CN113442907B - 一种低速工况下控制车速的方法及装置 - Google Patents

一种低速工况下控制车速的方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种低速工况下控制车速的方法及装置，包括：步骤S1，根据目标车速与当前车速计算PID控制器的输出扭矩；步骤S2，根据目标车速与当前车速计算起步补偿扭矩；步骤S3，根据目标车速查表获得动态补偿扭矩；步骤S4，根据目标车速与方向盘转角查表获得转向扭矩补偿系数；步骤S5，根据所述PID控制器的输出扭矩、起步补偿扭矩、动态补偿扭矩和转向扭矩补偿系数，输出控制扭矩。本发明在PID控速的基础上，引入了扭矩补偿，分别为起步扭矩补偿、动态扭矩补偿与转向扭矩补偿，提高了自动驾驶车辆在起步、匀速直行、大转向等低速工况下的控制精度。

Description

一种低速工况下控制车速的方法及装置
技术领域
本发明属于智能驾驶技术领域，具体涉及一种低速工况下控制车速的方法及装置。
背景技术
在车辆的自动泊车过程中，车速处于低速状态，一般为5km/h以下。低速下，车速控制对各种阻力表现得更为敏感。比如，方向盘打到极限，车速明显降低。
在一些现有技术中，会根据当前的车速查表获得蠕行扭矩基础部分，再根据车辆纵向加速度与行驶加速度计算车辆的坡度，求出坡度阻力补偿部分，二者之和为总的蠕行扭矩。但此方案没有考虑起步因素、转向因素，所考虑的车速因素是当前车速而不是目标车速，导致在起步、大转向等低速工况下车速控制的精度不佳。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种低速工况下控制车速的方法及装置，以提高车辆在起步、大转向等低速工况下车速控制的精度。
为解决上述技术问题，本发明提供一种低速工况下控制车速的方法，包括：
步骤S1，根据目标车速与当前车速计算PID控制器的输出扭矩；
步骤S2，根据目标车速与当前车速计算起步补偿扭矩；
步骤S3，根据目标车速查表获得动态补偿扭矩；
步骤S4，根据目标车速与方向盘转角查表获得转向扭矩补偿系数；
步骤S5，根据所述PID控制器的输出扭矩、起步补偿扭矩、动态补偿扭矩和转向扭矩补偿系数，输出控制扭矩。
进一步地，步骤S2具体包括：
步骤S21，判断当前车速是否为0以及目标车速是否不为0；若二者同时满足，则执行步骤S22，否则，执行步骤S23；
步骤S22，输出起步补偿扭矩为预设值；
步骤S23，输出起步补偿扭矩为0。
进一步地，所述步骤S3所查的表为目标车速与动态补偿扭矩的一维表格。
进一步地，所述步骤S4所查的表为目标车速与方向盘转角的二维表格，首列表头为方向盘转角的绝对值，首行表头为目标车速。
进一步地，所述步骤S5具体包括：
将所述PID控制器的输出扭矩、起步补偿扭矩和动态补偿扭矩求和，再将和值乘以所述转向扭矩补偿系数，获得控制扭矩并输出。
进一步地，PID控制器的误差输入为目标车速与当前车速之差。
本发明还提供一种低速工况下控制车速的装置，包括：
第一计算模块，用于根据目标车速与当前车速计算PID控制器的输出扭矩；
第二计算模块，用于根据目标车速与当前车速计算起步补偿扭矩；
第一查表模块，用于根据目标车速查表获得动态补偿扭矩；
第二查表模块，用于根据目标车速与方向盘转角查表获得转向扭矩补偿系数；
输出模块，用于根据所述PID控制器的输出扭矩、起步补偿扭矩、动态补偿扭矩和转向扭矩补偿系数，输出控制扭矩。
进一步地，所述第二计算模块具体用于判断当前车速是否为0以及目标车速是否不为0，若二者同时满足，则输出起步补偿扭矩为预设值，否则输出起步补偿扭矩为0。
进一步地，所述第一查表模块所查的表为目标车速与动态补偿扭矩的一维表格，所述第二查表模块所查的表为目标车速与方向盘转角的二维表格，首列表头为方向盘转角的绝对值，首行表头为目标车速。
进一步地，所述输出模块具体用于将所述PID控制器的输出扭矩、起步补偿扭矩和动态补偿扭矩求和，再将和值乘以所述转向扭矩补偿系数，获得控制扭矩并输出。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：在PID控速的基础上，引入了扭矩补偿，分别为起步扭矩补偿、动态扭矩补偿与转向扭矩补偿，提高了自动驾驶车辆在起步、匀速直行、大转向等低速工况下的控制精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一一种低速工况下控制车速的方法的流程示意图。
