用于控制电机驱动动力转向系统的装置和方法

文档序号:147909 发布日期:2021-10-26 浏览:17次 >En<

阅读说明:本技术 用于控制电机驱动动力转向系统的装置和方法 (Apparatus and method for controlling motor-driven power steering system ) 是由 金泰弘 于 2020-10-16 设计创作,主要内容包括:用于控制MDPS系统的装置可以包括MDPS基本逻辑单元,基于施加到车辆的转向柱的柱扭矩和车速,来测定在手动驾驶模式下用于驱动MDPS电机的第一辅助指令电流;自动驾驶转向控制器,测定在自动驾驶模式下用于驱动MDPS电机的第二辅助指令电流,和以及模式改变控制器,基于在自动驾驶模式下的柱扭矩,使用可变地测定的可变参考时间来测定驾驶员的转向干预,基于柱扭矩测定从自动驾驶模式到手动驾驶模式的模式改变时间,并且通过向第一辅助指令电流和第二辅助指令电流施加合并了模式改变时间的权重,来测定用于模式改变时驱动MDPS电机的最终辅助指令电流。(The apparatus for controlling the MDPS system may include an MDPS basic logic unit determining a first assist command current for driving the MDPS motor in a manual driving mode based on a column torque applied to a steering column of the vehicle and a vehicle speed; an automatic driving steering controller measuring a second assist command current for driving the MDPS motor in an automatic driving mode, and a mode change controller measuring a steering intervention of a driver using a variably measured variable reference time based on a column torque in the automatic driving mode, measuring a mode change time from the automatic driving mode to a manual driving mode based on the column torque, and measuring a final assist command current for driving the MDPS motor at the time of the mode change by applying a weight incorporating the mode change time to the first assist command current and the second assist command current.)

用于控制电机驱动动力转向系统的装置和方法

相关申请和交叉引用

本申请要求2020年4月23日提交的韩国专利申请No.10-2020-0049327的优先权和权益,该专利申请出于所有目的通过引用并入本文,如同在此阐述的那样。

技术领域

本公开的示例性实施方式涉及一种用于控制电机驱动动力转向(MDPS)系统的装置和方法,并且更具体地,涉及一种用于控制MDPS系统的装置和方法,其中,考虑到车辆的自动驾驶模式和手动驾驶模式来控制MDPS电机。

背景技术

车辆的动力转向是一种基于电力的转向装置,其功能是辅助驾驶员操纵方向盘。对于这种动力转向,主要使用利用液压的方法。然而,近来,越来越多地使用电机驱动动力转向系统(MDPS)系统,即,使用电机的动力的方法。其原因在于,与现有的液压动力转向系统相比,MDPS系统具有重量轻、占用空间小且不需要换油的优点。

MDPS系统通过用于测量输入到方向盘的驾驶员的转向扭矩的扭矩传感器、用于测量方向盘的转向角或转向角速度的转向角传感器以及用于测量车速的车速传感器来测定车辆的行驶状况,并且当驾驶员转动方向盘时,基于施加到转向轴的转向扭矩通过电机提供辅助转矩。

自动车辆通过识别在自动驾驶模式下车辆通过自动驾驶模块(例如,摄像头传感器、雷达传感器和激光雷达传感器)行驶的道路环境,来控制应用于其的MDPS系统的操作,并测定MDPS系统操作所需的指令转向角和指令扭矩。

在这种情况下,例如在自动驾驶模块中突然发生故障或需要手动转向紧急避让驾驶的情况,可能发生驾驶员必须根据自己的意愿握住并操纵方向盘的情况。在这种情况下,如果将转向扭矩保持在给定水平以上的状态持续给定时间,则传统的MDPS系统将测定驾驶员的转向干预已发生,并进行操作以释放自动驾驶模式。然而,测定驾驶员的转向干预的传统方法具有局限性,因为在突然转向时不可能快速释放自动驾驶模式并快速进入手动驾驶模式,因为不管驾驶员施加的转向扭矩如何,都必须无条件地维持给定时间。

此外,如果即便驾驶员强行操纵方向盘,仍继续执行基于自动驾驶模块的MDPS的位置控制,则可能会引起重大事故,因为车辆未按驾驶员预期被控制。因此,在传统技术中,考虑了一种基于柱扭矩的大小或转向角传感器与电机角传感器之间的相位差的变化来测定驾驶员的转向意图的方法。然而,在这种情况下,在自动驾驶模式下执行MDPS的位置控制的过程中,由于电机的控制电流由于驾驶员的突然转向而发生很大变化,因此驾驶员可能会感到转向差异感。即,当模式从自动驾驶模式改变为手动驾驶模式时,由于每种模式控制情况下的输出差异,即时控制稳定性降低。这可能会导致差异感,例如车辆的异常行为或转向振动。

