[发明专利]自动驾驶车辆转向系统的建模方法和车辆转向系统

权利要求书

1.一种自动驾驶车辆转向系统的建模方法，该方法包括以下步骤：

采集自动驾驶车辆的车辆信息，对所述车辆信息进行测试以获得测试数据；其中，所述测试数据包括方向盘转角命令信号、方向盘转角响应信号和车速；

根据所述测试数据识别车辆的转向系统中的非线性参数；其中，该非线性参数包括命令响应延迟和滞回特性数值；

根据转向系统中的非线性参数识别转向系统中的固有频率和阻尼比；

根据转向系统中的固有频率和阻尼比，建立自动驾驶车辆转向系统模型，利用该自动驾驶车辆转向系统模型控制车辆转向。

2.根据权利要求1所述的建模方法，其特征在于，所述对所述车辆信息进行测试以获得测试数据包括以下子步骤：

采集多组方向不同的固定方向连续阶跃信号的方向盘命令，其中，相邻阶跃信号的间隔应当不少于预设的时长阈值，阶跃信号个数不少于预设的数量阈值；

采集幅值相近、且频率在预设频率范围内的多个方向盘转角命令信号，所述方向盘转角命令信号为正弦信号，该正弦信号的持续时间在预设的周期范围内。

3.根据权利要求1所述的建模方法，其特征在于，识别卡车的转向系统中的非线性参数包括以下子步骤：

根据方向盘转角命令信号的变化时间和方向盘转角响应信号的变化时间获取车辆转向系统的命令响应延迟；

根据方向盘转角命令信号经过阶跃信号后的稳态值和方向盘转角响应信号经过阶跃信号后的稳态值获取滞回特性数值。

4.根据权利要求1所述的建模方法，其特征在于，识别车辆的转向系统中的非线性参数包括步骤：

读取正弦输入信号测试下的命令-响应幅值差来识别卡车的转向系统中的非线性参数。

5.根据权利要求1所述的建模方法，其特征在于：基于递归最小二乘法的二阶系统识别所述转向系统中的固有频率和阻尼比。

6.根据权利要求5所述的建模方法，其特征在于：

建立以时间变量为横轴、方向盘转角为纵轴的坐标系，在该坐标系下对方向盘转角响应信号进行平移，获得平移后的方向盘转角响应信号；

以方向盘转角命令信号作为输入信号，以所述平移后的方向盘转角响应信号作为输出信号，将自动驾驶车辆转向系统视为离散二阶系统，并利用递归最小二乘法拟合出相应车速下该二阶系统的固有频率和阻尼比。

7.根据权利要求1所述的建模方法，其特征在于，所述建立自动驾驶车辆转向系统模型包括以下步骤；

根据转向系统中的固有频率和阻尼比设置插值表；

将车辆的车速作为输入量，根据所述插值表获得与该车速有关的固有频率和阻尼比；

将与该车速有关的固有频率和阻尼比输入二阶系统模型中建立所述自动驾驶车辆转向系统模型。

8.根据权利要求1-7任一项所述的建模方法，其特征在于，基于梯度下降法对所述转向系统模型的参数进行优化。

9.根据权利要求8所述的建模方法，其特征在于，采用基于梯度下降法的参数优化方法对自动驾驶卡车转向系统模型的参数进行优化获得优化后的模型参数；

将优化后的模型参数输入自动驾驶卡车转向系统模型，获得优化后的自动驾驶卡车转向系统模型；

其中，所述模型参数包括命令响应延迟、滞回特性大小和各车速下的固有频率、阻尼比。

10.根据权利要求1所述的建模方法，其特征在于，采用如下评价标准公式对自动驾驶卡车转向系统模型进行评价，以判断该模型的精准度；

其中，N为所参与评价的数据组数，N_d为单个参与评价的一组数据的数据个数，θ_model为自动驾驶卡车转向系统模型运行输出的方向盘转角响应信号，θ_real为测试数据的方向盘转角响应信号；J为评价标准。

11.一种自动驾驶车辆转向系统，其特征在于，该转向系统利用如权利要求1-10任一项所述的建模方法建立自动驾驶车辆转向系统模型，并利用该自动驾驶车辆转向系统模型控制车辆转向。