[发明专利]汽车主动悬架与电动助力转向系集成控制装置及工作方法

权利要求书

1.汽车主动悬架与电动助力转向系集成控制装置，其特征在于，所述装置包括数据采集模块、A/D转换模块、电控单元、执行器；所述执行器包括步进电机和助力电机；数据采集模块与A/D转换模块、电控单元顺次连接，电控单元再与步进电机和助力电机通信连接；

所述数据采集模块包括加速度传感器、扭矩传感器、速度传感器、霍尔电流传感器，分别用于采集汽车加速度、扭矩力矩、车速、助力电机工作电流；

所述电控单元用于利用传感器所采集的信息计算悬架控制力、转向力矩，分别用于控制步进电机、助力电机；

所述电控单元的工作流程为：

步骤一：预先建立理想状态下的控制模型；

所述控制模型以簧上质量作为控制模型的输入，其动力学方程为：

其中

式中:m_s为车身质量；x_sr为:理想模型车体的位移；k_s为悬挂的刚度；C_S为粘滞阻尼系数；x_u为车轮的位移；c_c为阻尼器的阻尼；为实际模型的车体的速度；为实际模型的车轮的速度；

步骤二：使系统簧上质量运动跟踪理想模型的簧上质量运动，定义误差为：

e＝[x₁-x_r1 x₂-x_r2]^T；

式中:x₁,x₂为实际模型的非簧载质量的位移和簧载质量的位移；x_r1,x_r2为参考模型的非簧载质量的位移和簧载质量的位移；e为误差；

步骤三：建立状态方程；

状态方程为：

其中,为跟踪误差的一阶导数；

步骤四：取滑模面s：

s＝c e₁+e₂；

其中:c＝[c₁ c₂…c_n-1 1]，c为滑模变参数；e₁＝e，

步骤五：计算得到,

取等速趋滑模面控制律为：

其中,ξ为常数，表示系统的运动点趋近切换面s＝0的速率；sgn(s)为符号函数；

步骤六：计算得到悬架控制力及转向系统的力矩；

其中：悬架控制力的计算公式为：

f_d＝-k_se₁+(m_sc₁-c_c)e₂+c₀x_r2+m_sεsgn(s)

式中:f_d为悬架控制力；

转向系统的力矩的计算公式为：

T_m＝k_ii；

式中：T_m为电机输出转矩；k_i为电机转矩系数；i为电机电流。

2.一种如权利要求1所述的汽车主动悬架与电动助力转向系集成控制装置的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：初始化，各个传感器采集数据；

步骤二：电控单元读取各个传感器采集的数据；

步骤三：电控单元利用读取的数据计算转向系统的力矩、悬架控制力；

步骤四：电控单元将计算所得转向系统的力矩、悬架控制力作为控制信号，分别输入到步进电机、助力电机。

3.如权利要求2所述的汽车主动悬架与电动助力转向系集成控制装置的工作方法，其特征在于，还包括根据看门狗定时器判断装置是否异常的步骤。

4.如权利要求2所述的汽车主动悬架与电动助力转向系集成控制装置的工作方法，其特征在于，步骤三中，电控单元利用场效应管驱动电路向助力电机输出控制信号。

5.如权利要求2所述的汽车主动悬架与电动助力转向系集成控制装置的工作方法，其特征在于，步骤三中，电控单元利用脉冲信号控制步进电机。