CN108407887B - 磁流变液双转子制得的力感反馈装置及使用方法 - Google Patents

磁流变液双转子制得的力感反馈装置及使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种磁流变液双转子制得的力感反馈装置及其使用方法，磁流变液双转子制得的力感反馈装置包括力感模拟系统、力感控制系统、力感产生系统、换向系统和供电系统。本发明行星轮式换向机构齿轮采用普通直齿轮形式，加工容易，节约工艺成本；另外行星轮系轴向距离较小，有益于减小装置的轴向距离，缩小装置的安装空间；再次，行星轮传递扭矩过程中不会产生附加于轴向方向的额外力，双套转子间不会承受轴向推力，有益于增加装置的使用寿命。

Description

磁流变液双转子制得的力感反馈装置及使用方法
技术领域
本发明属于汽车电控及智能化领域，涉及磁流变液双转子制得的力感反馈装置及其使用方法。
背景技术
传统车辆道路试验具有成本高、时间长、场地条件有限以及极限工况易发生事故等缺点，采用汽车驾驶模拟系统替代传统车辆道路试验是目前的主流趋势。成熟的驾驶模拟系统能较为真实地反映出车辆运动状态、道路条件、周围环境以及各种体感、力感，极大地降低了车辆道路试验资金成本、时间成本和人力成本。其中准确的方向盘力感反馈是必不可少的，其很大程度上决定了驾驶员能否按照给定的路线或者驾驶意图做出相应的操作，对驾驶员的操作决策至关重要。传统的力感反馈装置主要由力矩电机配合减速机构组成，但它存在控制不平顺、延迟和抖动大、机械连接装置复杂以及容易出现电机卡死等缺点。
磁流变液是一种智能材料，是将微米尺寸的磁极化颗粒分散于非磁性液体(矿物油、硅油等)中形成的悬浮液。在零磁场情况下磁流变液可以自由流动，表现出牛顿流体的行为，其表观黏度很小；在外加磁场作用下可在短时间(毫秒级)内表观黏度增加几个数量级以上，并呈现类固体特性，具有一定的抗剪切屈服应力，而且这种变化是连续的、可逆的，即去掉磁场后又恢复到原来的流动状态，并且这种特性受外界其他因素(如温度)影响很小。磁流变液的磁流变效应，为它在工程实际中提供了广泛的应用前景。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供磁流变液双转子制得的力感反馈装置及其使用方法，解决了现有技术中力感反馈装置延迟抖动以及控制不平顺、机械连接装置复杂以及容易卡死的问题。
本发明所采用的技术方案是，磁流变液双转子制得的力感反馈装置，包括托架，托架上依次设有轴承支架、转角及转矩传感器、第二励磁线圈、行星轮轴承支架、第一励磁线圈和电机，转向柱通过转向柱轴承固定在轴承支架上，转向柱与方向盘刚性连接，转向柱通过联轴器与转角及转矩传感器的一端相连接，电机的输出端通过联轴器与第一内转子相连，第一内转子通过第一内转子轴承固定连接在托架的轴承支架上，第一外转子通过两个第一外转子轴承与第一内转子相连接，第一内转子和第一外转子内部充满磁流变液其连接处设有密封圈，第一套转子系统包括第一内转子和第一外转子，第一励磁线圈环绕在第一外转子外，第二内转子通过联轴器与转角及转矩传感器的另一端相连接，第一内转子通过联轴器与第二内转子刚性连接，第二外转子通过第二内转子轴承固定在托架的轴承支架上，第二内转子通过两个第二外转子轴承与第二外转子连接，第二内转子和第二外转子内部充满磁流变液其连接处设有密封圈，第二套转子系统包括第二内转子和第二外转子，第二励磁线圈环绕在第二外转子外；大齿圈与第一外转子刚性连接，行星轮通过行星轮轴承连接到行星轮轴承支架，太阳轮通过两个行星轮与大齿圈啮合，太阳轮与第二外转子刚性连接；转角及转矩传感器通过信号线分别与力感控制器和磁流变液控制器连接，力感控制器通过信号线依次与磁流变液控制器、电流发生器相连接，电机控制器通过信号线依次与电机驱动器、电机相连接。
