[發(fā)明專利]一種汽車電液主動轉(zhuǎn)向路感控制系統(tǒng)及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711101620.4
• 申請日: 2017-11-10
• 公開（公告）號: CN107901979B
• 公開（公告）日: 2020-02-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魏欽志;周小川;趙萬忠;徐燦
• 申請（專利權(quán)）人: 南京雙環(huán)電器股份有限公司;南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: B62D5/04
• 分類號: B62D5/04;B62D5/06;B62D5/065;B62D6/00;B62D101/00;B62D113/00;B62D119/00;B62D137/00
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司 32218
• 代理人: 瞿網(wǎng)蘭

1.一種汽車電液主動轉(zhuǎn)向路感控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：機(jī)械傳動模塊、電動助力模塊、液壓模塊、傳感器模塊及控制模塊；

所述的機(jī)械傳動模塊包括依次連接的方向盤、轉(zhuǎn)向管柱、循環(huán)球轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向搖臂、轉(zhuǎn)向直拉桿、轉(zhuǎn)向梯形及車輪；所述轉(zhuǎn)向直拉桿包括液壓缸、活塞、直拉桿，所述液壓缸的外殼通過轉(zhuǎn)向搖臂與循環(huán)球轉(zhuǎn)向器輸出端固定連接，外殼上開設(shè)有進(jìn)油口和出油口；所述活塞裝配在上述液壓缸內(nèi)，活塞兩端固定安裝直拉桿，直拉桿后端連接轉(zhuǎn)向梯形及車輪；

所述的電動助力模塊包括助力電機(jī)、聯(lián)結(jié)套機(jī)構(gòu)；助力電機(jī)的轉(zhuǎn)向助力部分安裝在轉(zhuǎn)向管柱上，聯(lián)結(jié)套機(jī)構(gòu)用于連接轉(zhuǎn)向管柱和助力電機(jī)；

所述的液壓模塊包括儲油罐、驅(qū)動電機(jī)、液壓泵、比例換向閥，所述驅(qū)動電機(jī)連接液壓泵，儲油罐中的低壓油經(jīng)液壓泵作用后轉(zhuǎn)換為高壓油并流向比例換向閥；所述比例換向閥分配高壓油方向和流量大小，通過油管和上述液壓缸相通，改變活塞兩側(cè)的壓力大小，驅(qū)動活塞相對液壓缸運動；

所述的傳感器模塊包括轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器、車速傳感器、輪速傳感器、橫擺角速度傳感器、側(cè)向加速度傳感器；所述轉(zhuǎn)角傳感器安裝在轉(zhuǎn)向盤上并與所述控制模塊電氣連接，提供駕駛員輸入的轉(zhuǎn)角信號；所述轉(zhuǎn)矩傳感器安裝在轉(zhuǎn)向管柱上并與所述控制模塊電氣連接，提供轉(zhuǎn)向管柱實際轉(zhuǎn)矩信號；所述車速傳感器、輪速傳感器、橫擺角速度傳感器、側(cè)向加速度傳感器安裝在整車上，分別與所述控制模塊電氣連接并提供車速、輪速、橫擺角速度、側(cè)向加速度信號；

所述控制模塊包括變傳動模塊、整車狀態(tài)估計模塊、回正力矩估計模塊、附加位移控制模塊、轉(zhuǎn)矩-位移修正模塊、助力增益模塊和助力增益修正模塊；各模塊協(xié)調(diào)控制助力電機(jī)和活塞動作，根據(jù)路面信息和車輛狀態(tài)提供助力力矩，提高駕駛的舒適性。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車電液主動轉(zhuǎn)向路感控制系統(tǒng)，其特征在于，所述助力電機(jī)采用弧形直線電機(jī)，弧形直線電機(jī)初級與控制模塊電氣連接，次級為轉(zhuǎn)向助力輸出部分，并列設(shè)置在所述機(jī)械傳動模塊的轉(zhuǎn)向管柱上，轉(zhuǎn)向管柱通過聯(lián)結(jié)套機(jī)構(gòu)與弧形直線電機(jī)次級兩端連接。

