基于滑模补偿器技术的线控转向系统控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107065542A(43)申请公布日2017.08.18(21)申请号201710184463.1(22)申请日2017.03.24(71)申请人合肥工业大学地址230009安徽省合肥市屯溪路193号(72)发明人王海史立恒李正浩郁明曹睿哲(74)专利代理机构合肥和瑞知识产权代理事务所(普通合伙)34118代理人王挺(51)Int.Cl.G05B13/04(2006.01)B62D6/00(2006.01)B62D137/00(2006.01)权利要求书4页说明书9页附图2页(54)发明名称基于滑模补偿器技术的线控转向系统控制方法(57)摘要本发明公开了一种基于滑模补偿器技术的线控转向系统控制方法，该方法通过实时采集前轮转角δf、方向盘转动参考角θhr，定义跟踪误差εθ为前轮转角δf和方向盘转动参考角θhr的差值，然后结合通过鲁棒微分器分别得到的一并作为输入量给到滑模补偿器和标称控制器中计算，分别得到u0和u1，u0是用于处理集总不确定性的补偿器信号，u1是标称控制信号。再考虑线控转向系统中的不确定性，闭环控制输入信号u由两部分组成：u＝u0+u1，闭环控制输入信号u传送到线控转向系统设备中给转向电机发送电压指令，控制车轮转动，得到理想前轮转角δ′f。CN107065542ACN107065542A权利要求书1/4页1.一种基于滑模补偿器技术的线控转向系统控制方法，包括前轮转角δf和方向盘转角θh的实时信号采集，其特征在于，主要步骤如下：步骤1，令转向系统两个伺服驱动器均运行在转矩控制模式，实时采集前轮转角δf和方向盘转角θh；步骤2，根据步骤1所得的前轮转角δf和方向盘转角θh，定义跟踪误差εθ＝δf-θhr，其中θhr为方向盘转动参考角，Nθ是方向盘转角θh和前轮转角δf之间的比例因子；步骤3，将步骤1采集到的前轮转角δf通过鲁棒微分器1得到前轮转角观测值的角速度将步骤2得到的方向盘转动参考角θhr通过鲁棒微分器2得到方向盘转动参考角观测值的角速度再将方向盘转动参考角观测值的角速度通过鲁棒微分器3得到方向盘转动参考角观测值的角加速度步骤4，将步骤2得到的跟踪误差εθ、步骤3得到的前轮转角观测值的角速度和方向盘转动参考角观测值的角速度得到标称控制信号u1；将步骤2得到的跟踪误差εθ、步骤3得到的前轮转角观测值的角速度和方向盘转动参考角观测值的角速度给到滑模面上，得到滑模变量s；再将得到的滑模变量s、前轮转角δf和前轮转角观测值的角速度作为输入变量输入到滑模补偿器中，得到补偿器信号u0；步骤5，根据步骤4中得到的补偿器信号u0和标称控制信号u1，并考虑线控转向系统中的不确定性，设闭环控制输入信号u由两部分组成，即u＝u0+u1；步骤6，将步骤5中的闭环控制输入信号u传送到线控转向系统设备中给转向电机发送电压指令，控制车轮转动，得到理想前轮转角δ′f。2.根据权利要求1所述的一种基于滑模补偿器技术的线控转向系统控制方法，其特征在于，步骤1所述实时信号采集的采样周期ΔT＝0.001秒。3.根据权利要求1所述的一种基于滑模补偿器技术的线控转向系统控制方法，其特征在于，步骤3所述通过鲁棒微分器1得到前轮转角观测值的角速度通过鲁棒微分器2得到方向盘转动参考角观测值的角速度和通过鲁棒微分器3得到方向盘转动参考角观测值的角加速度的步骤分别如下：前轮转角观测值的角速度的表达式为式中，v是前轮转角角速度估计值的鲁棒微分器输出，v1是鲁棒微分器1的中间变量，t是积分时间变量，σf是鲁棒微分器1滑模变量，σf＝x-δf，x是前轮转角观测值，δf是前轮转角，α1是前轮转角系数1且是一个正常数，ζ1是前轮转角系数2且2CN107065542A权利要求书2/4页是一个正常数；方向盘转动参考角观测值的角速度的表达式为式中，w是方向盘转动参考角角速度估计值的鲁棒微分器输出，w1是鲁棒微分器2的中间变量，w1＝∫(-α2sign(σhr))dt，t是积分时间变量，σhr是鲁棒微分器2滑模变量，σhr＝y-θhr，y是方向盘转动参考角观测值，θhr是方向盘转动参考角，α2是方向盘转动参考角系数1且是一个正常数，ζ2是方向盘转动参考角系数2且是一个正常数；方向盘转动参考角观测值的角加速度的表达式为式中，q是方向盘转动参考角角加速度估计值的鲁棒微分器输出，q1是鲁棒微分器3的中间变量，t是积分时间变量，是鲁棒微分器3滑模变量，是方向盘转动参考角观测值的角速度，是方向盘转动参考角角速度，α3是方向盘转动参考角角速度系数1且是个正常数，ζ3是方向盘转动参考角角速度系数2且是个正常数。4.根据权利要求1所述的一种基于滑模补偿器技术的线控转向系统控制方法，其特征在于，所述的标称控制信号u1的表达