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原文传递一种电液复合转向系统的人机共驾模式切换装置及方法

专利名称：	一种电液复合转向系统的人机共驾模式切换装置及方法
摘要：	本发明公开了一种电液复合转向系统的人机共驾模式切换装置及方法，包括根据车辆车载传感器信号对车辆状态与驾驶员操作意图对进行判断，安全的实现驾驶模式的切换，同时选择相应模式下执行机构控制器实现有人或无人模式下的转向。利用新型电液复合转向系统具有两套执行机构包括电动液压助力机构与电动助力机构的特点，实现有人驾驶转向助力与无人驾驶转向；当车辆处在有人驾驶模式时，两套执行机构共同实现驾驶员转向助力；当车辆处在无人驾驶时，电动助力电机实现汽车转向盘转角控制，电动液压助力机构实现转向助力。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	南京航空航天大学
发明人：	郭志强;赵万忠;王春燕;颜伸翔
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-06T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-12T00:00:00+0800
申请号：	CN201910720617.3
公开号：	CN110435754A
代理机构：	江苏圣典律师事务所
代理人：	贺翔
分类号：	B62D5/04(2006.01);B;B62;B62D;B62D5
申请人地址：	210016江苏省南京市秦淮区御道街29号
主权项：	1.一种电液复合转向系统的人机共驾模式切换装置，其特征在于，包括：传感器模块、模式切换控制器、模式切换显示模块、无人转向模式控制器及有人转向模式控制器；其中，所述传感器模块将车载传感器采集到的车辆状态信息进行滤波后传输给模式切换控制器；所述模式切换控制器根据车辆状态信息与驾驶员模式选择输入信号计算得到车辆稳定评价指标，并结合驾驶员控制意图判断能否安全进行模式切换，根据相应的工作模式信号选择无人转向模式控制器或有人转向模式控制器；所述模式切换显示模块根据模式切换控制器，显示相应的切换结果；所述无人驾驶模式控制器包括转向盘转角控制器与电动液压助力控制器A，转向盘转角控制器根据目标转向盘转角输出电动助力电机控制信号；电动液压助力控制器A根据预先设计的无人转向模式下车速-转向盘角速度-助力MAP图得到电动液压助力值计算电动液压助力电机转速并输出电动液压助力电机控制信号；所述有人驾驶模式控制器包括电动助力控制器与电动液压助力控制器B，电动助力控制器与电动液压助力控制器B预先设计的有人转向模式下车速-转向盘角速度-助力MAP图得到电动助力与电动液压助力值大小并输出相应的电动助力电机与电动液压助力电机控制信号。 2.根据权利要求1所述的电液复合转向系统的人机共驾模式切换装置，其特征在于，所述转向盘转角控制器在无人转向模式下通过电动助力电机实现转向盘转角的控制，其根据滑模控制原理设计，采用的转向盘转角反馈控制的方法，根据目标转向盘转角与实际转向盘转角之间的差值进行反馈控制：根据直流电机平衡方程得到： Tm＝KiIa 式中，ua为电机电枢电压；Ia为电机电枢电流；R为电机的电枢电阻；L为电枢电感；w为电机转速；Ke为反电动势常数；J为电机转动惯量；B为电机轴阻尼系数；Tm为电机电磁转矩；TL为电机输出转矩；考虑角位移误差与角速度误差，设计滑模面函数为：式中：为目标转向盘转角；θsw为实际转向盘转角；为理想电机转角；θm为实际电机转角；ie为电动助力减速比；选取改进指数趋近率：式中：η,k为调整参数且η,k＞0；得到电机电压控制率为： 3.根据权利要求1所述的电液复合转向系统的人机共驾模式切换装置，其特征在于，所述电动助力控制器根据滑模控制原理设计，采用的是助力电机电流反馈控制的方法，根据由目标助力值确定的目标电流值和助力电机实际的电流参考值之间的差值进行反馈控制：由无刷直流电机平衡方程得到：设滑模面函数为：s＝e＝Ir-I 选取指数趋近率为：得电机电压控制率为：式中：q(t)为系统外加干扰；θm为电机转角；R为电机电枢电阻；I为电机电流；L为电机电感；Ir为电机参考电流；k、ε为调整参数。 4.根据权利要求1所述的电液复合转向系统的人机共驾模式切换装置，其特征在于，所述电动液压助力控制器A与电动液压助力控制器B根据车速-转向盘角速度-助力MAP图得到电动液压助力值后计算出电动液压助力电机目标转速，电动液压助力电机控制器根据模糊PI控制原理设计，模糊自整定PI参数控制器在参数Kp、Ki与偏差e和偏差变化ec间建立起在线自整定的函数关系，满足了系统在不同e和ec下对控制器参数的不同要求，其控制效果优于常规PI调节器； u(t)＝Kpe(t)+Ki∫e(t)dt 式中：为电机目标转速；为电机实际转速；u为电机控制电压；其输入e、ec模糊论域为[-10,10]，输出变量Kp、Ki模糊论域为[-5,5]；由模糊逻辑整定PI控制器的Kp，Ki表达式为：式中：γp，γi为Kp和Ki的校正速度。 5.一种电液复合转向系统，其特征在于，包含上述权利要求1至4中任一项所述的装置。 6.一种电液复合转向系统的人机共驾模式切换的控制方法，其特征在于，包括步骤如下： 1)判断是否需要进行驾驶员转向模式切换；若是则进入步骤2)；若否，返回步骤1)； 2)计算车辆稳定评价指标； 3)根据车辆稳定评价指标判断车辆是否处于稳定状态；若是，则进入步骤4)；若否，则维持当前转向模式； 4)判断驾驶员有无控制意图；若有，则进入步骤5)；若无，则进入步骤6)； 5)选择有人转向模式控制器，将无人转向模式切换至有人转向模式； 6)选择无人转向模式控制器，将有人转向模式切换至无人转向模式。 7.根据权利要求6所述的电液复合转向系统的人机共驾模式切换的控制方法，其特征在于，所述车辆稳定评价指标包括理想横摆角速度、理想质心侧偏角与横向载荷转移率。 8.根据权利要求6所述的电液复合转向系统的人机共驾模式切换的控制方法，其特征在于，所述车辆稳定判定方法为(r≤rref)&(β≤βref)&(LTR≤LTR*)，即当车辆横摆角速度小于等于理想横摆角速度，质心侧偏角小于等于理想质心侧偏角且横向载荷转移率小于等于极限横向载荷转移率时，认为车辆处于稳定状态。 9.根据权利要求6所述的电液复合转向系统的人机共驾模式切换的控制方法，其特征在于，所述驾驶员控制意图判定方法：根据转向盘角速度δsw与转向盘力矩Tsw，当车辆处于有人驾驶时，转向盘角速度δsw＝0，认为驾驶员无控制意图；当车辆处于无人驾驶时，转向盘力矩Tsw＝0，认为驾驶员无控制意图。
所属类别：	发明专利