CN113848899A - 车辆横向控制方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开了一种车辆横向控制方法、装置、设备及存储介质,所述方法包括:根据车辆对预设输入测试信号的模拟响应情况,确定比例积分微分PID控制器的目标控制参数;获取所述车辆与车道线的当前偏离程度和所述车辆与所述车道线的目标偏离程度;控制所述PID控制器根据所述目标控制参数、所述当前偏离程度和所述目标偏离程度输出所述车辆的目标转矩;控制将所述车辆的当前转矩调整至所述目标转矩;通过上述技术方案,减少了PID控制器控制参数标定的工作量,使车辆横向控制更高效。
Description
技术领域
本申请实施例涉及控制技术领域,尤其涉及一种车辆横向控制方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
目前,高级驾驶辅助***在汽车上的装配率越来越高。其中,车道偏离辅助***和拥堵辅助***中都包括车辆横向控制。例如,在车道偏离辅助***运行过程中,***通过计算车辆与车道线的位置关系,即车辆的偏离程度,并通过控制方向盘的角度,对车辆进行纠偏,使车辆行驶在车道的中间。在上述过程中,往往需要通过车辆偏离程度,计算出方向盘的期望转角,然后再将期望转角通过控制器输出转矩信号,来对车辆的电动助力转向***进行控制,以达到期望转角,继而修正车辆的偏离程度。为了确保车辆横向控制的安全性,在车辆横向控制中,常用到比例积分微分(Proportion Integral Differential,PID)控制器。
然而,PID控制器的设计包含了大量的控制参数标定工作。现有的控制参数标定方法是根据已有的经验和PID控制规律,通过逐步调整P参数、I参数和D参数,来获取较优的PID控制参数,对于有经验的工程师来说,该标定工作也十分费时费力,并且还不一定能得到最优的PID控制参数。
因此,针对现有技术中存在的问题,亟待进行改善。
发明内容
本申请提供一种车辆横向控制方法、装置、设备及存储介质,以减少PID控制器控制参数标定的工作量,使车辆横向控制更高效。
第一方面,本申请实施例提供了一种车辆横向控制方法,该方法包括:
根据车辆对预设输入测试信号的模拟响应情况,确定比例积分微分PID控制器的目标控制参数;
获取所述车辆与车道线的当前偏离程度和所述车辆与所述车道线的目标偏离程度;
控制所述PID控制器根据所述目标控制参数、所述当前偏离程度和所述目标偏离程度输出所述车辆的目标转矩;
控制将所述车辆的当前转矩调整至所述目标转矩。
第二方面,本申请实施例还提供了一种车辆横向控制装置,该装置包括:
控制参数确定模块,用于根据车辆对预设输入测试信号的模拟响应情况,确定比例积分微分PID控制器的目标控制参数;
偏离数据获取模块,用于获取所述车辆与车道线的当前偏离程度和所述车辆与所述车道线的目标偏离程度;
目标转矩获取模块,用于控制所述PID控制器根据所述目标控制参数、所述当前偏离程度和所述目标偏离程度输出所述车辆的目标转矩;
转矩控制模块,用于控制将所述车辆的当前转矩调整至所述目标转矩。
第三方面,本申请实施例还提供了一种电子设备,所述设备包括:
一个或多个处理器;
存储装置,用于存储一个或多个程序,
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行,使得所述一个或多个处理器实现如第一方面实施例所提供的任意一种车辆横向控制方法。
第四方面,本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现如第一方面实施例所提供的任意一种车辆横向控制方法。
本申请实施例通过根据车辆对预设输入测试信号的模拟响应情况,确定比例积分微分PID控制器的目标控制参数;获取所述车辆与车道线的当前偏离程度和所述车辆与所述车道线的目标偏离程度;控制所述PID控制器根据所述目标控制参数、所述当前偏离程度和所述目标偏离程度输出所述车辆的目标转矩;控制将所述车辆的当前转矩调整至所述目标转矩。通过上述技术方案,利用模拟仿真的方式对PID控制参数进行寻优,根据车辆对预设输入测试信号的模拟响应情况,确定出了PID控制器中的目标控制参数,最终将PID控制器中的目标控制参数确定为一个较优值,使车辆横向控制的PID控制器具有自标定功能,减少了PID控制器控制参数标定的工作量,使车辆横向控制更高效。
附图说明
图1是本申请实施例一提供的一种车辆横向控制方法的流程图;
图2是本申请实施例二提供的一种车辆横向控制方法的流程图;
图3是本申请实施例三提供的一种车辆横向控制方法的流程图;
图4是本申请实施例三提供的一种PID控制器的控制参数标定过程的示意图;
图5是本申请实施例三提供的一种目标控制参数验证过程的示意图;
图6是本申请实施例四提供的一种车辆横向控制装置的示意图;
