[发明专利]一种适时四驱复合转向系统及其多目标优化方法

权利要求书

1.一种适时四驱复合转向系统的多目标优化方法，系统包括差动转向系统及线控四轮转向系统；

所述差动转向系统包括转向盘(1)、车速传感器、车身侧向加速度传感器、横摆角速度传感器、转矩转角传感器(2)、转向轴(3)、齿轮齿条转向机构(4)、连杆机构、差动转向控制单元(13)、左前轮轮毂电机(10)、右前轮轮毂电机(6)；

所述线控四轮转向系统包括转向盘(1)、车速传感器、车身侧向加速度传感器、横摆角速度传感器、转矩转角传感器(2)、转向轴(3)、转向伺服电机(5)、线控四轮转向控制单元(9)、连杆机构、左前轮轮毂电机(10)、右前轮轮毂电机(6)、左后轮轮毂电机(8)、右后轮轮毂电机(7)；

所述车速传感器用于测量汽车当前驾驶车速；

所述车身侧向加速度传感器用于测量汽车当前的车身侧向加速度；

所述横摆角速度传感器用于测量汽车当前的横摆角速度；

所述转向盘、转矩转角传感器、转向轴、齿轮齿条转向机构相互连接，形成转向盘系统，完成转矩传递，同时接收路面及车辆的反馈信息；

所述转矩转角传感器(2)安装在转向轴(3)上，用以测量驾驶员的转向轴转矩输入和转角输入；

所述连杆机构包括转向主销(11)及转向横拉杆(12)，二者连接；

所述差动转向控制单元(13)与转矩转角传感器(2)、车速传感器、车身侧向加速度传感器、横摆角速度传感器、左前轮轮毂电机(10)、右前轮轮毂电机(6)相连，根据接收到的转向轴转矩、转角、车速、车身侧向加速度、横摆角速度，向左前轮轮毂电机(10)、右前轮轮毂电机(6)发送指令，以分配相应驱动力矩；

所述齿轮齿条转向机构(4)通过连杆机构分别与左前轮轮毂电机(10)、右前轮轮毂电机(6)的车轴相连；

所述线控四轮转向控制单元(9)与转矩转角传感器(2)、车速传感器、车身侧向加速度传感器、横摆角速度传感器、四个转向伺服电机(5)相连，根据接收到的转向轴转矩、转角、车速、车身侧向加速度、横摆角速度，向四个转向伺服电机(5)发送指令；

所述四个转向伺服电机(5)分别与四个转向横拉杆(12)相连，接收线控四轮转向控制单元(9)的控制指令，控制车轮转向；

其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)：建立整车三自由度模型、差动转向系统模型、线控四轮转向系统模型；

步骤2)：基于差动转向系统模型和线控四轮转向系统模型，建立适时四驱复合转向系统模型；

步骤3)：基于已建立的整车三自由度模型和适时四驱复合转向系统模型，推导适时四驱复合转向系统的性能指标；

步骤4)：选取优化变量，建立适时四驱复合转向系统进行多目标优化的目标函数，设置约束条件，在Isight软件中建立适时四驱复合转向系统的优化模型；

步骤5)：基于适时四驱复合转向系统的优化模型，采用和声搜索算法，对适时四驱复合转向系统进行多目标优化；

所述步骤4)中具体包括：

选取的优化变量为：

转向轴的转动惯量J_s、转向轴的等效阻尼系数B_s、轮毂电机的转动惯量J_eq、轮毂电机的等效阻尼系数B_eq、转向执行电机转子的转动惯量J_m、转向执行电机转子的等效阻尼系数B_m、转向输入轴的扭转刚度K_t、转向输出轴到驱动轮的传动比nl、轮毂电机转矩系数K_a、轮毂电机转矩增益差值K_m、转矩转角传感器转向扭杆的等效刚度K_s；

建立的多目标优化目标函数为：

式中，W₁、W₂为每项性能指标权重系数，S₁、S₂为相应指数，以调整性能指标的数量级一致；

设置约束条件为：

转向轴的转动惯量0.1＜J_s＜2.4、转向轴的等效阻尼系数0.4＜B_s＜4.2Bs、轮毂电机的转动惯量0.4＜J_eq＜5.4、轮毂电机的等效阻尼系数0.4＜B_eq＜4.8、转向执行电机转子的转动惯量0.78＜J_m＜3.01、转向执行电机转子的等效阻尼系数0.42＜B_m＜1.62、转向输入轴的扭转刚度100K_t200、转向输出轴到驱动轮的传动比14＜nl＜22、轮毂电机转矩系数0.8＜K_a＜4.8、轮毂电机转矩增益差值2.16＜K_m＜5、转矩转角传感器转向扭杆的等效刚度90＜K_s＜180，且性能指标的传递函数的分母满足劳斯判据。