汽车四轮转向助力时频同步控制方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及汽车转向控制技术领域，尤其涉及一种汽车四轮转向助力时频同步控制方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

随着智能汽车对智能化的程度的要求越来越高，四轮智能汽车的转向系统也出现了四轮的转向独立控制，满足智能汽车的大通过性和高操稳性的要求。四个转向轮转向角大小独立控制通过内部各轮的转向机施加的助力实现。四转向轮的助力大小出现不能同时刻达到四轮设定的目标助力值的问题，同时在助力动态调整过程中助力大小过大导致转向系统损坏或工作寿命变低的问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种汽车四轮转向助力时频同步控制方法、装置、设备及存储介质。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种汽车四轮转向助力时频同步控制方法，包括：

计算获得各转向轮的稳态目标转向助力和上一时刻各转向轮的瞬态转向助力差值，确定各转向轮的目标转向助力变化值；

根据所述各转向轮的目标转向助力变化值，确定各转向轮目标转向助力的差值归一化系数；

根据单个任务周期内各转向轮的转向助力最大变化值，确定各转向轮的理论转向助力系数；

根据所述各转向轮目标转向助力的差值归一化系数和所述各转向轮的理论转向助力系数，确定各转向轮助力变化量控制系数和转向助力执行变化量，进而确定各转向轮的当前瞬态目标转向助力，控制实现各转向轮的瞬态转向助力变化至其稳态目标转向助力所需的时间相等。

进一步地，所述根据单个任务周期内各转向轮的转向助力最大变化值，确定各转向轮的理论转向助力系数的步骤包括：

取所述各转向轮的转向助力最大变化值中的最小值，作为整车的理论助力边界变化值；

根据各转向轮的转向助力最大变化值与所述整车的理论助力边界变化值，通过比值计算得到各转向轮的理论转向助力系数。

进一步地，所述根据单个任务周期内各转向轮的转向助力最大变化值，确定各转向轮的理论转向助力系数的步骤之前包括：

根据单位时间内各转向轮的理论转向助力最大变化值，计算确定单个任务周期内各转向轮的转向助力最大变化值。

进一步地，所述根据所述各转向轮目标转向助力的差值归一化系数和所述各转向轮的理论转向助力系数，确定各转向轮助力变化量控制系数和转向助力执行变化量，进而确定各转向轮的当前瞬态目标转向助力的步骤包括：

根据所述各转向轮目标转向助力的差值归一化系数和所述各转向轮的理论转向助力系数，公式计算得到各转向轮的助力变化量控制系数；

根据所述单个任务周期内各转向轮的转向助力最大变化值和所述各转向轮的助力变化控制系数，乘积计算确定各转向轮的转向助力执行变化量。

进一步地，所述根据所述各转向轮目标转向助力的差值归一化系数和所述各转向轮的理论转向助力系数，公式计算得到各转向轮的助力变化量控制系数的步骤包括：

计算获得所述各转向轮目标转向助力的差值归一化系数与其理论转向系数的比值，并确定所述各比值中的最大值；

根据所述各转向轮目标转向助力的差值归一化系数和所述各比值中的最大值，确定各转向轮的助力变化量控制系数。

进一步地，所述各转向轮的助力变化量控制系数的计算公式为：

其中，α(k)

进一步地，所述根据所述各转向轮目标转向助力的差值归一化系数和所述各转向轮的理论转向助力系数，确定各转向轮助力变化量控制系数和转向助力执行变化量，进而确定各转向轮的当前瞬态目标转向助力的步骤还包括：

根据各转向轮的转向助力执行变化量和上一时刻各转向轮的瞬态转向助力，计算确定当前时刻各转向轮的瞬态转向助力。

本发明还提供一种汽车四轮转向助力时频同步控制装置，包括：

第一模块，用于计算获得各转向轮的稳态目标转向助力和上一时刻各转向轮的瞬态转向助力差值，确定各转向轮的目标转向助力变化值；

第二模块，用于根据所述各转向轮的目标转向助力变化值，确定各转向轮目标转向助力的差值归一化系数；

第三模块，用于根据单个任务周期内各转向轮的转向助力最大变化值，确定各转向轮的理论转向助力系数；

第四模块，用于根据所述各转向轮目标转向助力的差值归一化系数和所述各转向轮的理论转向助力系数，确定各转向轮助力变化量控制系数和转向助力执行变化量，进而确定各转向轮的当前瞬态目标转向助力，控制实现各转向轮的瞬态转向助力变化至其稳态目标转向助力所需的时间相等。

本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的汽车四轮转向助力时频同步控制方法。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行所述的汽车四轮转向助力时频同步控制方法。

