一种车辆方向盘扭矩确定方法以及装置与流程

本技术属于车辆控制领域，尤其涉及一种车辆方向盘扭矩确定方法以及装置。

背景技术：

1、车辆轨迹优化控制是一项关键的技术，旨在优化车辆在特定环境中的运动轨迹，以实现更高效、更安全和更智能的驾驶。车辆轨迹优化控制之中的车辆横向控制是根据当前车辆状态和预期轨迹计算出期望方向盘转角，实时控制方向盘转角使车辆在规划的轨迹上行驶。方向盘转向控制是通过电机将期望扭矩输出到扭矩转向柱上从而控制方向盘转动。

技术实现思路

1、本技术提供了一种车辆方向盘扭矩确定方法以及装置。本技术方法通过基于方向盘转角和方向盘角速度实现双环比例积分微分(proportional integral derivative，pid)控制方法确定方向盘期望转角、方向盘期望角速度以及方向盘期望扭矩，使方向盘较为平稳地达到期望角度，用于解决方向盘转速无法控制导致的方向盘频繁震荡或者车辆难以到达期望角度的问题。在确定期望扭矩的过程中，利用标定的扭矩参考值实现快速计算和变速积分，根据不同速度和转角标定制作最大扭矩值查找表，根据当前扭矩和最大扭矩差值反馈给积分器从而提前抑制超调或者积分不足的情况。不仅如此，由于本技术方法还考虑车辆行驶速度、方向盘角度以及方向盘角速度，因此具有较好的抗干扰性和适应性，可以适应车辆横向控制中在不同车辆行驶速度下的不同方向盘角度切换需求。

2、第一方面，提出了一种车辆方向盘扭矩确定方法。首先获取方向盘的期望转角，所述期望转角为方向盘转角的目标值；然后基于转动限幅和当前方向盘转角确定k个时刻的角度偏差，其中，所述转动限幅是单位时刻间隔的方向盘转角的幅度限值，其中，k为正整数；再基于所述k个时刻的角度偏差确定所述k个时刻的期望角速度；最后，基于所述k个时刻的期望角速度确定所述k个时刻的期望扭矩，其中，所述k个时刻的期望扭矩用于将所述方向盘调整到所述期望转角。

3、在一些可能的实施例之中，前文所提到的基于转动限幅和当前方向盘转角确定k个时刻的角度偏差的方法，可以包括如下步骤：首先，基于转动限幅和第i-1个时刻的转角参考值确定所述第i个时刻的转角参考值；其中，第i个时刻的角度偏差是第i个时刻的转角参考值与当前方向盘转角之间的差值，所述第i个时刻的转角参考值小于所述期望转角，i为正整数，i小于或等于k；其次，将所述第i个时刻的转角参考值与所述当前方向盘转角之间的差值确定为第i个时刻的所述角度偏差。

4、在一些可能的实施例之中，前文所提到的基于转动限幅和第i-1个时刻的转角参考值确定所述第i个时刻的转角参考值的方法，可以包括如下几个情形：首先是，在所述期望转角与第i-1个时刻的转角参考值之差大于所述转动限幅的情况下，第i个时刻的所述转角参考值是第i-1个时刻的转角参考值与所述转动限幅之和。或者是，在第i-1个时刻的转角参考值与所述期望转角之差大于所述转动限幅的情况下，第i个时刻的所述转角参考值是第i-1个时刻的转角参考值与所述转动限幅之差。或者是，在所述期望转角与第i-1个时刻的转角参考值之差小于或等于所述转动限幅，或者第i-1个时刻的转角参考值与第i个时刻的所述期望转角之差小于或等于所述转动限幅的情况下，第i个时刻的所述转角参考值为第i个时刻的所述期望转角。

5、在一些可能的实施例之中，前文所提到的转动限幅与车辆行驶速度呈负相关关系，其中，在车辆行驶速度增大的情况下所述转动限幅减小，在车辆行驶速度减小的情况下所述转动限幅增大。

6、在一些可能的实施例之中，前文所提到的基于所述k个时刻的角度偏差确定所述k个时刻的期望角速度的方法，可以包括如下步骤：首先，基于第j个时刻的角速度偏差确定所述第j个时刻的第一误差积分系数，其中，第j个时刻的角速度偏差为第j个时刻的角速度参考值与第j-1个时刻的期望角速度之差，所述角速度参考值包括基于第j个时刻的角度偏差进行幅度限制得到的方向盘角速度，其次，根据第j个时刻的第一误差积分系数以及前j个时刻的角度偏差确定第j个时刻的期望角速度，其中，j为正整数，j小于等于k。

7、在一些可能的实施例之中，前文所提到的确定第一误差积分系数的方式，可以分为如下三种情形：

8、在第j个时刻的所述角速度参考值与第j-1个时刻的所述期望角速度对应的方向盘转动方向相同，并且第j个时刻的所述角速度参考值与第j个时刻的所述角速度偏差对应的方向盘转动方向相反的情况下，第j个时刻的所述第一误差积分系数与第j个时刻的所述角速度偏差呈正相关关系，并且第j个时刻的所述第一误差积分系数的值小于1；其中，第j个时刻的所述期望角速度指示第j个时刻方向盘转动的角速度，j为正整数，j小于等于k；

9、或者，在第j个时刻的所述角速度参考值与第j-1个时刻的所述期望角速度对应的方向盘转动方向相同，并且第j个时刻的所述角速度参考值与第j个时刻的所述角速度偏差对应的方向盘转动方向相同的情况下，第j个时刻的所述第一误差积分系数与第j个时刻的所述角速度偏差呈负相关关系，第j个时刻的所述第一误差积分系数与第j个时刻的所述角度偏差呈正相关关系，并且第j个时刻的所述第一误差积分系数的值大于1；

