Sbw角度跟随前馈控制方法、存储介质和控制系统
阅读说明：本技术 Sbw角度跟随前馈控制方法、存储介质和控制系统 (SBW angle following feedforward control method, storage medium and control system ) 是由 陈博 张小乐 李兵 曹晨军 于 2021-08-06 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种SBW角度跟随前馈控制方法,其用于力感模拟控制器端,包括：对方向盘转速信号进行低通滤波处理后,进行方向盘转速信号死区处理,得到角度跟随前馈控制使用的方向盘转速信号SV；实车测试各车速各方向盘转速工况的角度跟随延迟；形成随车速、随方向盘转速的角度跟随前馈增益表；标定角度跟随前馈增益表中的增益系数FeedforwardG；对方向盘角度信号低通滤波处理得到的当前方向盘角度SA。方向盘外发目标角度为SA+SV*FeedforwardG。本发明还公开了一种用于执行所述SBW角度跟随前馈控制方法中步骤的计算机可读介质,以及一种SBW角度跟随前馈控制系统。本发明能在不增加成本的前提下,根据实时驾驶工况修正对应的前馈增益系数,提升SBW转向跟随性能、优化线控转向品质。(The invention discloses a SBW angle following feedforward control method, which is used for a force sense analog controller end and comprises the following steps: after low-pass filtering processing is carried out on the steering wheel rotating speed signal, steering wheel rotating speed signal dead zone processing is carried out to obtain a steering wheel rotating speed signal SV used by angle following feedforward control; the real vehicle tests the angle following delay of the rotating speed working condition of each steering wheel of each vehicle speed; forming an angle following feedforward gain table along with the vehicle speed and the rotating speed of a steering wheel; calibrating a gain coefficient FeederwardG in the angle following feedforward gain table; and carrying out low-pass filtering on the steering wheel angle signal to obtain the current steering wheel angle SA. The steering wheel outgoing target angle is SA + SV feedback. The invention also discloses a computer readable medium for executing the steps in the SBW angle following feedforward control method and an SBW angle following feedforward control system. The invention can correct the corresponding feedforward gain coefficient according to the real-time driving condition on the premise of not increasing the cost, improve the SBW steering following performance and optimize the steer-by-wire quality.)
技术领域
本发明涉及汽车领域，特别是涉及一种SBW角度跟随前馈控制方法。本发明还涉及一种用于执行所述SBW角度跟随前馈控制方法中步骤的计算机可读介质，以及一种SBW 角度跟随前馈控制系统。
背景技术
汽车电动助力转向线控(Steer-By-Wire)系统，简称SBW系统，对汽车高级自动驾驶具有重大意义，被认为是智能驾驶的关键执行部件之一。预计2025年高度和完全自 动驾驶汽车开始进入市场，并开始快速增长，线控转向系统是真正解放人类双手的转向 新技术。SBW系统对比传统EPS系统增加了路感反馈控制、可变传动比，主动转向控制 等特点，因此SBW系统的预研开发已经成为转向行业的焦点并朝着安全可靠的量产化迈 进。