图7是本申请实施例五提供的一种电子设备的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本申请,而非对本申请的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。
在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是,一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各步骤描述成顺序的处理,但是其中的许多步骤可以被并行地、并发地或者同时实施。此外,各步骤的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止,但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。
实施例一
图1为本申请实施例一提供的一种车辆横向控制方法的流程图。本申请实施例可适用于根据自动化标定得到的PID控制参数实现车辆横向控制的情况。该方法可以由一种车辆横向控制装置来执行,该装置可以由软件和/或硬件的方式实现,并具体配置于电子设备中,该电子设备可以是移动终端或固定终端。
参见图1,本申请实施例提供的车辆横向控制方法,包括:
S110、根据车辆对预设输入测试信号的模拟响应情况,确定比例积分微分PID控制器的目标控制参数。
其中,预设输入测试信号可以是预先确定的模拟输入信号,预设输入测试信号用于对车辆的偏离程度进行模拟假设。
可选地,根据输入信号类型的不同,预设输入测试信号可以是阶跃型输入测试信号、斜坡型输入测试信号或正弦型输入测试信号。
本实施例中,根据车辆对预设输入测试信号的模拟响应情况,可以确定出车辆对输入测试信号的响应时间和响应误差;根据响应时间和响应误差,可以确定是否需要将车辆当前PID控制器中的控制参数作为目标控制参数;在响应时间和响应误差都满足预设条件要求的情况下,可以将车辆当前PID控制器中的控制参数作为目标控制参数。
当然,在一些实施例中,还可以根据车辆对各种不同类型的预设输入测试信号的模拟响应情况,如可以根据车辆对阶跃型输入测试信号的模拟响应情况、车辆对斜坡型输入测试信号的模拟响应情况以及车辆对正弦型输入测试信号的模拟响应情况,来综合确定比例积分微分PID控制器的目标控制参数。
需要说明的是,在模拟响应的过程中,车辆实际并没有发生动作,该模拟响应过程相当于对车辆实行的模拟仿真过程。
S120、获取车辆与车道线的当前偏离程度和车辆与车道线的目标偏离程度。
其中,偏离程度包括车辆的偏离角度和偏离距离。
前偏离程度是指车辆当前在车道线上的偏离情况,包括车辆的当前偏离角度和当前偏离距离。
目标偏移程度是指车辆在标准运行状态下的偏移程度。典型地,可以将目标偏移程度确定为车辆在车道线的正中央进行行驶,也即车辆与车道线的目标偏移角度为零,车辆与车道线的目标偏离距离为车道宽度的二分之一。
可选地,可以基于车辆自身搭载的可视化传感器如摄像机等,来确定车辆与车道线的当前偏离程度;或者,也可以基于车辆的GPS(Global Positioning System,全球定位***)位置信息以及车辆的运行方向,来确定车辆与车道线的当前偏离程度。目标偏移程度可以根据预设车辆的标准运行状态进行确定,不同的标准运行状态对应不同的目标偏移程度。
S130、控制PID控制器根据目标控制参数、当前偏离程度和目标偏离程度输出车辆的目标转矩。
其中,目标转矩也即PID控制器输出的目标转矩信号,车辆的电动助力转向***可以根据该目标转矩信号,对车辆进行行驶控制,继而修正车辆的偏离程度。
具体地,车辆的PID控制器可以基于预先确定的目标控制参数,根据车辆的当前偏离程度和目标偏离程度输出车辆的目标转矩。
S140、控制将车辆的当前转矩调整至目标转矩。
具体地,控制将车辆的当前转矩调整至目标转矩,也即对车辆的行驶状态进行控制,通过将车辆的当前转矩调整至目标转矩,可以修正车辆的偏离程度。
本申请实施例通过根据车辆对预设输入测试信号的模拟响应情况,确定比例积分微分PID控制器的目标控制参数;获取所述车辆与车道线的当前偏离程度和所述车辆与所述车道线的目标偏离程度;控制所述PID控制器根据所述目标控制参数、所述当前偏离程度和所述目标偏离程度输出所述车辆的目标转矩;控制将所述车辆的当前转矩调整至所述目标转矩。通过上述技术方案,利用模拟仿真的方式对PID控制参数进行寻优,根据车辆对预设输入测试信号的模拟响应情况,确定出了PID控制器中的目标控制参数,最终将PID控制器中的目标控制参数确定为一个较优值,使车辆横向控制的PID控制器具有自标定功能,减少了PID控制器控制参数标定的工作量,使车辆横向控制更高效。
实施例二
图2为本申请实施例二提供的一种车辆横向控制方法的流程图,本实施例是在上述实施例的基础上,对上述方案的优化。
