人机共驾转向系统的自适应控制方法与流程

1.本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种人机共驾转向系统的自适应控制方法。


背景技术：

2.在自动驾驶场景下，电动助力转向系统在完成基本的车道保持辅助驾驶的基础上，还需基于应用场景以及驾驶员意图做出精准、快速响应，同时保证驾驶员的驾驶感受；目前市场上的驾驶辅助系统，主要用电容方向盘或扭杆力矩超过一定值维持一段时间来判断驾驶员意图，当检测到驾驶员接管意图时，退出辅助驾驶功能，驾驶员介入感突兀，同时不足以支持紧急避让功能，无法更大程度的保证驾驶员安全。相较而言，一种支持人机共驾、支持紧急避让的转向系统控制方法能显著的提升驾驶员驾驶的平顺性、安全性。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是提供一种能人机共驾转向系统自适应控制方法，其目的是在于提升辅助驾驶功能在系统抖动时的鲁棒性，同时可以更加精准地识别驾驶员意图，从而可以平顺地协调驾驶员与高级驾驶辅助系统对转向系统的控制权，提升驾驶体验。
4.为解决上述技术问题，本发明提供一种人机共驾转向系统的自适应控制方法，包括：
5.步骤1，电子助力转向系统需接收驾驶辅助功能相关信号，所述驾驶辅助功能相关信号包括来自高级驾驶辅助系统的道路保持辅助系统使能信号、道路保持辅助系统请求状态、道路保持辅助系统请求角度，转向系统内部的转向系统控制单元状态、转向助力电机转子速度、助力电机转子加速度、扭杆力矩、方向盘转角速度、方向盘转角、车道偏离预警系统请求状态、车道偏离预警系统控制状态，安全车速；
6.步骤2，根据道路保持辅助系统使能信号、转向系统控制单元状态、扭杆力矩、方向盘转角、安全车速和道路保持辅助系统请求状态，判断辅助驾驶功能状态；
7.步骤3，根据助力电机转子加速度、扭杆力矩、方向盘转角和方向盘转角速度，计算驾驶员手力矩；
8.步骤4，根据道路保持辅助系统请求状态、辅助驾驶功能状态、安全车速和驾驶员手力矩，判断当前人机共驾状态；
9.步骤5，根据助力电机转子加速度、车道偏离预警系统请求状态和车道偏离预警系统控制状态，判断当前转向系统的抖动状态；
10.步骤6，根据道路保持辅助系统请求角度和方向盘转角，计算期望齿条位置和当前齿条位置；
11.步骤7，根据助力电机转子速度，计算当前齿条速度；
12.步骤8，根据当前人机共驾状态、转向系统的抖动状态、期望齿条位置、当前齿条位置和当前齿条速度，计算出转向系统期望齿条移动速度，再结合当前齿条速度，计算角度闭环控制的初始输出扭矩；
13.步骤9，根据安全车速、驾驶员手力矩、当前人机共驾状态，计算共驾调协系数；
14.步骤10，根据安全车速、角度闭环控制的初始输出扭矩、共驾调协系数，计算协调后的基础助力输出扭矩和角度闭环控制的最终输出扭矩，并对角度闭环控制的最终输出扭矩进行限幅后，将两者叠加作为转向系统助力电机最终输出扭矩。
15.与现有技术相比本发明达到的有益效果如下：
16.1.接收高级驾驶辅助系统控制器的请求状态，在支持正常车道保持辅助功能的同时，支持紧急避让功能，扩大了辅助驾驶的应用场景，保证驾驶员的安全。
17.2.能更加精准地识别驾驶员意图，从而可以平顺地协调驾驶员与高级驾驶辅助系统对转向系统的控制权，提升驾驶体验。
18.3.能够实时监测转向系统的抖动状态，能够根据抖动的剧烈程度自适应调节辅助驾驶功能的控制参数，提高辅助驾驶功能的鲁棒性。
附图说明
19.下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
20.图1是实现本发明控制方法的软件系统架构如图；
21.图2是本发明的辅助驾驶功能的逻辑跳转状态示意图；
