[发明专利]一种汽车方向盘转向辅助方法

权利要求书

1.一种汽车方向盘转向辅助方法，汽车方向盘转向辅助系统包括汽车方向盘转动角度测量单元、汽车轮胎转动角度测量单元和汽车方向盘转向辅助控制单元，所述汽车方向盘转动角度测量单元包括用于安装在方向盘中间位置处的壳体(1)和设置在壳体(1)内的电路板，所述电路板上集成有测量电路，所述测量电路包括DSP处理器模块(2)和为所述测量电路中各用电模块供电的电源电路模块(3)，以及与DSP处理器模块(2)相接的第一Zigbee无线通信模块(7)；所述DSP处理器模块(2)的输入端接有角度测量模块(4)和按键电路模块(5)，所述DSP处理器模块(2)的输出端接有显示模块(6)，所述电源电路模块(3)包括锂电池(3-1)和与锂电池(3-1)的输出端连接的用于将3.7V电压转换为3.3V电压的第一电压转换电路模块(3-2)，以及与锂电池(3-1)的输出端连接的用于将3.7V电压转换为3.3V和1.9V电压的第二电压转换电路模块(3-3)，所述DSP处理器模块(2)与第二电压转换电路模块(3-3)的输出端连接，所述角度测量模块(4)、按键电路模块(5)、显示模块(6)和第一Zigbee无线通信模块(7)均与第一电压转换电路模块(3-2)连接；所述汽车轮胎转动角度测量单元包括ARM微控制器(8)和与ARM微控制器(8)相接且用于与第一Zigbee无线通信模块(7)无线连接并通信的第二Zigbee无线通信模块(9)，所述ARM微控制器(8)的输入端接有安装在汽车方向盘转向拉杆上的磁致伸缩位移传感器(10)；所述汽车方向盘转向辅助控制单元包括安装在汽车方向盘转向拉杆上的助力转向电机(11)，所述助力转向电机(11)通过电机驱动模块(12)与ARM微控制器(8)的输出端连接，其特征在于：该方法包括用于辅助驾驶新手正确识别方向盘转动角度的方向盘转动角度识别方法和用于在方向盘转向传动比发生异常变化时，ARM微控制器(8)控制助力转向电机(11)，辅助驾驶员进行方向盘控制的方法；

所述方向盘转动角度识别方法包括以下步骤：

步骤A1、当汽车方向盘和汽车轮胎均无故障时，将汽车方向盘置于初始位置，即0°位置；

步骤A2、将汽车方向盘转动角度测量单元的壳体(1)背面粘贴在汽车方向盘的中间位置处；

步骤A3、将汽车方向盘向左侧转动，每转动45°，按一次按键电路模块(5)中的按键S1，角度测量模块(4)检测当前角度信息，并传输至DSP处理器模块(2)进行记录存储，直至汽车方向盘转动到左极限；

步骤A4、将汽车方向盘转回初始位置；

步骤A5、将汽车方向盘向右侧转动，每转动45°，按一次按键电路模块(5)中的按键S2，角度测量模块(4)检测当前角度信息，并传输至DSP处理器模块(2)进行记录存储，直至汽车方向盘转动到右极限；

步骤A6、当汽车启动后，角度测量模块(4)实时检测汽车方向盘的转动角度，当驾驶员向左打方向盘时，显示模块(6)显示向左的箭头，同时显示旋转角度，当需要向右回方向盘时，向左的箭头的依然点亮，提示目前方向盘依然处在左侧角度区域，同时向右的箭头会闪亮，提示当前在向右侧旋转方向盘，直到方向盘转回初始位置处，向左的箭头和向右的箭头均熄灭；当驾驶员向右打方向盘时，显示模块(6)显示向右的箭头，同时显示旋转角度，当需要向左回方向盘时，向右的箭头的依然点亮，提示目前方向盘依然处在右侧角度区域，同时向左的箭头会闪亮，提示当前在向左侧旋转方向盘，直到方向盘转回初始位置处，向左的箭头和向右的箭头均熄灭；

所述ARM微控制器(8)控制助力转向电机(11)，辅助驾驶员进行方向盘控制的方法包括以下步骤：

步骤B1、当汽车方向盘发生转动时，安装在汽车方向盘转向拉杆上的磁致伸缩位移传感器(10)检测转向拉杆的平移距离值，ARM微控制器(8)采集检测到的平移距离值；安装在汽车方向盘上的汽车方向盘转动角度测量单元中的角度测量模块(4)检测汽车方向盘的转动角度值e₁，并通过无线连接并通信的第一Zigbee无线通信模块(7)和第二Zigbee无线通信模块(9)，将检测到的方向盘转动角度值e₁传输到ARM微控制器(8)中；

步骤B2、ARM微控制器(8)根据预先设置的转向拉杆平移距离与汽车轮胎转动角度的对应数据，从储存数据中得到汽车轮胎的转动角度，其具体过程为：

步骤B201、在汽车轮胎转动范围内，统计轮胎内侧转动角从左极限到右极限每变化1°对应的转向拉杆平移距离；

步骤B202、将多组转向拉杆平移距离与汽车轮胎转动角度的对应数据存储到ARM微控制器(8)中；

步骤B203、当磁致伸缩位移传感器(10)检测到转向拉杆的平移距离值时，ARM微控制器(8)从储存数据中获取汽车轮胎的转动角度；

步骤B3、ARM微控制器(8)根据汽车方向盘转向程度与轮胎的转向程度之间的转向传动比，计算出汽车方向盘的转动角度值e₂；

步骤B4、ARM微控制器(8)根据汽车方向盘转动角度测量单元检测到的方向盘转动角度值e₁和汽车轮胎转动角度测量单元检测计算出的方向盘转动角度值e₂的不同，对转向拉杆上的助力转向电机(11)实施优化模糊神经网络PID控制，其具体过程为：

步骤B401、ARM微控制器(8)计算e₁与e₂的差值e＝e₁-e₂；计算差值变化率ec＝(e₁-e₂)/e₁；

步骤B402、将e和ec作为模糊神经网络中输入层的两个节点；

步骤B403、将e和ec划分模糊子集，确定模糊神经网络中模糊化层的节点数，隶属函数采用高斯函数；

步骤B404、确定模糊神经网络中模糊规则层的节点数；

步骤B405、对模糊神经网络中的去模糊层采用重心法解模糊，变成一个节点，并作为PID神经网络中PID输入层的一个节点；

步骤B406、将K_P、K_I、K_D作为PID神经网络中PID层的三个节点，采用改进的细菌觅食优化算法对PID神经网络的权值进行优化，使静态参数的K_P、K_I、K_D转化为动态调整形式；

步骤B407、PID神经网络中的输出层输出对助力转向电机(11)优化后的控制电压U^*。