轉(zhuǎn)矩驅(qū)動/轉(zhuǎn)角反饋雙向控制方法在線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的應(yīng)用

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轉(zhuǎn)矩驅(qū)動/轉(zhuǎn)角反饋雙向控制方法在線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的應(yīng)用

線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能提高車輛的操縱穩(wěn)定性,并提供轉(zhuǎn)向助力。由于取消了轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向車輪之間的機械連接，汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)除了要實現(xiàn)駕駛員操縱意圖外,還要向駕駛員反饋路面信息。針對線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提出了一種新的雙邊控制結(jié)構(gòu),即帶有力矩增益和位置增益的轉(zhuǎn)矩驅(qū)動/轉(zhuǎn)角反饋型雙邊控制結(jié)構(gòu)，通過駕駛員的輸入力矩直接驅(qū)動轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機，進而帶動轉(zhuǎn)向車輪轉(zhuǎn)向，同時通過轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角對齒輪齒條轉(zhuǎn)向器中小齒輪轉(zhuǎn)角的跟隨進行路感模擬，該方法不需要估計或者測量轉(zhuǎn)向車輪與路面的轉(zhuǎn)動阻力。計算機仿真和實車的試驗結(jié)果證實了轉(zhuǎn)矩和位置雙邊控制方法的有效性，同時，獲得的轉(zhuǎn)向和回正過程的動力學(xué)特性與傳統(tǒng)的機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)非常相似。

線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由兩模塊組成：轉(zhuǎn)向模塊和轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊。轉(zhuǎn)向模塊由EPS單元和模擬阻力矩的輔助電機構(gòu)成，安裝在底部的傳感器用來間接測量電機轉(zhuǎn)角。轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊由轉(zhuǎn)向電機、減速器、轉(zhuǎn)向齒輪和前輪構(gòu)成，電機和減速器同轉(zhuǎn)向模塊相同，角傳感器被安裝在小齒輪上。控制結(jié)構(gòu)把執(zhí)行模塊看作主動部分，轉(zhuǎn)向模塊看作從動部分。路面?zhèn)鞲衅鬓D(zhuǎn)角/減速比（θm/rg）由轉(zhuǎn)向模塊的位置控制器控制，根據(jù)小齒輪半徑（θp）和轉(zhuǎn)向模塊與小齒輪之間的角傳動比（β）即可確定角耦合；根據(jù)傳感器扭轉(zhuǎn)力（Ts）和轉(zhuǎn)向模塊與小齒輪之間的扭矩比1/α，通過轉(zhuǎn)向電機的扭矩控制器控制轉(zhuǎn)向電機電流（iα），從而確定扭矩耦合。利用該控制方法，車輪轉(zhuǎn)角反饋給駕駛員，轉(zhuǎn)向電機的輸出扭矩則根據(jù)扭矩傳感器來控制。

Xiang Wang et al. SAE 2012-01-0792.

編譯：陳健