本发明的有益效果：

本发明提供一种汽车四轮转向助力时频同步控制方法、装置、设备及存储介质，其中方法包括：计算获得各转向轮的稳态目标转向助力和上一时刻各转向轮的瞬态转向助力差值，确定各转向轮的目标转向助力变化值；根据各转向轮的目标转向助力变化值，确定各转向轮目标转向助力的差值归一化系数；根据单个任务周期内各转向轮的转向助力最大变化值，确定各转向轮的理论转向助力系数；根据各转向轮目标转向助力的差值归一化系数和各转向轮的理论转向助力系数，确定各转向轮助力变化量控制系数和转向助力执行变化量，进而确定各转向轮的当前瞬态目标转向助力，控制实现各转向轮的瞬态转向助力变化至其稳态目标转向助力所需的时间相等。

一方面，本发明控制各转向轮的瞬态转向目标助力时考虑了单个任务周期内各转向轮的转向助力最大变化值，可避免各转向轮的转向机械结构超能力工作导致损坏和工作寿命降低的问题，保护了汽车四轮转向的机械结构。

另一方面，本发明通过比例变换，确定助力变化量控制系数和转向助力执行变化量，通过二者的计算，获得各转向轮的当前瞬态目标转向助力，控制实现各转向轮的瞬态转向助力变化至其稳态目标转向助力所需的时间相等，避免出现各转向轮的瞬态转向助力变化至其稳态目标转向助力所需时间不等、导致转向助力不协调的问题。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施例中汽车四轮转向助力时频同步控制方法的流程图；

图2是本发明实施例中汽车四轮转向助力时频同步控制装置的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明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发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像本申请实施例中一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本申请实施例提供一种汽车四轮转向助力时频同步控制方法、装置、设备及存储介质，应用于四轮转向汽车。

本实施例提供的汽车四轮转向助力时频同步控制方法的流程图如图1所示，包括步骤S10-S60。

S10、计算获得各转向轮的稳态目标转向助力和上一时刻各转向轮的瞬态转向助力差值，确定各转向轮的目标转向助力变化值。

本实施例中，各转向轮的目标转向助力变化值的计算公式为：

其中，ΔF(k)

S20、根据各转向轮的目标转向助力变化值，确定各转向轮目标转向助力的差值归一化系数。

本实施例中，各转向轮目标转向助力的差值归一化系数反映了各转向轮的目标转向助力变化值的绝对值在其总值中的占比。

S201、计算各转向轮的目标转向助力变化值的绝对值之和，得到整车目标转向助力变化总值。

本实施例中，整车目标转向助力变化总值的计算公式为：

ΔF(k)

其中，ΔF(k)

S202、对各转向轮的目标转向助力变化值与整车目标转向助力变化总值进行比值计算，确定各转向轮目标转向助力的差值归一化系数。

本实施例中，各转向轮目标转向助力的差值归一化系数：

其中，ρ(k)

可以理解的是，本实施例中，各转向轮目标转向助力的差值归一化系数之和等于1，且各转向轮的归一化系数满足：

可以理解的是，各转向轮的机械结构特性会影响各转向轮的转向助力变化能力，因此，确定各转向轮的执行转向助力变化值时还需考虑转向轮各自的转向助力变化能力。

S30、根据单位时间内各转向轮的理论转向助力最大变化值，计算确定单个任务周期内各转向轮的转向助力最大变化值。

本实施例中，单个任务周期是指两次采样计算的间隔时间，例如，从k-1时刻到k时刻之间的间隔时间为一个任务周期，记单个任务周期的时间为ΔT。

进一步地，若根据台架试验Δt，确定单位时间内各转向轮的理论转向助力最大变化值，则各转向轮的转向助力最大变化值的计算式为：

其中，ΔF

需要说明的是，本实施例中，单个任务周期中各转向轮的转向助力最大变化值为非负数值。可以理解的是，单位时间内各转向轮的理论转向助力最大变化值由转向轮的机械结构特性决定，而为了不损坏转向轮，单个任务周期内，各转向轮的执行转向助力变化值的绝对值不宜超过其各自的转向助力最大变化值。

S40、根据单个任务周期内各转向轮的转向助力最大变化值，确定各转向轮的理论转向助力系数。

S401、取各转向轮的转向助力最大变化值中的最小值，作为整车的理论助力边界变化值：

ΔF

其中，ΔF

S402、根据各转向轮的转向助力最大变化值与整车的理论助力边界变化值，通过比值计算得到各转向轮的理论转向助力系数：

其中，δ

可以理解的是，本实施例中，各转向轮的理论转向助力系数的值大于或等于1。

S50、根据各转向轮目标转向助力的差值归一化系数和各转向轮的理论转向助力系数，确定各转向轮助力变化量控制系数和转向助力执行变化量，进而确定各转向轮的当前瞬态目标转向助力，控制实现各转向轮的瞬态转向助力变化至其稳态目标转向助力所需的时间相等。