在韩国专利申请特开No.10-2017-0065793(2017年6月14日)中公开了本公开的

背景技术

发明内容

各种实施方式针对提供一种用于控制电机驱动动力转向系统的装置和方法,该装置和方法通过改善传统MDPS系统中当模式从自动驾驶模式改变为手动驾驶模式时必须无条件地采用给定时间的问题,使得能够在突然转向时迅速释放自动驾驶模式并迅速进入手动驾驶模式,也可以解决由于每种模式控制情况下的输出差异而导致的MDPS的即时控制稳定性降低的问题,以及解决诸如车辆的异常行为或转向振动之类的差异感的出现的问题。

在一个实施方式中,一种用于控制电机驱动动力转向(MDPS)系统的装置,包括:MDPS基本逻辑单元,其被配置为基于施加到车辆的转向柱的柱扭矩和车辆的车速,来测定用于在驾驶员的手动驾驶模式下驱动MDPS电机的第一辅助指令电流;自动驾驶转向控制器,被配置为测定用于在车辆的自动驾驶模式下驱动MDPS电机的第二辅助指令电流;和模式改变控制器,被配置为根据车辆自动驾驶模式下的柱扭矩,使用可变地测定的可变参考时间来测定驾驶员的转向干预,基于所述柱扭矩测定从所述自动驾驶模式到手动驾驶模式的模式改变时间,并且通过向第一和第二辅助指令电流施加合并了模式改变时间的权重,测定从自动驾驶模式改变为手动驾驶模式时驱动MDPS电机的最终辅助指令电流。

在一个实施方式中,如果在可变参考时间或更长时间内保持柱扭矩为预设参考扭矩或更大的状态,则模式改变控制器可以测定驾驶员已经进行了转向干预;并随着柱扭矩变大将可变参考时间测定为更小的值。

在一个实施方式中,所述模式改变控制器可以根据测定柱扭矩测定所述模式改变时间,该测定柱扭矩是测定驾驶员进行了转向干预时的柱扭矩,并且当测定柱扭矩变大时,在测定柱扭矩的至少一部分区域中将所述模式改变时间测定为较小的值。

在一个实施方式中,所述模式改变控制器可以通过将权重补充施加(complementarily applying)到第一和第二辅助指令电流中的每一个来测定最终辅助指令电流;并且所述模式改变控制器测定最终辅助指令电流,使得随着权重的值从较低值变为较高值,最终辅助指令电流从第二辅助指令电流向第一辅助指令电流靠近。

在一个实施方式中,当权重以所述模式改变时间为因素在预设的下限以上和预设的上限以下之间的范围内变化时,所述模式改变控制器可以在模式改变时间内完成从自动驾驶模式到手动驾驶模式的改变。

在一个实施方式中,所述模式改变控制器对频带中的柱扭矩进行滤波,所述柱扭矩基于车辆的方向盘的转向角加速度而测定,并且所述柱扭矩被测定为包括基于安装在车辆上的MDPS系统的机械机构引起的共振频率,并且所述模式改变控制器根据滤波后的柱扭矩测定驾驶员的转向干预。

在一个实施方式中,所述自动驾驶转向控制器以执行MDPS电机位置控制的方式,通过基于根据车辆行驶环境测定的指令转向角的比例积分微分(PID)控制,测定第二辅助指令电流,并且使用可变高通滤波器(HPF)测定第二辅助指令电流,所述可变高通滤波器具有基于所述指令转向角的角速度可变地测定的截止频率,以及基于PID控制的位置控制增益和微分参数计算出的微分(D)控制增益。

在一个实施方式中,所述模式改变控制器基于根据车辆行驶环境测定的指令转向角的角加速度,执行基于柱扭矩和可变参考时间对所述驾驶员转向干预的测定进行限制的限制过程。

在一个实施方式中,模式改变控制器可以使用一种随着指令转向角的角加速度变大而增加可变参考时间的方法来执行该限制过程,或者当指令转向角的角加速度为预设参考值或更大时,停止基于柱扭矩和可变参考时间测定驾驶员转向干预的方法来执行所述限制过程。

