[發明專利]一種適時四驅復合轉向系統及其多目標優化方法

有效

• 申請號: 201710895060.8
• 申請日: 2017-09-28
• 公開（公告）號: CN107738691B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發明（設計）人: 王云琦;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;B62D11/06
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

1.一種適時四驅復合轉向系統的多目標優化方法，系統包括差動轉向系統及線控四輪轉向系統；

所述差動轉向系統包括轉向盤(1)、車速傳感器、車身側向加速度傳感器、橫擺角速度傳感器、轉矩轉角傳感器(2)、轉向軸(3)、齒輪齒條轉向機構(4)、連桿機構、差動轉向控制單元(13)、左前輪輪轂電機(10)、右前輪輪轂電機(6)；

所述線控四輪轉向系統包括轉向盤(1)、車速傳感器、車身側向加速度傳感器、橫擺角速度傳感器、轉矩轉角傳感器(2)、轉向軸(3)、轉向伺服電機(5)、線控四輪轉向控制單元(9)、連桿機構、左前輪輪轂電機(10)、右前輪輪轂電機(6)、左后輪輪轂電機(8)、右后輪輪轂電機(7)；

所述車速傳感器用于測量汽車當前駕駛車速；

所述車身側向加速度傳感器用于測量汽車當前的車身側向加速度；

所述橫擺角速度傳感器用于測量汽車當前的橫擺角速度；

所述轉向盤、轉矩轉角傳感器、轉向軸、齒輪齒條轉向機構相互連接，形成轉向盤系統，完成轉矩傳遞，同時接收路面及車輛的反饋信息；

所述轉矩轉角傳感器(2)安裝在轉向軸(3)上，用以測量駕駛員的轉向軸轉矩輸入和轉角輸入；

所述連桿機構包括轉向主銷(11)及轉向橫拉桿(12)，二者連接；

所述差動轉向控制單元(13)與轉矩轉角傳感器(2)、車速傳感器、車身側向加速度傳感器、橫擺角速度傳感器、左前輪輪轂電機(10)、右前輪輪轂電機(6)相連，根據接收到的轉向軸轉矩、轉角、車速、車身側向加速度、橫擺角速度，向左前輪輪轂電機(10)、右前輪輪轂電機(6)發送指令，以分配相應驅動力矩；

所述齒輪齒條轉向機構(4)通過連桿機構分別與左前輪輪轂電機(10)、右前輪輪轂電機(6)的車軸相連；

所述線控四輪轉向控制單元(9)與轉矩轉角傳感器(2)、車速傳感器、車身側向加速度傳感器、橫擺角速度傳感器、四個轉向伺服電機(5)相連，根據接收到的轉向軸轉矩、轉角、車速、車身側向加速度、橫擺角速度，向四個轉向伺服電機(5)發送指令；

所述四個轉向伺服電機(5)分別與四個轉向橫拉桿(12)相連，接收線控四輪轉向控制單元(9)的控制指令，控制車輪轉向；

其特征在于，包括以下步驟：

步驟1)：建立整車三自由度模型、差動轉向系統模型、線控四輪轉向系統模型；

步驟2)：基于差動轉向系統模型和線控四輪轉向系統模型，建立適時四驅復合轉向系統模型；

步驟3)：基于已建立的整車三自由度模型和適時四驅復合轉向系統模型，推導適時四驅復合轉向系統的性能指標；

步驟4)：選取優化變量，建立適時四驅復合轉向系統進行多目標優化的目標函數，設置約束條件，在Isight軟件中建立適時四驅復合轉向系統的優化模型；

步驟5)：基于適時四驅復合轉向系統的優化模型，采用和聲搜索算法，對適時四驅復合轉向系統進行多目標優化；

所述步驟4)中具體包括：

選取的優化變量為：

轉向軸的轉動慣量J_s、轉向軸的等效阻尼系數B_s、輪轂電機的轉動慣量J_eq、輪轂電機的等效阻尼系數B_eq、轉向執行電機轉子的轉動慣量J_m、轉向執行電機轉子的等效阻尼系數B_m、轉向輸入軸的扭轉剛度K_t、轉向輸出軸到驅動輪的傳動比nl、輪轂電機轉矩系數K_a、輪轂電機轉矩增益差值K_m、轉矩轉角傳感器轉向扭桿的等效剛度K_s；

建立的多目標優化目標函數為：

式中，W₁、W₂為每項性能指標權重系數，S₁、S₂為相應指數，以調整性能指標的數量級一致；

設置約束條件為：

轉向軸的轉動慣量0.1＜J_s＜2.4、轉向軸的等效阻尼系數0.4＜B_s＜4.2Bs、輪轂電機的轉動慣量0.4＜J_eq＜5.4、輪轂電機的等效阻尼系數0.4＜B_eq＜4.8、轉向執行電機轉子的轉動慣量0.78＜J_m＜3.01、轉向執行電機轉子的等效阻尼系數0.42＜B_m＜1.62、轉向輸入軸的扭轉剛度100K_t200、轉向輸出軸到驅動輪的傳動比14＜nl＜22、輪轂電機轉矩系數0.8＜K_a＜4.8、輪轂電機轉矩增益差值2.16＜K_m＜5、轉矩轉角傳感器轉向扭桿的等效剛度90＜K_s＜180，且性能指標的傳遞函數的分母滿足勞斯判據。