自动驾驶车辆转向控制(通过扭矩控制实现方向盘转角控制)

本文介绍通过增量式PID控制器实现通过对自动驾驶车辆的EPS进行扭矩响应控制从而实现对期望方向盘转角的控制。

控制器采用增量式PID

对连续PID控制以一定离散化方法离散后就可以得到数字PID控制，离散的本质是采样，假设采样为周期采样，采样周期为T，离散自变量为n，则离散PID控制可以表示为：

上式也表示出了位置式PID控制算法。
根据位置式PID控制公式，写出n-1时刻的控制量：

此处，我们仅使用PI控制即可。
可以看到，增量式PID与位置PID是相似的，参数的表达方式略有不同，在正定过程中要注意相关公式的计算，Ki 和 Kd 的参数中有两个参数，其中T为采样周期，确定后就是常数，另外还有参数积分常数Ti 和微分常数Td, 这两个数值的取值可以通过调节进行整定，当然也可以根据下文的推荐在一定范围内进行尝试。

我们总结一下增量式PID的特点：
增量式PID控制主要是通过求出增量，将原先的积分环节的累积作用进行了替换，避免积分环节占用大量计算性能和存储空间。
增量式PID控制的主要优点为：
①算式中不需要累加。控制增量Δu(k)的确定仅与最近3次的采样值有关，容易通过加权处理获得比较好的控制效果；
②计算机每次只输出控制增量，即对应执行机构位置的变化量，故机器发生故障时影响范围小、不会严重影响生产过程；
③手动—自动切换时冲击小。当控制从手动向自动切换时，可以作到无扰动切换。
由于增量式需要对控制量进行记忆，所以对于不带记忆装置的系统，只能使用位置式PID控制方式进行控制。

下面介绍几个基本PID参数调节的常识：

PID控制器参数的工程整定,各种调节系统中P.I.D参数经验数据以下可参照：

温度T: P=20-60%,T=180-600s,D=3-180s
压力P: P=30-70%,T=24-180s,
液位L: P=20-80%,T=60-300s,
流量L: P=40-100%,T=6-60s。

方法二： 1．PID调试一般原则 a.在输出不振荡时，增大比例增益P。

b.在输出不振荡时，减小积分时间常数Ti

c.在输出不振荡时，增大微分时间常数Td。

2．一般步骤
a.确定比例增益P 确定比例增益P 时，首先去掉PID的积分项和微分项，一般是令Ti=0、Td=0（具体见PID的参数设定说明），使PID为纯比例调节。输入设定为系统允许的最大值的60%-70%，由0逐渐加大比例增益P，直至系统出现振荡；再反过来，从此时的比例增益P逐渐减小，直至系统振荡消失，记录此时的比例增益P，设定PID的比例增益P为当前值的60%~70%。比例增益P调试完成。

b.确定积分时间常数Ti 比例增益P确定后，设定一个较大的积分时间常数Ti的初值，然后逐渐减小Ti，直至系统出现振荡，之后在反过来，逐渐加大Ti，直至系统振荡消失。记录此时的Ti，设定PID的积分时间常数Ti为当前值的150%~180%。积分时间常数Ti调试完成。

c.确定积分时间常数Td 积分时间常数Td一般不用设定，为0即可。若要设定，与确定 P和Ti的方法相同，取不振荡时的30%。 d.系统空载、带载联调，再对PID参数进行微调，直至满足要求

值得注意的是即使是增量式PID，同样遵循工程PID参数整定方法：如著名的Z-N整定法，C_C整定法等

本方法通过simulink进行模型搭建并代码生成，并在实车上进行测试：
simulink模块如下：

限速模块，用于控制方向偏转角速度，当然模型中还包括很多保护模块，限速模块只是其中之一。

PID模块，用于实现通过扭矩对角度进行控制

细节部分如下：

开头部分如图：

由于是车辆发动机控制，本质上是流量控制，因此仅使用PI控制即可。
接下来还有累加模块和多个限速保护模块：

使用多个限速模块的原因是：
由于车辆是使用EPS扭矩控制方向盘转速，因此扭矩的变化一定要限制上下限保证EPS不会发生大的扭矩响应导致车辆不安全，另外限速模块也限制了扭矩变化，表现上就是车辆的方向盘转角的变化率也被限制，保证了方向盘转角不会突变，这也是安全的考虑。

相关模型的其他细节，不在此赘述，可以直接通过连接下载：
https://download.csdn.net/download/gophae/11729471
如有疑问可评论

自动驾驶车辆转向控制(通过扭矩控制实现方向盘转角控制)相关推荐

自动驾驶车辆转向控制（通过支持转角控制的EPS实现角速度控制）
通常情况下,线控EPS可以支持转角控制,或者扭矩控制.现在,本文以支持转角控制的线控EPS为例,解释如何通过仅支持EPS转角控制的执行器实现转角速度控制. 方法很简单,首先我们要实现的角速度控制不超过 ...
自动驾驶车辆控制测评标准
自动驾驶中,车辆控制是基础,以什么指标来测评就显的很关键,以下是Apollo 车辆控制评测分析指标,可以在此基础上做裁剪,来满足自己自动驾驶车辆控制的需求. 序号参数名称说明平均控制性能相关参 ...
自动驾驶车辆运动控制过程中，对PID控制参数的优化和整定。传统PID控制算法
自动驾驶车辆运动控制过程中,对PID控制参数的优化和整定. 传统PID控制算法,由于参数固定,在道路曲率较大和车速变化情况下难以满足控制需求,采用RL强化学习算法(DDPG算法,Actor-Criti ...
综述：城市道路自动驾驶车辆规划与控制技术
作者 | 深蓝学院编辑 | 深蓝AI 点击下方卡片,关注"自动驾驶之心"公众号 ADAS巨卷干货,即可获取点击进入→自动驾驶之心[规划控制]技术交流群后台回复[规划控制综述 ...
解惑 | 关于自动驾驶车辆的一些问答（长文警告）
解惑 | 关于自动驾驶车辆的一些问答 01李骏院士:为什么说智能汽车科技创新是国家工程 02我国智能汽车"卡脖子"技术有哪些? 03汽车电子:拥抱软件或落后 04软件定义汽车时代( ...
国内自动驾驶车辆传感器方案哪家强？
点击下方卡片,关注"自动驾驶之心"公众号 ADAS巨卷干货,即可获取后台回复[多模态综述]获取论文! 后台回复[ECCV2022]获取ECCV2022所有自动驾驶方向论文! 后台 ...
城市道路自动驾驶车辆运动规划和控制技术综述(1)
城市道路自动驾驶车辆运动规划和控制技术综述本文为翻译<A survey of motion planning and control techniques for self-driving U ...
用发型、妆容和面部形态解释人脸识别准确性的性别差异；在CARLA实施的基于交叉口情况覆盖的自动驾驶车辆验证和确认框架；迈向医学同行影响的Shapley价值图框架；确定运动想象脑机接口中各种用户状态和特
中文标题:用发型.妆容和面部形态解释人脸识别准确性的性别差异英文标题:Gendered Differences in Face Recognition Accuracy Explained by H ...
千寻位置开发demo_专攻高精定位解决方案，「千寻位置」要解决自动驾驶车辆“我在哪儿”的问题...
对于自动驾驶车辆来说,在解决"去哪儿"和"怎么去"问题之前,首先要知道的是"我在哪儿".而判断"我在哪儿",就需要高精度 ...

自动驾驶车辆转向控制(通过扭矩控制实现方向盘转角控制)

自动驾驶车辆转向控制(通过扭矩控制实现方向盘转角控制)相关推荐

最新文章

热门文章