[发明专利]用于约束转向系统的指令转向角的限制系统

说明书

本发明提供一种用于包括电动助力转向(EPS)系统的车辆的约束指令转向角的限制系统，其包括与车辆的至少一个其他系统成电子通信的控制器。控制器执行指令以接收多个轨迹规划输入，每个轨迹规划输入被表达为包括多个值的数组，其中多个轨迹规划输入包括轨迹速度数组、轨迹加速度数组和轨迹曲率数组。控制器还执行指令以基于指令转向角的相应理想变化率和EPS系统所允许的最大变化率来确定最大转向角变化率。

技术领域

本公开涉及用于约束发送给作为车辆的一部分的转向系统的指令转向角的系统和方法。更明确地说，本公开涉及用于基于车辆的当前轨迹限制发送给转向系统的指令转向角的变化率的系统和方法。

背景技术

半自主和自主车辆在道路上变得越来越普遍。在半自主或免手驾驶期间，可以采用模型预测控制来确定车辆的加速、制动和转向。模型预测控制器试图通过控制提供给车辆转向系统的指令转向角来跟踪车辆的目标轨迹。模型预测控制器根据基于时间的轨迹信息、定位输入和规划者输入来确定指令转向角。然而，应当了解，有时定位输入可能有噪声并且生成不连续的信号。有噪声且不连续的定位输入信号可能会对指令转向角的计算产生不利影响。特别是，如果指令转向角的值有突然跳跃，那么这可能会使方向盘产生噪声或抖动，一些驾驶员可能会对此感到不快。

因此，尽管当前系统实现了它们的预期目的，但是本领域中需要一种用于确定指令转向角的改进系统。明确地说，本领域中需要一种在确定指令转向角时减轻有噪声或不连续定位输入的影响的系统。

发明内容

根据几个方面，公开了一种用于包括电动助力转向(EPS)系统的车辆的约束指令转向角的限制系统。限制系统包括与车辆的至少一个其他系统成电子通信的控制器。控制器执行指令以接收多个轨迹规划输入，每个轨迹规划输入被表达为包括多个值的数组，其中多个轨迹规划输入包括轨迹速度数组、轨迹加速度数组和轨迹曲率数组。控制器还执行指令以基于轨迹规划输入为每个曲率值确定指令转向角的相应理想(ideal)变化率，该每个曲率值是轨迹曲率数组的一部分。控制器还执行指令来为每个轨迹速度值确定EPS系统所允许的最大变化率，该曲率速度值为轨迹速度数组的一部分。最后，控制器执行指令以基于指令转向角的相应理想变化率和EPS系统所允许的最大变化率来确定最大转向角变化率，其中最大转向角变化率限制指令转向角。

在一个方面，控制器通过执行指令以基于轨迹曲率的当前值、轨迹曲率的后续值以及轨迹曲率的当前值与轨迹曲率的后续值之间的时间变化确定轨迹曲率的变化率来为作为轨迹曲率数组的一部分的每个曲率值确定指令转向角的相应理想变化率。

在另一方面，轨迹曲率的变化率由下式确定

其中表示轨迹曲率的变化率，ρ_n表示轨迹曲率的当前值，ρ_n+1表示轨迹曲率的后续值，并且Δt表示轨迹曲率的当前值ρ_n与轨迹曲率的后续值之间的时间变化。

在又一方面，控制器通过执行指令以基于轨迹曲率的变化率、车辆的轴距、车辆的转向梯度和车辆的纵向速度分量确定指令转向角的相应理想变化率来为作为轨迹曲率数组的一部分的每个曲率值确定指令转向角的相应理想变化率。

在再一方面，指令转向角的相应理想变化率由下式确定：

其中是指令转向角的相应理想变化率，是轨迹曲率的变化率，L是车辆的轴距，EG是车辆的转向梯度，并且v_x是车辆的轨迹的纵向速度分量。

在一个方面，控制器包括保存在存储器中的一个或多个查找表，并且一个或多个查找表提供针对特定轨迹速度值所允许的最大变化率。

在另一方面，控制器通过执行指令以基于特定轨迹速度值在一个或多个查找表中定位对应的最大变化率值来确定EPS系统所允许的最大变化率。

在又一方面，控制器基于校准因子确定最大转向角变化率。