[发明专利]一种多模式线控助力转向系统的变传动比优化设计方法及其专用系统

说明书

本发明公开了一种多模式线控助力转向系统的变传动比优化设计方法及其专用系统，包括：步骤1)建立线控助力转向系统动力学模型；步骤2)建立线控转向系统路感、灵敏度评价指标；步骤3)以25km/h开始递增，设定10组车速；步骤4)，以转向传动比作为优化变量，根据汽车参数，车速确定固定横摆角速度增益与固定侧向加速度增益下的传动比大小，并以此作为传动比的设计空间，以转向路感以及转向灵敏度作为优化目标，建立多目标优化模型；步骤5)根据传动比优化结果，用光滑曲线进行拟合，获得优化设计结果；本发明通过对转向系统传动比进一步的优化设计，考虑汽车转向的路感与灵敏度，能够有效提高转向系统的综合性能，改善驾驶员的驾驶体验。

技术领域

本发明涉及线控助力转向领域，特别是一种基于线控转向的多模式助力转向系统变传动比优化设计方法及其专用系统。

背景技术

转向系统是汽车的关键部件之一，驾驶员通过转向系统来控制汽车的运动方向，因此，转向系统设计的好坏直接影响到汽车行驶的安全性、操纵稳定性和驾驶的舒适性。线控转向系统是新一代的转向系统，因取消了转向盘和转向轮之间的机械连接，故也称柔性转向系统。线控助力转向系统完全摆脱了传统转向系统的各种限制，驾驶员的转向操纵仅仅是向车辆输入转向盘的转角信号指令，由控制器根据转向盘转角信号、当前车辆行驶状态等信息，通过执行器控制前轮转向，结构简单，布置方便，也减少了路面干扰对驾驶员的影响。

但是，目前市场上的线控助力转向系统主要应用于小轿车，对于前轴载荷较大的商用车，鲜有线控助力转向的相关报道。其次，单一的驾驶模式很难满足驾驶者的不同要求，线控转向取消了机械连接，方便了机械结构的布置，但是驾驶员与真实的路感也被隔离；再次，目前多模式转向系统对汽车变传动比的设计较少涉及，现有的变传动比设计主要是根据汽车的横摆角速度增益不变或者侧向加速度增益不变进行设计，如文献《汽车主动前轮转向系统力与位移耦合控制研究》，但是这种设计方法忽略了不同车速下驾驶员的驾驶感受，使得驾驶员在保持驾驶稳定性的同时，很难感受到汽车在不同转向工况下的区别，转向感觉呆板。

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，提供一种多模式线控助力转向系统的变传动比优化设计方法，其转向系统工作模式根据驾驶员选择以及路况的不同具有多种选择，该优化设计方法尤其适用于前轴载荷较大的商用车线控转向系统。

本申请是通过如下技术方案实现的：

一种多模式线控助力转向系统的变传动比优化设计方法，包括如下步骤：

步骤1)，建立线控助力转向系统动力学模型

1.1)整车三自由度模型

取如下坐标系oxyz：以汽车静止时通过质心的铅垂线和侧倾轴(前后前倾中心连线)的交点为原点o；汽车纵向水平轴为x轴，以前进方向为正；在x轴所在的水平面上，过原点与x轴垂直的方向为y轴，以汽车左侧方向为正；过原点与x、y轴垂直的方向为z轴，以向上为正；水平面上的所有角度(前轮转角、侧偏角等)及对应的角速度和角加速度都取左转为正，侧倾角与角速度以右倾为正。得到整车三自由度运动微分方程：

其中，