【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及转向系统，具体的说是一种基于双环pid算法的转向系统扭矩计算方法。
技术介绍
1、当前自动驾驶技术已广泛应用于汽车领域，自动驾驶横向控制以转向为主，转向端常以为电子助力转向系统为平台设计角度控制系统，通过响应自动驾驶端角度请求完成转向。从稳定性角度出发，自动驾驶端不希望角度控制类功能易受到外界的干扰而退出，整车端多要求当人手力矩值及持续时间同时达到设定阈值时角度控制功能才退出，并要求eps端在手力矩值较小时不响应驾驶员输入以达到人手干预时不能轻易影响到整车端路径规划，由于无法预估驾驶员接管时的状态(存在猛打方向盘接管或轻拽方向盘接管的情况)，当人手力矩值及持续时间同时达到设定阈值时，基础助力扭矩及角度控制扭矩无法“默契”配合，导致出现手感突兀的问题。当adas接管方向盘时，由于性能参数标定时优先满足响应时间等性能参数，因此在adas接管初期，方向盘转速会急速上升，当人手还轻触在方向盘上时，会引起驾驶员认为方向盘旋转趋势与预期不符从而进行抱怨的问题。
技术实现思路
1、本专利技术为克服现有技术的不足，提供一种基于双环pid算法的转向系统扭矩计算方法，采用双环pid算法计算电机扭矩，控制方向盘运动以达到目标角度。
2、为实现上述目的，设计一种基于双环pid算法的转向系统扭矩计算方法，包括双环pid算法，所述的双环pid算法包括前环部分、后环部分；前环部分：将请求角度与实际角度做差得到角度差，角度控制系统根据角度差计算得到目标角速度；后环部分：将目标角速度与实际
3、所述的驾驶员接管优化策略如下：
4、s11，设定车速范围在0～5kph，用以计算原地转向和动态转向不同的衰减系数；
5、s12，设定手力矩门限、手力矩时间门限和手力矩积分门限，各项门限值支持根据车速标定；
6、s13，根据积分值计算p相衰减系数σp、i相delta项衰减系数σiδ，所述的积分值为当前手力矩超过手力矩门限后，超出的部分随时间的累加值；
7、s14，根据锁定并存储的超过手力矩门限、手力矩时间门限时的手力值tbta，计算i项delay项的衰减系数σid，所述的手力值tbta为存储下来的同时超过手力门限和手力矩时间门限的手力矩值；
8、s15，根据锁定并存储的超过手力矩积分门限的手力值tbtb，计算手力矩补偿系数σt，所述的手力值tbtb为步骤s13中的积分值超过积分门限时的手力矩；
9、s16，计算角度控制扭矩和补偿手力矩输出到电机端；
10、所述的adas接管优化策略如下：
11、s21，检测目前退出驾驶员接管模式；
12、s22，随目标转速查表计算角加速度大小δa；
13、s23，随车速查表增益系数φ1；
14、s24，计算出处理后的目标转角。
15、所述的目标电机扭矩的计算公式为
16、其中，tarmottorq为目标电机扭矩，tarangspd为方向盘目标角速度，curangspd为实际方向盘角速度，kp为比例系数，ki为积分系数，kd为微分系数。
17、所述的步骤s3中，p相衰减系数σp的计算公式为σp(k)-σp(k-1)≤fpl[v(k)]，其中，id(k)为当前驾驶员是否接管，1为接管即驾驶员手力矩同时满足手力矩门限、手力矩时间门限和积分门限，0为未接管；ind(k)为当前的手力积分值；fpf为手力积分值和σp的对应关系，通过测试进行拟合；fpl为车速与σp梯度的对应关系，通过测试进行拟合。
18、所述的步骤s3中，i相delta项衰减系数σiδ的计算公式为σiδ(k)-σiδ(k-1)≤fδil[v(k)]，其中，fδif为手力积分值和σiδ的对应关系，通过测试进行拟合；fδil为车速与σiδ梯度的对应关系，通过测试进行拟合。