在一个实施方式中,一种用于控制电机驱动动力转向(MDPS)系统的方法,包括:由模式改变控制器基于可变参考时间来测定是否发生了驾驶员的转向干预,该可变参考时间是根据在车辆的自动驾驶模式下施加至车辆的柱扭矩可变地测定的;如果测定已经发生驾驶员的转向干预,则由模式改变控制器基于柱扭矩测定从自动驾驶模式到驾驶员的手动驾驶模式的模式改变时间;并且模式改变控制器通过向第一辅助指令电流和第二辅助指令电流施加合并了模式改变时间的权重,测定从自动驾驶模式改变为手动驾驶模式时驱动MDPS电机的最终辅助指令电流,其中,第一辅助指令电流和第二辅助指令电流分别是用于在手动驾驶模式和自动驾驶模式下驱动MDPS电机的电流。

附图说明

图1是用于描述根据本公开的实施方式的用于控制电机驱动动力转向(MDPS)系统的装置的框图。

图2是用于描述根据本公开的实施方式的用于控制MDPS系统的装置的详细元件的框图。

图3是用于描述根据本公开的实施方式的控制MDPS系统的方法的流程图。

具体实施方式

在下文中,将参考附图描述用于控制电机电机驱动动力转向系统(MDPS)系统的装置和方法的实施方式。为了描述的清楚和方便起见,在描述本说明书的过程中,附图中所示的线的粗细或元件的尺寸可能已经被放大。通过在本公开中考虑它们的功能来定义以下描述的术语,并且可以根据用户或操作者的意图或实践而不同。因此,应基于本说明书的整体内容来解释这些术语。

图1是用于描述根据本公开的实施方式的用于控制MDPS系统的装置的框图。图2是用于描述根据本公开的实施方式的用于控制MDPS系统的装置的详细元件的框图。

参照图1,根据本公开的实施方式的用于控制MDPS系统的装置可以包括柱扭矩传感器100、车速传感器200、MDPS基本逻辑单元300、自动驾驶转向控制器400、模式改变控制器500。

柱扭矩传感器100可以检测施加至车辆的转向柱的柱扭矩(T),并将柱扭矩(T)传递至MDPS基本逻辑单元300和模式改变控制器500(将在后面进行描述)。施加到转向柱的柱扭矩(T)不仅可以包括驾驶员施加的柱扭矩,而且可以包括在驾驶员不希望的情况下发生的噪声柱扭矩,例如基于安装在车辆上的MDPS系统的机械机构引起的共振频率区域中的柱扭矩。可以通过稍后描述的滤波器单元滤波掉(或去除)噪声柱扭矩。

车速传感器200可以检测车辆的车速(V)。车速传感器200可以包括各种传感器,诸如用于使用车轮的转速来检测车速的传感器、用于通过测量每分钟转数(RPM)来检测车速的传感器,以及用于使用全球定位系统(GPS)检测车速的传感器。

MDPS基本逻辑单元300可以分别基于由柱扭矩传感器100和车速传感器200检测到的柱扭矩(T)和车速(V),测定用于在驾驶员的手动驾驶模式(或手动转向模式)下驱动MDPS电机的第一辅助指令电流(Iref_A)。MDPS基本逻辑单元300可以测定手动驾驶模式下用于驱动MDPS电机的第一辅助指令电流(Iref_A),以便将升压曲线(boost curve)应用于柱扭矩(T)和车速(V)。为此,MDPS基本逻辑单元300可以包括MDPS逻辑单元,用于使用升压曲线基于柱扭矩(T)和车速(V)来计算辅助指令电流值,以及电机控制器,用于基于计算出的辅助指令电流值产生第一辅助指令电流(Iref_A)并控制MDPS电机。

自动驾驶转向控制器400可以测定用于在自动驾驶模式下驱动MDPS电机的第二辅助指令电流(Iref_B)。自动驾驶转向控制器400可以,根据由安装在车辆上的传感器(例如,雷达传感器、照相机传感器和激光雷达传感器)检测到的车辆的行驶环境、由车速传感器200检测到的车速(V)以及来自转向角传感器(未示出)的车辆的当前转向角(θv),基于由车辆的自动驾驶系统600测定的指令转向角(θref),测定用于在自动驾驶模式下驱动MDPS电机的第二辅助指令电流(Iref_B)。自动驾驶转向控制器400可以通过基于指令转向角(θref)的比例积分微分(PID)控制来执行MDPS电机的位置控制的方式测定第二辅助指令电流(Iref_B)。为此,自动驾驶转向控制器400可以包括位置控制器和速度控制器,用于在自动驾驶模式下一起控制MDPS电机的位置和速度。