进一步的，所述第一内转子和第二内转子采用的内转子为滚筒式内转子或叠片式内转子的任意一种。
进一步的，电源通过供电线分别与转角及转矩传感器、电机、力感控制器、电机控制器、电机驱动器、磁流变液控制器、电流发生器相连接。
本发明所采用的另一种技术方案是，磁流变液双转子制得的力感反馈装置的使用方法，具体按照以下步骤进行：
步骤一、在驾驶过程中转动方向盘，转角及转矩传感器检测方向盘转角的大小以及方向并将其传递给力感控制器，回正力矩由主销内倾回正力矩MA和轮胎拖距回正力矩MY组成，MA＝QD sinβsinδ，Q＝mg·b/L，其中，MA为主销内倾回正力矩，Q为轮胎载荷，D为主销内移距离，β为主销内倾角，δ为前轮转角，m为车辆质量，g为重力加速度，b为车辆质心至后轴的距离，L为轴距；其中，MY为轮胎拖距回正力矩，FY为侧向力，ξ′为气胎拖距，ξ″为后倾拖距，v为车速，R为转弯半径，k2为后轮侧倾刚度，k1为前轮侧倾刚度，a为车辆质心至前轴的距离，阻尼力矩MD＝Bs·δs+Q·f·sign(δs)，其中，Bs为转向系统折算至转向柱的阻尼系数，δs为方向盘转角，f为轮胎与地面摩擦系数，sign表示取符号算子；理论方向盘力矩其中，i为转向系统传动比，p为助力系统助力系数，F(δs)为理论方向盘力矩与方向盘转角δs之间的函数，力感控制器将理论方向盘力矩的大小以及方向并传递给磁流变液控制器；
步骤二、电机控制器通过电机驱动器控制电机维持等速旋转，第二外转子和第一外转子作为主动源被电机驱动并被行星轮换向，第二外转子和第一外转子被磁流变液驱动，能够随时传递与电机同向或者反向的大小可控的力矩L1为有效工作长度；R1为第一内转子/第二内转子有效工作半径；R2为第一外转子/第二外转子有效工作半径；τ0为磁流变液剪切磁致应力，并通过转角及转矩传感器传递给方向盘，最终哪一个外转子接收驱动力矩是由磁流变液控制器决定的；
步骤三、磁流变液控制器根据理论方向盘力矩M1的大小得出励磁线圈的理论电流大小，根据理论方向盘力矩M1的方向得出应该向哪个励磁线圈供电，τ0＝1150B4-2140B3+1169B2-64B+0.8，其中，B为磁感应强度；μ为介质磁导率，N为励磁线圈匝数，I为励磁线圈电流，l为磁路长度，然后通过电流发生器予以执行；该套转子系统则能够将内转子上的驱动力矩同向或者反向传递给转向柱，最终传递给驾驶员，一套转子系统工作的同时另一套的励磁线圈没有电流，进行空转，磁流变液控制器还能接收转角及转矩传感器输出的转矩信号，根据理论方向盘力矩的数值和实际力矩的数值进行反馈调节，ΔT＝M1-T，Δτ0＝1150B4-2140B3+1169B2-64B+0.8，其中，T为内外转子间实际方向盘反馈力矩，ΔT为反馈力矩补偿量，Δτ0为磁流变液剪切应力补偿量，确保最终传递给驾驶员的力矩与理论方向盘力矩相等。
本发明的有益效果是，与现有技术相比，本发明提出了磁流变液双转子制得的力感反馈装置，主要区别在于力感的方向控制由电机带动匀速反向旋转的双套转子系统完成，力感的大小控制由励磁线圈控制磁流变液黏度完成，在一定程度上消除了传统力矩电机直连方案的延迟和抖动，既能保证力矩准确反馈，又能克服力矩电机的一系列不足。本发明简化电机控制，将电机仅作为主动源，配合行星轮式换向机构，电机做等速旋转驱动两个外转子做不同方向的主动旋转，随时为内转子提供驱动力矩。行星轮式换向机构齿轮采用普通直齿轮形式，加工容易，节约工艺成本。另外行星轮系轴向距离较小，有益于减小装置的轴向距离，缩小装置的安装空间。再次，行星轮传递扭矩过程中不会产生附加于轴向方向的额外力，双套转子间不会承受轴向推力，有益于增加装置的使用寿命。为了提高装置的响应速度，驱动力矩的传递由智能材料磁流变液负责，当力感控制器得出理论方向盘力矩的大小和方向之后，能够向相应的转子系统施加合适的励磁电流，确保内部的磁流变液瞬间达到合适的黏度，从而将外转子上的驱动力矩传递至内转子上，经由转角及转矩传感器输出至方向盘，传递给驾驶员。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为磁流变液双转子制得的力感反馈装置轴测图；
