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龙图腾网获悉南京航空航天大学申请的专利一种基于滑模控制的方向盘触觉辅助转矩计算方法和装置获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115963736B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-19发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211481222.0，技术领域涉及：G05B17/02；该发明授权一种基于滑模控制的方向盘触觉辅助转矩计算方法和装置是由张寒;李源浩;权威美;蒋文韬;赵万忠设计研发完成，并于2022-11-24向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于滑模控制的方向盘触觉辅助转矩计算方法和装置在说明书摘要公布了：本发明提供了一种基于滑模控制的方向盘触觉辅助转矩计算方法和装置，所述方法包括以下步骤：步骤1，建立手臂、方向盘、转向管柱动力学模型；步骤2，定义滑膜输入；步骤3，设计滑膜函数；步骤4，建立驾驶员预瞄模型；步骤5，计算得到触觉辅助转矩。本发明能够基于驾驶员方向盘输出与专家驾驶员模型输出误差，利用滑膜算法实时计算出合适的辅助转矩，当二者输出误差过大或过小时，通过施加辅助转矩，可以引导驾驶员输出更为合适的操作，提高车辆行驶的安全性和稳定性。

本发明授权一种基于滑模控制的方向盘触觉辅助转矩计算方法和装置在权利要求书中公布了：1.一种基于滑模控制的方向盘触觉辅助转矩计算方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1，建立手臂、方向盘、转向管柱动力学模型； 步骤2，定义滑膜输入； 步骤3，设计滑膜函数； 步骤4，建立驾驶员预瞄模型； 步骤5，计算得到触觉辅助转矩； 步骤1包括：建立如下手臂、方向盘、转向管柱动力学模型： 其中，Ja为手臂转动惯量；Jc为方向盘-转向管柱转动惯量；为方向盘角加速度；Ba为手臂阻尼系数；Bc为方向盘-转向管柱阻尼系数；为方向盘转速；Ka为手臂刚度；θsw为转角；Th为驾驶员施加的方向盘转矩；Ts为方向盘转向阻力矩；Tsa为触觉辅助力矩； 步骤2包括：定义滑膜输入为： 其中，e为方向盘转角误差；为方向盘转速误差；θswd为期望方向盘转角；为期望方向盘转速； 步骤2还包括：将式1写成关于滑膜输入的状态方程形式： 其中，x1为一阶滑膜输入，x1＝e，为一阶滑模函数的一阶导数；x2为二阶滑膜输入，为二阶滑模函数的一阶导数；f为状态函数， 为期望方向盘角加速度；g为输入函数， u为状态方程输入，u＝Tsa； 步骤3包括：滑膜函数s设计为： 其中α为一号滑膜函数参数，α0；β为二号滑模函数参数，β0；γ1为三号滑模函数参数，γ1γ2；γ2为四号滑膜函数参数，1γ22；sgnx为符号函数； 滑模控制率设计为： 其中，K1为一号滑模趋近率参数，K10；K2为二号滑模趋近率参数，K20； 步骤3还包括：使用式5滑模控制率时，滑模趋近率为： 为抑制滑模抖振现象，使用饱和函数satx替代式4、式5和式6中的符号函数sgnx，饱和函数表示为： 其中，b为饱和函数参数，b0； 将替换饱和函数后的式3代入式5得到触觉辅助转矩： 通过改变滑模参数：α，β，γ1，γ2，K1，K2，能够调整滑模的实际控制效果； 步骤4包括：建立如下驾驶员预瞄模型： 其中，l为拉普拉斯算子，l代表l在拉普拉斯域内；θswdl为期望方向盘转角；τL为超前时间常数；τd1为延迟时间常数；τd2为驾驶员反应延迟时间；Gh驾驶员转向比例增益；ΔYl为车辆当前位置与预瞄点处的侧向偏差，表示为： 其中，为预瞄点处期望路径的侧向位置坐标；Yl为当前车辆的侧向位置坐标；φl为车辆航向角；L为预瞄距离，表示为： L＝vxτp 其中，vx为车辆当前速度；τp为驾驶员预瞄时间； 将式8写成状态方程形式： 其中，c为延迟时间算子，Td为总延迟时间，Td＝τd1+τd2；Tp为总预瞄时间，Tp＝τL+τp； 步骤4还包括：利用传感器获取纵向车速vx，车辆航向角φ，侧向位置偏差Yd-Y，使用专家型驾驶员的驾驶特性参数Gh，τL，τd1，τd2，τp，依据式9获得期望方向盘转角θswd，期望方向盘转速期望方向盘角加速度 步骤5包括：利用传感器获得方向盘转角θsw，方向盘转速结合步骤4的结果计算式2滑膜输入；利用传感器获得驾驶员施加的方向盘转矩Th，方向盘转向阻力矩Ts，将滑膜输入、驾驶员施加的方向盘转矩Th、方向盘转向阻力矩Ts代入式7最终计算得到触觉辅助转矩Tsa。

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