模式改变控制器500可以基于根据车辆自动驾驶模式下的柱扭矩可变地测定的可变参考时间来测定驾驶员的转向干预,可以基于柱扭矩(T)测定从自动驾驶模式到手动驾驶模式的模式改变时间,并且可以通过向第一和第二辅助指令电流(Iref_A和Iref_B)施加合并了模式改变时间的权重,测定从自动驾驶模式改变为手动驾驶模式时用于驱动MDPS电机的最终辅助指令电流(Iref_final)。

在下文中,基于用于测定驾驶员的转向干预的配置和用于测定最终辅助指令电流并将自动驾驶模式改变为手动驾驶模式的配置来具体描述模式改变控制器500的操作。

1.测定驾驶员的转向干预

如上所述,如果在一定时间内保持了柱扭矩(T)为给定值以上的状态,则传统的MDPS系统将测定驾驶员的转向干预已经发生,并进行操作以释放自动驾驶模式。因此,传统的MDPS系统具有局限性,即无论驾驶员施加的柱扭矩大小如何(即,无论手动操纵的紧急程度如何),都必须无条件地维持给定时间。结果,由于在给定时间内没有进行手动操作,驾驶员会感到松懈或差异感,并且不可能在突然转向时迅速释放自动驾驶模式和迅速进入手动驾驶模式。

作为解决这些问题的手段,在本实施方式中,采用一种配置,该配置在车辆的自动驾驶模式下基于根据柱扭矩(T)可变地测定的可变参考时间来测定驾驶员的转向干预。

具体地,如果柱扭矩(T)为预设参考扭矩或更大的状态保持可变参考时间或更长,则模式改变控制器500可以测定驾驶员的转向干预已经发生。在这种情况下,随着列扭矩(T)变大,可变参考时间可以被测定为更小的值(在这种情况下,参考扭矩是作为测定驾驶员是否具有转向意图的标准的值,并且可以基于MDPS系统的规格和设计者的意图预先设计并预先设置在模式改变控制器500中)。

即,随着柱扭矩(T)变大,这可以被认为是驾驶员具有紧急转向意图的情况。在这种情况下,模式改变控制器500可以操作以改变参考时间,该参考时间用作测定转向干预所花费的时间,因为有必要通过减少测定转向干预所花费的时间来将自动驾驶模式迅速改变为手动驾驶模式。因此,如图2所示,模式改变控制器500可以通过将可变参考时间(@)测定为随着柱扭矩(T)变大而变小的值,来使得能够在紧急转向条件下快速地改变为手动驾驶模式,类似地,随着列扭矩(T)变小,将可变参考时间(@)测定为较高的值。例如,模式改变控制器500可以参考柱扭矩(T)和可变参考时间之间的映射表(或曲线图),例如下表1中所示,或者柱扭矩(T)与可变参考时间之间的对应关系信息,例如柱扭矩(T)的可变参考时间的函数,来测定与当前检测到的柱扭矩(T)相对应的可变参考时间。柱扭矩(T)和可变参考时间之间的对应关系信息可以基于MDPS系统规格和设计者意图的预先设计,并预先设置在模式改变控制器500中。

[表1]

柱扭矩 可变参考时间
5Nm 50ms
6Nm 40ms
7Nm 30ms
8Nm 20ms
9Nm 10ms

如果采用可变参考时间,则由于随着柱扭矩(T)变大而减少可变参考时间,因此减少了测定转向干预所花费的时间,从而能够更快地改变为手动驾驶模式。可以考虑一个实施方式,其中,当柱扭矩(T)收敛于0时未测定驾驶员的转向干预。在这种情况下,还可以基于MDPS系统的规格和设计者的意图预先设计未测定驾驶员的转向干预的柱扭矩(T)的参考值,并且可以将其并入相应的有关信息中。

如上所述,施加到转向柱的柱扭矩(T)不仅可以包括驾驶员施加的柱扭矩,而且可以包括在驾驶员不希望的情况下出现的噪声柱扭矩(例如,当驾驶员无意转向时触摸方向盘时产生的柱扭矩)。在噪声柱扭矩为参考扭矩或更大的情况下,如果将噪声柱扭矩保持在基于相应的噪声柱扭矩测定的可变参考时间或更长时间,尽管驾驶员没有转向干预的意图,但仍可能会发生这样的情况,即驾驶员已经根据噪声柱扭矩进行了转向干预。因此,有必要滤波掉(或消除)这种噪声柱扭矩,并根据滤波后的柱扭矩(具体来说,滤波后的柱扭矩的绝对值)测定驾驶员的转向干预。

