[发明专利]一种汽车电液主动转向路感控制系统及其控制方法

权利要求书

1.一种汽车电液主动转向路感控制系统，其特征在于，包括：机械传动模块、电动助力模块、液压模块、传感器模块及控制模块；

所述的机械传动模块包括依次连接的方向盘、转向管柱、循环球转向器、转向摇臂、转向直拉杆、转向梯形及车轮；所述转向直拉杆包括液压缸、活塞、直拉杆，所述液压缸的外壳通过转向摇臂与循环球转向器输出端固定连接，外壳上开设有进油口和出油口；所述活塞装配在上述液压缸内，活塞两端固定安装直拉杆，直拉杆后端连接转向梯形及车轮；

所述的电动助力模块包括助力电机、联结套机构；助力电机的转向助力部分安装在转向管柱上，联结套机构用于连接转向管柱和助力电机；

所述的液压模块包括储油罐、驱动电机、液压泵、比例换向阀，所述驱动电机连接液压泵，储油罐中的低压油经液压泵作用后转换为高压油并流向比例换向阀；所述比例换向阀分配高压油方向和流量大小，通过油管和上述液压缸相通，改变活塞两侧的压力大小，驱动活塞相对液压缸运动；

所述的传感器模块包括转角传感器、转矩传感器、车速传感器、轮速传感器、横摆角速度传感器、侧向加速度传感器；所述转角传感器安装在转向盘上并与所述控制模块电气连接，提供驾驶员输入的转角信号；所述转矩传感器安装在转向管柱上并与所述控制模块电气连接，提供转向管柱实际转矩信号；所述车速传感器、轮速传感器、横摆角速度传感器、侧向加速度传感器安装在整车上，分别与所述控制模块电气连接并提供车速、轮速、横摆角速度、侧向加速度信号；

所述控制模块包括变传动模块、整车状态估计模块、回正力矩估计模块、附加位移控制模块、转矩-位移修正模块、助力增益模块和助力增益修正模块；各模块协调控制助力电机和活塞动作，根据路面信息和车辆状态提供助力力矩，提高驾驶的舒适性。

2.根据权利要求1所述的汽车电液主动转向路感控制系统，其特征在于，所述助力电机采用弧形直线电机，弧形直线电机初级与控制模块电气连接，次级为转向助力输出部分，并列设置在所述机械传动模块的转向管柱上，转向管柱通过联结套机构与弧形直线电机次级两端连接。

3.一种基于权利要求1所述的汽车电液主动转向路感控制系统的转向路感控制方法，其特征是它包括步骤如下：

首先，控制模块获取车辆状态信息：

1.1状态估计模块(31)接收侧向加速度信号(25)和轮速信号(35)，根据车辆载荷和轮胎参数，采用卡尔曼滤波方法估计出车轮所受的纵向力和侧向力，并计算出侧向力影响系数(36)，回正力矩估计模块(33)根据侧向力影响系数计算回正力矩(37)；

1.2助力增益模块(29)接收车速信号(23)和转矩信号(22)，结合回正力矩(37)，计算出理想助力增益(38)；

1.3变传动模块(34)接收车速信号(23)、横摆角速度(24)和转角信号(21)，计算理想传动比(39)，并根据主动转向控制策略，判断是否执行主动转向干预操作；

其中：不执行主动转向干预操作时的路感控制方法是：

2.1.设T_r为回正力矩，T_f为摩擦力矩，T_a为助力力矩，T_p为驾驶员感受到的力矩，则T_r＝T_f+T_a+T_p，由于摩擦力矩与难以控制，以固定值处理，助力增益计算模块根据输入的车速和转矩信号，计算出驾驶员感受到的理想力矩；

2.2助力增益计算模块结合回正力矩估计模块输入的回正力矩和步骤2.1计算出的理想力矩，计算出所需要的助力力矩大小，根据反馈的助力电机实际电流信号，采用基于BP神经网络整定的PID控制算法，动态调整理想助力增益；电流增大时，助力电机输出的转矩增大，经过转向管柱作用，驾驶员感受到的力矩减小，电流减小时则相反；所述助力电机采用弧形直线电机，弧形直线电机初级与控制模块电气连接，次级为转向助力输出部分，并列设置在所述机械传动模块的转向管柱上，转向管柱通过联结套机构与弧形直线电机次级两端连接；

执行主动转向干预操作时的路感控制方法是：

3.1附加位移控制模块(32)发出驱动电机控制信号和比例换向阀控制信号，控制驱动电机驱动液压泵产生高压油，经过比例换向阀流量分配进入液压缸，改变活塞两侧压差大小，使与活塞连接的直拉杆相对液压缸输出附加位移(40)，并通过转向梯形机构将直拉杆附加位移转化为附加前轮转角，完成主动转向干预；

3.2转矩-位移修正模块(30)接收经过附加位移控制模块作用后输出的附加位移(40)，采用Hinf鲁棒控制方法对助力增益进行修正，输出电流修正信号(41)；

3.3助力增益修正模块(44)分别接收电流修正信号(41)和理想助力增益(38)，并对两者进行线性叠加，输出弧形直线电机控制信号(26)；弧形直线电机初级在修正后的弧形直线电机控制信号(26)的作用下，输出转向助力转矩(42)，经弧形直线电机次级和转向管柱，作用于循环球转向器并向车轮传递。