[发明专利]一种液压轮毂马达辅助差动助力转向控制方法

摘要

本发明旨在解决现有液压辅助驱动重型商用车仅靠传统液压助力转向系统无法保证更高转向助力轻便性和安全性要求等问题，提出了一种液压轮毂马达辅助差动助力转向控制方法，属于汽车控制系统。本方法通过前馈查表控制和反馈PID修正控制，调节液压电磁阀的开度值，控制左右转向轮液压马达产生转矩差，实现主动差动助力转向的功能，与传统液压助力转向系统一起，共同提供整车转向助力。本发明提供的方法通过液压马达的主动调节使整车转向助力特性更加优化，保证了在传统液压助力转向系统失效的情况下的轻便性和安全性，同时也是对车辆能源的有效分配利用，有一定的节能效果。

主权项

1.一种液压轮毂马达辅助差动助力转向控制方法，其特征在于包括下列步骤：第一步，助力特性曲线的确定首先确定转向系总助力规律为：左右前轮总差动转矩ΔT随转向盘转矩T_SW的增大而增大，左右前轮总差动转矩ΔT随车速V的增大而减小；然后基于工程经验及试验数据的曲线拟合法，确定转向系总期望助力特性曲线，即左右前轮总差动转矩ΔT分别和转向盘转矩T_SW、车速V的关系曲线；接着对传统液压助力转向系统的转向试验数据进行拟合，得到传统液压助力转向系统的助力特性曲线，即传统液压助力转向系统产生的左右前轮差动转矩ΔT_t分别和转向盘转矩T_SW、车速V的关系曲线；接下来将确定的转向系总期望助力特性曲线和传统液压助力转向系统的助力特性曲线分别制成表征差动转矩和转向盘转矩、车速关系的助力特性数据表格；第二步，查表得液压轮毂马达辅助差动转矩来自转向盘转矩传感器的转向盘转矩信号T_SW和来自车速传感器的车速信号V，经过查表运算，即根据第一步中的转向系总期望助力特性表和传统液压助力转向系统的助力特性表得到左右前轮总差动转矩ΔT和传统液压助力转向系统产生的左右前轮差动转矩ΔT_t；根据公式(1)得到液压轮毂马达辅助差动转矩ΔT_d＝ΔT‑ΔT_t                           (1)式中，ΔT_d——液压轮毂马达辅助差动转矩ΔT——左右前轮总差动转矩ΔT_t——传统液压助力转向系统产生的左右前轮差动转矩若此刻ΔT_d大于0，则液压轮毂马达辅助差动转矩提供转向助力；若此刻ΔT_d小于0，则液压轮毂马达辅助差动转矩提供转向阻力；第三步，制定电磁阀开度前馈控制利用台架试验标定在一定需求液压轮毂马达辅助差动转矩ΔT_d下的左右轮液压马达的控制电磁阀V_l和V_r的开度值差值Δθ_f；将开度值差值绘制成表格进行查表，如表1所示，表1需求液压轮毂马达辅助差动转矩和左右电磁阀的开度值差值的对应关系表经第二步得到液压轮毂马达辅助差动转矩ΔT_d之后，再根据表1得到左右电磁阀的开度值差值Δθ_f，作为前馈控制的目标开度值差值；第四步，制定电磁阀开度反馈控制利用左右轮马达转矩传感器得到的左右轮马达实际转矩信号作差可得实际左右轮马达转矩差ΔT_dact，结合第二步得到液压轮毂马达辅助差动转矩ΔT_d，利用公式(2)计算得到期望马达差动转矩ΔT_d和实际马达转矩差ΔT_dact的差值为e(t)＝ΔT_d‑ΔT_dact                         (2)接着，连续状态下的PID算法可以写成式中，k——比例系数T_i——积分时间常数T_d——微分时间常数将式(3)离散化后，得式中，u(k)——PID调节输出的电磁阀修正开度值差值，作为反馈控制的目标开度值修正差值Δθ_be(k)、e(k‑1)——当前时刻和上一时刻期望马达差动转矩ΔT_d和实际马达转矩差ΔT_dact的误差值T——采样时间第五步，将前馈控制的目标开度值差值Δθ_f和反馈控制的目标开度值修正差值Δθ_b相加由第三步得到的前馈控制的目标开度值差值Δθ_f和第四步得到的反馈控制的目标开度值修正差值Δθ_b相加，记为最终电磁阀目标开度值差值Δθ；第六步，计算每个电磁阀开度值当左转向时，规定Δθ>0，即令Δθ＝θ_r–θ_l>0                        (5)式中，Δθ——最终电磁阀目标开度值差值θ_r——右轮马达电磁阀开度值，∈[0,1]θ_l——左轮马达电磁阀开度值，∈[0,1]由第五步得到的当前时刻最终电磁阀目标开度值差值Δθ，并根据式(5)，结合上一时刻电磁阀开度值，得到当前时刻左右电磁阀目标开度值，通过发送控制指令控制左右电磁阀的开度，实现液压轮毂马达辅助差动助力转向；若上一时刻左右电磁阀都以全开度工作，即θ_l’＝θ_r’＝1，其中θ_l’为上一时刻左轮马达电磁阀开度值，θ_r’为上一时刻右轮马达电磁阀开度值，则当前时刻电磁阀开度值θ_r＝1，θ_l＝1‑Δθ；若上一时刻左右电磁阀都关闭，即θ_l’＝θ_r’＝0，则当前时刻电磁阀开度值θ_r＝Δθ，θ_l＝0；当右转向时，用同样的方法可以得到每个电磁阀的开度值。