进一步地,将操作“根据车辆对预设输入测试信号的模拟响应情况,确定比例积分微分PID控制器的目标控制参数”,细化为“确定所述PID控制器的候选控制参数;控制所述车辆的动力转向***依据所述候选控制参数对所述车辆的输入测试信号进行模拟响应,得到模拟响应数据;根据所述模拟响应数据,控制将所述候选控制参数作为目标控制参数”,以明确目标控制参数的确定过程。
其中与上述实施例相同或相应的术语的解释在此不再赘述。
参见图2,本实施例提供的车辆横向控制方法,包括:
S210、确定PID控制器的候选控制参数。
具体地,可以基于预设选取规则,在PID控制参数的参数范围内选取候选控制参数,包括选取PID控制参数中的P参数、I参数和D参数。
其中,参数范围可以预先根据经验值进行确定,预设选取规则可以是基于预先确定的控制参数选取顺序在参数范围内进行选取。例如,可以在参数范围内从大到小或从小到大的顺序,来选取候选控制参数。
当然,在一些实施例中,还可以在参数范围内随机选取候选控制参数。
需要说明的是,上述所提出的预设选取规则不应构成对本申请实施例的限定,也可以根据实际需要确定其他的预设选取规则,均在本申请的保护范围之内。
S220、控制车辆的动力转向***依据候选控制参数对车辆的输入测试信号进行模拟响应,得到模拟响应数据。
其中,动力转向***也即车辆的电动助力转向***(Electric Power Steering,EPS),是指依靠电机提供辅助扭矩的动力转向***。
本实施例中,车辆的动力转向***可以依据S210确定的候选控制参数,对车辆的输入测试信号进行模拟响应,得到模拟响应数据,模拟响应数据包括车辆的偏移角度和偏移位置。
S230、根据模拟响应数据,控制将候选控制参数作为目标控制参数。
可选地,在得到模拟响应数据之后,可以根据模拟响应数据,计算车辆方向盘响应的稳态误差和延迟时间,也即响应时间和响应误差;根据稳态误差和延迟时间,可以确定是否需要将候选控制参数作为目标控制参数。
具体地,可以判断稳态误差和延迟时间是否满足预设指标阈值,其中,预设指标阈值包括稳态误差阈值和延迟时间阈值;当稳态误差小于稳态误差阈值,以及延迟时间均小于延迟时间阈值时,可以确定稳态误差和延迟时间满足预设指标阈值;将满足预设指标阈值对应的候选控制参数作为目标控制参数。
其中,预设指标阈值可以是预先为PID控制参数设置的参数范围,更详细地,可以为PID控制参数中的每个控制参数设置相应的参数范围,不同控制参数的参数范围可以相同或不同,具体可以根据实际情况确定参数范围。
S240、获取车辆与车道线的当前偏离程度和车辆与车道线的目标偏离程度。
S250、控制PID控制器根据目标控制参数、当前偏离程度和目标偏离程度输出车辆的目标转矩。
S260、控制将车辆的当前转矩调整至目标转矩。
本申请实施例在上述实施例的基础上,对目标控制参数的确定过程进行了明确,通过确定所述PID控制器的候选控制参数;控制所述车辆的动力转向***依据所述候选控制参数对所述车辆的输入测试信号进行模拟响应,得到模拟响应数据;根据所述模拟响应数据,控制将所述候选控制参数作为目标控制参数。通过上述技术方案,利用模拟仿真的方式对PID控制参数进行寻优,根据车辆的动力转向***依据候选控制参数对输入测试信号的模拟响应数据,从候选控制参数中确定出了目标控制参数,最终将PID控制器中的目标控制参数确定为一个较优值,使车辆横向控制的PID控制器具有自标定功能,减少了PID控制器控制参数标定的工作量,使车辆横向控制更高效。
实施例三
图3为本申请实施例三提供的一种车辆横向控制方法的流程图,本实施例是在上述实施例的基础上,对上述方案的优化。
进一步地,将操作“确定所述PID控制器的候选控制参数”,细化为“确定初始控制参数,并将满足预设参数条件的初始控制参数作为所述候选控制参数;或者,若前一模拟响应数据不满足对应预设响应条件,则对前一模拟响应数据进行调整,并根据调整结果,生成新的候选控制参数”,以明确候选控制参数的确定过程。
其中与上述实施例相同或相应的术语的解释在此不再赘述。
参见图3,本实施例提供的车辆横向控制方法,包括:
S310、确定初始控制参数,并将满足预设参数条件的初始控制参数作为候选控制参数;或者,若前一模拟响应数据不满足对应预设响应条件,则对前一模拟响应数据进行调整,并根据调整结果,生成新的候选控制参数。
其中,确定初始控制参数包括确定PID控制参数中的P参数、I参数和D参数的初始值。预设参数条件可以是预先为PID控制参数设置的参数范围,更详细地,可以为PID控制参数中的每个控制参数设置相应的参数范围,不同控制参数的参数范围可以相同或不同,具体可以根据实际情况设置参数范围。
本实施例中,根据车辆横向控制的经验,可以将PID控制参数中的P参数、I参数和D参数均设置为在0.01到3之间取值。