22.图3是本发明的驾驶员手力矩算法原理图；
23.图4是本发明的转向系统的抖动状态跳转图。
具体实施方式
24.以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容充分地了解本发明的其他优点与技术效果。本发明还可以通过不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点加以应用，在没有背离发明总的设计思路下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明下述示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的具体实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本发明的公开彻底且完整，并且将这些示例性具体实施例的技术方案充分传达给本领域技术人员。
25.在本实施例中，实现本发明控制方法的软件系统架构如图1所示，主要包括can通讯输入模块、辅助驾驶功能状态判断模块、驾驶员手力矩计算模块、人机共驾控制模块、抖动监测模块、基础助力模块、角度闭环控制模块、电机控制模块以及can通讯输出模块。
26.本实施例提供一种人机共驾转向系统的自适应控制方法，包括以下步骤：
27.步骤1，电子助力转向系统需接收驾驶辅助功能相关信号，所述驾驶辅助功能相关信号包括来自高级驾驶辅助系统的道路保持辅助系统使能信号、道路保持辅助系统请求状态、道路保持辅助系统请求角度，转向系统内部的转向系统控制单元状态、转向助力电机转子速度、助力电机转子加速度、扭杆力矩、方向盘转角速度、方向盘转角、车道偏离预警系统请求状态、车道偏离预警系统控制状态，安全车速；
28.步骤2，根据道路保持辅助系统使能信号、转向系统控制单元状态、扭杆力矩、方向盘转角、安全车速和道路保持辅助系统请求状态，判断辅助驾驶功能状态；
29.步骤3，根据助力电机转子加速度、扭杆力矩、方向盘转角和方向盘转角速度，计算驾驶员手力矩；
30.步骤4，根据道路保持辅助系统请求状态、辅助驾驶功能状态、安全车速和驾驶员手力矩，判断当前人机共驾状态；
31.步骤5，根据助力电机转子加速度、车道偏离预警系统请求状态和车道偏离预警系统控制状态，判断当前转向系统的抖动状态；
32.步骤6，根据道路保持辅助系统请求角度和方向盘转角，计算期望齿条位置和当前齿条位置；
33.步骤7，根据助力电机转子速度，计算当前齿条速度；
34.步骤8，根据当前人机共驾状态、转向系统的抖动状态、期望齿条位置、当前齿条位置和当前齿条速度，通过闭环控制模块计算出转向系统期望齿条移动速度，再结合当前齿条速度，计算角度闭环控制的初始输出扭矩；
35.步骤9，根据安全车速、驾驶员手力矩、当前人机共驾状态，计算共驾调协系数；
36.步骤10，根据安全车速、角度闭环控制的初始输出扭矩、共驾调协系数，计算协调后的基础助力输出扭矩和角度闭环控制的最终输出扭矩，并对角度闭环控制的最终输出扭矩进行限幅后，将两者叠加作为转向系统助力电机最终输出扭矩。
37.具体地，在所述步骤2中，当转向系统控制单元状态正常，并且方向盘转角和安全车速都在允许范围内，同时驾驶员无退出辅助驾驶功能意图时，若此时道路保持辅助系统请求状态为紧急避让状态，则辅助驾驶功能状态为紧急避让状态，若此时道路保持辅助系统请求状态为非紧急避让状态，则辅助驾驶功能状态为非紧急避让状态。
38.具体地，在所述步骤2中，根据扭杆力矩判断驾驶员有无退出辅助驾驶功能意图，当扭杆力矩大于退出辅助驾驶功能阀值m0且保持一设定时间t0时，判断驾驶员有退出辅助驾驶功能意图，当扭杆力矩小于退出辅助驾驶功能阀值m1且保持一定时间t1时，判断驾驶员无退出辅助驾驶功能意图；m0、t0、m1、t1为可标定变量；
