[發明專利]一種多模式主動轉向系統的控制器及其控制方法

有效

• 申請號: 201611021280.X
• 申請日: 2016-11-15
• 公開（公告）號: CN106741132B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 欒眾楷;趙萬忠;王春燕
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B62D5/04
• 分類號: B62D5/04;B62D5/06;B62D6/00;B62D101/00;B62D119/00;B62D137/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

1.一種多模式主動轉向系統的控制方法，基于多模式主動轉向系統的控制器來實現，所述控制器包括：能量分析模塊、傳感器模塊、電子控制單元、主動轉向控制機構、主動轉向執行機構、動力轉向控制機構、動力轉向執行機構、機械轉向機構；

所述的傳感器模塊分別采集電子控制單元、主動轉向控制機構、動力轉向控制機構、動力轉向執行機構、機械轉向機構的能耗信息，并傳遞信號至能量分析模塊進行分析計算，然后輸出信號至電子控制單元；電子控制單元依據輸入信號分別向上述相應的控制機構輸出伺服電機控制信號b、c、d，對伺服電機A、B、C進行轉矩控制，通過伺服電機控制相應的執行機構依據控制策略輸出轉矩；

所述的主動轉向控制機構包括：伺服電機C；主動轉向執行機構包括：電動推桿、第一減速機構及行星齒輪組；所述的伺服電機C接收上述電子控制單元輸出的伺服電機控制信號b，并輸出轉矩依次經過電動推桿、第一減速機構、行星齒輪組的下齒圈，至機械轉向機構；

所述的動力轉向控制機構包括：伺服電機A及伺服電機B；所述的動力轉向執行機構包括：液壓泵、儲油罐、轉閥、液壓助力缸、第二減速機構及助力耦合器；所述的伺服電機A與伺服電機B分別接收上述電子控制單元輸出的伺服電機控制信號c與d，依照相應控制策略，通過控制信號c調節伺服電機A輸出轉矩，經過第二減速機構輸出到助力耦合器；通過控制信號d調節伺服電機B輸出轉矩，驅動液壓泵運行，產生的高壓助力油液依次經過儲油罐、轉閥、液壓助力缸形成壓差從而產生助力并輸出至助力耦合器，經耦合的助力輸出至機械轉向機構；

所述的機械轉向機構包括：轉向盤、轉向柱、轉向器及轉向搖臂，通過轉向盤向機械轉向機構輸入力矩，力矩依次經轉向柱、轉向器、轉向搖臂輸出至車輪，實現轉向操作；

其特征在于，方法包括如下步驟：

(1)對多模式主動轉向系統的輸入輸出能量流進行分析，將系統能量流等效為電流的函數，系統輸入能量包括駕駛員輸入P_in1(I)、電能輸入P_in2(I)；輸出能量包括控制器能耗P_out1(I)、電機能耗P_out2、液壓模塊能耗P_out3以及系統輸出功率P_out4，得到系統總能耗函數P_w(I)，計算公式如下：

式中，R_A為電樞電阻；I_A為電樞電流；U_s為控制器兩端電壓；R_elec為控制器電阻；M_ci為電機中摩擦造成的轉矩損失；C_Fr為速比摩擦系數；ω_i為電機轉速；C_Fr2為速比平方摩擦系數；C_i為電機其他損失；P_s為助力泵的輸出壓力；q為助力泵排量；Q_s為助力泵輸出流量；ρ為助力油液密度；C_q為流量系數；A_i為第i個閥口的節流面積；A_p為液壓助力缸橫截面積；x_r為轉向螺母位移；

系統總能耗函數P_w(I)的計算方法為：

P_w(I)＝K₁P_out1+K₂P_out2+K₃P_out3+K₄P_out4

式中：K₁、K₂、K₃、K₄為能耗系數；

(2)基于H_∞控制理論設計控制器與原系統組成閉環系統，對閉環系統進行求解，得到系統輸出的總能耗函數P_w(I)最小值，并計算當系統總能耗函數P_w(I)取得最小值時，電子控制單元所需輸出的控制電流I_min大??；

所述控制電流I_min的數值須滿足限制條件：動力轉向模塊的轉矩T_d跟蹤助力目標信號T_d^*且主動轉向模塊的轉矩T_z跟蹤轉向目標信號T_z^*，即：

式中，T_A表示伺服電機A的輸出轉矩，T_B表示伺服電機B的輸出轉矩。

2.根據權利要求1所述的多模式主動轉向系統的控制方法，其特征在于，上述的傳感器模塊采集的電機轉速信號經能量分析模塊計算后，將求解結果傳遞到電子控制單元；且傳感器模塊將采集到的車速、轉向盤轉角信號直接輸出到電子控制單元。