可选地,所述确定初始控制参数,包括:可以在满足预设参数条件的情况下,将各控制参数的参数范围下限值或下限值设置为初始控制参数;或者,也可以在满足预设参数条件的情况下,在各控制参数的参数范围内,随机生成初始控制参数。
可以理解的是,确定初始控制参数的方式有多种形式,当然还有其他的确定方式,具体如何确定初始控制参数可以根据实际需要进行确定,均在本申请的保护范围之内。
本实施例中,在将满足预设参数条件的初始控制参数作为候选控制参数之后,可以控制车辆的动力转向***依据候选控制参数对车辆的输入测试信号进行模拟响应,得到模拟响应数据;在得到模拟响应数据之后,可以对模拟响应数据进行判断,以确定模拟响应数据是否满足对应预设响应条件。
其中,预设响应条件包括响应时间条件和响应误差条件,预设响应条件可以根据需求进行预先确定。
例如,可以将车辆方向盘的响应误差确定为小于0.1度,将响应时间确定为小于150毫秒。
本实施例中,在模拟响应数据不满足对应预设响应条件的情况下,可以根据当前的模拟响应数据,确定新的候选控制参数,以实现对PID控制参数的寻优。
可选地,所述若前一模拟响应数据不满足对应预设响应条件,则对前一模拟响应数据进行调整,并根据调整结果,生成新的候选控制参数,包括:根据第一预设精度值对所述候选控制参数中的D参数进行调整;若调整结果满足第一预设参数条件,则将调整后的候选控制参数作为所述新的候选控制参数。
其中,第一预设精度值的大小与控制参数确定的精确度相关联,当然也不能将第一预设精度值设置的过小,若一味地追求精确度,则会导致控制参数的标定过程所需的时间较长。
本实施例中,第一预设精度值可以根据实际情况以及实际需要进行人工设定或者使用其他算法自动计算设定。例如,可以将第一预设精度值设置为0.01。
第一预设参数条件是指D参数调整的参数范围,该参数范围可以根据经验值进行预先确定。例如,可以将第一预设参数条件设置为在0.01到3之间。
可选地,若调整结果不满足所述第一预设参数条件,则根据第二预设精度值,对所述候选控制参数中的I参数进行调整;若调整结果满足第二预设参数条件,则将调整后的候选控制参数作为新的候选控制参数。
其中,第二预设精度值的大小与控制参数确定的精确度相关联,当然也不能将第二预设精度值设置的过小,若一味地追求精确度,则会导致控制参数的标定过程所需的时间较长。
本实施例中,第二预设精度值可以根据实际情况以及实际需要进行人工设定或者使用其他算法自动计算设定。其中,第二预设精度值可以与第一预设精度值相同或不同。例如,可以将第二预设精度值设置为0.01。
第二预设参数条件是指I参数调整的参数范围,该参数范围可以根据经验值进行预先确定。其中,第二预设参数条件可以与第一预设参数条件相同或不同。例如,可以将第二预设参数条件设置为在0.01到3之间。
可选地,若调整结果不满足所述第二预设参数条件,则根据第三预设精度值,对所述候选控制参数中的P参数进行调整;若调整结果满足第三预设参数条件,则将调整后的候选控制参数作为新的候选控制参数。
其中,第三预设精度值的大小与控制参数确定的精确度相关联,当然也不能将第三预设精度值设置的过小,若一味地追求精确度,则会导致控制参数的标定过程所需的时间较长。
本实施例中,第三预设精度值可以根据实际情况以及实际需要进行人工设定或者使用其他算法自动计算设定。其中,第三预设精度值可以与第一预设精度值或第二预设精度值相同或不同。例如,可以将第三预设精度值设置为0.01。
第三预设参数条件是指P参数调整的参数范围,该参数范围可以根据经验值进行预先确定。其中,第三预设参数条件可以与第一预设参数条件或第二预设参数条件相同或不同。例如,可以将第三预设参数条件设置为在0.01到3之间。
参见图4所示的一种PID控制器的控制参数标定过程的示意图,图4示例性给出了PID控制器的自动调参过程,也即确定最佳PID控制参数的过程。根据先验知识,可以将车辆转角到转矩的P参数、I参数和D参数的参数范围均设置在0.01和3之间。在这个参数范围内,设定调参步长为0.01;计算P参数、I参数和D参数的组合值对应的车辆EPS的响应误差和响应时间,根据响应误差和响应时间的趋势,智能调节P参数、I参数和D参数项范围,直到找到符合响应误差和响应时间要求的P参数、I参数和D参数的组合值;在找到满足要求的组合值后,自动标定过程结束。此外,在初始化自动标定程序的过程中,可以预先确定一个初始的稳态误差和响应延迟时间,该稳态误差和响应延迟时间小于预设响应条件。
继续参见图4,在确定D参数不满足预设参数范围时,也即D参数不小于3时,自动标定程序就会输出error,请重新确定范围,此时,自动标定程序就跳转到对I参数的调整过程,此时将会对I参数按精度值大小0.01进行调整,D参数也会进行重新确定;在确定I参数不满足预设参数范围时,也即I参数不小于3时,自动标定程序就会输出error,请重新确定范围,此时,自动标定程序就跳转到对P参数的调整过程,此时将会对P参数按精度值大小0.01进行调整,I参数和D参数也会进行重新确定,继而实现对参数范围内的所有P参数、I参数和D参数的组合值进行遍历。
