[发明专利]一种双电机线控转向系统及其卷积神经网络容错控制方法

说明书

本发明公开了一种双电机线控转向系统及其卷积神经网络容错控制方法，系统包括：转向盘模块、转向执行模块、控制模块；本发明采用卷积神经网络方法进行双电机线控转向系统的实时故障检测，不需要建立准确的数学模型，并且不需要单独特征提取阶段，提高了双电机故障检测的效率和准确率；并且可以准确地诊断出双电机的具体故障类别，通过容错控制双电机线控转向系统安全性及稳定性。

技术领域

本发明属于车辆线控转向系统技术领域，具体涉及一种双电机线控转向系统及其卷积神经网络容错控制方法。

背景技术

由于线控转向系统摆脱了传统机械系统的连接，通过电子信号控制整个系统的运行，对于单一执行器的线控转向系统而言，一旦执行器出现问题，将会导致整个系统崩溃，往往采用主动容错引入双电机结构。如何对双电机线控转向系统进行实时故障诊断，快速准确实现其容错控制，是保证双电机线控转向系统稳定运行的关键。现有的故障诊断方法大多是针对单电机系统的，很少有研究关于双电机系统故障诊断，尤其是针对双电机线控转向系统。

现有的对双电机线控转向系统进行故障诊断和容错控制的方法公开较少，例如，中国发明专利申请号为CN201611018430.1中公开了一种应用于双电机伺服系统的故障检测方法，基于卡尔曼滤波观测器通过对系统建模进行故障诊断；中国发明专利申请号为CN201110171716.4中公开了一种应用于双电机线控转向系统的冗余容错控制方法，通过中央控制器检测两电机是否存在故障，从而对正常工作的电机进行转角控制；中国发明专利申请号为CN201910136329.3中公开了一种双电机双电源线控转向系统及其容错控制方法，通过多种供电模式，并能够根据电源和电机故障情况进行快速切换，保证单个电源故障情况下，由另一个电源驱动双电机进行转向动作。

但是上述现有专利提到的双电机线控转向系统容错控制方法比较简单，只说明了发生故障时如何进行电机的控制，没有结合系统本身考虑如何进行故障诊断以及实时观测的问题；并且大多观测器是基于车辆动力学模型或在算法参数固定的假设下进行的，然而在实际中大多数系统是高度复杂、非线性的，这很难通过传统的观测方法进行观测。根据文献可知，设计故障诊断工具的关键阶段是提取特征。在卷积神经网络中，特征提取和选择是神经网络的一部分，这使得网络在硬件和速度方面都更加高效。

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双电机线控转向系统及其卷积神经网络容错控制方法，以克服现有双电机线控转向系统技术中存在的故障检测模型不准确、准确率低、实时性差的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的一种双电机线控转向系统，包括：转向盘模块、转向执行模块、控制模块；

转向盘模块，包括：转向盘、转向管柱、转向盘转角传感器、转向盘转矩传感器、路感电机驱动器、路感电机和路感电机减速器；

所述转向盘与转向管柱的一端固定连接；

所述路感电机的输出轴通过路感电机减速器与转向管柱的另一端相连，用于通过转向管柱向转向盘传递路感；

所述路感电机驱动器与路感电机连接，用于驱动路感电机的转动状态；

所述转向盘转角传感器、转向盘转矩传感器均与转向管柱固定连接，分别采集转向盘的转角和转矩信号，并将采集到的信号发送给控制模块；

转向执行模块，包括：第一转向电机、第一转向电机减速器、第一转向电机驱动器、第一小齿轮、第二转向电机、第二转向电机减速器、第二转向电机驱动器、第二小齿轮、齿条、转向横拉杆、前轮、第一电流霍尔传感器、第二电流霍尔传感器、齿条位移传感器、车速传感器及横摆角速度传感器；

所述第一转向电机通过第一转向电机减速器与第一小齿轮的转轴相连，第二转向电机通过第二转向电机减速器与第二小齿轮的转轴相连；