[发明专利]基于滑模补偿器技术的线控转向系统控制方法

说明书

技术领域

本发明属于车辆工程领域的线控转向技术，具体涉及一种基于滑模补偿器技术的线控转向系统控制方法。

背景技术

线控转向系统的核心是转向性能对参数变化、外部干扰和道路条件的变化是否保持鲁棒性，虽然传统的比例微分控制的转向性能是可以接受的，然而对控制器的设计应为线控转向系统实现良好的转向性能，尤其是当道路条件具有大不确定性和不可预知的变化。

为此，人们做出了各种努力，如题为“Steering control of motorcycles using steer-by-wire system”,Y.Marumo and M.Nagai,Veh.Syst.Dyn.vol.45,no.9,pp.445–458,2007.(“线控转向系统的摩托车转向控制方法”，Y.Marumo and M.Nagai,《车辆系统动力学》，2007年第45卷第9期445-458页)的文章,该文提出了状态反馈控制方案，采用线性二次型技术提出了驾驶摩托车搭载的线控转向系统的转向角跟踪参考转向信号，然而，此传统反馈控制的缺点是，闭环系统可以稳定附近的平衡，但当有大不确定性道路条件时并不能保证闭环性能。

题为“Implementation and development of an adaptive steering-control system”，A.E.Cetin,M.A.Adli and D.E.Barkana,IEEE Trans.Veh.Technol,vol.59,no.1,pp.75–83,2010.(“自适应转向控制系统的实现与开发”，A.E.Cetin,M.A.Adli and D.E.Barkana.《IEEE学报-车辆技术期刊》，2010年第59卷第1期75-83页)的文章,该文提出了自适应极点配置控制器被用来减少跟踪误差，但是，一个实际的问题是，在参数估计中没有考虑道路条件对转向性能的影响。

综上，现有的线控转向系统控制方法还存在如下问题：

1、PID控制简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，可是存在着信号处理太简单，控制精度不足的问题；

2、H∞控制在控制理论、控制方法及应用等方面，经过多年的发展，已成为一种具有较完整体系的鲁棒控制理论，可是存在着诸如理论复杂、计算量大和参数摄动范围有限等问题；

因此，本领域需要一种能够实现在线控转向系统中克服大不确定性和不同道路条件影响并具有强鲁棒性的控制方法，以提升车辆的转向性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服现有技术中控制器的跟踪性能鲁棒性不强及控制器的跟踪误差控制精度低的不足，提供一种基于滑模补偿器技术的线控转向系统控制方法。

本发明的目的是这样实现的，本发明提供了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δ_f和方向盘转角θ_h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δ_f和方向盘转角θ_h；

步骤2，根据步骤1所得的前轮转角δ_f和方向盘转角θ_h，定义跟踪误差ε_θ＝δ_f-θ_hr，其中θ_hr为方向盘转动参考角，N_θ是方向盘转角θ_h和前轮转角δ_f之间的比例因子；

步骤3，将步骤1采集到的前轮转角δ_f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θ_hr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ε_θ、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ε_θ、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δ_f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；