[发明专利]一种线控转向系统的整体结构建模方法

说明书

本发明公开了一种线控转向系统的整体结构建模方法，通过设置CarSim中转向系统参数并采用三环PID控制器对转向执行模块进行转向系统的建模；以恒定车速定横摆角速度增益和转向灵敏度两个指标对角传动比进行设计，并将设计好的整体角传动比特性嵌入之前所建模型中；根据反馈‑位置型线控转向系统双向控制结构结合上述的建模方法对线控转向系统转向盘模块建模，分析并设计力传动比特性；将所得的转向盘模块模型和所得转向执行模块模型连接起来进行线控转向系统的整体建模并绘制整体结构图；采用以无源性为基础的波变量法设计稳定性控制器。

技术领域

本发明涉及一种建模方法，具体涉及一种线控转向系统的整体结构建模方法。

背景技术

线控转向系统是一种新兴的汽车转向系统。与传统的机械式转向系统不同，线控转向系统中转向盘和转向器之间没有刚性的机械连接，整个转向系统的机械部分只有转向盘模块和转向执行模块两部分。两个模块间的信息传递完全由电信号取代，每个模块配有一个电机来提供动力输入。转向执行模块的电机负责驱动转向轮，而转向盘模块的电机负责模拟机械转向系统中路面传递给转向盘的路感力矩。两模块间配有控制器，通过设定的控制算法调控两个电机实现整个线控转向系统的运转。

变角传动比(线控转向系统的理想传动比)设计和线控转向系统稳定性控制问题，一直都是线控转向系统研究的热点问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种线控转向系统的整体结构建模方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种线控转向系统的整体结构建模方法，包括如下步骤：

S1、通过设置CarSim中转向系统参数并采用三环PID控制器对转向执行模块进行转向系统的建模；

S2、以恒定车速定横摆角速度增益和转向灵敏度两个指标对角传动比进行设计，并将设计好的整体角传动比特性嵌入之前所建模型中；

S3、根据反馈-位置型线控转向系统双向控制结构结合上述的建模方法对线控转向系统转向盘模块建模，分析并设计力传动比特性；

S4、将步骤S2所得的转向盘模块模型和步骤S3所得转向执行模块模型连接起来进行线控转向系统的整体建模并绘制整体结构图；

S5、采用以无源性为基础的波变量法设计稳定性控制器。

其中，所述步骤S1具体包括如下步骤：

将CarSim转向系统模型中的转向盘和转向管柱转动惯量设为无穷小，刚度设为无穷大，认为转向盘转向管柱和小齿轮为一个整体，从而屏蔽了CarSim中的转向盘机构；采用一个三环PID控制器控制转向执行电机，将转向执行电机输出力矩直接作为CarSim的输入量建立数学模型。

其中，线控转向系统角传动比β可以通过侧向加速度表示为：

其中，G_P为转向系统增益，v是车速；G_ay是侧向加速度稳态增益，单位是g/100deg。

本发明具有以下有益效果：

1.与机械式转向系统相比，由于取消了机械连接驾驶员腿部空间更宽大乘坐舒适性更好。

2.依照实际驾驶意愿和权威数据，所设计的变角传动比的操控性更加优良。

3.本发明所采用的波控制器可以确保任意延时下线控转向系统的整体稳定性。

附图说明

图1为本发明实施例中步骤S1的控制框图。

图2为本发明实施例中转向盘模块的示意图。