[发明专利]一种无人驾驶汽车主动转向系统的控制方法及控制系统

权利要求书

1.一种无人驾驶汽车主动转向系统的控制方法，其特征在于，包括：

S1：启动主动转向系统，车辆系统实时获取车辆状态信息和环境信息；车辆的决策层控制器根据获取的信息确定汽车前轮目标转向角度θ_m；

S2：将汽车前轮目标转向角度θ_m输入到位置环的PID控制器，得到电机目标电流I_m；

S3：将电机目标电流输入到电流环模糊自适应PID控制器中，确定此时的电流控制器的具体参数；

采用电流环模糊自适应PID控制器对目标电流进行控制的过程包括：将位置环得到的目标电流和实际电流的差值输入到电流环模糊自适应PID控制器中，通过电流的模糊化和模糊规则推导出电流叠加的参数变化量△Kp、△Ki的值，将得到的△Kp、△Ki，叠加到初始值Kp、Ki上后获得电机控制此时的具体Kp、Ki参数，根据具体参数进行PID控制后得到电机的理想输出电压；将理想输出电压输入到ECU控制器中，通过PWM调节脉冲占空比值来控制助力电机两端的实际电压，完成对电机目标电流的处理，其中，△表示参数变化量，Kp表示比例系数，Ki表示积分系数，ECU表示电子控制单元，PWM表示脉冲宽度调制；

通过模糊规则推导出电流叠加参数变化量的过程包括：通过模糊规则表确定模糊控制器输出量△K_p、△K_i的模糊值，然后进行清晰化，清晰化采用加权平均法确定△K_p、△K_i的清晰值，所有的模糊规则的权重都为1，其解模糊化输出值电流值x*为：

其中，x_i表示第i个节点隶属度值，μ(x_i)表示目标函数；

S4：根据电流控制器的具体参数确定理想控制电压，并将控制电压输入到执行电机中，生成电机电流；将生成的电机电流重新反馈到电流环模糊自适应PID控制器进行调控，完成电机电流的闭环控制；

S5：电机生成的电流作用在转向柱上，带动转向柱旋转经由传动系统带动前轮转到目标角度，完成整个主动转向系统的控制；

其中，PID控制器为比例-积分-微分控制器。

2.根据权利要求1所述的一种无人驾驶汽车主动转向系统的控制方法，其特征在于，获取车辆状态信息和环境信息包括：采用传感器获取车辆的状态信息，获取的车辆状态信息包括前时刻的车速和车辆转向角度；采用车载摄像头和超声波雷达获取环境信息，获取的环境信息包括周围车辆与障碍物以及道路情况。

3.根据权利要求1所述的一种无人驾驶汽车主动转向系统的控制方法，其特征在于，确定汽车前轮目标转向角度θ_m的过程包括：车载摄像头获取周围环境信息后将环境信息输入到上层控制器中；传感器获取车辆自生的状态信息，并将自身状态信息传输到上层控制器中；上层控制器根据输入的信息进行车辆的路径规划，根据车辆路径规划结果确定车辆的当前目标转向角度θ_m。

4.根据权利要求1所述的一种无人驾驶汽车主动转向系统的控制方法，其特征在于，采用位置环的PID控制器处理汽车前轮目标转向角度θ_m的过程包括：以汽车目标转向角度θ_m和实际转向角度θ_real的差作为输入，经过PID控制器进行比例、积分、微分环节的调控之后得到电机应输出的目标电流Im，将目标电流输入到电流环中。

5.根据权利要求4所述的一种无人驾驶汽车主动转向系统的控制方法，其特征在于，PID控制器处理数据的公式为：

其中，u(t)表示t时刻的输出，K_p表示比例系数，e(t)表示t时刻的实际值与理想值的偏差，T_i表示积分时间常数，T_d表示微分时间常数。

6.根据权利要求1所述的一种无人驾驶汽车主动转向系统的控制方法，其特征在于，电流模糊化采用三角形隶属度函数，其公式为：

其中，a、c是三角形的底边的两个端点，b为三角形的顶点，x为输入变量。