39.具体地，在所述步骤2中，当辅助驾驶功能状态为紧急避让状态时，扭杆力矩大于退出辅助驾驶功能阀值m3且保持一设定时间t3时，判断驾驶员有退出辅助驾驶功能意图，当扭杆力矩小于退出辅助驾驶功能阀值m4且保持一定时间t4时，判断驾驶员无退出辅助驾驶功能意图；m3、t3、m4、t4为可标定变量为可标定变量；
40.具体地，在所述步骤3中，如图3所示，驾驶员手力矩的计算方法包括以下步骤：
41.步骤31，对助力电机转子加速度进行fir滤波，得到滤波后的助力电机转子加速度，结合助力电机转子的转动惯量计算得到助力电机转子转动惯量产生的扭矩；示例性的计算公式如下：
42.a
rotfir
＝x
c0
*a
rotn
+x
c1
*a
rotn-1
+x
c2
*a
rotn-2
43.m
rot
＝a
rotfir
*i
rot
*x
rot
44.其中：
45.a
rotfir
为滤波后的助力电机转子加速度；
46.a
rotn
、a
rotn-1
、a
rotn-2
分别为当前周期、前一周期、前两个周期接收到的助力电机转子加速度；
47.x
c0
、x
c1
、x
c2
为fir滤波器的滤波系数；
48.m
rot
为助力电机转子转动惯量产生的扭矩；
49.i
rot
为助力电机转子的转动惯量；
50.x
rot
为随车速可标定的修正系数。
51.步骤32，对方向盘转角速度进行pt1滤波，得到滤波后的方向盘转角速度，计算得到方向盘转角加速度，再结合方向盘的转动惯量，计算得到方向盘转动惯量产生的扭矩；示例性的计算公式如下：
[0052]vswpt1
[0053]asw
＝(v
swpt1-v
swpt1last
)/t
[0054]msw
＝a
sw
*i
sw
*x
sw
[0055]
其中：
[0056]vsw
为方向盘转角速度；
[0057]vswpt1
为二阶pt1滤波后的方向盘转角速度；
[0058]vswpt1last
为上一周期二阶pt1滤波的方向盘转角速度；
[0059]vswpt11last
为上一周期一阶pt1滤波的方向盘转角速度；
[0060]
x
1sw
、x
2sw
分别为一阶pt1滤波器、二阶pt1滤波器的滤波系数；
[0061]asw
为方向盘转角加速度；
[0062]
t为采样周期；
[0063]msw
为方向盘转动惯量产生的扭矩；
[0064]isw
为方向盘转动惯量；
[0065]
x
sw
为随车速可标定的修正系数。
[0066]
步骤33，对扭杆力矩进行pt1滤波，得到滤波后的扭杆力矩；示例性的计算公式如下：
[0067]mtbpt1
＝(((m
tb-m
tbpt11last
)*x
1tb
+m
tbpt11last
)-m
tbpt1last
)*x
2tb
+m
tbpt1last
[0068]
其中：
[0069]mtb
为扭杆力矩；
[0070]mtbpt1
为二阶pt1滤波后的扭杆力矩；
[0071]mtbpt1last
为上一周期二阶pt1滤波的扭杆力矩；
[0072]mtbpt11last
为上一周期一阶pt1滤波的扭杆力矩；
[0073]
x
1tb
、x
2tb
分别为一阶pt1滤波器、二阶pt1滤波器的滤波系数；
[0074]
步骤34，根据步骤31至步骤33得到的数据，计算驾驶员手力矩；示例性的计算公式如下：
[0075]mdti
＝m
tbpt1
+|m
sw-m
rot
|*sign(m
sw
+m
rot
)
[0076]mdt
＝min(|m
dti
|,m
dtmax
)*sign(m
dti
)
[0077]
其中：
[0078]msw
为二阶pt1滤波后的扭杆力矩；
[0079]mrot
