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摘要：线控转向系统作为未来汽车发展的新技术之一，其稳定性将直接影响到汽车行驶安全程度和驾驶品质。因此，研究线控转向系统的工作稳定性对其工程化应用和推广具有重要现实意义。本文针对汽车线控转向系统稳定性控制开展研究。
关键词：线控转向系统；工作原理；关键技术
中图分类号：U463 文献标识码：A
引言
由于线控转向系统的工作稳定性直接影响着汽车驾驶的安全和舒适性，为了保证线控转向系统的稳定性能够满足驾驶要求，提出了采用波变量方法对线控转向系统进行稳定性控制。
1、线控转向系统的优势
1.1改善了操纵稳定性
有效实施方向系统与方向盘之间的同步，提高了驾驶员对汽车控制的敏感性，有效改善了现有汽车转向过程中的方向力和时间之间的矛盾，并大大改善了现有方向角取决于汽车行驶状态的许多缺点。
1.2提高了舒适性
取消传统机械连接的汽车转向系统，在运行过程中由于地面不均匀性和旋转轮不平衡等原因导致的抖动传递到方向盘，有效提高驾驶员的舒适度，取消方向柱，从而使驾驶员的腿部活动空间更加自由。
1.3改善了路感
由于方向盘与方向盘之间没有机械连接，因此驾驶员的道路感受主要通过控制器控制方向盘上的道路检测电动机模拟来形成。在这种情况下，驾驶员可以更加真实地感受到车辆中路面的感觉。
1.4节能环保
使用电动机运行电动机，取消现有机器和液压装置，这种防御措施有效防止液压油溢出和废弃油管造成的环境污染。此外，汽车转向系统只能在转换时运行，因此可以有效提高传输效率，并使燃油更经济、更环保。
2、线控转向系统的基本结构与工作原理
2.1线控转向系统的基本结构
所谓汽车转向系统实际上是一个全新的转向系统。主要利用方向盘、主控制器、3个车轮方向盘模块和重要的辅助系统(如自动故障保护系统和电源)进行配置。如图1所示。
(1)汽车转向轮的装配主要由一系列零件结构组成，例如.方向盘、方向盘转盘、方向盘转盘马达和火炬传感器。其工作模式主要是方向盘总成将驾驶人的转向意图转变为数字信号，将其传递给主控制器，然后有一个控制前轮方向行为的命令。(2)在线制导系统中，主控制器用于采集驾驶员发送的信号，正确分析采集到的信号，控制信号至车辆控制器、发动机前轮等。发送并通过驾驶员的实际操作控制车辆。(3)汽车前轮转向模块，主要是利用转向电机、控制器、转向器以及转向机组等部件所构成的。主要目的是实现驾驶员的旋转方向，按照汽车主人接到的指示控制旋转电机，完成车辆前轮的旋转运动。我们必须确保汽车在不同速度下的反应尽可能一致和准确。
2.2线控转向系统的工作原理
将方向盘传感器接收的方向信息发送到电子控制系统后，计算机将对相关信息命令执行控制操作，最终向车辆的转向系统发出相应命令以完成车辆转向操作是汽车转向系统的整个工作过程。此外，电子控制子系统还控制电阻传感器发出的信息命令，从而控制传递到方向盘系统模拟道路感应的部件。如图2所示的具体工作原理。
3、线控转向执行控制策略
3.1转向执行控制
该开关接收上级控制命令，通过电机或液压系统的跟踪控制确保控制的正确性。PID控制管线的设计使液压系统流向系统的下液压缸，控制精度高于传统液压旋转方向。PID控制器是使用前轮转角的误差作为输入变量构造的。在控制转速差异设计参数时，考虑到转向系统的不确定性，设计了自适应电机进给的转速控制器。采用模糊控制设计电机，使PID控制器模糊，从而增加电机控制的滑差。电机控制方向上的电流传感器被拆除，高频注入控制中，闭环控制由电机电流控制。在无人驾驶车辆控制的基础上，开发了一种跟踪横向角速度的算法，该算法线性控制车辆反馈，实现了目标车辆的遥控。由于导向系统配备了相位驱动关节转速和驱动触摸屏控制，因此采用了双向控制的思想，既可检测双向控制道路的转矩旋转又可检测车轮旋转。变频调速柜旋转方向的主要功能反馈信号-位置差和差-位置反馈方向控制和两个集成的双向控制器，用于增加回路控制。
3.2线控转向执行容错控制
线控转向系统被动容错方案主要意味着备份设备在系统出现故障时采用额外的设备，以避免丢失转换到常规机械转向轴备份和执行器备份的能力。英国飞行器q50使用安装离合器的转向轴备份，在联机控制系统出现故障时执行转向到离合器接头功能的典型手动容错方案，以及在转向电机出现故障时备份电动机通过离合器接头实现转向功能的备份电动机备份，并与转向轴备份一起启用双备份容错控制。手动容错控制需要额外的机器或执行器部件，并且仅在其他部件出现故障时工作，因此结构更复杂，当前阶段的动力转向系统法规有很多预转换方案，因此越来越多的有线控制转向系统采用了活动容错方案。引入状态观测器，不需要直接依赖传感器即可获得所需的变量，从而显着提高了扰动观测器、长贝格观测器和基于卡尔曼滤波器的状态观测器等系统的容错性能，并设计了未知的输入变量观测器以提高系统的故障诊断性能。多核心ECU可透过多核心ECU与有线转向控制器进行can汇流排通讯，提升快速错误侦测。基于线性矩阵不等式的steeringwheels系统鲁棒h∞滑模观察器提高传感器冗馀性能。非线性滑动模式观测器和长范围预测器的设计基于diogene识别的长范围预测器对整个系统稳定性没有影响，因此可以提高台架测试结果中出现的故障诊断效率。自适应诊断观察器设计为根据执行器效率不足自适应控制策略。通过使用卡尔曼过滤器估计前轮角度传感器和电动机参数，改进了发生传感器故障或电动机突变故障时steeringwheels系统中的冗馀故障预防控制。除了使用状态观测器进行冗馀控制外，多电子部件的主动容错控制方法越来越多，采用分层系统双电机冗馀控制、自适应衰减卡尔曼滤波器的故障诊断系统设计、扭矩和角闭环控制的故障检测、双电机分别采用角度闭环控制和扭矩闭环控制。采用多传感器冗馀提高系统的容错性能。设计了双控制同步备份，并分别使用can、canFD和flexray进行通信测试。steeringwheelssteeringwheels控制算法通过提高鲁棒性和容错性来控制容错的方法仍然相对较多。设计了基于δ因子的容错模型预测控制器，通过δ因子构建以线性矩阵不等式为基础的故障检测观测器，用以估计线控转向系统中的故障。对于线控转向轮毂电机驱动的电动汽车，使用线性变参数理论在侧滑或电机发动机故障时重新分配每个轮力矩，以确保系统控制性能。
结束语
汽车线控转向系统，是指转向盘到转向车轮之间不再具有直接的机械连接，驾驶员的转向信息以电信号的形式传递给电控单元，电控单元再以电信号形式向转向电机发出控制指令，从而实现转向控制，同时路感电机也将接受电控单元的控制指令，给驾驶员提供转向路感。由于线控转向控制系统具有转向操纵总成和转向执行总成两个受控对象，并且他们之间具有转矩和转角信息的耦合关系，所以线控转向系统可看作是一种双向控制系统。
参考文献
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[5]余颖弘.线控转向驱动系统控制策略研究与开发[D].湖北汽车工业学院,2017.
论文作者:王允有
论文发表刊物:《城镇建设》2019年13期
论文发表时间:2019/9/26
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