为了滤波掉噪声柱扭矩,模式改变控制器500可包括用于在给定频带中滤除柱扭矩(T)的滤波器单元(或带阻滤波器),如图2所示。由滤波器单元滤波的频带可以基于方向盘的转向角加速度(θ”v)测定,并且可以测定为包括基于MDPS系统的机械机构引起的共振频率(即,滤波器单元的频率滤波带可以被测定为包括基于转向角加速度(θ”v)测定的共振频率)。

具体地,根据机械机构,例如MDPS系统的方向盘、万向节和扭杆,噪声柱扭矩对应于共振频率区域中的振动。共振频率区域内的振动无法通过传统的低通滤波器(LPF)完美消除。因此,本实施方式采用一种用于找出共振频率的配置,该共振频率中并入了MDPS系统的机械机构(例如,方向盘的惯性和刚度、万向节和扭杆),并且该配置通过带阻滤波器对共振频率进行滤波。

通常,共振频率可以建模为在这种情况下,K表示根据扭杆的特性而预先设定的参数(通常为2.1-2.8Nm/deg)。J是惯性扭矩,可以通过测试进行预设,因为它是一个参数,该参数根据万向节、方向盘的直径和转向角加速度(θ”v)而变化。因此,共振频率也可以被预设为具有给定范围的值。例如,假设已经将共振频率预设为8至10Hz的值,则影响共振频率的因素是转向角加速度(θ”v)。因此,可以通过测定共振频率来解决由于噪声柱扭矩而错误地测定驾驶员的转向干预的问题,即,当转向角加速度(θ”v)具有较高的值并指定滤波器单元(即,带阻滤波器)的频率滤波区域时,要滤波的目标需具有在8Hz至10Hz范围内的较高值,使得在测定的共振频率区域中对柱扭矩(T)进行滤波。在这种情况下,模式改变控制器500可以参考转向角加速度(θ”v)与共振频率之间的映射表或转向角加速度(θ”v)与共振频率之间的对应关系信息,例如是转向角加速度(θ”v)的共振频率的函数,来测定与当前计算的转向角加速度(θ”v)相对应的共振频率。转向角加速度(θ”v)和共振频率之间的对应关系信息可以基于MDPS系统的规格以及设计者意图预先设计并预先设置在模式改变控制器500中。

已经主要描述了用于在车辆以自动驾驶模式行驶时测定驾驶员的直接转向干预的配置。然而,还需要考虑在自动驾驶模式下的驱动期间需要通过自动转向来紧急避开障碍物的情况。即,在自动驾驶模式下的行驶中需要避开障碍物的紧急情况下,当从自动驾驶系统600输入基于紧急转向指令的指令转向角(θref)时,实际柱扭矩大大增加。这对应于在正常执行自动驾驶模式而不是驾驶员的转向干预的过程中,为了避免障碍而通过紧急自动转向来增加柱扭矩(T)的情况。因此,需要保持自动驾驶模式而没有任何改变。

为此,基于根据车辆的行驶环境测定的指令转向角(即,从自动驾驶系统600接收的指令转向角(θref))的角加速度,模式改变控制器500可执行基于柱扭矩(T)和可变参考时间对驾驶员的转向干预的测定进行限制的过程(为方便起见,称为限制过程)。在这种情况下,可以通过对指令转向角(θref)进行两次微分来计算指令转向角(θref)的角加速度。可以进一步执行用于噪声去除的LPF处理。

即,尽管将柱扭矩(T)测定为参考扭矩或更大,但是当指令转向角(θref)的角加速度大时,这可以认为是由于在执行自动驾驶模式的过程中进行紧急自动转向而不是驾驶员的转向干预导致柱扭矩(T)增加。在这种情况下,模式改变控制器500可以限制对驾驶员的转向干预的测定。

作为限制过程的示例,模式改变控制器500可以使用随着指令转向角(θref)的角加速度变大而增加可变参考时间的方法(即,当指令转向角(θref)的角加速度为预设参考值或更大时,通过增加可变参考时间来延迟测定驾驶员转向干预的方法,尽管检测到的柱扭矩(T)等于或大于参考扭矩并且可变参考时间具有较小的值),或者使用当指令转向角(θref)的角加速度为预设参考值或更大时,停止基于柱扭矩(T)和可变参考时间测定驾驶员转向干预的方法。

2.从自动驾驶模式改变为手动驾驶模式

如上所述,由于在通过自动驾驶模块执行的MDPS位置控制过程中发生驾驶员的突然转向,因此电机控制电流可能会发生很大变化,从而可能导致驾驶员的转向差异感。即,当模式从自动驾驶模式改变为手动驾驶模式时,由于每种模式控制情况下的输出差异使得即时控制稳定性降低。这可能会导致差异感,例如车辆的异常行为或转向振动。