为助力电机转子转动惯量产生的扭矩；
[0080]mdti
为叠加后的驾驶员手力矩；
[0081]mdt
为驾驶员手力矩；
[0082]mdtmax
为饱和限制输出扭矩值；
[0083]
sign(m
dti
)为叠加后驾驶员手力矩的数值符号；
[0084]
sign(m
sw
+m
rot
)为方向盘和电机转动惯量扭矩叠加后的数值符号；
[0085]
min(|m
dti
|,m
dtmax
)为叠加后的驾驶员手力矩的绝对值与饱和限制输出扭矩值的最小值。
[0086]
如果当助力电机转子加速度、方向盘转角速度、扭杆力矩中任意一个信号超出有效范围时，驾驶员手力矩置无效值。
[0087]
具体地，在所述的步骤4中，人机共驾状态包括驾驶员干预状态、临时故障状态、永久故障状态、紧急避让模式和人机共驾模式。
[0088]
在本实施例中，辅助驾驶功能的逻辑跳转状态如图2所示，t1代表道路保持辅助系统使能，当t1满足时，功能开启；t2代表道路保持辅助系统不使能，当t2满足时，功能关闭；t5/t12/t17代表扭杆力矩超过一定值且持续了一定时间，当t5/t12/t17满足时，则系统进入驾驶员干预状态；t20代表扭杆力矩小于一定值且持续了一定时间，当t20满足时，则系统退出驾驶员干预状态，回到初始化；t6/t13/t18代表当前系统发生类似如车速超限、接收信号无效、转向系统内部故障等问题，当t6/t13/t18满足时，系统进入临时故障状态，并且此类故障当前点火循环可以恢复；t22代表类似如车速超限、接收信号无效、转向系统内部故障等问题已经恢复，系统退出临时故障状态，回到初始化；t7/t14/t19/t21/t23代表eps内部发生严重故障，当前点火循环无法恢复；t3代表道路保持辅助系统请求状态为非紧急避让模式，由于t3优先级低于t5/t6/t7，因此当t3满足时，即认为当前车速和手力在一定范围内、且输入信号都有效，系统将进入非紧急避让激活模式；非紧急避让激活模式中的默认模式为非人机共驾模式，t8代表驾驶员手力矩大于一定值持续一定时间且驾驶员手力矩有效，当t8满足时，系统进入人机共驾模式；t9代表驾驶员手力矩小于一定值持续一定时间且驾驶员手力矩有效，当t9满足时，系统进入非人机共驾模式；t10/t15代表道路保持辅助系统请求状态为无请求，当t10/t15满足时，功能主动退出；t4代表道路保持辅助系统请求状态为紧急避让模式，优先级低于t5/t6/t7，因此当t4满足时，即认为当前车速和手力在一定范围内、且输入信号都有效，系统将进入紧急避让激活模式；同理，t11优先级低于t12/t13/t14，当t11满足时，系统将进入紧急避让激活模式。
[0089]
具体地，在所述的步骤5中，转向系统的抖动状态包括抖动正向监测状态、抖动反向监测状态、初始化状态和衰减状态。
[0090]
在本实施例中，转向系统的抖动状态跳转如图4所示，t1代表电机转子加速度大于一定值且车道偏离预警系统请求状态不是请求激活且车道偏离预警系统控制状态不是激活状态，当t1满足时，进入抖动正向监测状态；t3代表电机转子加速度小于反向一定值且车道偏离预警系统请求状态不是请求激活且车道偏离预警系统控制状态不是激活状态，当t3满足时，进入抖动反向监测状态；t2/t4代表车道偏离预警系统请求状态是请求激活或车道偏离预警系统控制状态是激活状态，当t2/t4满足时，退回初始化状态；t9代表转子加速度小于反向的一定值且持续一定时间，当t9满足时，计数加一；t10代表转子加速度小于正向的一定值且持续一定时间，当t10满足时，计数继续加一；t5/t7代表计数达到200次，当t5/t7满足时，时间清零，跳到衰减状态；t6代表转子加速度大于反向一定值，当t6满足时，跳回正向监测状态；t8代表转子加速度小于反向一定值，当t8满足时，跳回反向监测状态；t11代表当计数清零或者车道偏离预警系统请求状态是请求激活或车道偏离预警系统控制状态
