[发明专利]一种基于数字孪生的智能线控底盘架构及其主动容错方法

说明书

本发明公开了一种基于数字孪生的智能线控底盘架构及其主动容错方法，包括：智能线控底盘系统和数字孪生诊断系统；智能线控底盘系统包括：线控驱动系统、线控转向系统、线控制动系统、线控底盘控制单元、线控驱动控制器、线控转向控制器、线控制动控制器；本发明的线控底盘系统集成了线控驱动系统、线控转向系统以及线控制动系统，为研究多个子系统之间的耦合提供了平台；同时减少了机械结构连接，执行器对驾驶员指令响应更快，增强了行车安全性。

技术领域

本发明属于汽车底盘系统技术领域，具体指代一种基于数字孪生的智能线控底盘架构及其主动容错方法。

背景技术

随着汽车智能化程度越来越高，线控技术在汽车上的应用越来越多。线控技术利用车载通讯线路代替了传统车辆中驾驶员与执行器之间机械连接，减少了机械之间的耦合，实现执行器对驾驶员指令的快速响应，提高了复杂环境下汽车的行驶安全性。

现有的线控技术研究主要集中在的线控转向技术和线控制动技术。线控转向技术实现了转向盘与转向轮之间的解耦，通过传感器采集到的方向盘转角信号，利用控制器控制转向电机输出转向助力力矩实现驱动转向，能够对驾驶员的转向操作快速响应，提升了转向的稳定性；线控制动技术取消了制动踏板与制动器之间的刚性连接以及液压装置，利用制动电机实现对制动信号的快速响应，提升汽车制动的稳定性。然而，上述线控技术主要集中在独立系统的研究，很少从整个线控底盘集成系统的角度上对线控转向系统、线控制动系统以及线控驱动系统进行系统集成协调控制，不能实现三个子系统的互相协助、集成控制，从而导致当某个系统出现故障，其他正常系统不能及时响应进行辅助操作，从而造成巨大的安全隐患。

数字孪生技术作为一种构建物理模型和虚拟模型之间虚实交融的有效手段，在故障诊断领域得到越来越广泛的应用。数字孪生技术能够充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程，从而实现对各种设备可能出现的问题和故障进行预测，提前预防以消除安全隐患。然而，数字孪生技术在汽车线控底盘故障诊断领域应用极为有限，但是具有极大的应用前景，是一个值得研究的问题。

发明内容

针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于数字孪生的智能线控底盘架构及其主动容错方法，以实现对线控驱动系统、线控转向系统以及线控制动系统三个子系统的集成协同控制，并利用数字孪生技术对整个线控底盘系统可能出现的故障进行诊断，从而进行各个子系统之间容错控制。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的一种基于数字孪生的智能线控底盘架构包括：智能线控底盘系统和数字孪生诊断系统；所述智能线控底盘系统，包括：线控驱动系统、线控转向系统、线控制动系统、线控底盘控制单元、线控驱动控制器、线控转向控制器、线控制动控制器；其中，

所述线控驱动系统包括：油门踏板、油门踏板位置传感器、左前轮轮毂电机、右前轮轮毂电机、左后轮轮毂电机、右后轮轮毂电机、左前轮轮速传感器、右前轮轮速传感器、左后轮轮速传感器、右后轮轮速传感器、左前轮、右前轮、左后轮、右后轮；油门踏板位置传感器固定安装在油门踏板上；左前轮轮毂电机和左前轮轮速传感器安装在左前轮内；右前轮轮毂电机和右前轮轮速传感器安装在右前轮内；左后轮轮毂电机和左后轮轮速传感器安装在左后轮内；右后轮轮毂电机和右后轮轮速传感器安装在右后轮内；左前轮轮毂电机、右前轮轮毂电机、左后轮轮毂电机、右后轮轮毂电机输出的旋转运动分别转化为左前轮、右前轮、左后轮、右后轮的旋转运动，驱动车辆行驶；

所述线控转向系统包括：方向盘、转向管柱、路感模拟装置及转向总成；

所述方向盘连接转向管柱，转向管柱上分别固定安装转角传感器和转矩传感器，方向盘输入的作用力经过转向管柱作用在路感模拟装置上；