线控转向系统取消了方向盘到转向器的机械连接，通过电信号将转向指令传递给转 向器实现对车辆的转向控制，取消机械连接的做法会带来一个新的技术问题：整车转向直接性，即转向执行器跟随响应方向盘角度必定存在一定延迟，延迟产生的主要来自两 方面因素：①力感模拟控制器(方向盘系统)与转向执行控制器之间报文周期的延迟； ②转向执行器的角度跟随算法(如积分过程所用时间)自身存在的角度跟随延迟。
现有技术主要从三个方面在解决SBW转向的跟随延迟问题：一、缩短报文外发周期； 二、在执行器端通过算法优化，提升角度跟随性能；三、采用变传动比(方向盘角度和转向执行器角度非1:1传递)，提升转向执行器转向的直接性能。现有技术在一定程度 上优化了SBW转向跟随性能，但是对标传统EPS，依旧消除不掉专业驾驶员驾驶线控转 向汽车时的跟随延迟感觉，尤其是在快速转向工况。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念,该简化形式的概念均为本领域现 有技术简化，这将在
具体实施方式
部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
本发明要解决的技术问题是提供一种在不增加成本前提下，能降低SBW转向跟随延 迟的SBW角度跟随前馈控制方法。
相应的，本发明还提供了一种用于执行所述SBW角度跟随前馈控制方法中步骤的计 算机可读介质，以及一种SBW角度跟随前馈控制系统。
为解决上述技术问题，本发明提供一种用于力感模拟控制器端的SBW角度跟随前馈 控制方法，包括以下步骤：
对方向盘转速信号进行低通滤波处理后，进行方向盘转速信号死区处理，得到角度 跟随前馈控制使用的方向盘转速信号SV；
实车测试各车速各方向盘转速工况的角度跟随延迟；
形成随车速、随方向盘转速的角度跟随前馈增益表；
标定角度跟随前馈增益表中的增益系数FeedforwardG；
对方向盘角度信号低通滤波处理得到的当前方向盘角度SA。
方向盘外发目标角度为SA+SV*FeedforwardG。
增益表是一个map,其构成为：横轴为车速(可标定)、纵轴为方向盘转速(可标定)、map值为角度跟随前馈增益值，参考图3即为该增益表。举例子：60车速、500deg/s对 应的增益值为0.06.该0.06是如果不增加角度跟随前馈控制，则执行器角度跟随方 向盘角度的延迟为0.06秒，为了消除或减小这个延迟，需要方向盘角度超前外发，即 外发角度为：当前角度SA+0.06*500deg/s。所以：增益表是根据不同的车速、不同的 方向盘转速设计的增益值形成的。
可选择的，进一步改进所述的SBW角度跟随前馈控制方法，所述低通滤波处理包括， 滤除方向盘转速信号和方向盘角度信号的毛刺和噪音，使方向盘转速信号和方向盘角度 信号保证平滑性和稳定性。
可选择的，进一步改进所述的SBW角度跟随前馈控制方法，所述方向盘转速信号死区处理包括：屏蔽方向盘未转动的转速信号；
和/或，屏蔽方向盘转速信号范围为[-2，2]的方向盘转速信号。
为解决上述技术问题，本发明提供一种用于上述任意一项所述SBW角度跟随前馈控 制方法中步骤的计算机可读介质。
为解决上述技术问题，本发明提供一种用于力感模拟控制器端的SBW角度跟随前馈 控制系统，包括：
预处理单元，其用于滤除方向盘转速信号和方向盘角度信号的毛刺和噪音，执行方 向盘转速信号死区处理；
接收单元，其用于接收外部实车测试获得的各车速各方向盘转速工况的角度跟随延 迟；
增益系数获取单元，其用于形成随车速、随方向盘转速的角度跟随前馈增益表；
计算单元，其根据预处理单元输出的方向盘转速信号和方向盘角度信号，以及增益 系数获取单查询前馈增益表获得的增益系数计算方向盘外发目标角度。
可选择的，进一步改进所述的SBW角度跟随前馈控制系统，所述方向盘转速信号死区处理包括，屏蔽方向盘未转动的转速信号；
和/或，屏蔽方向盘转速信号范围为[-2，2]的方向盘转速信号。
可选择的，进一步改进所述的SBW角度跟随前馈控制系统，方向盘外发目标角度为SA+SV*FeedforwardG；
SA为低通滤波处理得到的前方向盘角度，SV为方向盘转速信号进行低通滤波处理和死区处理得到角度跟随前馈控制使用的方向盘转速信号，FeedforwardG为增益系数。
如本发明背景技术部分所述，现有技术的三种解决方案依旧消除不掉专业驾驶员驾 驶线控转向汽车时的跟随延迟感觉，尤其是在快速转向工况。本发明为了解决线控转向的跟随延迟问题，提供了一种不同于传统的提升转向跟随性能的解决方案。本发明通过 在力感模拟控制器端增加控制算法降低SBW转向跟随延迟，达到线控转向跟随性接近或 等同传统转向系统的跟随性能目标，能在不增加成本的前提下，根据实时驾驶工况修正 对应的前馈增益系数，通过软件控制方法简单直接提升SBW转向跟随性能、优化线控转 向品质。
附图说明
本发明附图旨在示出根据本发明的特定示例性实施例中所使用的方法、结构和/或 材料的一般特性，对说明书中的描述进行补充。然而，本发明附图是未按比例绘制的示意图，因而可能未能够准确反映任何所给出的实施例的精确结构或性能特点，本发明附 图不应当被解释为限定或限制由根据本发明的示例性实施例所涵盖的数值或属性的范 围。下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明原理示意图。
图2是本发明第二实施例示意图一。
图3是本发明第二实施例示意图二。