是激活状态，当t11满足时，回到初始化状态。
[0091]
具体地，在所述的步骤6中，计算期望齿条位置和当前齿条位置的公式如下：
[0092]
p
desrp
＝w
des
*r
w2rp
*x
[0093]
p
actrp
＝w
act
*r
w2rp
*x
[0094]
其中：
[0095]
p
desrp
为期望齿条位置；
[0096]wdes
为道路保持辅助系统请求角度；
[0097]
p
actrp
为当前齿条位置；
[0098]wact
为当前方向盘转角；
[0099]rw2rp
为单位方向盘转角变化对应的齿条位置变化量；
[0100]
x为考虑齿轮间隙、传动比等因素的补偿系数，是随角度变化的可标定的常量。
[0101]
具体地，在所述的步骤7中，计算当前齿条速度的计算如下：
[0102]vactrspd
＝v
rotspd
*r
rotspd2rspd
[0103]
其中：
[0104]vactrspd
为当前齿条移动速度；
[0105]vrotspd
为电子转子速度；
[0106]rrotspd2rspd
为单位转子速度变化对应的齿条移动距离。
[0107]
具体地，在所述的步骤8中，计算角度闭环控制的初始输出扭矩的步骤如下：
[0108]
步骤81，根据期望齿条位置，将其通过均值低通滤波器滤波后与转向系统当前的齿条位置做差值计算；
[0109]
步骤82，将齿条位置差值结果结合闭环控制模块的外环p参数计算出转向系统期望的齿条移动速度，将其与转向系统当前齿条移动速度做差值计算；
[0110]
步骤83，将齿条移动速度差值结果结合闭环控制模块的内环pi参数计算出得到角度闭环控制的初始输出扭矩。
[0111]
优选地，在步骤8中，当系统从非人机共驾状态跳转到人机共驾状态时，需要将内环i参数沿预设梯度下降到零并保持为零，防止辅助驾驶状态从人机共驾状态跳转到非人机共驾状态时，由于内环i参数过大导致的控制超调。
[0112]
优选地，在步骤8中，当转向系统抖动状态发生置位时，需要替换双环pid控制系统的pid参数，替换的pid参数随安全车速和抖动次数变化，抖动次数越高，pid参数越小。
[0113]
具体地，在所述的步骤9中，共驾调协系数的计算步骤如下：
[0114]
步骤91，根据安全车速和驾驶员手力矩，通过三维线性插值计算得出角度控制调谐系数上升梯度限值x
rpcgradup
、角度控制调谐系数下降梯度限值x
rpcgraddown
、基础助力调谐系数上升梯度限值x
sfcgradup
、基础助力调谐系数下降梯度限值x
sfcgraddown
；
[0115]
步骤92，若当前人机共驾状态为人机共驾无效状态时，角度控制目标调谐系数x
rpctarg
等于1，基础助力目标调谐系数x
sfctarg
等于1；若当前人机共驾状态为非人机共驾状态时，角度控制目标调谐系数x
rpctarg
等于1，基础助力目标调谐系数x
sfctarg
等于0；
[0116]
步骤93，若当前人机共驾状态为人机共驾状态时，根据安全车速和驾驶员手力矩，通过三维线性插值计算得出角度控制目标调谐系数x
rpctarg
(0≤x
rpctarg
≤1)和基础助力目标调谐系数x
sfctarg
(0≤x
sfctarg
≤1)；
[0117]
步骤94，角度控制调谐系数x
rpc
跟随角度控制目标调谐系数x
rpctarg
变化，并且上升梯度受到角度控制调谐系数上升梯度限值x
rpcgradup
限幅，下降梯度受到角度控制调谐系数下降梯度限值x
rpcgraddown
限幅。
[0118]
角度控制调谐系数x
rpc
具体计算公式如下：