图2为磁流变液双转子制得的力感反馈装置俯视图；
图3a为相应的滚筒式内转子对应的磁流变液双转子力感反馈装置剖视图，图3b为相应的叠片式内转子对应的磁流变液双转子力感反馈装置剖视图；
图4为磁流变液双转子制得的力感反馈装置控制流程及信号传递示意图。
图5为磁流变液双转子制得的力感反馈装置第一外转子轴测图；
图6a为第一内转子为滚筒式内转子的轴测图；图6b为第一内转子为叠片式内转子的轴测图；
图7为磁流变液双转子制得的力感反馈装置第一励磁线圈轴测图；
图8为磁流变液双转子制得的力感反馈装置大齿圈轴测图；
图9为磁流变液双转子制得的力感反馈装置太阳轮轴测图；
图10为磁流变液双转子制得的力感反馈装置行星轮轴测图；
图11为磁流变液双转子制得的力感反馈装置行星轮轴承支架轴测图。
图中，1.方向盘，2.轴承支架，3.联轴器，4.转角及转矩传感器，5.第二励磁线圈，6.太阳轮，7.大齿圈，8.第一励磁线圈，9.电机，10.托架，11.行星轮轴承，12.行星轮轴承支架，13.行星轮，14.转向柱轴承，15.第二外转子轴承，16.密封圈，17.第二内转子轴承，18.第二外转子，19.第二内转子，20.磁流变液，21.第一外转子轴承，22.第一内转子，23.第一外转子，24.第一内转子轴承，25.转向柱，26.力感控制器，27.电机控制器，28.电机驱动器，29.磁流变液控制器，30.电流发生器，31.电源。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
磁流变液双转子制得的力感反馈装置，如图1-4所示，包括力感模拟系统、力感控制系统、力感产生系统、换向系统和供电系统；
磁流变液双转子制得的力感反馈装置，包括托架10，托架10上依次设有轴承支架2、转角及转矩传感器4、第二励磁线圈5、行星轮轴承支架12、第一励磁线圈8和电机9；
力感模拟系统：根据方向盘1的转角信号，用于产生理论方向盘力感的大小和方向；包括方向盘1、轴承支架2、联轴器3、转角及转矩传感器4、转向柱轴承14、转向柱25、力感控制器26；转向柱25通过转向柱轴承14固定在轴承支架2上，方向盘1与转向柱25刚性连接，转向柱25通过联轴器3与转角及转矩传感器4的一端相连接，转角及转矩传感器4通过信号线与力感控制器26连接；
力感控制系统：根据理论方向盘力矩产生相应的控制信号，用于控制电机9转速和磁流变液黏度；转角及转矩传感器4通过信号线分别与力感控制器26和磁流变液控制器29连接，力感控制器26通过信号线依次与磁流变液控制器29、电流发生器30相连接，电机控制器27通过信号线依次与电机驱动器28、电机9相连接；
力感产生系统：用于接收方向盘1力感的控制信号并依照电磁作用和黏性液体传动作用产生实际力矩；包括联轴器3、第二励磁线圈5、第一励磁线圈8、电机9、第二外转子轴承15、密封圈16、第二内转子轴承17、第二外转子18、第二内转子19、磁流变液20、第一外转子轴承21、第一内转子22、第一外转子23、第一内转子轴承24，如图5-11所示；电机9的输出端通过联轴器与第一内转子22相连，第一内转子22通过第一内转子轴承24固定连接在托架10的轴承支架上，第一外转子23通过两个第一外转子轴承21与第一内转子22相连接，第一内转子22和第一外转子23内部充满磁流变液20其