CN101565055B - 一种基于汽车线控转向系统的路感电机控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于汽车线控转向系统的路感电机控制方法，方法简单，实现对线控转向系统路感电机的良好控制。技术方案：一种基于汽车线控转向系统的路感电机控制方法，其特征在于：接收汽车转向盘转角信号、车速信号，对转向盘转角进行PI控制，得到转向盘回正力矩和路感电机目标电流；将路感电机实际电流、目标电流进行PID控制，输出PWM电压信号给路感电机。

Description

一种基于汽车线控转向系统的路感电机控制方法

技术领域

本发明涉及一种基于汽车线控转向系统的路感电机控制方法。

背景技术

汽车转向盘(即方向盘)相当于一个重要的感观部件，在汽车-驾驶员-路面之间传递信息。目前，线控转向系统的优点是取消了机械连接的限制，实现了优化、个性化的路感。

转向盘力随汽车运动状态变化的规律称为转向盘力特性，操纵稳定性好的汽车应当具有良好的转向盘力特性。转向盘力矩大致与转向盘转角及侧向加速度成正比，所以转向盘力反馈带有关于车轮瞬时动态力学的重要信息。施加不同的力矩反馈策略，驾驶员都可以控制车辆，验证了触觉信息对驾驶的重要性。

转向盘力矩由转向盘角度决定，控制路感电机，可以实现转向系统根据驾驶场景，驾驶员的需要和喜好，车辆内在特性，环境和交通条件主动进行恰当调整。

国外的路感控制策略集中在利用估计法获得轮胎回正力矩，然后进行转向盘力反馈，算法较复杂。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种基于汽车线控转向系统的路感电机控制方法，方法简单，实现对线控转向系统路感电机的良好控制。

实现本发明目的的技术方案：

一种基于汽车线控转向系统的路感电机控制方法，其特征在于：

接收汽车转向盘转角信号、车速信号，对转向盘转角进行PI控制，得到转向盘回正力矩和路感电机目标电流；将路感电机实际电流、目标电流进行PID控制，输出PWM电压信号给路感电机；

根据车速的不同，对转向盘转角进行不同的PI控制；当车速V＜30km/h时，采用减少转向盘转角残余的PI控制；当车速V＞80km/h时，采用减少转向盘转角残余超调的PI控制。

对转向盘转角进行PI控制获得转向盘回正力矩的方法为，将转向盘目标转角和实际转角经过差模运算，经比例运算和积分环节后，获得回正力矩，Th＝k_pα+k_i∫αdt式中，α为方向盘转角，k_p为比例系数，k_i为积分系数，Th为回正力矩。

路感电机目标电流

式中，I——路感电机目标电流；

δ——方向盘转角；

v——车速(km/h)。

当车速V＞80km/h时，还设有阻尼控制后续环节，防止回正超调。

当车速V＜30km/h时，转向盘回正力矩最大值的取值范围4-5N·M。

本发明具有的有益效果：

本发明路感电机的控制策略分为上层控制策略和下层控制策略，其中上层控制策略根据车辆运行参数得出转向盘的回正力矩、电机目标电流，而下层控制策略是控制路感电机实现目标电流(目标力矩)，通过本发明可以实现线控转向系统的路感电机的良好控制。

附图说明

图1为本发明控制方法的流程框图；

图2为SBW系统路感力反馈模型；

图3为对转向盘转角的PI控制图；

图4为路感电机动力特性曲线图；

图5为对路感电机的PID控制图。

具体实施方式

如图1所示

上层控制策略：接收汽车转向盘转角信号、车速信号，对转向盘转角进行PI控制，得到转向盘回正力矩和路感电机目标电流；

下层控制策略：将路感电机实际电流、目标电流进行PID控制，输出PWM电压信号给路感电机。

图2为系统路感力反馈模型。汽车线控转向系统(SBW系统)路感控制主要分为三个模块：驾驶员模块、路感算法、电机电流PID控制模块和方向盘总成模块四部分。其中驾驶员模型主要模拟驾驶员的转向行为，为PI控制：即对目标方向盘转角与实际方向盘转角进行比例积分控制得到方向盘回正力矩。路感算法根据路感动力特性曲线图得到电机目标电流。电机电流PID控制即对目标电流与实际电流进行比例积分微分调节得到电机电压。方向盘回正力矩和电机电压作用于方向盘模块，得到实际方向盘转角与实际电机电流，从而形成闭环控制。

