[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

说明书

本发明属于机动车电动控制技术领域，具体涉及一种无人驾驶汽车主动转向系统的控制方法及控制系统，该方法包括：根据决策层发送的目标转角和实际转向角度之差经PID控制器之后得到主动转向电流；将主动转向电流输入到电机中，输出目标电流；电机输出力矩经由转向系统执行到前轮，形成主控制环；本发明通过提出的模糊自适应PID控制算法消除实际电流与所需的反向助力电流的差值，电机能够迅速、准确的输出目标电流。

技术领域

本发明属于机动车电动控制技术领域，具体涉及一种无人驾驶汽车主动转向系统的控制方法及控制系统。

背景技术

转向系统是影响汽车操纵稳定性和行驶安全性的关键系统之一，汽车转向系统已经完成了从机械转向系统到电动动力转向系统的转变，未来无人驾驶的主动转向是转向系统的最终目标。无人驾驶的研究重点主要分为三部分:感知层、决策层和执行层，执行层的主要目标是当接收到决策层发送的方向盘目标转角信号后，通过转向控制算法，实现转角跟随控制。

传统的电动动力转向系统(Electric Power Steering，EPS)只是根据驾驶员的转向操作，借助于电机助力系统施加可变的转向助力，减轻驾驶员的转向负担，而自动驾驶的主动转向系统不需要驾驶员操作，通过算法控制转向电机实时输出合适的力矩让汽车前轮转到理想的角度。现有的转向系统控制技术多采用线性控制算法，存在着控制精度不高，稳定性较弱等缺点。并且主动转向系统是一种多变量输入的非线性时变系统，运行工况变化范围较广，因此传统算法会存在自适应能力有限、抗干扰性弱的缺陷，导致主动转向到目标角度时会存在误差较大，调节时间较长，来回波动等问题。

发明内容

为解决以上现有技术存在的问题，本发明提出了一种无人驾驶汽车主动转向系统的控制方法，该方法包括：

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；

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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，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。

进一步的，PID控制器处理数据的公式为：