[发明专利]用于生成机动车辆的前馈控制转向系统的控制函数的方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及机动车辆的转向系统的控制的设计、调整和操作。具体地，本发明涉及一种用于生成机动车辆的前馈(feedforward)控制转向系统(前馈主动转向控制)的控制函数的方法，并且涉及一种用于机动车辆的前馈控制转向系统的控制方法和控制系统。

背景技术

主动转向技术提供了作为各种驾驶情况的函数调整机动车辆的响应的可能性。例如，如果城镇中的机动车辆典型地以低速驾驶通过小街道，由于转向的原因驾驶员的负荷相对高。在这种情况下，因此需要转向系统对转向角有良好的响应行为及高偏航响应，并且这样导致一种更易响应的机动车辆。

另一种情况是以低转向载荷在高速公路上行驶，典型地在高速时发生。在这种情况下，需要车辆有相对小的响应，即，需要相同的转向角对车轮具有相对小的作用，这导致机动车辆的更平稳的响应行为而且允许更加舒适的驾驶。

主动前轮转向(AFS)的技术以及电子转向(线控，SbW)的技术通过将由电机控制的转向角叠加在驾驶员的转向角上使实现这些特征成为可能。

类似的特征通过主动修改后轮轴的前束角(toe angle)的主动后轮转向(ARS)变为可能，机动车辆的响应行为因此要么变得更加灵敏，前提是ARS角与转向角异号，要么变得更加稳定并且更加舒适，前提是ARS角与转向角同号。

为了实现上述特征，具有二维控制特性图的运算法则总体上用作转向角的函数以及车辆的速度的函数。这些控制特性图也被称为前馈图(FFM)。

控制特性图典型地通过执行标准移动，具体例如稳态转弯的机动车辆的原型实验性地调整。对于由特定的转向角和特定的车辆速度识别的每一种稳态转弯条件，评估机动车辆的响应行为的应用技术人员检查在响应的方向或稳定性的方向上是否有修正，并且上述技术人员以该基于试验和个人经验的方法找到用于对控制特性图的对应于该转向角和该车辆速度的点的正确调整。

一方面，该程序需要机动车辆的原型的可用性，另一方面，该程序非常耗费时间。结果还在很大程度上依赖于应用技术人员的经验，并且产生的图仅具有低分辨率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于为机动车辆的前馈主动转向系统产生控制函数的有利方法以及用于机动车辆的前馈主动转向系统的有利控制方法和有利控制系统。

该目的分别通过以下技术方案实现。根据本发明，使得对于预先定义的目标行为产生机动车辆的前馈控制主动转向系统的控制函数的方法可用。控制函数描述作为两个参数的函数的转向角修正。在该方法中，基于机动车辆的当前行为和稳态转弯的预先定义的目标行为确定转向角修正，作为在稳态转弯过程中发生的横向加速度和在稳态转弯过程中发生的弯道半径的函数。通过数学建模，将依赖于横向加速度以及弯道半径的转向角修正转换成依赖于转向角和纵向速度的转向角修正，然后转向角修正形成控制函数。转向角修正在这里可以包含前轮的转向角的至少一个修正和/或后轮的转向角的至少一个修正。数学建模在这里可以从车辆模型或机动车辆的稳态转弯中获取数学建模。在该方法中，基于数学建模和依赖于横向加速度和弯道半径的转向角修正产生等式系统，该等式系统的解形成控制函数。控制函数在这里可以由等式系统的显解提供。控制函数可以由基于等式系统获取的控制特性图表示。在该方法中，目标行为可以从另一机动车辆得到。

本发明还公开了一种用于机动车辆的前馈控制转向系统的控制方法，该控制方法使用根据上述方法获取的控制函数。

本发明还公开了一种用于机动车辆的转向系统的控制系统，该控制系统具有用于机动车辆的前馈控制转向装置的控制单元，该控制单元基于根据上述方法获取的控制函数。

由于根据本发明的方法中基于机动车辆的当前行为和机动车辆的期望行为确定用于转向系统的控制这一事实，可以在不需要原型和不需要复杂的测试程序的情况下调整机动车辆的转向行为。另外因为不需要根据经验获得的测试结果的评估，所以可以以满意地可重现的方式不依赖于应用技术人员的经验确保转向系统的实施的质量以及车辆中转向系统本身的质量。基于控制函数对机动车辆的转向角和纵向速度的依赖，可以易于实施基于控制函数的前馈控制主动转向系统，其中机动车辆的转向角和纵向速度在任何机动车辆中以数值的形式可用。

车辆的期望目标行为可以根据转向不足图示从响应得到。响应可以从转向不足图示中容易地获得，结果是可以非常满意地完成转向系统的适应。

目标行为具体地还可以从另一机动车辆中得到。例如，机动车辆的转向行为可以用这种方式适应于另一机动车辆的转向行为。