19、1.根据权利要求1所述的一种基于双环pid算法的转向系统扭矩计算方法，其特征在于：所述的步骤s4中，i项delay项的衰减系数σid的计算公式为σid(k)-σid(k-1)≤fdil[v(k),tbta,idir(k)]，其中，idir为当前的接管状态，分为0为原地同向，1为原地反向，2为动态中位，3为动态末端，通过测试进行拟合；fdil为车速、tbta、idir与σiδ梯度的对应关系，通过测试进行拟合。
20、所述的步骤s5中，手力矩补偿系数σt的计算公式为其中，为tbtb、idir与σt梯度的对应关系，通过测试进行拟合。
21、所述的的步骤s6中，角度控制扭矩的计算公式为
22、其中，tarmottorq为目标电机扭矩，σp为p相衰减系数，kp为比例系数，tarangspd为方向盘目标角速度，curangspd为实际方向盘角速度，σiδ为i相delta项衰减系数，ki为积分系数，σid为i项delay项的衰减系数。
23、所述的的步骤s6中，补偿手力矩的计算公式为其中，tartbt为补偿手力矩，tbt为当前手力矩，σt为手力矩补偿系数。
24、所述的驾驶员接管情况如下：
25、(1)当驾驶员第一次接管方向为负，adas重新接管回到0°时，此时由于地面摩擦力的原因，轮胎存在一定的负角度，角度控制的扭矩方向为克服此负角度形变向正方向，该扭矩为i项delay项输出；
26、(2)当驾驶员第二次接管方向为负，则在角度开始变化时，p相计算的扭矩方向为正方向，i相delta项计算的扭矩方向为正方向，由手力产生的基础助力方向为负方向，系统表现上为角度控制扭矩阻止方向盘角度变化；
27、(3)当驾驶员第二次接管方向为正，则在角度开始变化时，p相计算的扭矩方向为负方向，i相delta项计算的扭矩方向为负方向，由手力产生的基础助力方向为正方向，系统表现上为角度控制扭矩阻止方向盘角度变化；
28、由于轮胎形变会驱使方向盘向负方向转动，且在人手完全接管后，角度控制扭矩需要完全置为0nm，因此，在第二次接管方向与第一次接管方向一致同为负方向时，在接管初期，就需要将p相和i相的delta项置为0以让基础助力产生的扭矩可以驱动方向盘转动，同时避免角度控制扭矩增加并在完全接管后置0带来的手感突变；在第二次接管方向与第一次接管方向相反时，在接管初期，需要靠p相和i相的delta项帮助减小角度控制扭矩，在完全接管后，将p相和i相的delta项置0，i相的delay项则按照某一衰减系数衰减至0nm。
29、所述的步骤s24中，目标转角的计算公式为其中，tarstrang为目标转角，strang为当前方向盘转角，为增益系数，tarstrangspd为目标方向盘转速，δa为角加速度，δt为采本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于双环PID算法的转向系统扭矩计算方法，包括双环PID算法，所述的双环PID算法包括前环部分、后环部分；前环部分：将请求角度与实际角度做差得到角度差，角度控制系统根据角度差计算得到目标角速度；后环部分：将目标角速度与实际角速度做差得到角速度差，角速度差经PID算法得到目标电机扭矩，目标电机扭矩经梯度输出变为实际执行的电机扭矩，控制方向盘转动，其特征在于：所述的转向系统扭矩计算方法包括驾驶员接管优化策略和ADAS接管优化策略，
2.根据权利要求1所述的一种基于双环PID算法的转向系统扭矩计算方法，其特征在于：所述的目标电机扭矩的计算公式为
3.根据权利要求1所述的一种基于双环PID算法的转向系统扭矩计算方法，其特征在于：所述的步骤S13中，P相衰减系数σp的计算公式为σp(k)-σp(k-1)≤fPL[v(k)]，其中，Id(k)为当前驾驶员是否接管，1为接管即驾驶员手力矩同时满足手力矩门限、手力矩时间门限和积分门限，0为未接管；Ind(k为当前的手力积分值；fPf为手力积分值和σp的对应关系，通过测试进行拟合；fPL为车速与σp梯度的对应关系，通
