[发明专利]一种双助力循环球式转向系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种双助力循环球式转向系统及其控制方法，该系统包括有方向盘、转向管柱、转矩传感器、齿扇、双向蜗轮蜗杆减速机构、转向摇臂、转向横拉杆、车轮、车速传感器、横摆角速度传感器、电子控制单元、左右助力电机。在行驶过程中，电子控制单元实时采集转矩传感器、横摆角速度以及车速信号，计算理想横摆角速度与实际横摆角速度的差值，通过设计的自适应容错控制器重新计算双助力电机补偿转矩，并由ECU向发送脉冲控制其运行完成正常与执行器部分失效状况下的汽车稳定性控制。本发明能够实现双助力循环球式转向系统的自适应容错控制，提高转向系统的可靠性和汽车行驶时的稳定性和安全性。

技术领域

本发明涉及转向系统技术领域，尤其涉及一种双助力循环球式转向系统及其控制方法。

背景技术

动力转向系统是兼用驾驶员体力和发动机动力为转向能源的转向系统，在机械转向系统的基础上额外增加一套动力转向装置而形成的。在正常情况下，汽车转向所需的能量，只有一小部分由驾驶员提供，而大部分是由动力转向装置提供的。但在动力转向装置失效时，驾驶员需要独立承担汽车转向的任务。

对质量较重的汽车而言，一旦动力转向装置失效，驾驶员通过机械传动系加于转向节的力可能不足以使转向轮偏转而实现转向或者需要耗费较多体力，因此设计动力转向装置失效工况下的容错控制显得非常必要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种双助力循环球式转向系统及其控制方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种双助力循环球式转向系统，包括方向盘、转向管柱、方向盘转角传感器、齿扇、双向蜗轮蜗杆减速机构、转向摇臂、转向横拉杆、车速传感器、横摆角速度传感器、电子控制单元、左助力电机和右助力电机；

所述转向管柱一端和所述方向盘固定相连，另一端和所述双向蜗轮蜗杆减速机构的输出端相连；

所述方向盘转角传感器安装在转向管柱上，用于获取方向盘转角，并将其传递给所述电子控制单元；

所述双向蜗轮蜗杆减速机构的一个输入端和左助力电机的输出端相连，另一个输入端和右助力电机的输出端相连；

所述左助力电机、右助力电机用于根据各自接收到的电流信号提供转向助力给所述双向蜗轮蜗杆减速机构；

所述转向管柱在方向盘转角传感器和双向蜗轮蜗杆减速机构之间设有螺杆；

所述齿扇的齿面和所述螺杆啮合、转心和所述转向摇臂的一端铰接；

所述转向摇臂的另一端和所述转向横拉杆的中心铰接；

所述转向横拉杆的两端分别和汽车的两个前轮相连；

所述车速传感器、横摆角速度传感器均设置在汽车上，分别用于获取汽车的车速和横摆角速度，并将其传递给所述电子控制单元；

所述电子控制单元分别和方向盘转角传感器、车速传感器、横摆角速度传感器、左助力电机、右助力电机电气相连，用于根据获得的方向盘转角、车速、横摆角速度计算左助力电机和右助力电机需要提供的补偿助力，并产生相应的电流信号传递给所述左助力电机、右助力电机。

本发明还公开了一种基于该双助力循环球式转向系统的容错控制方法，包括以下步骤：

步骤1)，计算理想横摆角速度与方向盘转角关系；

步骤2)，建立双助力循环球式转向系统模型和整车二自由度模型，并基于双助力循环球式转向系统模型和整车二自由度模型建立双助力循环球式转向系统的状态空间模型；

步骤3)，建立自适应容错控制的双助力循环球式转向系统的状态空间模型；