[0119]
x
rpc
＝x
rpclast
+x
rpcgradup
(x
rpctarg
》x
rpclast
+x
rpcgradup
)
[0120]
x
rpc
＝x
rpclast-x
rpcgraddown
(x
rpctarg
《x
rpclast-x
rpcgraddown
)
[0121]
x
rpc
＝x
rpctarg
(x
rpclast-x
rpcgraddown
≤x
rpctarg
[0122]
其中：
[0123]
x
rpc
为角度控制调谐系数；
[0124]
x
rpclast
为角度控制调谐系数前一周期值；
[0125]
x
rpctarg
为角度控制目标调谐系数；
[0126]
x
rpcgradup
为角度控制调谐系数上升梯度限值；
[0127]
x
rpcgraddown
为角度控制调谐系数下降梯度限值。
[0128]
步骤95，基础助力调谐系数x
sfc
跟随基础助力目标调谐系数x
sfctarg
变化，并且上升梯度受到基础助力调谐系数上升梯度限值x
sfcgradup
限幅，下降梯度受到基础助力调谐系数下降梯度限值x
sfcgraddown
限幅。
[0129]
x
sfc
＝x
sfclast
+x
sfcgradup
(x
sfctarg
》x
sfclast
+x
sfcgradup
)
[0130]
x
sfc
＝x
sfclast-x
sfcgraddown
(x
sfctarg
《x
sfclast-x
sfcgraddown
)
[0131]
x
sfc
＝x
sfctarg
(x
sfclast-x
sfcgraddown
≤x
sfctarg
≤x
sfclast
+x
sfcgradup
)
[0132]
其中：
[0133]
x
sfc
为基础助力调谐系数；
[0134]
x
sfclast
为基础助力调谐系数前一周期值；
[0135]
x
sfctarg
为基础助力目标调谐系数；
[0136]
x
sfcgradup
为基础助力调谐系数上升梯度限值；
[0137]
x
sfcgraddown
为基础助力调谐系数下降梯度限值。
[0138]
具体地，在所述的步骤10中，计算转向系统助力电机最终输出扭矩的步骤如下：
[0139]
步骤101，根据安全车速，通过线性插值计算得出当前车速下的角度闭环控制扭矩输出限值，然后计算得到角度闭环控制的最终输出扭矩，计算公式如下：
[0140]mrpcout
＝min(|m
rpc
|*x
rpc
,m
rpcmax
)*sign(m
rpc
)
[0141]
其中：
[0142]mrpcout
为角度闭环控制最终输出扭矩；
[0143]mrpc
为角度闭环控制的初始输出扭矩；
[0144]mrpcmax
为当前车速下的角度闭环控制扭矩输出限值；
[0145]
x
rpc
为角度控制调谐系数；
[0146]
sign(m
rpc
)为角度闭环控制的初始输出扭矩的数值符号；
[0147]
min(|m
rpc
|*x
rpc
,m
rpcmax
)为角度闭环控制的初始输出扭矩的绝对值和当前车速下的角度闭环控制扭矩输出限值中的较小值。
[0148]
步骤102，计算转向系统助力电机最终输出扭矩的公式如下：
[0149]mout
＝m
rpcout
+m
sfc
*x
sfc
[0150]
其中：
[0151]mout
为转向系统助力电机最终输出扭矩；
[0152]mrpcout
为角度闭环控制最终输出扭矩；
[0153]msfc
为基础助力的初始输出扭矩；
[0154]
x
sfc
为基础助力调谐系数。
[0155]
