共驾型电动助力转向混杂控制器通过导线连接，所述人机共驾型电动助力转向混杂控制器通过电流控制转向电机；所述人机共驾型电动助力转向混杂控制器还通过导线分别与前置转矩/转角传感器、后置转矩/转角传感器、切换监督控制器连接，分别用于采集转矩/转角值、监督人机共驾型电动助力转向混杂控制器在各种工作模式下是否正常工作；

所述切换监督控制器在电动助力转向当前系统的运行工况、内部离散事件和外部离散事件下共同发生作用，切换监督控制器的输入、输出都是多维变量，既含有连续变量，也含有离散变量；

所述人机共驾型电动助力转向混杂控制器包括信号调理模块、微处理器以及驱动模块，信号调理模块用于调理前置转矩/转角传感器、后置转矩/转角传感器的信号，去除信号中较大的干扰和杂波；微处理器用于产生控制转向电机的控制策略；驱动模块是指通过微处理器发出的PWM信号调整比例线圈中的电流大小，从而驱动转向电机工作。