S501、根据各转向轮目标转向助力的差值归一化系数和各转向轮的理论转向助力系数，公式计算得到各转向轮的助力变化量控制系数。

本实施例中，计算获得各转向轮目标转向助力的差值归一化系数与其理论转向系数的比值，并确定各比值中的最大值，进而根据各转向轮目标转向助力的差值归一化系数和各比值中的最大值，确定各转向轮的助力变化量控制系数。

进一步地，各转向轮的助力变化量控制系数的计算公式为：

其中，α(k)

进一步地，本实施例中，各转向轮的助力变化量控制系数的值小于或等于其各自的理论转向助力系数。例如，以左前转向轮的助力变化量控制系数为例进行推导：

即有：

α(k)

进一步地，S502、根据单个任务周期内各转向轮的转向助力最大变化值和各转向轮的助力变化控制系数，乘积计算确定各转向轮的转向助力执行变化量：

其中，ΔF(k)

进一步地，本实施例中，在任一任务周期内，各转向轮的转向助力执行变化量不会超出其各自的转向助力最大变化值。继续以左前转向轮的转向助力执行变化量为例进行推导：

ΔF(k)

其中：

则有：

ΔF(k)

可知，本实施例中，各转向轮的执行转向助力变化值不会超过其各自的转向助力最大变化值，可以避免转向轮的机械结构超能力工作。本实施例中，控制各转向轮的瞬态转向目标助力时考虑了单个任务周期内各转向轮的转向助力最大变化值，可避免各转向轮的转向机械结构超能力工作导致损坏和工作寿命降低的问题，保护了汽车四轮转向的机械结构。

S503、根据各转向轮的转向助力执行变化量和上一时刻各转向轮的瞬态转向助力，计算确定当前时刻各转向轮瞬态转向助力：

其中，F(k)

更进一步的，S(ΔF(k)

本实施例中，若某一转向轮的目标转向助力变化值为正值，则说明上一时刻该转向轮的瞬态转向助力需增大才能达到其稳态目标转向助力；若某一转向轮的目标转向助力变化值为负值，则说明上一时刻该转向轮的瞬态转向助力需减小擦能达到其稳态目标转向助力。而本实施例中各转向轮的执行转向助力变化值为非负值，因此，在计算当前时刻各转向轮的瞬态转向助力时，需根据各转向轮的目标转向助力变化值的符号确定计算式。

进一步地，在每个任务周期结束后，更新各转向轮的瞬态转向助力。经过多个任务周期后，各转向轮的瞬态转向助力将变化至其稳态目标转向助力。

各转向轮变化至稳态目标转向助力所需时间为：

其中，t

进一步地：

更进一步的，将各转向轮的归一化系数计算公式代入上式中，可以得到：

可知，各转向轮变化至其稳态目标转向助力所需时间相等，即四转向轮同时刻到达稳态目标转向助力，避免出现四转向轮转向助力不协同的问题。

具体地，本实施例中通过比例变换，确定助力变化量控制系数和转向助力执行变化量，通过二者的计算，获得各转向轮的当前瞬态目标转向助力，控制实现各转向轮的瞬态转向助力变化至其稳态目标转向助力所需的时间相等，避免出现各转向轮的瞬态转向助力变化至其稳态目标转向助力所需时间不等、导致转向助力不协调的问题。

本发明还提供一种汽车四轮转向助力时频同步控制装置，其示意图如图2所示，包括第一模块21、第二模块22、第三模块23以及第四模块24。

第一模块21用于计算获得各转向轮的稳态目标转向助力和上一时刻各转向轮的瞬态转向助力差值，确定各转向轮的目标转向助力变化值；

第二模块22用于根据各转向轮的目标转向助力变化值，确定各转向轮目标转向助力的差值归一化系数；

第三模块23用于根据单个任务周期内各转向轮的转向助力最大变化值，确定各转向轮的理论转向助力系数；

第四模块24用于根据各转向轮目标转向助力的差值归一化系数和各转向轮的理论转向助力系数，确定各转向轮助力变化量控制系数和转向助力执行变化量，进而确定各转向轮的当前瞬态目标转向助力，控制实现各转向轮的瞬态转向助力变化至其稳态目标转向助力所需的时间相等。

在一些可行的实施方式中，本实施例提供的汽车四轮转向助力时频同步控制装置可以采用软硬件结合的方式实现，还可以采用软件方式实现，其可以是程序和插件等形式的软件，并包括一系列的模块。

本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现的汽车四轮转向助力时频同步控制方法。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令使计算机执行的汽车四轮转向助力时频同步控制方法。

应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。