连接处设有密封圈16，第一套转子系统包括第一内转子22和第一外转子23，第一励磁线圈8环绕在第一外转子23外，第二内转子19通过联轴器与转角及转矩传感器4的另一端相连接，第一内转子22通过联轴器与第二内转子19刚性连接，第二外转子18通过第二内转子轴承15固定在托架10的轴承支架上，第二内转子19通过两个第二外转子轴承17与第二外转子18连接，第二内转子19和第二外转子18内部充满磁流变液20其连接处设有密封圈16，第二套转子系统包括第二内转子19和第二外转子18，第二励磁线圈5环绕在第二外转子18外；
换向系统：用于使由电机9驱动的太阳轮6与大齿圈7与始终保持反向运动，产生相反方向的力感；包括太阳轮6、大齿圈7、行星轮轴承11、行星轮轴承支架12、行星轮13；大齿圈7与第一外转子23刚性连接，行星轮13通过行星轮轴承11连接到行星轮轴承支架12，太阳轮6通过两个行星轮13与大齿圈7啮合，太阳轮6与第二外转子18刚性连接；
供电系统：用于为装置提供电能；电源31通过供电线分别与转角及转矩传感器4、电机9、力感控制器26、电机控制器27、电机驱动器28、磁流变液控制器29、电流发生器30相连接。
电机控制器27用于控制电机9匀速旋转，保证电机9在有负载波动工况下能够维持匀速旋转驱动第一外转子23和第二外转子18转动，电机控制器27产生PWM控制信号传递给电机驱动器28用于控制电机9；
电机驱动器28接收电机控制器27产生的PWM控制信号，并将其转换成电压电流信号输送给电机9，使得电机9能够维持预先设定的转速；
大齿圈7用于传递第一外转子23的运动；
行星轮13用于改变大齿圈7的运动；
太阳轮6用于将与大齿圈7反向的运动传递给第二外转子18。
第一内转子22和第二内转子19采用的内转子为滚筒式内转子或叠片式内转子的任意一种，滚筒式内转子如图6a所示，相应的滚筒式内转子对应的磁流变液双转子力感反馈装置，如图3a所示，叠片式内转子如图6b所示，相应的叠片式内转子对应的磁流变液双转子力感反馈装置如图3b所示；磁流变液双转子制得的力感反馈装置为双套转子系统，其中第一内转子22和第二内转子19被电机9驱动，是主动源，第一外转子23和第二外传子18被磁流变液20驱动，是从动源，第一内转子22和第二内转子19作为主动源在电机9的驱动下进行反向匀速旋转，时刻保持驱动状态，第一外转子23和第二外传子18作为从动源，所接收的驱动力矩大小受到磁流变液20黏度的控制，黏度为零则不传递力矩，黏度越大则从动源所接收的力矩越大，然后从动源将力矩传递给转角及转矩传感器4，再由其传递给方向盘1。
磁流变液控制器29根据理论方向盘力感的大小得出第二励磁线圈5或者第一励磁线圈8应接收的理论电流的数值，并将该数值传递给电流发生器30，然后磁流变液控制器29根据理论方向盘力感的方向得出应该向哪一套转子系统的励磁线圈供电，确保实际产生的力感方向与理论方向盘力矩一致，电流发生器30拥有两个通道，分别连接着第二励磁线圈5和第一励磁线圈8，磁流变液控制器29根据理论方向盘力感的大小以及方向得出应该向第二励磁线圈5或第一励磁线圈8其中哪一个提供多大的电流数值，然后电流发生器30通过相应的通道予以执行，无论哪一个励磁线圈被供电，另一个都没有电流，确保双转子系统只有一套在工作，另一套空转，磁流变液控制器29还能接收转角及转矩传感器4输出的转矩信号，根据理论方向盘力矩的数值和实际力矩的数值进行反馈调节，确保最终传递给驾驶员的力矩与理论方向盘力矩相等。
磁流变液双转子制得的力感反馈装置的使用方法应用磁流变液双转子制得的力感反馈装置，具体按照以下步骤进行：