作为解决这些问题的手段,本实施方式采用一种配置,该配置用于使用基于柱扭矩(T)测定从自动驾驶模式到手动驾驶模式的模式改变时间的方法来执行模式改变,并且通过向第一和第二辅助指令电流(Iref_A和Iref_B)施加合并了模式改变时间的权重,测定从自动驾驶模式改变为手动驾驶模式时用于驱动MDPS电机的最终辅助指令电流(Iref_final)。

具体地,模式改变控制器500可以基于在测定驾驶员的转向干预已经发生的时的柱扭矩(为了方便起见,被指示为“测定柱扭矩”)来测定模式改变时间。测定柱扭矩可以表示为在将柱扭矩(T)保持为预设参考扭矩或更大的时间达到可变参考时间时的柱扭矩。在这种情况下,随着测定柱扭矩变大,从自动驾驶模式到手动驾驶模式的模式改变时间可以被测定为更小的值。

即,随着测定柱扭矩变得更大,这可以被认为是驾驶员具有紧急转向意图的情况。在这种情况下,由于有必要通过减少模式改变所需的时间来将自动驾驶模式迅速地改变为手动驾驶模式,模式改变控制器500可基于测定柱扭矩进行操作,以改变用于改变到手动驾驶模式的模式改变时间。因此,如图2所示,模式改变控制器500可以通过将模式改变时间测定为随着测定柱扭矩变大而变小的值,来使得能够在紧急转向条件下快速地改变为手动驾驶模式,类似地,随着测定柱扭矩变小,将模式改变时间测定为较高的值。例如,模式改变控制器500可以参考测定柱扭矩和模式改变时间之间的映射表(或曲线图),或测定柱扭矩与模式改变时间之间的对应关系信息,例如取决于测定柱扭矩的模式改变时间的函数,来测定与当前检测到的测定柱扭矩相对应的模式改变时间。测定柱扭矩和模式改变时间之间的对应关系信息可以基于MDPS系统规格和设计者意图的预先设计,并可以被预先设置在模式改变控制器500中。此外,随着测定柱扭矩变大,模式改变时间可以在测定柱扭矩的整个区域中被测定为较小的值,并且,随着测定柱扭矩变大,可以仅在测定柱扭矩的某些区域中将其测定为较小的值。即,随着测定柱扭矩变得更大,模式改变控制器500可以在测定柱扭矩的至少一部分区域中将模式改变时间测定为较小的值。

当通过上述过程测定了模式改变时间时,模式改变控制器500可以在所测定的模式改变时间内完成从自动驾驶模式到手动驾驶模式的改变的操作。下面具体描述这种配置。

首先,模式改变控制器500可以通过向第一和第二辅助指令电流(Iref_A和Iref_B)施加合并了模式改变时间的权重,来测定用于模式改变后驱动MDPS电机的最终辅助指令电流(Iref_final)。在这种情况下,模式改变控制器500可以通过将权重补充施加到第一和第二辅助指令电流(Iref_A and Iref_B)中的每一个来测定最终辅助指令电流(Iref_final);并且模式改变控制器可以测定最终辅助指令电流(Iref_final),使得随着权重的值从较低值变为较高值,最终辅助指令电流从第二辅助指令电流(Iref_B)向第一辅助指令电流(Iref_A)靠近。也就是说,随着权重K的值从较低的值变为较高的值,被合并到最终辅助指令电流(Iref_final)中的第一辅助指令电流(Iref_A)的比例增加,第二辅助指令电流(Iref_B)的比例减小。最终辅助指令电流(Iref_final)可以由指数平滑滤波器测定,例如下面的方程式1。

Iref_final=KIref_A+(1-K)Iref_B…(1)

根据方程式1,当值K收敛于1时,最终辅助指令电流(Iref_final)变得更接近于第一辅助指令电流(Iref_A)。随着值K收敛于0,最终辅助指令电流(Iref_final)变得更接近第二辅助指令电流(Iref_B)。

因此,当驾驶员打算通过在自动驾驶模式下的强制转向来释放自动驾驶模式时,施加于第二辅助指令电流(Iref_B)的自动驾驶增益(即方程式1中的1-K)逐渐减小,并且施加到第一辅助指令电流(Iref_A)的增益(即权重K)逐渐增加。因此,当模式从自动驾驶模式改变为手动驾驶模式时,可以更自然地释放自动驾驶模式而没有方向盘上的差异感。

