Steering Feedback Torque Prediction Based on Sequence-to-Sequence Network With Switcher-Assisted Training Algorithm

加权 计算机科学 扭矩 任务(项目管理) 序列(生物学) 灵活性(工程) 人工智能 工程类 算法 控制理论(社会学) 放射科 控制(管理) 系统工程 物理 统计 热力学 生物 医学 遗传学 数学
作者
Yicai Liu,Guowang Zhang,Jian Li,Changyao Huang,Xiangyu Wang,Liang Li,Xun Zhao
出处
期刊:IEEE Transactions on Industrial Informatics [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:20 (3): 4894-4905 被引量:5
标识
DOI:10.1109/tii.2023.3329650
摘要

The steer-by-wire (SbW) system has gained recognition as the future of intelligent vehicles due to its attributes, such as safety, simplification, and flexibility. However, the elimination of mechanical linkage necessitates the provision of artificial steering feedback torque (SFT), which is crucial for the potential driver to manipulate the vehicle. To enhance the steering feel, this article extends the SFT design range and proposes an SFT prediction scheme based on the sequence-to-sequence (S2S) network with the switcher-assisted (SA) training algorithm. The models of the electric power steering (EPS) and SbW are first established to analyze the input features. The S2S network with gated recurrent units (GRU) is then presented, where the encoder scheme incorporates the squeeze-and-excitation (SE) operation to achieve adaptive feature recalibration. Subsequently, the SA algorithm is proposed to alleviate the exposure bias based on the principle of multitask learning (MTL), wherein online training is regarded as the main task and offline training is treated as the auxiliary task. The weighting coefficients between tasks are optimized using an assisted network named switcher, facilitating a gradual transition from MTL to the single main task, thereby avoiding complex tuning processes. The validation results indicate the proposed scheme outperforms existing methods regarding estimation and prediction. The ablation experiments are further conducted to illustrate the effectiveness of SE blocks and the SA algorithm. Finally, the SFT construction simulation, involving target prediction and torque tracking, is conducted, validating that variable-length prediction can adapt to various conditions and improve tracking performance.

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