一种基于自适应跟踪控制的线控转向系统及控制方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115848488A(43)申请公布日2023.03.28(21)申请号202310086498.7(22)申请日2023.02.09(71)申请人安徽大学地址230000安徽省合肥市蜀山区肥西路3号(72)发明人何舒平陈欢(74)专利代理机构南京匠桥专利代理有限公司32568专利代理师赖灿彬(51)Int.Cl.B62D6/00(2006.01)B62D137/00(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称一种基于自适应跟踪控制的线控转向系统及控制方法(57)摘要本发明涉及强化学习及跟踪控制技术领域，尤其涉及一种基于自适应跟踪控制的线控转向系统及控制方法，通过进行系统建模，针对系统中可能出现的不确定性和非线性，用模糊控制处理其非线性项，然后结合强化学习方法，借助参考轨迹命令生成器构建一个增广跟踪系统并且满足给定的性能指标，再通过设计强化学习算法得到最优控制器，相对于其他线控转向系统控制方法，本发明不需要系统内部动力学知识，能够在一定程度上实现无模型控制，在很大程度上减少了系统的计算量，并且能满足更多情况下的实际工况要求，能够有效处理含有系统不确定性和非线性的线控转向系统。CN115848488ACN115848488A权利要求书1/2页1.一种基于自适应跟踪控制的线控转向系统控制方法，其特征在于，系统建模，得到带有不确定性和非线性的线控转向系统模型其中，是系统的角位移，Jm是系统的惯性力矩，Bm是系统粘性阻尼，g(t)表示系统的不确定性，表示非线性摩擦力矩，是系统的自回正力矩，是电流，是电机常数；将非线性摩擦力矩和系统的自回正力矩作为一个整体扰动d(t)，将其构造成状态空间表达式为;其中，x表示系统状态，u表示系统控制输入，g(t)表示系统的不确定性，d是系统整体扰动，A、B、D、c均为系统转移矩阵，y是系统输出；处理线控转向系统的非线性和不确定性，得到全局模糊系统；将所得到的全局模糊系统线性化处理后，结合参考轨迹命令生成器定义新的增广状态，构建增广跟踪系统；设计强化学习算法得到最优控制器。2.根据权利要求1所述的线控转向系统控制方法，其特征在于，所述处理系统非线性和不确定性通过模糊控制来处理，模糊控制的IF‑THEN模糊规则为：得到全局模糊系统，其中，z是预设的已知的前提变量，t代表时域，p表示第p个集合，i是模糊规则的数量，M是模糊集，s表示集合的总数，h为预定义的系数，且。3.根据权利要求1所述的线控转向系统控制方法，其特征在于，所述构建增广跟踪系统包括：参考轨迹命令生成器为：定义增广状态为，结合参考轨迹命令生成器得到增广跟踪系统，其中r表示给定的参考信号，t表示时域，F是由和r推导产生的，T表示系统转置。4.根据权利要求1所述的线控转向系统控制方法，其特征在于，设计强化学习算法得到2CN115848488A权利要求书2/2页最优控制器包括：针对得到的增广跟踪系统，设置全局性能指标为为了最小化全局性能指标，根据最优控制理论，通过求解代数黎卡蒂方程得到唯一的正定解；根据正定解得到最优控制增益K和模糊控制器，其中，J是定义的全局性能指标，是时域t内的一段，Q，R均是给定的实数矩阵，是折扣因子。5.一种基于自适应跟踪控制的线控转向系统，其特征在于，包括方向盘模块、转向模块和电子控制模块，所述电子控制模块用于根据如权利要求1‑4中任意一项所述的线控转向系统控制方法得到的最优控制器，传递信号给转向模块改变前轮转向角使得其跟踪驾驶员给出的方向盘命令。3CN115848488A说明书1/5页一种基于自适应跟踪控制的线控转向系统及控制方法技术领域[0001]本发明涉及强化学习及跟踪控制技术领域，尤其涉及一种基于自适应跟踪控制的线控转向系统及控制方法。背景技术[0002]作为汽车工业发展的新趋势，线控技术已经被研究并应用于现代车辆的几乎每个部分，如线控转向，线控油门，线控加速等。作为车辆线控技术的关键组成部分，线控转向系统使用转向电机产生转向前轮的扭矩，反馈电机产生反馈扭矩让驾驶员感知前轮和路面之间的相互作用，以及电子控制系统来控制整个线控转向系统，这种结构极大的提高了汽车性能，其可变传动比可根据具体的行驶工况使汽车的转向性能达到最优，从而提高操纵稳定性。同时基于线控技术的主动转向可以充分提高汽车的主动安全性。但目前，线控转向系统主要存在以下难点：在实际情况中，线控转向汽车行驶时可能会受到一些外部扰动和环境影响，那么如何有效处理含有系统不确定性和非线性的线控转向系统，使之达到预期的跟踪效果。发明内容[0003]有鉴于此，本发明的目的在于提出一种基于自适应跟踪控制的线控转向系统及控制方法，以解决带有不确定性和非线性且动力学未知的线控转向汽车系统的跟踪控