需要说明的是,上述自动调参过程是在找到符合响应误差和响应时间要求的P参数、I参数和D参数的组合值之后,直接就输出了满足约束条件的PID控制参数。当然,在一些实施例中,也可以遍历参数范围内的所有P参数、I参数和D参数的组合值,对参数范围内所有的PID控制参数的组合值对应的响应误差和响应时间进行排序,选择最优PID控制参数进行输出。
可选地,在一些实施例中,在上述自动调参过程中,还根据响应误差和响应时间的变化趋势,在预设的参数范围内,动态调整P参数、I参数和D参数,如可以采用群体智能算法如人工蜂群算法等来动态调整P参数、I参数和D参数。
具体地,可以将P参数、I参数和D参数的搜索范围设定在0.01和3之前取值,搜索步长为0.01,群体更新迭代次数设置为50次,人工蜂群算法将通过一系列运算步骤求得所给搜索区间内的最优解,也即找到目标控制参数。
S320、控制车辆的动力转向***依据候选控制参数对车辆的输入测试信号进行模拟响应,得到模拟响应数据。
S330、根据模拟响应数据,控制将候选控制参数作为目标控制参数。
S340、获取车辆与车道线的当前偏离程度和车辆与车道线的目标偏离程度。
S350、控制PID控制器根据目标控制参数、当前偏离程度和目标偏离程度输出车辆的目标转矩。
S360、控制将车辆的当前转矩调整至目标转矩。
可选地,在控制将所述车辆的当前转矩调整至所述目标转矩之后,还包括:获取所述车辆与所述车道线的实际偏移程度,并根据所述实际偏移程度和所述目标偏离程度,确定是否需要对所述目标控制参数进行重新确定;若需要,则对所述预设参数条件和/或所述预设响应条件进行调整;根据调整后的所述预设参数条件和所述预设响应条件,重新确定所述PID控制器的候选控制参数。
具体地,可以在预设参数条件的基础上,对预设参数条件的上限值和/或下限值加上一个参数补偿条件,也即相当于将预设参数条件进行一定程度的放大;和/或,可以在预设响应条件的基础上,对预设响应条件进行重新确定,将预设响应条件调整至更加严格的响应条件。
例如,原先的预设参数条件为在0.01到3之间,则在确定需要对PID控制器的候选控制参数进行重新确定时,可以将预设参数条件调整至0.01到3.2之间,与原先的预设参数条件相比,调整后的预设参数条件的上限值增加了0.2。
本实施例中,可以借助其他外部设备如无人机等,对车辆的实际运行状态进行观测,以获得车辆与车道线的实际偏移程度。通过比较车辆的实际偏移程度和目标偏离程度,可以对目标控制参数进行验证,以确定是否需要重新确定PID控制器中的控制参数。
可以理解的是,在利用模拟仿真的方式确定出PID控制器的目标控制参数后,还需对该目标控制参数进行实际场景验证,因为有可能模拟仿真确定出的目标控制参数存在误差,通过调整预设参数条件和/或所述预设响应条件,重新通过模拟仿真的方式确定PID控制参数,以达到真实场景下的最优控制结果。
参见图5所示的一种目标控制参数验证过程的示意图,图中示例性给出了车辆1在设定半径的定圆道路2上进行行驶的情况,其中无人机3用于对车辆的实际运行状态进行观测。具体地,可以选择在特定场景下对目标控制参数进行验证,如图5示例性给出的特定场景,该特定场景可以选定为一组定圆测试路,包括半径为125米、225米、…、925和1025米共10组定圆测试路,其中车道宽度固定如可以为3.5米,通过观测车辆在不同的定圆测试路的行驶情况,可以实现车辆在定速状态下进行标定后的横向控制评价。
在验证过程中,因为车辆为定速,则车辆可以稳定在定圆跑道上行驶,只需给定特定目标转向角(如30度),此时根据步骤S310~330标定的转角到转矩的PID控制器的目标控制参数,可以控制方向盘跟随转角控制车辆行驶。通过车辆行驶上方无人机的监视,可以观测车辆的运行轨迹等实际运行情况;根据观测得到的车辆实际运行情况,可以对标定得到的目标控制参数的进行控制参数评价,并且还可以根据控制参数评价结果进一步修正步骤S310~330确定的目标控制参数,进而达到真实场景下的最优控制结果。
本申请实施例在上述实施例的基础上,对候选控制参数的确定过程进行了明确,通过确定初始控制参数,并将满足预设参数条件的初始控制参数作为所述候选控制参数;或者,若前一模拟响应数据不满足对应预设响应条件,则对前一模拟响应数据进行调整,并根据调整结果,生成新的候选控制参数。通过上述技术方案,在选取的候选控制参数对应的模拟响应数据不满足对应预设响应条件的情况下,可以基于模拟响应数据,重新生成新的候选控制参数,最终确定出了PID控制器中的目标控制参数,将PID控制器中的目标控制参数确定为一个较优值,使车辆横向控制的PID控制器具有自标定功能,减少了PID控制器控制参数标定的工作量,使车辆横向控制更高效。
实施例四