根据车速的不同，对转向盘转角进行不同的PI控制。当车速V＜30km/h时，采用减少转向盘转角残余的PI控制。当车速V＞80km/h时，采用减少转向盘转角残余超调的PI控制，为防止回正超调，采用阻尼控制。当车速30km/h＜V＜80km/h时，采用界于低速和高速之间的PI控制。

在上层控制策略中，转向盘回正力矩与转向盘的转角是线性关系，其设置要保证当方向盘偏离中间位置时，方向盘回正力矩应能在一定程度上迅速增大，也就是在方向盘中间位置应该由足够的或合理的力矩梯度，让驾驶员感知方向盘偏离了中间位置。随着方向盘转角增大，力矩梯度应该减小到一个合理值。保证方向盘回正力矩不要超出合理范围。低速时方向盘转角会达到很大，而侧向加速度一般不会很大，汽车不会出现危险。驾驶员希望以较小的力来完成操作。因而回正力矩的设置应保证，在V＝0km/h或V＜30km/h时，任意方向盘转角下转向盘回正力矩最大值的取值范围4-5N·M。

如图3所示：Th＝k_pα+k_i∫αdt式中，α为方向盘转角，k_p为比例系数，k_i为积分系数，Th为回正力矩。

利用方向盘转角与电机电流的关系可得到电机目标电流。I＝a*δ²+b*δ式中，a，b的值根据需要设定，I为电机电流，δ为方向盘转角。由于路感动力特性应处理好转向轻便性和路感灵敏度的关系，设计的路感动力特性曲线图如图4所示。

$I=\left\{\begin{array}{c}-1.88e-4*{\mathrm{\&delta;}}^2+0.15*\mathrm{\&delta;},\mathrm{speed}<30\\ -1.56e-4*{\mathrm{\&delta;}}^2+0.124*\mathrm{\&delta;},30=<\mathrm{speed}<80\\ -1.25e-4*{\mathrm{\&delta;}}^2+0.1*\mathrm{\&delta;},\mathrm{speed}>=80\end{array}\right.$

式中，I——路感电机目标电流；

δ——方向盘转角；

speed——车速(km/h).

在下层控制策略中，当方向盘转角不为0，但方向盘转动角速度为0时，开始回正。如图3所示，通过PID控制对电机的目标电流与实际电流之间的偏差进行比例、积分、微分调节，产生的电压通过PWM方式作用在路感电机上。

Claims (4)

1.一种基于汽车线控转向系统的路感电机控制方法，其特征在于：

接收汽车转向盘转角信号、车速信号，对转向盘转角进行PI控制，得到转向盘回正力矩和路感电机目标电流；将路感电机实际电流、目标电流进行PID控制，输出PWM电压信号给路感电机；

根据车速的不同，对转向盘转角进行不同的PI控制；当车速V＜30km/h时，采用减少转向盘转角残余的PI控制；当车速V＞80km/h时，采用减少转向盘转角残余超调的PI控制。

2.根据权利要求1所述的基于汽车线控转向系统的路感电机控制方法，其特征在于：

路感电机目标电流

式中，I--路感电机目标电流；

δ--方向盘转角；

v--车速(km/h)。

3.根据权利要求2所述的基于汽车线控转向系统的路感电机控制方法，其特征在于：当车速V＞80km/h时，还设有阻尼控制后续环节，防止回正超调。

4.根据权利要求3所述的基于汽车线控转向系统的路感电机控制方法，其特征在于：当车速V＜30km/h时，转向盘回正力矩最大值的取值范围4-5N·M。

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