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书 所公开的内容充分地了解本发明的其他优点与技术效果。本发明还可以通过不同的具体 实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点加以应用，在没有背离发明总的设计思路下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以 下实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明下述示例性实施例可以多种不同的形 式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的具体实施例。应当理解的是，提供 这些实施例是为了使得本发明的公开彻底且完整，并且将这些示例性具体实施例的技术 方案充分传达给本领域技术人员。
第一实施例；
参考图1所示，本发明提供一种用于力感模拟控制器端的SBW角度跟随前馈控制方法，包括以下步骤：
对方向盘转速信号进行低通滤波处理后，进行方向盘转速信号死区处理，得到角度 跟随前馈控制使用的方向盘转速信号SV；
实车测试各车速各方向盘转速工况的角度跟随延迟；
形成随车速、随方向盘转速的角度跟随前馈增益表；
标定角度跟随前馈增益表中的增益系数FeedforwardG；
对方向盘角度信号低通滤波处理得到的当前方向盘角度SA。
方向盘外发目标角度为SA+SV*FeedforwardG。
第二实施例；
参考图1所示，本发明提供一种用于力感模拟控制器端的SBW角度跟随前馈控制方法，包括以下步骤：
对方向盘转速信号滤除毛刺和噪音后，进行方向盘转速信号死区处理，得到角度跟 随前馈控制使用的方向盘转速信号SV；
实车测试各车速各方向盘转速工况的角度跟随延迟；
形成随车速、随方向盘转速的角度跟随前馈增益表；
标定角度跟随前馈增益表中的增益系数FeedforwardG；
对方向盘角度信号滤除毛刺和噪音得到当前方向盘角度SA。
方向盘外发目标角度为SA+SV*FeedforwardG；
其中，所述方向盘转速信号死区处理包括：屏蔽方向盘未转动的转速信号；
和/或，屏蔽方向盘转速信号范围为[-2，2]的方向盘转速信号。
参考图2、图3所示，兹举例以下三种工况；
示例性的，外发目标角度(deg)＝方向盘角度(deg)+0.072*方向盘转速(deg/s)。0.072为该车速、该方向盘转速的角度跟随前馈增益系数值，该值存在于“随车速、随 方向盘转速的角度跟随前馈增益Map”中。
示例性的，20km/h、300deg/s的驾驶工况，对应的角度外发前馈增益值为0.059，则外发目标角度(deg)＝方向盘角度(deg)+0.059*方向盘转速(deg/s)。
示例性的，外发目标角度为：外发目标角度(deg)＝方向盘角度(deg)+0.03*方向盘转速(deg/s)。标定该车速该方向盘转速工况下的“随车速、随方向盘转速的角度跟 随前馈增益Map”值为0.03。参考图5所示，通过角度跟随前馈控制，达到目标角度和 实际转角接近重合的目的，从而充分降低角度跟随延迟，提高SBW角度跟随品质。
第三实施例；
本发明提供用于执行第一实施例或第二实施例任意一项所述SBW角度跟随前馈控制 方法中步骤的计算机可读介质。第三实施例；
第四实施例；
本发明提供一种用于力感模拟控制器端的SBW角度跟随前馈控制系统，包括：
预处理单元，其用于滤除方向盘转速信号和方向盘角度信号的毛刺和噪音，执行方 向盘转速信号死区处理；
接收单元，其用于接收外部实车测试获得的各车速各方向盘转速工况的角度跟随延 迟；
增益系数获取单元，其用于形成随车速、随方向盘转速的角度跟随前馈增益表；
计算单元，其根据预处理单元输出的方向盘转速信号和方向盘角度信号，以及增益 系数获取单查询前馈增益表获得的增益系数计算方向盘外发目标角度。
第五实施例；
本发明提供一种用于力感模拟控制器端的SBW角度跟随前馈控制系统，包括：
预处理单元，其用于滤除方向盘转速信号和方向盘角度信号的毛刺和噪音，执行方 向盘转速信号死区处理；
接收单元，其用于接收外部实车测试获得的各车速各方向盘转速工况的角度跟随延 迟；
增益系数获取单元，其用于形成随车速、随方向盘转速的角度跟随前馈增益表；
计算单元，其根据预处理单元输出的方向盘转速信号和方向盘角度信号，以及增益 系数获取单查询前馈增益表获得的增益系数计算方向盘外发目标角度；
方向盘外发目标角度为SA+SV*FeedforwardG；
SA为低通滤波处理得到的前方向盘角度，SV为方向盘转速信号进行低通滤波处理和死区处理得到角度跟随前馈控制使用的方向盘转速信号，FeedforwardG为增益系数；
其中，所述方向盘转速信号死区处理包括，屏蔽方向盘未转动的转速信号；
和/或，屏蔽方向盘转速信号范围为[-2，2]的方向盘转速信号。
除非另有定义，否则这里所使用的全部术语(包括技术术语和科学术语)都具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的意思相同的意思。还将理解的是，除非这里 明确定义，否则诸如在通用字典中定义的术语这类术语应当被解释为具有与它们在相关 领域语境中的意思相一致的意思，而不以理想的或过于正式的含义加以解释。
以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本 发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。
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