图6是本申请实施例四提供的一种车辆横向控制装置的结构示意图。参见图6,本申请实施例提供的一种车辆横向控制装置,该装置包括:控制参数确定模块410、偏离数据获取模块420、目标转矩获取模块430和转矩控制模块440。
控制参数确定模块410,用于根据车辆对预设输入测试信号的模拟响应情况,确定比例积分微分PID控制器的目标控制参数;
偏离数据获取模块420,用于获取所述车辆与车道线的当前偏离程度和所述车辆与所述车道线的目标偏离程度;
目标转矩获取模块430,用于控制所述PID控制器根据所述目标控制参数、所述当前偏离程度和所述目标偏离程度输出所述车辆的目标转矩;
转矩控制模块440,用于控制将所述车辆的当前转矩调整至所述目标转矩。
本申请实施例通过根据车辆对预设输入测试信号的模拟响应情况,确定比例积分微分PID控制器的目标控制参数;获取所述车辆与车道线的当前偏离程度和所述车辆与所述车道线的目标偏离程度;控制所述PID控制器根据所述目标控制参数、所述当前偏离程度和所述目标偏离程度输出所述车辆的目标转矩;控制将所述车辆的当前转矩调整至所述目标转矩。通过上述技术方案,利用模拟仿真的方式对PID控制参数进行寻优,根据车辆对预设输入测试信号的模拟响应情况,确定出了PID控制器中的目标控制参数,最终将PID控制器中的目标控制参数确定为一个较优值,使车辆横向控制的PID控制器具有自标定功能,减少了PID控制器控制参数标定的工作量,使车辆横向控制更高效。
进一步地,所述控制参数确定模块410,包括:
候选控制参数确定子模块,用于确定所述PID控制器的候选控制参数;
模拟响应数据获取子模块,用于控制所述车辆的动力转向***依据所述候选控制参数对所述车辆的输入测试信号进行模拟响应,得到模拟响应数据;
目标控制参数确定子模块,用于根据所述模拟响应数据,控制将所述候选控制参数作为目标控制参数。
进一步地,所述候选控制参数确定子模块,包括:
候选控制参数生成单元,用于确定初始控制参数,并将满足预设参数条件的初始控制参数作为所述候选控制参数;或者,若前一模拟响应数据不满足对应预设响应条件,则对前一模拟响应数据进行调整,并根据调整结果,生成新的候选控制参数。
进一步地,所述候选控制参数生成单元,包括:
微分参数调整子单元,用于根据第一预设精度值对所述候选控制参数中的D参数进行调整;
第一候选参数生成子单元,用于若调整结果满足第一预设参数条件,则将调整后的候选控制参数作为所述新的候选控制参数。
进一步地,所述装置还包括:
积分参数调整子单元,用于若调整结果不满足所述第一预设参数条件,则根据第二预设精度值,对所述候选控制参数中的I参数进行调整;
第二候选参数生成子单元,用于若调整结果满足第二预设参数条件,则将调整后的候选控制参数作为新的候选控制参数。
进一步地,所述装置还包括:
比例参数调整子单元,用于若调整结果不满足所述第二预设参数条件,则根据第三预设精度值,对所述候选控制参数中的P参数进行调整;
第三候选参数生成子单元,用于若调整结果满足第三预设参数条件,则将调整后的候选控制参数作为新的候选控制参数。
进一步地,所述装置还包括:
控制参数调整子单元,用于在控制将所述车辆的当前转矩调整至所述目标转矩之后,获取所述车辆与所述车道线的实际偏移程度,并根据所述实际偏移程度和所述目标偏离程度,确定是否需要对所述目标控制参数进行重新确定;
预设参数调整子单元,用于若需要,则对所述预设参数条件和/或所述预设响应条件进行调整;
候选控制参数重新确定子单元,用于根据调整后的所述预设参数条件和所述预设响应条件,重新确定所述PID控制器的候选控制参数。
本申请实施例所提供的车辆横向控制装置可执行本申请任意实施例所提供的车辆横向控制方法,具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例五
图7是本申请实施例五提供的一种电子设备的结构图。图7示出了适于用来实现本申请实施方式的示例性电子设备512的框图。图7显示的电子设备512仅仅是一个示例,不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图7所示,电子设备512以通用计算设备的形式表现。电子设备512的组件可以包括但不限于:一个或者多个处理器或者处理单元516,***存储器528,连接不同***组件(包括***存储器528和处理单元516)的总线518。
总线518表示几类总线结构中的一种或多种,包括存储器总线或者存储器控制器,***总线,图形加速端口,处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说,这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(ISA)总线,微通道体系结构(MCA)总线,增强型ISA总线、视频电子标准协会(VESA)局域总线以及***组件互连(PCI)总线。
