[发明专利]一种线控转向系统的故障监测方法和故障监测系统

说明书

本发明公开了一种线控转向系统的故障监测方法和和故障监测系统,该故障监测系统包括传感器单元、信号采集单元、数据处理单元和故障监测单元；信号采集单元采集传感器单元的传感器输入信号和传感器输出信号并发送给数据处理单元；数据处理单元接收信号采集单元输出的传感器输入信号和传感器输出信号，并执行以下步骤：对传感器输入信号和传感器输出信号做连续小波变换，获得传感器输入信号小波变换和传感器输出信号小波变换；求取各小波变换尺度下的传感器输入信号小波变换和传感器输出信号小波变换的系统残差；输出系统残差中的奇异点；故障监测单元接收数据处理单元输出的系统残差的奇异点，奇异点触发故障监测单元的故障警示。

技术领域

本发明涉及线控转向系统领域，尤其涉及一种线控转向系统的故障监测方法和故障监测系统。

背景技术

汽车线控转向系统由方向盘总成、转向执行总成和主控制器(ECU)三个主要部分以及自动防故障系统、电源等辅助系统组成。

方向盘总成包括方向盘、方向盘转角传感器、力矩传感器、方向盘回正力矩电机。方向盘总成的主要功能是将驾驶员的转向意图(通过测量方向盘转角)转换成数字信号，并传递给主控制器；同时接受主控制器送来的力矩信号，产生方向盘回正力矩，以提供给驾驶员相应的路感信息。转向执行总成包括前轮转角传感器、转向执行电机、转向电机控制器和前轮转向组件等组成。转向执行总成的功能是接受主控制器的命令，通过转向电机控制器控制转向车轮转动，实现驾驶员的转向意图。

主控制器对采集的信号进行分析处理，判别汽车的运动状态，向方向盘回正力电机和转向电机发送指令，控制两个电机的工作，保证各种工况下都具有理想的车辆响应，以减少驾驶员对汽车转向特性随车速变化的补偿任务，减轻驾驶员负担。同时控制器还可以对驾驶员的操作指令进行识别，判定在当前状态下驾驶员的转向操作是否合理。当汽车处于非稳定状态或驾驶员发出错误指令时，线控转向系统会将驾驶员错误的转向操作屏蔽，而自动进行稳定控制，使汽车尽快地恢复到稳定状态。

主控制器对采集的信号的分析处理，一般是基于解析模型、基于知识和基于信号处理的三类基本故障诊断方法，发展出的具体诊断方法有：解析冗余法、硬件冗余法、卡尔曼滤波器方法以及支持向量机(SVM)的方法等。

其中，解析冗余法是利用系统中原本存在的其他传感器与进行故障诊断的传感器潜在的冗余关系，借助一定的算法估计出需要进行诊断的传感器量测值，比较形成残差，进而对分析残差判断故障。对于线控转向系统，车轮转角是个很重要的量，负责测量车轮转角的转角传感器就需要被诊断。在不增加转角传感器的情况下，利用系统中原有的侧向加速度传感器和横摆角速度传感器，通过状态估计算法可以构造出两个转角信号。得到的两个估计信号和转角传感器的测量信号比较，构造残差序列，不但可以诊断转角传感器，还可以对侧向加速度传感器、横摆角速度传感器、电流传感器进行故障诊断。

但以上诊断方法在实际应用中，由于非线性系统的复杂性、多样性，使得许多控制系统的建模非常困难，故障诊断要求得到系统的在线状态或参数估计的手段并不多，尤其在被监控系统的模型不确定，噪声的统计特性不理想时，要求得到非线性系统比较准确的在线状态或参数估计更加困难。因此，为了解决上述技术问题，需要一种新的针对线控转向系统故障的监测方法。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的目的是提供一种不依赖控制系统解析模型的线控转向系统的故障监测方法和故障监测系统，不需要对象的数学模型，从而回避了抽取对象数学模型的难点。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

一种线控转向系统的故障监测方法，包括以下步骤：

对传感器输入信号和传感器输出信号做连续小波变换，获得传感器输入信号小波变换和传感器输出信号小波变换；

求取各小波变换尺度下的传感器输入信号小波变换和传感器输出信号小波变换的系统残差；