一种响应延时的补偿方法及相关组件与流程

本发明涉及控制领域，特别是涉及一种响应延时的补偿方法及相关组件。

背景技术：

1、由于自动驾驶车辆运动执行器在响应过程中会出现延迟现象，执行器包括电机、汽油/柴油发动机、电子液压/气压制动机构及电动转向机构等。该延迟时间为车辆主控制器下发指令到其接收到运动执行器反馈的状态值的时间，包括从车辆主控制器下发指令到执行器接收到指令的通信延时时间、执行器本身响应过程的延迟时间以及执行器反馈状态到车辆主控制器并接收到状态的通信延迟时间等，使得车辆在运动控制过程中很难实现精准的轨迹跟踪控制。为提高执行器的响应速度和精度，响应延时成为了亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种响应延时的补偿方法及相关组件，使得控制器与执行器之间的响应延时趋近于零，响应信号趋近于指令信号，实现控制器更精准的控制执行器。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种响应延时的补偿方法，包括：

3、确定预设时间内的车辆的控制器输出至所述车辆的执行器的指令信号与所述执行器返回至所述控制器的响应信号的第一对应关系，所述指令信号表征所述控制器发送至所述执行器的指令，所述响应信号表征所述执行器根据所述指令信号执行后的车辆状态；

4、根据所述第一对应关系确定所述指令信号与所述响应信号之间的响应延时；

5、根据所述响应延时确定补偿关系；

6、在发送当前的指令信号至所述执行器之前，根据所述补偿关系将所述当前的指令信号转换为输入信号，所述输入信号对应的所述响应延时小于预设值；

7、将所述输入信号替代所述当前的指令信号输入至所述执行器。

8、作为一种优选的实施例，确定预设时间内的车辆的控制器输出至所述车辆的执行器的指令信号与所述执行器返回至所述控制器的响应信号的第一对应关系之后，还包括：

9、以时间作为横坐标，所述指令信号的指令数值作为纵坐标，对所述指令信号与时间进行拟合确定所述指令信号与时间的第二对应关系。

10、作为一种优选的实施例，所述第二对应关系为xr(t)≈f(t)＝α0+α1t+α2t3+α3t3+α4t4+α5t5+α6t6+...+αntn，其中f(t)为t时刻的指令信号的指令数值，α0、α1、α2、α3、α4、α5、α6至αn为所述拟合多项式的系数，xr(t)为t时刻的所述指令信号的指令数值，n为正整数。

11、作为一种优选的实施例，确定预设时间内的车辆的控制器输出至所述车辆的执行器的指令信号与所述执行器返回至所述控制器的响应信号的第一对应关系之前，还包括：

12、获取所述指令信号u1，...，un，n为所述指令信号及所述响应信号的采样点个数，n为正整数；

13、获取所述响应信号x1，...，xn，所述响应信号与所述指令信号一一对应；

14、根据所述指令信号及所述响应信号确定第一对应关系其中x(s)为所述响应信号的序列的拉普拉斯变换象函数，u(s)为所述指令信号的序列的拉普拉斯变换象函数，tp为惯性时间常数，tp与所述执行器的响应时间呈正相关，td为所述控制器下发所述指令信号到所述执行器接收到所述指令信号的通信延时时间、所述执行器执行所述指令信号动作的延迟时间以及所述执行器返回所述响应信号到所述控制器接收到响应信号的通信延时时间中的一种或多种的组合。

15、作为一种优选的实施例，根据所述响应延时确定补偿关系之后，还包括：

16、根据所述第一对应关系确定所述响应信号与所述输入信号的第三对应关系其中x(t)为t时刻的所述响应信号的状态值，为t时刻所述响应信号的状态值的导数，u(t-h)为t-h时刻的所述输入信号的数值，t为时间变量，h＝td。

17、作为一种优选的实施例，所述指令信号与所述响应信号之间的响应偏差为e(t)＝x(t)-xr(t)，e(t)为t时刻的响应偏差，xr(t)为t时刻的所述指令信号的指令数值。