3.一種基于權(quán)利要求1所述的汽車電液主動轉(zhuǎn)向路感控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向路感控制方法，其特征是它包括步驟如下：

首先，控制模塊獲取車輛狀態(tài)信息：

1.1狀態(tài)估計模塊(31)接收側(cè)向加速度信號(25)和輪速信號(35)，根據(jù)車輛載荷和輪胎參數(shù)，采用卡爾曼濾波方法估計出車輪所受的縱向力和側(cè)向力，并計算出側(cè)向力影響系數(shù)(36)，回正力矩估計模塊(33)根據(jù)側(cè)向力影響系數(shù)計算回正力矩(37)；

1.2助力增益模塊(29)接收車速信號(23)和轉(zhuǎn)矩信號(22)，結(jié)合回正力矩(37)，計算出理想助力增益(38)；

1.3變傳動模塊(34)接收車速信號(23)、橫擺角速度(24)和轉(zhuǎn)角信號(21)，計算理想傳動比(39)，并根據(jù)主動轉(zhuǎn)向控制策略，判斷是否執(zhí)行主動轉(zhuǎn)向干預(yù)操作；

其中：不執(zhí)行主動轉(zhuǎn)向干預(yù)操作時的路感控制方法是：

2.1.設(shè)T_r為回正力矩，T_f為摩擦力矩，T_a為助力力矩，T_p為駕駛員感受到的力矩，則T_r＝T_f+T_a+T_p，由于摩擦力矩與難以控制，以固定值處理，助力增益計算模塊根據(jù)輸入的車速和轉(zhuǎn)矩信號，計算出駕駛員感受到的理想力矩；

2.2助力增益計算模塊結(jié)合回正力矩估計模塊輸入的回正力矩和步驟2.1計算出的理想力矩，計算出所需要的助力力矩大小，根據(jù)反饋的助力電機(jī)實際電流信號，采用基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)整定的PID控制算法，動態(tài)調(diào)整理想助力增益；電流增大時，助力電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩增大，經(jīng)過轉(zhuǎn)向管柱作用，駕駛員感受到的力矩減小，電流減小時則相反；所述助力電機(jī)采用弧形直線電機(jī)，弧形直線電機(jī)初級與控制模塊電氣連接，次級為轉(zhuǎn)向助力輸出部分，并列設(shè)置在所述機(jī)械傳動模塊的轉(zhuǎn)向管柱上，轉(zhuǎn)向管柱通過聯(lián)結(jié)套機(jī)構(gòu)與弧形直線電機(jī)次級兩端連接；

執(zhí)行主動轉(zhuǎn)向干預(yù)操作時的路感控制方法是：

3.1附加位移控制模塊(32)發(fā)出驅(qū)動電機(jī)控制信號和比例換向閥控制信號，控制驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動液壓泵產(chǎn)生高壓油，經(jīng)過比例換向閥流量分配進(jìn)入液壓缸，改變活塞兩側(cè)壓差大小，使與活塞連接的直拉桿相對液壓缸輸出附加位移(40)，并通過轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)將直拉桿附加位移轉(zhuǎn)化為附加前輪轉(zhuǎn)角，完成主動轉(zhuǎn)向干預(yù)；

3.2轉(zhuǎn)矩-位移修正模塊(30)接收經(jīng)過附加位移控制模塊作用后輸出的附加位移(40)，采用Hinf魯棒控制方法對助力增益進(jìn)行修正，輸出電流修正信號(41)；

3.3助力增益修正模塊(44)分別接收電流修正信號(41)和理想助力增益(38)，并對兩者進(jìn)行線性疊加，輸出弧形直線電機(jī)控制信號(26)；弧形直線電機(jī)初級在修正后的弧形直線電機(jī)控制信號(26)的作用下，輸出轉(zhuǎn)向助力轉(zhuǎn)矩(42)，經(jīng)弧形直線電機(jī)次級和轉(zhuǎn)向管柱，作用于循環(huán)球轉(zhuǎn)向器并向車輪傳遞。