图2为本发明实施例一中步骤S2的具体流程示意图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。
请参照图2所示，本发明实施例一提供一种低速工况下控制车速的方法，包括：
步骤S1，根据目标车速与当前车速计算PID控制器的输出扭矩；
步骤S2，根据目标车速与当前车速计算起步补偿扭矩；
步骤S3，根据目标车速查表获得动态补偿扭矩；
步骤S4，根据目标车速与方向盘转角查表获得转向扭矩补偿系数；
步骤S5，根据所述PID控制器的输出扭矩、起步补偿扭矩、动态补偿扭矩和转向扭矩补偿系数，输出控制扭矩。
具体地，本实施例低速工况下控制车速的方法尤其适用于自动泊车控制过程。设目标车速为Vset，当前车速为Vnow，步骤S1中，根据目标车速Vset与当前车速Vnow计算PID控制器的输出扭矩(设为T1)。PID控制器的误差输入为目标车速Vset与当前车速Vnow之差，积分控制量应在停车后清零。本实施例中，目标车速与当前车速均可实时获取，其中，目标车速可以在执行自动泊车之前的泊车路径追踪时确定，并作为自动泊车控制过程中的输入。
请再结合图2所示，步骤S2具体包括以下步骤：
步骤S21，判断当前车速Vnow是否为0，目标车速Vset是否不为0；若二者同时满足，则执行步骤S22，否则，执行步骤S23。
步骤S22，输出起步补偿扭矩(设为T2)为预设值Torq2；考虑到平坦的水泥地面上，电动车的起步扭矩大约需要150Nm，PID控制器在起步时刻大约提供50Nm，因此，作为一种示例，本实施例中Torq2可取100Nm。
步骤S23，输出起步补偿扭矩T2为0。
需要说明的是，本实施例通过步骤S2设置起步扭矩补偿的原因是，车辆起步瞬间需要克服静态摩擦阻力，起步瞬间需要的扭矩会比行车时大。使用目标车速Vset与当前车速Vnow进行判断(步骤S21)，若判断结果为起步状态，则输出起步扭矩补偿为一个预设值Torq2(步骤S22)。
步骤S3根据目标车速查表获得动态补偿扭矩(设为T3)，所查的表为一维表格，如下表1所示：第1列为目标车速Vset，第2列为动态补偿扭矩。
表1：动态补偿扭矩一维表
目标车速Vset/(km/h) 动态补偿扭矩T3/(Nm)
0.1 40
1 60
2 100
3 105
4 110
5 115
需要说明的是，在平坦的水泥地面上，给予电动车不同的恒定扭矩，电动车最终所维持的恒定车速即为表1所列的对应关系。表1通过标定可得。本实施例通过步骤S3设置动态扭矩补偿的原因是，车辆在低速匀速运动时，需要克服动态摩擦阻力。
步骤S4根据目标车速Vset与方向盘转角SteerAng查表获得转向扭矩补偿系数(设为K)，所查的表为二维表格，如下表2所示：首列表头为方向盘转角SteerAng的绝对值，首行表头为目标车速Vset。
表2：转向补偿系数二维表
需要说明的是，某个恒定扭矩Ta可以让电动车维持某个恒定速度Vset，此时增大方向盘的转角至S1，需要将扭矩提升至Tb才能维持Vset的速度。那么，方向盘转角绝对值为S1，目标车速Vset所对应的转向扭矩补偿系数K等于Tb与Ta之商，即K＝Tb/Ta。本实施例通过步骤S4设置转向扭矩补偿系数的原因是，车辆在进行转向的时候，会产生一个向心力，切向上的牵引力会减小，导致车辆速度下降，因此，使用目标车速Vset与方向盘转角SteerAng的绝对值进行二维查表，可以得出转向扭矩补偿系数的值，用来补偿转向扭矩。表2同样通过标定可得。
进一步地，步骤S5根据所述PID控制的输出扭矩、起步补偿扭矩、动态补偿扭矩和转向扭矩补偿系数，输出控制扭矩的方式如下：
T＝(T1+T2+T3)×K
其中，T为控制扭矩，T1为PID控制的输出扭矩，T2为起步补偿扭矩，T3为动态补偿扭矩，K为转向扭矩补偿系数。
举例来说，当自动泊车开始时，通过前述步骤S21判定车辆处于起步状态，则起步补偿扭矩T2＝Torq2，然后分别通过步骤S3、S4查表获得动态补偿扭矩T3和转向扭矩补偿系数K，则输出控制扭矩T＝(T1+Torq2+T3)×K；如果通过前述步骤S21判定车辆不处于起步状态，则起步补偿扭矩T2＝0，然后分别通过步骤S3、S4查表获得动态补偿扭矩T3和转向扭矩补偿系数K，则输出控制扭矩T＝(T1+0+T3)×K。