10、或者，在第j个时刻的所述角速度参考值与第j-1个时刻的所述期望角速度对应的方向盘转动方向相反的情况下，第j个时刻的所述第一误差积分系数与第j个时刻的所述角速度偏差呈正相关关系，并且第j个时刻的所述第一误差积分系数的值大于1。

11、在一些可能的实施例之中，前文所提到的基于所述k个时刻的期望角速度确定所述k个时刻的期望扭矩的方法，可以包括如下步骤：首先，根据当前车辆行驶速度、当前方向盘转角和扭矩参考标定表确定第m个时刻的扭矩参考值，其中，所述扭矩参考标定表记录有车辆行驶速度、方向盘转角以及扭矩参考值之间的对应关系。其次，根据第m个时刻的扭矩偏差确定第m时刻的第二误差积分系数，其中，所述第m个时刻的扭矩偏差为第m个时刻的扭矩参考值与第m-1个时刻的期望扭矩之差。最后，根据第j个时刻的第二误差积分系数以及前m个时刻的转速偏差确定第m个时刻的所述期望扭矩，其中，所述转速偏差为第m个时刻的期望角速度与当前方向盘角速度的差值，m为正整数，m小于等于k。

12、在一些可能的实施例之中，前文所提到的对于所述扭矩采样标定表之中每个所述扭矩采样值，对应的车辆速度与对应的方向盘转角之间的数值呈负相关关系。

13、在一些可能的实施例之中，前文所提到的根据第m个时刻的扭矩偏差确定第m时刻的第二误差积分系数的方法，可以包括如下情形：第一类，在所述扭矩偏差小于或等于第一阈值并且所述角度偏差为正值的情况下，所述第二误差积分系数的值为第一常量，其中，所述第一阈值为负数值，所述第一常量为小于1的正值。第二类，在所述扭矩偏差小于或等于第一阈值并且所述角度偏差为负值的情况下，所述第二误差积分系数的值为第二常量，其中，所述第二常量为大于1的正值。第三类，在所述扭矩偏差在大于所述第一阈值和小于第二阈值并且所述角度偏差为正值的情况下，所述第二误差积分系数与所述扭矩偏差呈正相关关系，其中，所述第二阈值为正数值。第四类，在所述扭矩偏差在大于所述第一阈值和小于第二阈值并且所述角度偏差为负值的情况下，所述第二误差积分系数与所述扭矩偏差呈负相关关系，其中，所述第一阈值和所述第二阈值之间的绝对值相同。第五类，在所述扭矩偏差大于所述第二阈值并且所述角度偏差为正值的情况下，所述第二误差积分系数的值为第三常量，其中，所述第三常量为大于1的正值。第六类，在所述扭矩偏差大于所述第二阈值并且所述角度偏差为负值的情况下，所述第二误差积分系数的值为第四常量，其中，所述第四常量均为小于1的正值。

14、第二方面，提出了一种车辆方向盘扭矩确定装置，包括获取模块、确定模块。其中，获取模块用于获取方向盘的期望转角，所述期望转角为方向盘转角的目标值。其次，确定模块，用于基于转动限幅和当前方向盘转角确定k个时刻的角度偏差，其中，第i个时刻的角度偏差是第i个时刻的转角参考值与当前方向盘转角之间的差值，所述第i个时刻的转角参考值小于所述期望转角，所述转动限幅是单位时刻间隔的方向盘转角的幅度限值，其中，k、i为正整数，i小于等于k。该确定模块，还用于基于所述k个时刻的角度偏差确定所述k个时刻的期望角速度，其中，第j个时刻的所述期望角速度指示第j个时刻方向盘转动的角速度，j为正整数，j小于等于k。该确定模块，还用于基于所述k个时刻的期望角速度确定所述k个时刻的期望扭矩，其中，所述k个时刻的期望扭矩用于将所述方向盘调整到所述期望转角，第m个时刻的期望扭矩指示第m个时刻至第m+1个时刻调整方向盘的扭矩，m为正整数，m小于等于k。

15、第三方面，提出了一种计算设备，包括存储器中和处理器。其中，存储器中存储指令，处理器运行存储器中的指令的情况下，能够实现第一方面任意实施例的方法。

16、第四方面，提出了一种车辆，包括第三方面的计算设备或第二方面任意实施例所述的装置。

17、第五方面，提出了一种非易失性存储介质，包括多个指令，指令被计算设备运行的情况下，能够实现第一方面任意实施例要求的方法。

18、本技术方法通过基于方向盘转角和方向盘角速度实现双环比例积分微分控制方法确定方向盘期望转角、方向盘期望角速度以及方向盘期望扭矩，使方向盘较为平稳地达到期望角度，用于解决方向盘转速无法控制导致的方向盘频繁震荡或者车辆难以到达期望角度的问题。在确定期望扭矩的过程中，利用标定的扭矩参考值实现快速计算和变速积分，根据不同速度和转角标定制作最大扭矩值查找表，根据当前扭矩和最大扭矩差值反馈给积分器从而提前抑制超调或者积分不足的情况。不仅如此，由于本技术方法还考虑车辆行驶速度、方向盘角度以及方向盘角速度，因此具有较好的抗干扰性和适应性，可以适应车辆横向控制中在不同车辆行驶速度下的不同方向盘角度切换需求。