[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

说明书

本发明提供了一种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。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。本发明将电动助力转向系统与主动悬架系统结合起来进行集成控制,则可以更好地解决它们之间的相互干扰。同时,精简了系统配置,在系统间实现信息共享,充分利用有限的传感器与控制器资源,提高系统可靠性和降低系统成本。

技术领域

本发明属于一种汽车控制技术领域，特别是涉及一种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。

背景技术

汽车作为一个复杂的整体，在其行驶过程中，各个子系统间会有一定的相互影响和相互制约，而各控制子系统一般仅是针对提高车辆某一项性能指标设计，所以整车综合性能取决于各个子系统之间的协调作用。另外一方面电子产品在汽车上的应用逐渐增多,电子线路的布局问题也开始出现,因为线路的复杂不仅会带来制造成本的增加,也会引起整车重量的增加。

基于以上两点原因,为了获得更优的整车综合性能，避免多个控制系统单独控制引起的相互干扰，有必要将车辆主动悬架系统和电动助力转向系进行集成控制。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种汽车主动悬架与电动助力转向系集成控制装置，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。

进一步的，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,