[发明专利]一种方向盘力感模拟电机控制器参数整定方法

说明书

本发明公开了一种方向盘力感模拟电机控制器参数整定方法，该方法的主要步骤为：将电机PID控制器嵌入方向盘力感模拟电机控制系统中；运用改进的粒子群优化算法迭代优化电机PID控制器参数，获得最佳电机PID控制器参数组合；将最佳电机PID控制器参数组合存储至电机控制器硬件中，使PID控制器能够离线工作。相较于现有技术，本发明提出了一种改进的粒子群优化算法，并通过运用该算法对电机PID控制器参数进行整定，解决了方向盘力感模拟系统电机控制器的参数整定问题，且具有原理简单、计算速度快、鲁棒性好的优点。

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，具体涉及一种方向盘力感模拟电机控制器参数整定方法。

背景技术

随着计算机技术的快速发展，虚拟驾驶技术正在智能驾驶领域发挥着越来越重要的作用。方向盘作为汽车转向系统的重要组成部分，对车辆的整体安全性和舒适性具有重要意义。在虚拟驾驶仿真过程中加入方向盘虚拟系统可以使虚拟驾驶的可信度更高、虚拟驾驶实验数据更可靠。使用电机和扭杆共同组成的虚拟驾驶硬件系统具有结构简单，可控性高等优点，然而，考虑到电机控制本身的复杂性和PID控制器具有的鲁棒性和敏捷性，将PID控制器嵌入到电机控制系统中可以获得反应快、效果好的控制系统。但是，方向盘力感模拟系统是一个较为复杂的非线性系统，对该系统中的PID控制器参数进行整定是一个具有挑战性的难题。《机电技术》2020年第04期上报道的论文《基于模糊PID的驾驶模拟器方向盘力反馈系统设计》提出了使用模糊PID控制器提高方向盘回力的可信度，但是并不涉及使用改进粒子群算法对PID控制器进行优化，且模糊PID控制器对系统硬件要求较高，对硬件要求较高。因此，为了解决方向盘力感模拟电机控制器的参数整定问题，需要开发一种原理简单、计算速度快、鲁棒性好的智能算法。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明主要的目的在于提供一种方向盘力感模拟电机控制器参数整定方法，以解决方向盘力感模拟系统电机控制器的参数整定问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种方向盘力感模拟电机控制器参数整定方法，包括以下步骤：将电机PID控制器嵌入方向盘力感模拟电机控制系统中；运用改进的粒子群优化算法迭代优化电机PID控制器参数，获得最佳电机PID控制器参数组合；将最佳电机PID控制器参数组合存储至电机控制器硬件中，使PID控制器能够离线工作。

进一步地，改进的粒子群优化算法包括以下步骤：

步骤a、初始化算法基本参数，所述算法基本参数包括最大迭代次数T、粒子群规模N、粒子位置、粒子维度D、粒子位置取值范围、最大聚集数量r_max、最小聚集数量r_min；

步骤b、逐个计算第i代每个粒子位置对应的适应度；

步骤c、按照粒子位置与全局最优粒子位置之间的欧氏距离进行排序，适应度越优，排序越靠前；

步骤d、计算第i代聚集数量：

r_i＝(r_max-r_min)·i/N+r_min (1)

式(1)中，r_i表示第i代粒子的聚集数量，N表示粒子群中个体数量，最大聚集数量r_max、最小聚集数量r_min分别取2/3和1/5；

步骤e、根据第i代聚集数量值，将粒子划分为聚集粒子和非聚集粒子，即1～floor(N·r_i)为聚集粒子，其他粒子为非聚集粒子；其中，floor表示去不大于该值的最大整数；

步骤f、进行粒子位置迁移，得到第i+1代粒子：

聚集粒子的学习方式：