[發(fā)明專利]一種基于模糊控制的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610165597.4
• 申請日: 2016-03-22
• 公開（公告）號: CN105667580B
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 欒眾楷;趙萬忠;陳亮宇
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: B62D5/04
• 分類號: B62D5/04;B62D5/06;B62D6/00;B62D101/00;B62D117/00;B62D119/00;B62D137/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

本發(fā)明公開了一種基于模糊控制的復(fù)合線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及其模式切換控制方法，該系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)包含電動轉(zhuǎn)向模塊、電控液壓轉(zhuǎn)向模塊兩部分。系統(tǒng)可依據(jù)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角和車速等輸入量，結(jié)合電池SOC參數(shù)，根據(jù)模糊邏輯得到相應(yīng)的模式切換控制系數(shù)，在電動轉(zhuǎn)向模式、電控液壓轉(zhuǎn)向模式以及復(fù)合轉(zhuǎn)向模式間進(jìn)行切換實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，實(shí)現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向輕便性和轉(zhuǎn)向路感的完美融合，而且還能將汽車線控轉(zhuǎn)向的經(jīng)濟(jì)性與靈活性相結(jié)合，具有廣闊的市場應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及線控轉(zhuǎn)向領(lǐng)域，具體涉及一種基于模糊控制的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)

目前的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)普遍采用的方法是，在轉(zhuǎn)向盤機(jī)構(gòu)的輸出端和轉(zhuǎn)向器機(jī)構(gòu)的輸入端加裝兩個(gè)電機(jī)，分別用來模擬行車過程中的路面、機(jī)械結(jié)構(gòu)的反饋引起的路感變化和依據(jù)駕駛員意圖向轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)施加相應(yīng)的執(zhí)行力矩，由電子控制單元依據(jù)車輛的工況變化對執(zhí)行電機(jī)和反饋電機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。受車輛蓄電池電壓等電氣特性的限制，其執(zhí)行電機(jī)輸出的最大執(zhí)行力矩較小，不能滿足大型客車等車輛的需求。

復(fù)合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是一個(gè)機(jī)、電、液耦合的系統(tǒng)，ECU根據(jù)車速、駕駛員手力等輸入量以及預(yù)設(shè)助力特性向電液助力模塊和電動助力模塊發(fā)送指令，而電液助力模式與電動助力模式相比，在響應(yīng)速度上存在一定的遲滯。ECU在判斷復(fù)合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所需轉(zhuǎn)向模式以及在進(jìn)行轉(zhuǎn)向模式切換時(shí)，可能出現(xiàn)ECU計(jì)算結(jié)果在模式切換閾值附近“跳動”的情況，造成控制電動助力模塊的助力電機(jī)A轉(zhuǎn)速變化頻繁，導(dǎo)致復(fù)合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作不穩(wěn)定，而轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性直接影響車輛行駛的安全性和操縱穩(wěn)定性。因此，對不同工況下的車輛助力特性進(jìn)行綜合分析研究，建立相應(yīng)的模糊控制算法就變得極為迫切了。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種基于模糊控制的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及其控制方法，通過采用復(fù)合助力，解決了現(xiàn)有技術(shù)的問題。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種基于模糊控制的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)向盤和車輪，其特征在于，轉(zhuǎn)向柱、轉(zhuǎn)矩傳感器、轉(zhuǎn)角傳感器、電子控制單元、反饋電機(jī)減速機(jī)構(gòu)、反饋電機(jī)C、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向搖臂、電動轉(zhuǎn)向模塊、電控液壓轉(zhuǎn)向模塊、轉(zhuǎn)向梯形臂；

所述轉(zhuǎn)向盤連接轉(zhuǎn)向柱的力矩輸入端，轉(zhuǎn)矩傳感器和轉(zhuǎn)角傳感器套在轉(zhuǎn)向柱上，并與電子控制單元相連接；反饋力矩依次經(jīng)反饋電機(jī)C、反饋電機(jī)減速機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向柱輸出至轉(zhuǎn)向盤；轉(zhuǎn)向力矩經(jīng)依次經(jīng)轉(zhuǎn)向搖臂、轉(zhuǎn)向梯形臂輸出至車輪；

其中，所述電動轉(zhuǎn)向模塊包括執(zhí)行電機(jī)A、執(zhí)行電機(jī)A減速機(jī)構(gòu)；所述電控液壓轉(zhuǎn)向模塊包含：執(zhí)行電機(jī)B、轉(zhuǎn)向葉片泵、油箱、高壓油管、控制閥、回油油管；電子控制單元通過電動轉(zhuǎn)向控制電流e對執(zhí)行電機(jī)A進(jìn)行控制，執(zhí)行力矩經(jīng)執(zhí)行電機(jī)A減速機(jī)構(gòu)減速增矩后傳遞給轉(zhuǎn)向柱；電子控制單元通過電控液壓轉(zhuǎn)向控制電流f對執(zhí)行電機(jī)B進(jìn)行控制，驅(qū)動轉(zhuǎn)向葉片泵工作，使油液經(jīng)由高壓油管流至控制閥、液壓助力缸，結(jié)束循環(huán)的工作液經(jīng)由回油油管回流至油箱。

一種基于模糊控制的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，將車速信號、轉(zhuǎn)角傳感器獲得的轉(zhuǎn)角信號、轉(zhuǎn)矩傳感器獲得的轉(zhuǎn)矩信號及側(cè)向加速度傳感器獲得的側(cè)擺加速度信號傳遞給電子控制單元；電子控制單元對上述車速信號、轉(zhuǎn)角信號、轉(zhuǎn)矩信號和側(cè)擺加速度信號進(jìn)行運(yùn)算得到模式切換系數(shù)K，所述切換系數(shù)K的計(jì)算方法包括行車阻力矩和駕駛員施加力矩。

進(jìn)一步的，行車阻力矩通過下式計(jì)算：

其中：θ為方向盤轉(zhuǎn)角；v為車速；a_y為汽車側(cè)向加速度；b為主銷轉(zhuǎn)向節(jié)偏距；β為前輪主銷內(nèi)傾角；r為輪胎半徑，R為轉(zhuǎn)彎半徑，γ為前輪主銷后傾角，η₁為轉(zhuǎn)向系正傳動效率，d為轉(zhuǎn)向盤直徑，i_ω為轉(zhuǎn)向系角傳動比，F(xiàn)₁為滿載前軸荷。

進(jìn)一步的，切換系數(shù)K的計(jì)算方法如下：