此外,在方程式1中,权重K可以被设计为以所述模式改变时间为因素在预设下限(例如,值为0)或以上与预设上限(例如,值为1)或以下之间的范围内变化,使得可以在模式改变时间内完成根据方程式1执行的从自动驾驶模式到手动驾驶模式的改变。也就是说,如果权重表示为“x/Ttranslate”(Ttranslate是模式改变时间),并且参数x从0逐渐改变为Ttranslate,则权重的值在模式改变时间内从0改变为1,使得最终辅助指令电流达到第一辅助指令电流(Iref_A)。因此,模式改变完成。

因此,因为基于在驾驶员具有紧急转向意图的情况下施加的较大的柱扭矩来测定模式改变时间,所以减少了模式改变所需的时间。此外,通过应用指数平滑滤波器(例如方程式1),可以更自然地释放自动驾驶模式而不会有方向盘上的差异感。

3.在自动驾驶模式下,MDPS系统的控制响应性

如上所述,自动驾驶转向控制器400可以包括位置控制器和速度控制器,用于在自动驾驶模式下控制MDPS电机的位置和速度。通常,比例(P)控制应用于位置控制器,比例积分(PI)控制应用于速度控制器。在这种情况下,由于控制响应的增加受到限制,因此低通滤波器(LPF)通常应用于差分(D)控制器的前端。然而,在这种情况下,MDPS系统的结构复杂,并且由于增加了调谐因子,因此难以控制MDPS电机。

为了简化MDPS系统的结构并在增加控制响应性的同时优化调谐因子,根据本实施方式的自动驾驶转向控制器400可以被设计为使用可变高通滤波器(HPF)来测定第二辅助指令电流(Iref_B),可变高通滤波器具有基于指令转向角(θref)的角速度可变地测定的截止频率,以及基于PID控制的位置控制增益和微分参数(或微分时间)计算的微分(D)控制增益。

具体而言,在普通的PID控制器中,当将LPF或滞后补偿器应用于D控制器时,传递函数如方程式2所示。

在方程式2中,Kp表示位置控制增益。Ti和Td是D控制器的控制时间,分别是积分时间和微分时间。

在方程式2中,如果将位置控制增益(Kp)分为积分控制增益(Ki)和差分控制增益(Kd),则整理积分控制增益(Ki)和差分控制增益(Kd)可得方程式3。

在方程式3中,再次整理微分控制项以获得方程式4。

在方程式4中,可以看出该项具有初级HPF的格式。因此,如果未将LPF或滞后补偿器应用于D控制器,但设置了指定的D控制增益G并将HPF应用于D控制器,可以设计出具有高控制响应性并且抗噪声和干扰能力强的系统结构。

通过采用该设计方法,可以考虑这样一种设计,即,如果位置控制器的指令转向角(θref)较快(即,如果指令转向角(θref)的角速度很大),则不会产生对振动和干扰的响应;如果位置控制器的指令转向角(θref)较慢(即,如果指令转向角(θref)的角速度较小),且通过降低了HPF的截止频率增加了转向区域所需的增益和频率响应,通过增加HPF的截止频率使响应对噪声不敏感。

相应地,在本实施方式中,如图2所示,自动驾驶转向控制器400可以使用可变HPF来测定第二辅助指令电流(Iref_B),该可变HPF具有基于指令转向角(θref)的角速度和基于PID控制的位置控制增益(Kp)和微分参数(Td)计算得出的D控制增益G(G=Kp*Td)。如果在自动驾驶模式下需要突然避开转向,则可以通过该设计非常有效且主动地执行MDPS电机的位置控制。此外,如果控制响应继续增加,则在正常驱动时,由于干扰或噪声被放大,所以位置控制的性能降低,但是通过该设计可以保持位置控制的性能并且可以提高驱动稳定性。如图2所示,当前转向角(θv)与指令转向角(θref)之间的误差值被输入到变量HPF作为输入。截止频率基于指令转向角(θref)的角速度来测定。D控制增益G是通过将位置控制增益(Kp)乘以微分时间(Td)来计算的。

图3是用于描述根据本公开的实施方式的控制MDPS系统的方法的流程图。在下文中,参考图3描述根据本实施方式的控制MDPS系统的方法,为了方便起见,省略了与前述描述重复的描述。

首先,由模式改变控制器500基于可变参考时间来测定是否发生了驾驶员的转向干预,可变参考时间是根据在车辆(S100)的自动驾驶模式下施加至车辆的柱扭矩(T)可变地测定的;

