[发明专利]一种汽车线控转向系统的分数阶PID控制方法

说明书

技术领域

本发明属于汽车领域，涉及一种汽车线控转向系统中的控制方法。

背景技术

汽车转向系统是决定汽车安全系统的关键总成。由于传统转向机械系统中，转向盘与转向轮之间是由机械连接的，存在着转向系统中的传动比固定、传动比不能随车速变化以及转向柱的存在威胁着驾驶员的人身安全等缺陷。汽车线控转向系统正是这种背景下发展起来的，汽车线控转向系统取消了转向盘与转向轮之间的机械连接，完全由电动机控制实现转向，摆脱了传统转向系统的各种限制，不仅使整车设计更灵活，而且还提高了驾驶员的舒适感及自身的安全性，给汽车转向特性的设计带来无限的空间，是汽车转向系统的重大革新。

虽然汽车线控转向系统正蓬勃发展，但在现有的技术当中汽车线控转向系统仍受到转向电机中电感非线性、参数的不确定性、未建模动态以及前轮回正力矩等因素的影响，从而导致系统的整体稳定性不高。另外，在目前工业生产的汽车转向系统中对于转向电机的控制一般采用的是整数阶PID控制，但由于实际的研究对象一般都不是理想的整数阶系统，而是由任意阶次的微分方程与积分方程构成的，因此整数阶PID控制器对实际被控对象的控制有一定的局限性。

发明内容

发明目的：实际的汽车线控转向系统容易受到内部摩擦及外部干扰等非线性因素的影响，且转向电机中电感非线性也容易引起转向力矩的波动，因此实际的汽车线控转向系统并不是理想的整数阶系统，因此本发明给出了一种分数阶PID控制方法，用以控制实际的汽车线控转向系统中的转向电机，由于分数阶PID控制器具有比整数阶PID控制器更好的鲁棒性，可以较好的抑制电机中电感非线性因素的影响，减少或消除转矩波动，从而给汽车线控转系系统提供良好的稳定性。

技术方案：汽车线控转向系统主要由方向盘模块、控制器模块、转向电机模块以及前轮转向模块等组成。本发明所述的汽车线控转向系统中转向电机的分数阶PID控制方法主要包括以下步骤：

步骤1：根据汽车线控转向系统中的力矩平衡原理建立动力学模型(1.1)，结合转向电机的电压平衡方程(1.2)便可得到系统的传递函数，根据参数已知量计算得出系统的相角与增益；

Td/N=Jmθ··m+Bmθ·m+Tm---(1.1)]]>

Um=RmIm+Ktθ·m+LmI·m---(1.2)]]>