[发明专利]一种汽车线控转向系统的分数阶PID控制方法

摘要

本发明公开了一种汽车线控转向系统的分数阶PID控制方法。汽车线控转向系统主要由电子控制单元模块、转向盘模块、转向电机模块、前轮转向模块等组成，联立各模块的传递函数可得到汽车线控转向系统的动力学传递函数。结合系统的传递函数和分数阶PID控制传递函数得到开环系统的相角与增益，根据开环系统的稳定裕量指标，利用粒子群优化算法计算得到分数阶PID控制器的控制参数Kp，KI，KD，λ，μ。通过分数阶PID控制器计算得到的控制量驱动转向电机，使其输出理想的转向扭矩。本发明所述的控制策略能实现汽车线控转向系统的理想控制，提高系统的鲁棒性和稳态性能；本发明采用了浮点型的TIDSP28355作为核心处理器，对分数阶微积分进行高效处理运算。

主权项

一种汽车线控转向系统的分数阶PID控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1：根据汽车线控转向系统中的力矩平衡动力学方程，结合转向电机的电压平衡方程可得到系统的传递函数，根据系统参数的已知参量计算得出系统的相角与增益；步骤2：根据分数阶PID控制器的传递函数，计算得出分数阶PID控制器的相角与增益；步骤3：联立汽车线控转向系统的传递函数与分数阶PID控制器的传递函数，根据步骤1和步骤2中的相角与增益便可计算得出系统的开环相角与增益；步骤4：利用开环系统的稳定裕量指标，以此作为分数阶PID控制器参数计算的目标函数及约束条件，采用粒子群优化算法对目标函数进行求取极小值，计算得出控制器的五个控制参数，即：比例系数Kp、积分系数KI、微分系数KD、积分阶次λ、微分阶次μ，用以实现分数阶PID控制器对汽车线控转向系统的转向电机的控制；步骤5：根据所整定的分数阶PID控制器参数，利用其时域表达式计算出控制器的输出控制量，通过PWM方式来驱动转向电机。