电子设备512典型地包括多种计算机***可读介质。这些介质可以是任何能够被电子设备512访问的可用介质,包括易失性和非易失性介质,可移动的和不可移动的介质。
***存储器528可以包括易失性存储器形式的计算机***可读介质,例如随机存取存储器(RAM)530和/或高速缓存存储器532。电子设备512可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机***存储介质。仅作为举例,存储***534可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图7未显示,通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图7中未示出,可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器,以及对可移动非易失性光盘(例如CD-ROM,DVD-ROM或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下,每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线518相连。***存储器528可以包括至少一个程序产品,该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块,这些程序模块被配置以执行本申请各实施例的功能。
具有一组(至少一个)程序模块542的程序/实用工具540,可以存储在例如***存储器528中,这样的程序模块542包括——但不限于——操作***、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据,这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块542通常执行本申请所描述的实施例中的功能和/或方法。
电子设备512也可以与一个或多个外部设备514(例如键盘、指向设备、显示器524等)通信,还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备512交互的设备通信,和/或与使得该电子设备512能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡,调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口522进行。并且,电子设备512还可以通过网络适配器520与一个或者多个网络(例如局域网(LAN),广域网(WAN)和/或公共网络,例如因特网)通信。如图所示,网络适配器520通过总线518与电子设备512的其它模块通信。应当明白,尽管图7中未示出,可以结合电子设备512使用其它硬件和/或软件模块,包括但不限于:微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID***、磁带驱动器以及数据备份存储***等。
处理单元516通过运行存储在***存储器528中的多个程序中其他程序的至少一个,从而执行各种功能应用以及数据处理,例如实现本申请实施例所提供的任意一种车辆横向控制方法。
实施例六
本申请实施例六还提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现本申请任一实施例所提供的一种车辆横向控制方法,该方法包括:
根据车辆对预设输入测试信号的模拟响应情况,确定比例积分微分PID控制器的目标控制参数;
获取所述车辆与车道线的当前偏离程度和所述车辆与所述车道线的目标偏离程度;
控制所述PID控制器根据所述目标控制参数、所述当前偏离程度和所述目标偏离程度输出所述车辆的目标转矩;
控制将所述车辆的当前转矩调整至所述目标转矩。
通过以上关于实施方式的描述,所属领域的技术人员可以清楚地了解到,本申请可借助软件及必需的通用硬件来实现,当然也可以通过硬件实现,但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解,本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中,如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述的方法。
值得注意的是,上述车辆横向控制装置的实施例中,所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的,但并不局限于上述的划分,只要能够实现相应的功能即可;另外,各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分,并不用于限制本申请的保护范围。
