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原文传递一种智能线控转向系统及变传动比优化方法

专利名称：	一种智能线控转向系统及变传动比优化方法
摘要：	本发明公开了一种智能线控转向系统及变传动比优化方法，其中线控转向系统包括转向盘模块、路感反馈模块、转向执行模块、传感器模块和ECU控制模块。并提出了线控转向系统的变传动比优化方法，使转向系统能根据车速调整横摆角速度增益大小并计算相应最优传动比。从而可有效地提高汽车操纵性能并且减轻驾驶员的驾驶负担。
专利类型：	发明专利
申请人：	南京航空航天大学
发明人：	赵万忠;邹松春;黄云丰
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T03:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T01:00:00+0805
申请号：	CN202010004877.3
公开号：	CN111086556A
代理机构：	江苏圣典律师事务所
代理人：	韩天宇
分类号：	B62D5/04;B62D6/00;B62D101/00;B62D113/00;B62D137/00;B;B62;B62D;B62D5;B62D6;B62D101;B62D113;B62D137;B62D5/04;B62D6/00;B62D101/00;B62D113/00;B62D137/00
申请人地址：	210016 江苏省南京市秦淮区御道街29号
主权项：	1.一种智能线控转向系统，其特征在于，包括转向盘模块、路感反馈模块、转向执行模块、传感器模块和ECU控制模块；所述转向盘模块包括转向盘和转向柱；所述转向柱上端和转向盘固连；所述路感反馈模块包括路感电机和路感电机减速器；所述路感电机的输出轴通过路感电机减速器和转向柱下端相连，用于经转向柱向转向盘传递路感；所述转向执行模块包括转向电机、转向电机减速器、小齿轮、齿条、转向横拉杆和车轮；所述转向电机输出轴通过转向电机减速器和小齿轮的转轴相连，小齿轮和齿条啮合，齿条与转向横拉杆相连，转向横拉杆的两端分别和车辆的两个转向车轮对应相连；所述传感器模块包括转角传感器、车速传感器、侧向加速度传感器和横摆角速度传感器；所述转角传感器设置在车辆的转向柱上，用于测量转向盘的输入转角，并将其传递给所述ECU控制模块；所述车速传感器设置在车轮上，用于获取汽车的纵向车速，并将其传递给所述ECU控制模块；所述侧向加速度传感器和横摆角速度传感器均设置在车辆的车架质心处，用于获取汽车的侧向加速度和横摆角速度，并将其传递给所述ECU控制模块；所述ECU控制模块分别和转角传感器、车速传感器、侧向加速度传感器、横摆角速度传感器、路感电机和转向电机电气相连，用于根据接收到的转向盘转角信号、车速信号、横摆角速度信号和侧向加速度信号控制路感电机和转向电机的工作。 2.根据权利要求1所述的智能线控转向系统，其特征在于，所述ECU控制模块包括转向电机控制模块、路感电机控制模块和变传动比控制模块；所述路感电机控制模块根据车速信号、转向盘转角信号和侧向加速度信号计算路感大小，输出路感电机电流控制信号到路感电机；所述变传动比控制模块，根据车速信号、转向盘转角信号、侧向加速度信号计算变传动比大小，并将变传动比信号输出到转向电机控制模块；所述转向电机控制模块根据所得变传动比控制模块计算得到的变传动比信号以及转向盘转角信号计算出转向电机转角大小，并输出转向电机电流控制信号至转向电机。 3.基于权利要求1所述的智能线控转向系统的变传动比优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)，建立稳态条件下的整车二自由度模型：式中，a为汽车质心到前轴的距离；b为汽车质心到后轴的距离；v为汽车横向速度；u为汽车纵向速度；δf为前轮转角；kf为前轮侧偏刚度；kr为后轮侧偏刚度；m为整车质量；wr为横摆角速度；根据式(1)得：式中，为转向灵敏度，步骤2)，基于横摆角速度增益不变，推导变传动比公式：式中，为横摆角速度增益，θsw为转向盘转角，N为传动比；步骤3)，建立特定横摆角速度增益下车辆操纵性能评价指标：步骤3.1)，建立轨迹跟踪误差评价指标J1：式中，t为试验时间，y*(t)为期望路径，y(t)为实际路径，e为轨迹误差门槛值；步骤3.2)，建立侧翻危险性评价指标J2：式中，t为试验时间，ay(t)为侧向加速度，为侧向加速度门槛值；步骤3.3)，建立方向误差评价指标J3：式中，t为试验时间，ux(t)为车辆纵向速度，为质心侧偏角速度，为方向误差门槛值；步骤3.4)，对J1、J2、J3进行加权得到特定横摆角速度增益下车辆操纵性能评价指标J：式中，k1、k2、k3分别为预设的J1、J2、J3的权重系数；步骤4)，计算横摆角速度增益最优值：步骤4.1)，从车速20km/h开始，以10km/h为间隔依次选取仿真车速：20km/h、30km/h…90km/h、100km/h共9组车速；步骤4.2)，从横摆角速度增益开始，每隔0.05依次选取横摆角速度增益：0.1、0.15…0.45、0.5共9组横摆角速度增益值；步骤4.3)，计算每个横摆角速度增益下所对应的传动比，并在以上所选取的不同的车速下进行双移线试验，并且计算不同横摆角速度增益值及不同车速下车辆操纵稳定性评价指标值如下表所示，表中的aij表示第i组车速、第j组横摆角速度增益值对应的操纵稳定性评价指标值，其中i,j＝1,2…9：步骤4.4)，分别得到每个车速下9组横摆角速度增益值中最小操纵稳定性评价指标值所对应的横摆角速度增益值：(20，b1)、(30，b2)…(90，b8)、(100，b9)，其中b1、b2…b8、b9为9组车速对应的横摆角速度增益值；步骤4.5)，采用二次多项式拟合步骤4.4)中得到的9组数据，得出每个车速下最优的横摆角速度增益值：式中，u为车速，c0、c1和c2为待拟合系数；步骤5)，将式(10)代入式(5)中得到传动比：
所属类别：	发明专利