[发明专利]具有自适应容错控制功能的线控转向系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种具有自适应容错控制功能的线控转向系统及其控制方法，方法包括：建立理想横摆角速度与方向盘转角关系；建立四轮差动助力转向系统模型；根据四轮差动助力转向模型建立具有自适应容错控制功能的四轮差动助力转向系统状态空间模型：根据步骤3）的状态空间模型及步骤1）的理想横摆角速度采用自适应容错控制算法实现对线控转向系统的容错控制。本发明能够有效的抑制轮毂电机故障引起的参数大范围变化的问题，使得处在故障下的转向系统能够快速改变控制策略，适应故障情况，达到良好的控制效果。

技术领域

本发明属于四轮线控转向技术领域，具体指一种具有自适应容错控制功能的线控转向系统及其控制方法。

背景技术

对于传统车辆来说，离合器、变速器、传动轴、差速器乃至分动器都是必不可少的，而这些部件不但重量重、结构复杂，同时也存在需要定期维护和故障率的问题。轮毂电机很好地解决了上述问题；除了结构更为简单之外，采用轮毂电机线控驱动的车辆可以获得更好的空间利用率，同时传动效率更高。

由于轮毂电机具备单个车轮独立线控驱动的特性，因此很容易实现前驱、后驱及四驱的驱动形式。同时轮毂电机可以调整左右车轮转矩或转速实现差动转向，大大减小了车辆的转弯半径，在特殊情况下几乎可以实现原地转向。

但是轮毂电机可能存在失效情况，其可靠性存在问题；如何在轮毂电机失效情况下，保证车辆稳定性的问题急需解决。

发明内容

针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种具有自适应容错控制功能的线控转向系统及其控制方法，以解决现有技术中轮毂电机存在电机失效情况，车辆稳定性、可靠性差的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的一种具有自适应容错控制功能的线控转向系统，包括：方向盘转角传感器、方向盘、转向管柱、左前轮及轮毂电机、齿轮齿条转向器、右前轮及轮毂电机、前轴、电子控制单元、蓄电池组、左后轮及轮毂电机、右后轮及轮毂电机、车速传感器、横摆角速度传感器、后轴；所述方向盘转角传感器安装在转向管柱内；方向盘安装在转向管柱上；所述左前轮及轮毂电机与右前轮及轮毂电机安装在前轴上；所述齿轮齿条转向器安装于前轴上；所述左后轮及轮毂电机与右后轮及轮毂电机安装在后轴上；所述方向盘转角传感器、车速传感器、横摆角速度传感器分别连接电子控制单元，并将采集到的信号输入到电子控制单元中；所述电子控制单元与蓄电池组相连并由其供电，电子控制单元还分别与左前轮及轮毂电机、右前轮及轮毂电机、左后轮及轮毂电机以及右后轮及轮毂电机相连并通过电流控制其运行。

进一步地，所述电子控制单元根据采集到的信号控制四个轮毂电机转矩，完成整个系统的容错控制。

本发明的一种具有自适应容错控制功能的线控转向系统的控制方法，步骤如下：

步骤1)：建立理想横摆角速度与方向盘转角关系；

步骤2)：建立四轮差动助力转向系统模型；

步骤3)：根据四轮差动助力转向系统模型建立具有自适应容错控制功能的四轮差动助力转向系统状态空间模型：

步骤4)：根据步骤3)的具有自适应容错控制功能的四轮差动助力转向系统状态空间模型及步骤1)的理想横摆角速度采用自适应容错控制算法实现对线控转向系统的容错控制。

进一步地，所述步骤1)具体包括：车辆行驶时，当驾驶员转动方向盘，电子控制单元接收方向盘转角传感器、车速传感器采集到的方向盘转角θ_sw及车速信号u，得到此时车辆的理想横摆角速度γ^*与方向盘转角θ_sw关系如下式：