相应于本发明实施例一提供的低速工况下控制车速的方法，本发明实施例二提供一种低速工况下控制车速的装置，包括：
第一计算模块，用于根据目标车速与当前车速计算PID控制器的输出扭矩；
第二计算模块，用于根据目标车速与当前车速计算起步补偿扭矩；
第一查表模块，用于根据目标车速查表获得动态补偿扭矩；
第二查表模块，用于根据目标车速与方向盘转角查表获得转向扭矩补偿系数；
输出模块，用于根据所述PID控制器的输出扭矩、起步补偿扭矩、动态补偿扭矩和转向扭矩补偿系数，输出控制扭矩。
进一步地，所述第二计算模块具体用于判断当前车速是否为0以及目标车速是否不为0，若二者同时满足，则输出起步补偿扭矩为预设值，否则输出起步补偿扭矩为0。
进一步地，所述第一查表模块所查的表为目标车速与动态补偿扭矩的一维表格，所述第二查表模块所查的表为目标车速与方向盘转角的二维表格，首列表头为方向盘转角的绝对值，首行表头为目标车速。
进一步地，所述输出模块具体用于将所述PID控制器的输出扭矩、起步补偿扭矩和动态补偿扭矩求和，再将和值乘以所述转向扭矩补偿系数，获得控制扭矩并输出。
通过上述说明可知，与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明考虑到自动驾驶车辆在低速运动时对阻力十分敏感，因此在PID控速的基础上，引入了扭矩补偿，分别为起步扭矩补偿、动态扭矩补偿与转向扭矩补偿，使得自动驾驶车辆在起步、匀速直行、大转向等低速工况下的控制精度都可以表现良好，误差可控制在0.3km/h之内。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种低速工况下控制车速的方法，包括：
步骤S1，根据目标车速与当前车速计算PID控制器的输出扭矩；
步骤S2，根据目标车速与当前车速计算起步补偿扭矩；
步骤S3，根据目标车速查表获得动态补偿扭矩；
步骤S4，根据目标车速与方向盘转角查表获得转向扭矩补偿系数；
步骤S5，根据所述PID控制器的输出扭矩、起步补偿扭矩、动态补偿扭矩和转向扭矩补偿系数，输出控制扭矩；
所述步骤S2具体包括：
步骤S21，判断当前车速是否为0以及目标车速是否不为0；若二者同时满足，则执行步骤S22，否则，执行步骤S23；
步骤S22，输出起步补偿扭矩为预设值；
步骤S23，输出起步补偿扭矩为0；
所述步骤S5具体包括：
将所述PID控制器的输出扭矩、起步补偿扭矩和动态补偿扭矩求和，再将和值乘以所述转向扭矩补偿系数，获得控制扭矩并输出。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3所查的表为目标车速与动态补偿扭矩的一维表格。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S4所查的表为目标车速与方向盘转角的二维表格，首列表头为方向盘转角的绝对值，首行表头为目标车速。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，PID控制器的误差输入为目标车速与当前车速之差。
5.一种低速工况下控制车速的装置，其特征在于，包括：
第一计算模块，用于根据目标车速与当前车速计算PID控制器的输出扭矩；
第二计算模块，用于根据目标车速与当前车速计算起步补偿扭矩；
第一查表模块，用于根据目标车速查表获得动态补偿扭矩；
第二查表模块，用于根据目标车速与方向盘转角查表获得转向扭矩补偿系数；
输出模块，用于根据所述PID控制器的输出扭矩、起步补偿扭矩、动态补偿扭矩和转向扭矩补偿系数，输出控制扭矩；
所述第二计算模块具体用于判断当前车速是否为0以及目标车速是否不为0，若二者同时满足，则输出起步补偿扭矩为预设值，否则输出起步补偿扭矩为0；
所述输出模块具体用于将所述PID控制器的输出扭矩、起步补偿扭矩和动态补偿扭矩求和，再将和值乘以所述转向扭矩补偿系数，获得控制扭矩并输出。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一查表模块所查的表为目标车速与动态补偿扭矩的一维表格，所述第二查表模块所查的表为目标车速与方向盘转角的二维表格，首列表头为方向盘转角的绝对值，首行表头为目标车速。
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