以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种人机共驾转向系统的自适应控制方法，其特征在于，包括：步骤1，电子助力转向系统需接收驾驶辅助功能相关信号，所述驾驶辅助功能相关信号包括来自高级驾驶辅助系统的道路保持辅助系统使能信号、道路保持辅助系统请求状态、道路保持辅助系统请求角度，转向系统内部的转向系统控制单元状态、转向助力电机转子速度、助力电机转子加速度、扭杆力矩、方向盘转角速度、方向盘转角、车道偏离预警系统请求状态、车道偏离预警系统控制状态，安全车速；步骤2，根据道路保持辅助系统使能信号、转向系统控制单元状态、扭杆力矩、方向盘转角、安全车速和道路保持辅助系统请求状态，判断辅助驾驶功能状态；步骤3，根据助力电机转子加速度、扭杆力矩、方向盘转角和方向盘转角速度，计算驾驶员手力矩；步骤4，根据道路保持辅助系统请求状态、辅助驾驶功能状态、安全车速和驾驶员手力矩，判断当前人机共驾状态；步骤5，根据助力电机转子加速度、车道偏离预警系统请求状态和车道偏离预警系统控制状态，判断当前转向系统的抖动状态；步骤6，根据道路保持辅助系统请求角度和方向盘转角，计算期望齿条位置和当前齿条位置；步骤7，根据助力电机转子速度，计算当前齿条速度；步骤8，根据当前人机共驾状态、转向系统的抖动状态、期望齿条位置、当前齿条位置和当前齿条速度，计算出转向系统期望齿条移动速度，再结合当前齿条速度，计算角度闭环控制的初始输出扭矩；步骤9，根据安全车速、驾驶员手力矩、当前人机共驾状态，计算共驾调协系数；步骤10，根据安全车速、角度闭环控制的初始输出扭矩、共驾调协系数，计算协调后的基础助力输出扭矩和角度闭环控制的最终输出扭矩，并对角度闭环控制的最终输出扭矩进行限幅后，将两者叠加作为转向系统助力电机最终输出扭矩。2.根据权利要求1所述的人机共驾转向系统的自适应控制方法，其特征在于，在所述步骤2中，当转向系统控制单元状态正常，并且方向盘转角和安全车速都在允许范围内，同时驾驶员无退出辅助驾驶功能意图时，若此时道路保持辅助系统请求状态为紧急避让状态，则辅助驾驶功能状态为紧急避让状态，若此时道路保持辅助系统请求状态为非紧急避让状态，则辅助驾驶功能状态为非紧急避让状态。3.根据权利要求1所述的人机共驾转向系统的自适应控制方法，其特征在于，在所述步骤2中，根据扭杆力矩判断驾驶员有无退出辅助驾驶功能意图，当扭杆力矩大于退出辅助驾驶功能阀值m0且保持一设定时间t0时，判断驾驶员有退出辅助驾驶功能意图，当扭杆力矩小于退出辅助驾驶功能阀值m1且保持一定时间t1时，判断驾驶员无退出辅助驾驶功能意图。4.根据权利要求1所述的人机共驾转向系统的自适应控制方法，其特征在于，在所述步骤2中，当辅助驾驶功能状态为紧急避让状态时，扭杆力矩大于退出辅助驾驶功能阀值m3且保持一设定时间t3时，判断驾驶员有退出辅助驾驶功能意图，当扭杆力矩小于退出辅助驾驶功能阀值m4且保持一定时间t4时，判断驾驶员无退出辅助驾驶功能意图。5.根据权利要求1所述的人机共驾转向系统的自适应控制方法，其特征在于，在所述的步骤3中，驾驶员手力矩的计算方法包括以下步骤：
步骤31，对助力电机转子加速度进行fir滤波，得到滤波后的助力电机转子加速度，结合助力电机转子的转动惯量计算得到助力电机转子转动惯量产生的扭矩；步骤32，对方向盘转角速度进行pt1滤波，得到滤波后的方向盘转角速度，计算得到方向盘转角加速度，再结合方向盘的转动惯量，计算得到方向盘转动惯量产生的扭矩；步骤33，对扭杆力矩进行pt1滤波，得到滤波后的扭杆力矩；步骤34，根据步骤31至步骤33得到的数据，计算驾驶员手力矩。6.根据权利要求5所述的人机共驾转向系统的自适应控制方法，其特征在于，当助力电机转子加速度、方向盘转角速度、扭杆力矩中任意一个信号超出有效范围时，驾驶员手力矩置无效值。7.