注意,上述仅为本申请的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本申请不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本申请的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明,但是本申请不仅仅限于以上实施例,在不脱离本申请构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本申请的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种车辆横向控制方法,其特征在于,包括:
根据车辆对预设输入测试信号的模拟响应情况,确定比例积分微分PID控制器的目标控制参数;
获取所述车辆与车道线的当前偏离程度和所述车辆与所述车道线的目标偏离程度;
控制所述PID控制器根据所述目标控制参数、所述当前偏离程度和所述目标偏离程度输出所述车辆的目标转矩;
控制将所述车辆的当前转矩调整至所述目标转矩。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据车辆对预设输入测试信号的模拟响应情况,确定比例积分微分PID控制器的目标控制参数,包括:
确定所述PID控制器的候选控制参数;
控制所述车辆的动力转向***依据所述候选控制参数对所述车辆的输入测试信号进行模拟响应,得到模拟响应数据;
根据所述模拟响应数据,控制将所述候选控制参数作为目标控制参数。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述确定所述PID控制器的候选控制参数,包括:
确定初始控制参数,并将满足预设参数条件的初始控制参数作为所述候选控制参数;或者,
若前一模拟响应数据不满足对应预设响应条件,则对前一模拟响应数据进行调整,并根据调整结果,生成新的候选控制参数。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述若前一模拟响应数据不满足对应预设响应条件,则对前一模拟响应数据进行调整,并根据调整结果,生成新的候选控制参数,包括:
根据第一预设精度值对所述候选控制参数中的D参数进行调整;
若调整结果满足第一预设参数条件,则将调整后的候选控制参数作为所述新的候选控制参数。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
若调整结果不满足所述第一预设参数条件,则根据第二预设精度值,对所述候选控制参数中的I参数进行调整;
若调整结果满足第二预设参数条件,则将调整后的候选控制参数作为新的候选控制参数。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
若调整结果不满足所述第二预设参数条件,则根据第三预设精度值,对所述候选控制参数中的P参数进行调整;
若调整结果满足第三预设参数条件,则将调整后的候选控制参数作为新的候选控制参数。
7.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,在控制将所述车辆的当前转矩调整至所述目标转矩之后,还包括:
获取所述车辆与所述车道线的实际偏移程度,并根据所述实际偏移程度和所述目标偏离程度,确定是否需要对所述目标控制参数进行重新确定;
若需要,则对所述预设参数条件和/或所述预设响应条件进行调整;
根据调整后的所述预设参数条件和所述预设响应条件,重新确定所述PID控制器的候选控制参数。
8.一种车辆横向控制装置,其特征在于,包括:
控制参数确定模块,用于根据车辆对预设输入测试信号的模拟响应情况,确定比例积分微分PID控制器的目标控制参数;
偏离数据获取模块,用于获取所述车辆与车道线的当前偏离程度和所述车辆与所述车道线的目标偏离程度;
目标转矩获取模块,用于控制所述PID控制器根据所述目标控制参数、所述当前偏离程度和所述目标偏离程度输出所述车辆的目标转矩;
转矩控制模块,用于控制将所述车辆的当前转矩调整至所述目标转矩。
9.一种电子设备,其特征在于,包括:
一个或多个处理器;
存储装置,用于存储一个或多个程序,
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行,使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-7中任一项所述的一种车辆横向控制方法。
10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的一种车辆横向控制方法。
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