[发明专利]一种车辆线控四轮转向系统及其控制方法

说明书

本发明提供了一种车辆线控四轮转向系统及其控制方法，其特征在于，该系统包括传感器模块、电子控制模块、执行模块；所述传感器模块，包括转向传感器、偏移率传感器、加速度传感器、拉线位移传感器；所述电子控制模块，包括状态监测单元、行驶状态优化单元、状态控制单元；所述执行模块，包括转向机构、驱动机构；此外，本发明提供的控制方法省却了对复杂车辆系统建模的过程，省却了大量非线性耦合变量的计算，节省了响应时间。且本发明应用了“分解——合成”策略，将四个轮胎系统“分解”成若干子模型，然后再将各个子模型加权组合在一起，所以整个系统运行平稳，具有更强的鲁棒性。控制效果更优。

技术领域

本发明涉及车辆转向技术领域，特别是涉及一种车辆线控四轮转向系统及其控制方法。

背景技术

近十几年电动汽车受到越来越多的关注，传统汽车的底盘的电气化程度越来越高，操纵稳定性是汽车主动安全性的重要方面，它不仅是关系到汽车的操纵稳定，也是保证汽车高速行驶时安全性保障的重要因素。由于现代汽车电气化程度的提高，线控转向的应用受到极大的关注，抛去传统的复杂机械结构，通过电子控制系统达到对车身行驶转向的精准控制，过滤驾驶员的误操作，在高低车速时保持相同的方向盘转角特性降低驾驶负担。目前装车使用的线控转向系统的方法通常是在转向输入的方向盘和转向执行机构处安置两部电机，由电子控制单元根据车辆的行驶速度，车身侧偏姿态，驾驶员输入转角等信息对两部电机进行实时控制，方向盘处的电机用来接收方向盘转角信号并模拟路感，转向执行机构处的电机输出执行力矩。但是传统线控转向系统仍然存在一些问题：(1)不同轮胎表现出的轮胎特性存在非常大的差异，在现有技术中，大多只考虑某种特定车轮，在某种特定路面下的响应，其轮胎刚度曲线和路面参数都存在很大的特定性，并不能适应大多数情况；(2)对于传统转向机构来说，转向电机通过转向执行机构对汽车行驶方向进行控制存在一定滞后。而且通过连杆控制的转向机构，在车速变化时，车辆转向角对方向盘转角的响应也会有不同的线性特征。在高速行驶时无疑会放大驾驶员误操作带来严重后果；(3)传统控制算法只是对车辆转向性能的优化，在建立复杂的整车模型以及轮胎模型后，通过控制转角输入来跟随输出，精准度欠佳。

如申请号为201610907946.5的专利提出的一种冗余驱动车辆动力学控制分配方法，存在计算量大，结构复杂等缺点，在车轮滑移率和侧偏角跟踪算法中，存在系统未建模以及系统参数不准确等不足，在上层控制算法决策后，各车轮反应存在滞后。通过设置权重矩阵来评判车辆的行驶状态，会在车辆微小转向或路面输入情况下产生工况判别的边界震荡。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种车辆线控四轮转向系统及其控制方法，主要通过以下技术手段实现。

一种车辆线控四轮转向系统，其特征在于，包括传感器模块、电子控制模块、执行模块；

所述传感器模块，包括转向传感器、偏移率传感器、加速度传感器、拉线位移传感器；

所述电子控制模块，包括状态监测单元、行驶状态优化单元、状态控制单元；

所述执行模块，包括转向机构、驱动机构；

所述状态监测单元分别接收车辆当前运行时的转向传感器测量得到的方向盘转角、偏移率传感器测量得到的横摆角速度、加速度传感器测量得到的横纵向加速度、拉线位移传感器测量得到的轮胎侧偏角；状态监测单元将接收到的方向盘转角、横摆角速度、横纵向加速度、轮胎侧偏角信息传送给行驶状态优化单元，行驶状态优化单元通过计算分析得出保持车辆稳定的参考理想状态值，并将参考理想状态值传送给状态控制单元，状态控制单元根据理想状态值计算得出车辆当前运行时最优的前后轮转角、四轮驱动力，并将前后轮转角传送给转向机构，将四轮驱动力传送给驱动机构。

一种车辆线控四轮转向系统控制方法，其特征在于，包括以下步骤：