在步骤S100,如果将柱扭矩(T)为预设参考扭矩或更大的状态维持可变参考时间或更长,则模式改变控制器500可以测定驾驶员的转向干预已经发生。在这种情况下,随着柱扭矩(T)变大,模式改变控制器500可以将可变参考时间测定为较小的值。更进一步地,在步骤S100,模式改变控制500对频带中的柱扭矩(T)进行滤波,柱扭矩基于车辆的方向盘的转向角加速度(θ”v)而测定,并且柱扭矩被测定为包括基于安装在车辆上的MDPS系统的机械机构引起的共振频率,并且模式改变控制器可以根据滤波后的柱扭矩测定驾驶员的转向干预。

在步骤S100,模式改变控制器500可以执行限制过程,该限制过程基于柱扭矩(T)和取决于指令转向角(θref)的角加速度的可变参考时间对驾驶员的转向干预的测定进行限制。如果指令转向角(θref)的角加速度为预设参考值或更大,则可以将一种随着指令转向角(θref)的角加速度变大而增加可变参考时间的方法或基于柱扭矩(T)和可变参考时间停止测定驾驶员的转向干预的方法用作所述限制过程的方法。

如果在步骤S100测定驾驶员的转向干预已经发生,则模式改变控制器500基于柱扭矩(T)测定从自动驾驶模式到驾驶员的手动驾驶模式的模式改变时间(S200)。

步骤S200,模式改变控制器500可以基于测定柱扭矩测定模式改变时间,即,测定驾驶员已经进行了转向干预时的柱扭矩,并且当测定柱扭矩变大时,可以在测定柱扭矩的至少一部分区域中将模式改变时间测定为较小的值。

然后,模式改变控制器500通过向第一和第二辅助指令电流(Iref_A和Iref_B)施加合并了模式改变时间的权重,测定从自动驾驶模式改变为手动驾驶模式时用于驱动MDPS电机的最终辅助指令电流(Iref_final)。如上所述,第一和第二辅助指令电流(Iref_A和Iref_B)分别是用于在手动驾驶模式和自动驾驶模式下驱动所述MDPS电机的电流(S300)。

步骤S300,模式改变控制器500可以通过将权重补充施加到第一和第二辅助指令电流(Iref_A和Iref_B)中的每一个来测定最终辅助指令电流(Iref_final);并且模式改变控制器可以测定最终辅助指令电流(Iref_final),使得随着权重的值从较低值变为较高值,最终辅助指令电流从第二辅助指令电流(Iref_B)向第一辅助指令电流(Iref_A)靠近。在这种情况下,可以将权重设计为以模式改变时间为因素在预设的下限以上和预设的上限以下之间的范围内变化。因此,模式改变控制器500可以在模式改变时间内完成从自动驾驶模式到手动驾驶模式的改变。

另外,第二辅助指令电流(Iref_B)可以通过基于指令转向角(θref)的PID控制来执行MDPS电机的位置控制的方式来测定,并且可以通过考虑可变高通滤波器(HPF)来测定,可变高通滤波器具有基于指令转向角(θref)的角速度可变地测定的截止频率,以及基于PID控制的位置控制增益和微分参数计算出的微分(D)控制增益。

如上所述,根据本实施方式,当模式从自动驾驶模式改变为手动驾驶模式时,使用基于柱扭矩主动改变的可变参考时间来测定驾驶员的转向干预。因此,在突然转向时,可以使快速释放自动驾驶模式并快速进入手动驾驶模式成为可能。此外,通过由给定的权重最佳地测定用于驱动MDPS电机的辅助指令电流来控制MDPS电机的驱动,其中,给定的权重结合了用于模式改变的时间。因此,在模式改变时,可以确保用于MDPS的控制稳定性,并且可以减少差异感,例如车辆的异常行为或转向振动。

在本说明书中描述的实施方式可以被实现为例如方法或过程、装置、软件程序、数据流或信号。尽管仅在实现的单一形式的上下文中讨论了本公开(例如,仅作为方法讨论),但是具有所讨论的特性的实现也可以以另一形式(例如,装置或程序)来实现。该装置可以被实现为合适的硬件、软件或固件。例如,该方法可以在诸如处理器等通常指处理设备的装置中实现,包括计算机、微处理器、集成电路或可编程逻辑设备。处理器包括通信设备,例如计算机、蜂窝电话、移动电话/个人数字助理(“PDA”)和另一种有助于最终用户之间信息通信的设备。

尽管已经出于说明性目的公开了本公开的示例性实施方式,但是本领域技术人员将理解,在不脱离所附权利要求所限定的本公开的范围和精神的情况下,可以进行各种修改、添加和替换。因此,本公开的真实技术范围应由所附权利要求书限定。

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