[發明專利]一種雙電機智能線控轉向系統及同步控制方法

在審

• 申請號: 202010004686.7
• 申請日: 2020-01-03
• 公開（公告）號: CN111017010A
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 鄒松春;趙萬忠;汪桉旭
• 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;B62D6/00;B62D101/00;B62D113/00;B62D119/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 韓天宇

1.一種雙電機智能線控轉向系統，其特征在于，包括轉向盤模塊、轉向執行模塊、車速傳感器、轉向盤轉角傳感器、轉向盤轉矩傳感器和ECU控制模塊；

所述轉向盤模塊包括轉向盤、轉向柱、路感電機驅動器、路感電機和路感電機減速器；

所述轉向柱上端和轉向盤固連；

所述路感電機的輸出軸通過路感電機減速器和轉向柱下端相連，用于經轉向柱向轉向盤傳遞路感；所述路感電機驅動器用于驅動路感電機工作；

所述車速傳感器用于獲得車輛的車速，并將其傳遞給所述ECU控制模塊；

所述轉向盤轉角傳感器、轉向盤轉矩傳感器均設置在轉向柱上，分別用于獲得轉向盤轉角信號、轉向盤轉矩信號，并將其傳遞給所述ECU控制模塊；

所述轉向執行模塊包括轉向電機A驅動器、轉向電機A、轉向電機A減速器、小齒輪A、轉向電機B驅動器、轉向電機B、轉向電機B減速器、小齒輪B、齒條和轉向橫拉桿；

所述轉向電機A通過轉向電機A減速器和小齒輪A的轉軸相連，轉向電機B通過轉向電機B減速器和小齒輪B的轉軸相連，轉向電機A、轉向電機B型號相同；

所述小齒輪A、小齒輪B均和所述齒條嚙合；所述齒條和所述轉向橫拉桿相連；所述轉向橫拉桿的兩端分別和車輛的兩個轉向車輪對應相連；

所述ECU控制模塊分別和所述車速傳感器、轉向盤轉角傳感器、轉向盤轉矩傳感器、路感電機驅動器、轉向電機A驅動器、轉向電機B驅動器電氣相連，用于根據車速傳感器、轉向盤轉角傳感器、轉向盤轉矩傳感器的感應信號控制路感電機驅動器、轉向電機A驅動器、轉向電機B驅動器工作。

2.根據權利要求1所述的雙電機智能線控轉向系統，其特征在于，所述ECU控制模塊包括路感電機控制模塊、轉向電機控制模塊和變傳動比控制模塊；

所述路感電機控制模塊用于根據車速信號、轉向盤轉矩信號和轉向盤轉角信號計算出路感大小，輸出路感電機電流控制信號給路感電機驅動器，路感電機驅動器驅動路感電機；

所述變傳動比控制模塊用于根據車速信號、轉向盤轉角信號計算傳動比大小，變傳動比控制模塊將計算得到的傳動比信號輸出給轉向電機控制模塊；

所述轉向電機控制模塊用于根據得到的傳動比信號以及轉向盤轉角信號計算轉向電機的轉角大小，并輸出轉向電機電流控制信號給轉向電機驅動器A和轉向電機驅動器B，轉向電機驅動器A驅動轉向電機A，轉向電機驅動器B驅動轉向電機B。

3.基于權利要求1所述的雙電機智能線控轉向系統的控制方法，其特征在于，轉向電機A和轉向電機B均采用三閉環控制，其中轉角環和電流環采用PID控制，轉速環采用第一滑模控制器控制；

轉向電機A和轉向電機B之間采用交叉耦合補償控制結構，采集轉向電機A和轉向電機B的實際轉速做差經過第二滑模控制器得到的控制信號分別補償給轉向電機A和轉向電機B的電流環，從而快速消除兩電機之間轉速不一致性達到同步控制。

4.基于權利要求3所述的雙電機智能線控轉向系統的控制方法，其特征在于，所述第二滑模控制器按照以下步驟建立：

步驟1)，建立轉向電機A和轉向電機B的模型：

式中，T_e1、T_e2分別為轉向電機A、轉向電機B的電磁轉矩；ω₁、ω₂分別為轉向電機A、轉向電機B的角速度；i₁、i₂分別為轉向電機A、轉向電機B的相電流；T_l1、T_l2分別為轉向電機A、轉向電機B的負載轉矩；轉向電機A和轉向電機B的轉矩系數均為K_t、轉動慣量均為J、粘滯摩擦系數均為B；

步驟2)，定義轉向電機A和轉向電機B的狀態變量：

令則轉向執行模塊的狀態方程表示為：

步驟3)，定義轉向執行模塊的滑模面函數為：

s＝cx₁+x₂ (6)

式中，c＞0為待設計參數；

步驟4)，選取指數趨漸律作為滑模控制趨漸律，其表達式為：

式中，sgn(s)為符號函數，ε＞0和q＞0為待設計參數；

步驟5)，對轉向執行模塊的滑模面函數進行求導并且聯合趨近律函數：

步驟6)，計算轉向電機A和轉向電機B電流環的補償電流為：