4.根据权利要求1所述的一种基于双环PID算法的转向系统扭矩计算方法，其特征在于：所述的步骤S13中，I相Delta项衰减系数σiΔ的计算公式为σiΔ(k)-σiΔ(k-1)≤fΔIL[v(k)]，其中，fΔIf为手力积分值和σiΔ的对应关系，通过测试进行拟合；fΔIL为车速与σiΔ梯度的对应关系，通过测试进行拟合。
5.根据权利要求1所述的一种基于双环PID算法的转向系统扭矩计算方法，其特征在于：所述的步骤S14中，I项Delay项的衰减系数σid的计算公式为σid(k)-σid(k-1)≤fDIL[v(k),TBTa,IDir(k)]，其中，IDir为当前的接管状态，分为0为原地同向，1为原地反向，2为动态中位，3为动态末端，通过测试进行拟合；fDIL为车速、TBTa、IDir与σiΔ梯度的对应关系，通过测试进行拟合。
6.根据权利要求1所述的一种基于双环PID算法的转向系统扭矩计算方法，其特征在于：所述的步骤S15中，手力矩补偿系数σt的计算公式为其中，为TBTb、IDir与σt梯度的对应关系，通过测试进行拟合。
7.根据权利要求1所述的一种基于双环PID算法的转向系统扭矩计算方法，其特征在于：所述的的步骤S16中，角度控制扭矩的计算公式为
8.根据权利要求1所述的一种基于双环PID算法的转向系统扭矩计算方法，其特征在于：所述的的步骤S16中，补偿手力矩的计算公式为其中，TarTBT为补偿手力矩，TBT为当前手力矩，σt为手力矩补偿系数。
9.根据权利要求3所述的一种基于双环PID算法的转向系统扭矩计算方法，其特征在于：所述的驾驶员接管情况如下：
10.根据权利要求1所述的一种基于双环PID算法的转向系统扭矩计算方法，其特征在于：所述的步骤S24中，目标转角的计算公式为
...【技术特征摘要】
1.一种基于双环pid算法的转向系统扭矩计算方法，包括双环pid算法，所述的双环pid算法包括前环部分、后环部分；前环部分：将请求角度与实际角度做差得到角度差，角度控制系统根据角度差计算得到目标角速度；后环部分：将目标角速度与实际角速度做差得到角速度差，角速度差经pid算法得到目标电机扭矩，目标电机扭矩经梯度输出变为实际执行的电机扭矩，控制方向盘转动，其特征在于：所述的转向系统扭矩计算方法包括驾驶员接管优化策略和adas接管优化策略，
2.根据权利要求1所述的一种基于双环pid算法的转向系统扭矩计算方法，其特征在于：所述的目标电机扭矩的计算公式为
3.根据权利要求1所述的一种基于双环pid算法的转向系统扭矩计算方法，其特征在于：所述的步骤s13中，p相衰减系数σp的计算公式为σp(k)-σp(k-1)≤fpl[v(k)]，其中，id(k)为当前驾驶员是否接管，1为接管即驾驶员手力矩同时满足手力矩门限、手力矩时间门限和积分门限，0为未接管；ind(k为当前的手力积分值；fpf为手力积分值和σp的对应关系，通过测试进行拟合；fpl为车速与σp梯度的对应关系，通过测试进行拟合。
4.根据权利要求1所述的一种基于双环pid算法的转向系统扭矩计算方法，其特征在于：所述的步骤s13中，i相delta项衰减系数σiδ的计算公式为σiδ(k)-σiδ(k-1)≤fδil[v(k)]，其中，fδif为手力积分值和σiδ的对应关系，通过测试进行拟合；fδil为车...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓振，赵伟杰，周玮，苏哲军，孙国帅，李寅林，杨方平，刘皓皓，
申请(专利权)人：博世华域转向系统有限公司，
类型：发明
国别省市：
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