[發明專利]一種線控四輪轉向汽車抗側向干擾的改進型滑模控制方法

有效

• 申請號: 201611243121.4
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106627747B
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發明（設計）人: 張庭芳;張超敏;曹銘;何新毅;曲志林;郭勁林
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: B62D5/04
• 分類號: B62D5/04;B62D7/15
• 代理公司: 南昌市平凡知識產權代理事務所 36122
• 代理人: 夏材祥

一種線控四輪轉向汽車抗側向干擾的改進型滑模控制方法，汽車線控四輪轉向系統由方向盤模塊、前后輪轉向執行模塊、主控制單元(ECU)等組成。根據汽車線控四輪轉向原理和理想橫擺角速度條件，建立整車動力學傳遞函數，結合改進型滑模控制趨近律，得到汽車線控四輪轉向改進型滑模控制律；利用Lyapunov算法計算出改進型滑模控制律的控制參數K1，K2，ξ和，得到目標前后輪轉角；結合電機電氣方程，求出目標電壓利用PID算法控制跟隨目標前后輪轉角。本發明所述控制方法能實現根據車速、方向盤轉角和汽車參數的大小，設計出理想前后輪轉角，使之能夠主動抵抗外界側向干擾，提高系統的魯棒性和穩定性。本發明采用飛思卡爾MC9S12XF512MLM作為處理器核心。

技術領域

本發明屬于汽車領域，涉及一種汽車線控四輪轉向系統中的控制方法。

背景技術

汽車操縱穩定性一直以來都是評價汽車優劣的一個重要指標，而汽車轉向是操縱穩定性非常重要的一個篇章。近年來，隨著電子科技的不斷發展，四輪轉向(4WS)和線控轉向(SBW)技術已經成為汽車轉向系統的研究熱點。四輪轉向由于其前后輪都能主動轉向，可以有效地提高轉向操縱機動性和行駛穩定性，而線控轉向則是四輪主動轉向的發展趨勢，它去除了轉向盤與轉向輪之間的機械連接部分，完全由信號線和控制器代替，通過合理的控制方法來分配前、后輪轉角，從而實現智能控制。由于轉向盤與轉向輪之間的機械連接部分去除了，駕駛員給汽車的信號以及汽車反饋回來的信號都得通過控制器控制得到，所以采用良好的控制方法尤為重要。

汽車行駛時可能會受到各個方向的一些干擾力，我們可以把這些力都分解為縱向力、側向力和垂向力，由此可見側向力干擾一直都是存在的。為了把側向力干擾對汽車行駛穩定性的影響降低到最小，必須對其采取一定的有效措施。而滑模控制方法對側向干擾具有很強的魯棒性，但是采用經典的滑模控制理論對抵抗側向干擾存在一定的不足，要么不能實現光滑過渡，要么收斂速度過慢，所以采用更優的控制方法是非常重要的。

發明內容

本發明目的是結合四輪轉向和線控轉向各自的優點，提供一種線控四輪轉向汽車抗側向干擾的改進型滑模控制方法，設計出汽車線控四輪轉向系統，從而可以通過合理的控制方法來分配前后輪轉角，有效地提高轉向操縱機動性和行駛穩定性。而由于汽車行駛時不可避免地存在側向干擾力，為了降低汽車受側向干擾力對行駛穩定性的影響，設計出改進型滑模控制方法，可以計算出理想的前、后輪轉角，使之能夠主動抵抗外界側向干擾，提高系統的魯棒性和穩定可靠性。

本發明所述線控四輪轉向汽車抗側向干擾的改進型滑模控制方法中的汽車線控四輪轉向系統包括方向盤模塊、前后輪轉向執行模塊、主控制單元即ECU；方向盤模塊包括方向盤、轉角傳感器、扭矩傳感器以及路感電機；前后輪轉向執行模塊包括轉向執行電機一和轉向執行電機二、轉向器一和轉向器二、拉壓力傳感器一和拉壓力傳感器二、線位移傳感器一和線位移傳感器二；車體狀態傳感器包括車速傳感器、橫擺角速度傳感器等；

本發明所述的汽車線控四輪轉向抗側向干擾的改進型滑模控制方法步驟如下：

步驟1：簡化汽車為一個三自由度系統，根據汽車線控四輪轉向原理以及理想橫擺角速度條件，建立整車動力學傳遞函數：

在步驟1中，簡化的汽車三自由度整車模型為：