根据权利要求1所述的人机共驾转向系统的自适应控制方法，其特征在于，在所述的步骤4中，人机共驾状态包括驾驶员干预状态、临时故障状态、永久故障状态、紧急避让模式和人机共驾模式。8.根据权利要求1所述的人机共驾转向系统的自适应控制方法，其特征在于，在所述的步骤5中，转向系统的抖动状态包括抖动正向监测状态、抖动反向监测状态、初始化状态和衰减状态。9.根据权利要求1所述的人机共驾转向系统的自适应控制方法，其特征在于，在所述的步骤8中，计算角度闭环控制的初始输出扭矩的步骤如下：步骤81，根据期望齿条位置，将其通过均值低通滤波器滤波后与转向系统当前的齿条位置做差值计算；步骤82，将齿条位置差值结果结合闭环控制模块的外环p参数计算出转向系统期望的齿条移动速度，将其与转向系统当前齿条移动速度做差值计算；步骤83，将齿条移动速度差值结果结合闭环控制模块的内环pi参数计算出得到角度闭环控制的初始输出扭矩。10.根据权利要求8所述的人机共驾转向系统的自适应控制方法，其特征在于，当系统从非人机共驾状态跳转到人机共驾状态时，将内环i参数沿预设梯度下降到零并保持为零。11.根据权利要求8所述的人机共驾转向系统的自适应控制方法，其特征在于，当转向系统抖动状态发生置位时，替换双环pid控制系统的pid参数，替换的pid参数随安全车速和抖动次数变化。12.根据权利要求1所述的人机共驾转向系统的自适应控制方法，其特征在于，在所述步骤9中，共驾调协系数的计算步骤如下：步骤91，根据安全车速和驾驶员手力矩，通过三维线性插值计算得出角度控制调谐系数上升梯度限值、角度控制调谐系数下降梯度限值、基础助力调谐系数上升梯度限值、基础助力调谐系数下降梯度限值；步骤92，若当前人机共驾状态为人机共驾无效状态时，角度控制目标调谐系数等于1，基础助力目标调谐系数等于1；若当前人机共驾状态为非人机共驾状态时，角度控制目标调谐系数等于1，基础助力目标调谐系数等于0；步骤93，若当前人机共驾状态为人机共驾状态时，根据安全车速和驾驶员手力矩，通过三维线性插值计算得出角度控制目标调谐系数和基础助力目标调谐系数；步骤94，角度控制调谐系数跟随角度控制目标调谐系数变化，并且上升梯度受到角度
控制调谐系数上升梯度限值限幅，下降梯度受到角度控制调谐系数下降梯度限值限幅。步骤95，基础助力调谐系数跟随基础助力目标调谐系数变化，并且上升梯度受到基础助力调谐系数上升梯度限值限幅，下降梯度受到基础助力调谐系数下降梯度限值限幅。13.根据权利要求1所述的人机共驾转向系统的自适应控制方法，其特征在于，在所述步骤10中，计算转向系统助力电机最终输出扭矩的步骤如下：步骤101，根据安全车速，通过线性插值计算得出当前车速下的角度闭环控制扭矩输出限值，然后计算得到角度闭环控制的最终输出扭矩；步骤102，计算转向系统助力电机最终输出扭矩的公式如下：m
out
＝m
rpcout
+m
sfc
*x
sfc
其中：m
out
为转向系统助力电机最终输出扭矩；m
rpcout
为角度闭环控制最终输出扭矩；m
sfc
为基础助力的初始输出扭矩；x
sfc
为基础助力调谐系数。

技术总结
本发明公开了一种人机共驾转向系统的自适应控制方法，根据安全车速、角度闭环控制的初始输出扭矩、共驾调协系数，计算协调后的基础助力输出扭矩和角度闭环控制的最终输出扭矩，并对角度闭环控制的最终输出扭矩进行限幅后，将两者叠加作为转向系统助力电机最终输出扭矩。本发明目的是在于提升辅助驾驶功能在系统抖动时的鲁棒性，同时可以更加精准地识别驾驶员意图，从而可以平顺地协调驾驶员与高级驾驶辅助系统对转向系统的控制权，提升驾驶体验。验。验。


技术研发人员：兰洪星 姚树桐 梁嫣楚 杨娜
受保护的技术使用者：博世华域转向系统有限公司
技术研发日：2023.08.25
技术公布日：2023/10/15