18、作为一种优选的实施例，根据所述第一对应关系确定响应信号与输入信号的第三对应关系之后，还包括：

19、对所述响应偏差求导并根据所述第三对应关系得到其中为t时刻的响应偏差的导数，为t时刻的所述指令信号的指令数值的导数。

20、作为一种优选的实施例，根据所述补偿关系将所述当前的指令信号转换为输入信号，包括：

21、根据所述补偿关系将所述当前的指令信号转换为输入信号输入至所述执行器，其中u(t)为t时刻的输入信号的数值，e(t)为t时刻的响应偏差，f(t+h)为t+h时刻的所述指令信号的指令数值，为t+h时刻的所述指令信号的指令数值的导数，k为所述控制器的增益系数，tp为惯性时间常数，h＝td，td为所述控制器下发所述指令信号到所述执行器接收到所述指令信号的通信延时时间、所述执行器执行所述指令信号动作的延迟时间以及所述执行器返回所述响应信号到所述控制器接收到响应信号的通信延时时间中的一种或多种的组合。

22、作为一种优选的实施例，设置补偿模块将所述指令信号转换为输入信号输入至所述执行器之后，还包括：

23、根据所述输入信号确定所述输入信号对应的所述响应偏差模型为其中为t时刻的响应偏差的导数。

24、作为一种优选的实施例，根据所述输入信号确定所述输入信号对应的所述响应偏差之后，还包括：

25、根据所述输入信号对应的所述响应偏差模型设计参数p并构建laypunov函数其中，et(t)为e(t)的转置，为在r时刻响应偏差的导数的转置，为在r时刻响应偏差的导数，e2β(r-t)为指数函数，p、q及β为大于0的变量；

26、求解由laypunov函数推导的线性矩阵不等式得到参数p；

27、根据所述参数p的数值确定所述控制器的增益系数k的数值。

28、为解决上述技术问题，本发明还提供了一种响应延时的补偿系统，包括：

29、第一确定单元，用于确定预设时间内的车辆的控制器输出至所述车辆的执行器的指令信号与所述执行器返回至所述控制器的响应信号的第一对应关系，所述指令信号表征所述控制器发送至所述执行器的指令，所述响应信号表征所述执行器根据所述指令信号执行后的车辆状态；

30、第二确定单元，用于根据所述第一对应关系确定所述指令信号与所述响应信号之间的响应延时；

31、第三确定单元，用于根据所述响应延时确定补偿关系；

32、补偿单元，用于在发送当前的指令信号至所述执行器之前，根据所述补偿关系将所述当前的指令信号转换为输入信号，所述输入信号对应的所述响应延时小于预设值；

33、输入单元，用于将所述输入信号替代所述当前的指令信号输入至所述执行器。

34、为解决上述技术问题，本发明还提供了一种响应延时的补偿装置，包括：

35、存储器，用于存储计算机程序；

36、处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述响应延时的补偿方法的步骤。

37、为解决上述技术问题，本发明还提供了一种控制器，包括上述的响应延时的补偿装置。

38、为解决上述技术问题，本发明还提供了一种车辆，包括上述的控制器。

39、为解决上述技术问题，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述响应延时的补偿方法的步骤。

40、本技术提供了一种响应延时的补偿方法及相关组件，应用于控制领域，包括确定预设时间内的车辆的控制器输出至车辆的执行器的指令信号与执行器返回至控制器的响应信号的第一对应关系；根据第一对应关系确定指令信号与响应信号之间的响应延时；根据响应延时确定补偿关系；在发送当前的指令信号至执行器之前，根据补偿关系将当前的指令信号转换为输入信号，所述输入信号对应的响应延时小于预设值；将输入信号替代所述当前的指令信号输入至执行器。预先对输入至执行器的信号进行调整，可以使得控制器与执行器之间的响应延时趋近于零，响应信号趋近于指令信号，实现控制器更精准的控制执行器。