[實(shí)用新型]一種主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向的快速控制原型

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520453004.5
• 申請(qǐng)日: 2015-06-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN204750280U
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮能蓮;陳龍科;康常濤;賓洋
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué);徐州百事利電動(dòng)車(chē)業(yè)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B62D6/00
• 分類(lèi)號(hào): B62D6/00;B62D5/04;B62D113/00;B62D119/00
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向的快速控制原型，屬于轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的成熟和普遍使用后，主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向技術(shù)成為當(dāng)前本領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)熱點(diǎn)。

主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向技術(shù)就是：根據(jù)車(chē)輛行駛狀況，通過(guò)獨(dú)立于駕駛員的轉(zhuǎn)向干預(yù)穩(wěn)定車(chē)輛、主動(dòng)改變駕駛員給定的轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角使得車(chē)輛的響應(yīng)盡可能的與理想的車(chē)輛特性一致。其核心在于通過(guò)對(duì)前輪施加一個(gè)不依賴于駕駛員轉(zhuǎn)向盤(pán)輸入的附加轉(zhuǎn)角來(lái)提高車(chē)輛的操縱穩(wěn)定性。但是，汽車(chē)電子控制涉及機(jī)械、電子、軟硬件系統(tǒng)等，開(kāi)發(fā)程度十分復(fù)雜，而使用快速開(kāi)發(fā)方法對(duì)AFS控制進(jìn)行開(kāi)發(fā)則可提高效率，縮短開(kāi)發(fā)周期、降低開(kāi)發(fā)費(fèi)用。

快速控制原型是指在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的初期，通過(guò)快速地建立控制對(duì)象和控制器的模型，對(duì)相應(yīng)的模型或者控制算法進(jìn)行多次的離線和在線的試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證控制系統(tǒng)軟硬件方案的可行性。在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的中后期，當(dāng)驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性后，通過(guò)針對(duì)目標(biāo)的自動(dòng)代碼生成和代碼下載，完成最終產(chǎn)品研發(fā)的整個(gè)過(guò)程。

要實(shí)現(xiàn)AFS控制快速開(kāi)發(fā)，就需要有集成良好、便于使用的建模與設(shè)計(jì)、離線仿真、實(shí)時(shí)開(kāi)發(fā)及測(cè)試工具。實(shí)時(shí)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)必須具有反復(fù)修改模型設(shè)計(jì)，進(jìn)行離線及實(shí)時(shí)仿真的功能。這樣，就能很容易驗(yàn)證開(kāi)發(fā)方向的正確性，可以將控制算法開(kāi)發(fā)的錯(cuò)誤及不當(dāng)之處消除與設(shè)計(jì)初期，使設(shè)計(jì)修改費(fèi)用減至最小，縮短開(kāi)發(fā)周期。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的各個(gè)方面致力于提供一種主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向的快速控制原型實(shí)現(xiàn)方法，適用于模擬控制系統(tǒng)軟件、調(diào)試產(chǎn)品級(jí)系統(tǒng)，尤其適用于AFS控制器開(kāi)發(fā)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向的快速控制原型，其特征在于，包括主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電機(jī)控制器(9)、主機(jī)(14)、顯示器(15)；所述主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)向盤(pán)(1)、軸承(2)、轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器(3)、轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)矩傳感器(4)、轉(zhuǎn)向軸(5)、轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)角傳感器(6)、轉(zhuǎn)向器(7)和電機(jī)(8)；

轉(zhuǎn)向盤(pán)(1)與軸承(2)外圈連接，轉(zhuǎn)向軸(5)頂端與軸承(2)內(nèi)圈連接，轉(zhuǎn)向軸(5)底部與轉(zhuǎn)向器(7)機(jī)械連接；所述的主機(jī)(14)中包含數(shù)據(jù)采集板卡(10)，轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器(3)、轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)矩傳感器(4)、和轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)角傳感器(6)通過(guò)信號(hào)線和數(shù)據(jù)采集板卡(10)連接；所述的電機(jī)控制器(9)與電機(jī)(8)是電氣連接，電機(jī)(8)安裝在轉(zhuǎn)向軸(5)上。

本實(shí)用新型采用的主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向機(jī)械機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上新設(shè)計(jì)的，保留了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)原有的電機(jī)和轉(zhuǎn)向裝置，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，降低了成本。通過(guò)軸承將轉(zhuǎn)向盤(pán)和轉(zhuǎn)向軸連接起來(lái)，能夠保持良好的路感，并可實(shí)現(xiàn)線控系統(tǒng)的功能。

附圖說(shuō)明

圖1一種主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向的快速控制原型實(shí)現(xiàn)方法的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面參考附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例。

如圖1所示，一種主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向的快速控制原型實(shí)現(xiàn)方法的結(jié)構(gòu)示意圖，首先對(duì)主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行分析，建立其數(shù)學(xué)模型，根據(jù)已建數(shù)學(xué)模型，在主機(jī)中建立AFS控制模塊(13)、信號(hào)處理模塊(11)。在MATLAB中，利用仿真工具對(duì)主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行離線數(shù)字仿真驗(yàn)證控制器的有效性。硬件主要有電機(jī)控制器(9)、數(shù)據(jù)采集板卡(10)、主機(jī)(14)和顯示器(15)。顯示器(15)與主機(jī)(14)是串口通信，用于監(jiān)視運(yùn)行結(jié)果；數(shù)據(jù)采集板板卡(10)可以直接插在主機(jī)相應(yīng)的擴(kuò)展槽中，用于數(shù)據(jù)采集，并把采集的信號(hào)輸入到信號(hào)處理模塊中；電機(jī)控制器(9)通過(guò)信號(hào)線與數(shù)據(jù)采集板卡連接，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的輸出。其中的輸入信號(hào)均是模擬量，輸出信號(hào)均是數(shù)字量。

所述主機(jī)中裝有軟件(MATLAB/Simulink),在主機(jī)中創(chuàng)建軟件系統(tǒng)，用于運(yùn)行所設(shè)計(jì)的控制軟件，所述軟件系統(tǒng)包括AFS控制模塊、信號(hào)處理模塊。

所述數(shù)據(jù)采集板卡是用于傳感器、電機(jī)控制器和信號(hào)處理模塊之間的信號(hào)傳輸。其中的輸入信號(hào)均是模擬量，輸出信號(hào)均是數(shù)字量。

所述電機(jī)控制器與電機(jī)電線連接，主要用來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)車(chē)輪主動(dòng)轉(zhuǎn)向，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的穩(wěn)定性控制。

具體步驟如下：

(1)對(duì)主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向的控制過(guò)程與方法進(jìn)行分析，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型和控制算法；

(2)數(shù)據(jù)采集板卡(10)插到主機(jī)(14)的卡槽中，同時(shí)與MTALAB/Simulink軟件進(jìn)行配置，通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)端口相連，創(chuàng)建軟件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集板卡之間的實(shí)時(shí)通訊環(huán)境；

(3)在主機(jī)中建立MATLAB/Simulink模型，進(jìn)行純數(shù)字仿真，分析并驗(yàn)證模型和控制方法的正確性；