步骤一、在驾驶过程中转动方向盘1，转角及转矩传感器4检测方向盘1转角的大小以及方向并将其传递给力感控制器26，回正力矩由主销内倾回正力矩MA和轮胎拖距回正力矩MY组成，MA＝QD sinβsinδ，Q＝mg·b/L，其中，MA为主销内倾回正力矩，Q为轮胎载荷，D为主销内移距离，β为主销内倾角，δ为前轮转角，m为车辆质量，g为重力加速度，b为车辆质心至后轴的距离，L为轴距；MY＝FY(ξ′+ξ″)， 其中，MY为轮胎拖距回正力矩，FY为侧向力，ξ′为气胎拖距，ξ″为后倾拖距，v为车速，R为转弯半径，k2为后轮侧倾刚度，k1为前轮侧倾刚度，a为车辆质心至前轴的距离，阻尼力矩MD＝Bs·δs+Q·f·sign(δs)，其中，Bs为转向系统折算至转向柱25的阻尼系数，δs为方向盘1转角，f为轮胎与地面摩擦系数，sign表示取符号算子；理论方向盘力矩其中，i为转向系统传动比，p为助力系统助力系数，F(δs)为理论方向盘力矩与方向盘1转角δs之间的函数，力感控制器26将理论方向盘力矩的大小以及方向并传递给磁流变液控制器29；
步骤二、电机控制器27通过电机驱动器28控制电机9维持等速旋转，第二外转子18和第一外转子23作为主动源被电机9驱动并被行星轮13换向，第二外转子18和第一外转子23被磁流变液20驱动，能够随时传递与电机9同向或者反向的大小可控的力矩L1为有效工作长度；R1为第一内转子22/第二内转子19有效工作半径；R2为第一外转子23/第二外转子18有效工作半径；τ0为磁流变液20剪切磁致应力，并通过转角及转矩传感器4传递给方向盘1，最终哪一个外转子接收驱动力矩是由磁流变液控制器29决定的；
步骤三、磁流变液控制器29根据理论方向盘力矩M1的大小得出励磁线圈的理论电流大小，根据理论方向盘力矩M1的方向得出应该向哪个励磁线圈供电，τ0＝1150B4-2140B3+1169B2-64B+0.8，其中，B为磁感应强度；μ为介质磁导率，N为励磁线圈匝数，I为励磁线圈电流，l为磁路长度，然后通过电流发生器30予以执行；该套转子系统则能够将内转子上的驱动力矩同向或者反向传递给转向柱25，最终传递给驾驶员，一套转子系统工作的同时另一套的励磁线圈没有电流，进行空转，磁流变液控制器29还能接收转角及转矩传感器4输出的转矩信号，根据理论方向盘力矩的数值和实际力矩的数值进行反馈调节，ΔT＝M1-T，Δτ0＝1150B4-2140B3+1169B2-64B+0.8，其中，T为内外转子间实际方向盘反馈力矩，ΔT为反馈力矩补偿量，Δτ0为磁流变液20剪切应力补偿量，确保最终传递给驾驶员的力矩与理论方向盘力矩相等。
实施例
电机9以2转/秒的转速顺时针匀速旋转，则第一内转子22以及第二内转子19也以相同转速旋转，此时驾驶员从零位逆时针转动方向盘1，力感控制器26得出理论方向盘力矩的大小之后，通过磁流变液控制器29得出励磁线圈的理论电流，与此同时力感控制器26得出理论方向盘力矩的方向应该为顺时针，则磁流变液控制器29控制电流发生器30，选择向与第二套转子系统相连接的第二励磁线圈5进行供电，第二套转子系统的励磁线圈向其内部的磁流变液20产生磁场，改变磁流变液20的黏度至合适大小，在顺时针转动的第二内转子19的作用下，第二外转子18将产生与理论方向盘力矩大小相等的顺时针反馈力矩传递至方向盘1上，此时第一套转子系统空转，此时驾驶员从零位顺时针转动方向盘1，力感控制器26得出理论方向盘力矩的大小之后，通过磁流变液控制器29得出励磁线圈的理论电流，与此同时力感控制器26得出理论方向盘力矩的方向应该为逆时针，则磁流变液控制器29控制电流发生器30，选择向与第一套转子系统相连接的第一励磁线圈8进行供电，于是第一套转子系统的励磁线圈向其内部的磁流变液20产生磁场，改变磁流变液20的黏度至合适大小，在顺时针转动的第一内转子22的作用下，第一外转子23将产生与第一内转子22转向相同的顺时针反馈力矩，但是由于换向传力系统的作用，第一外转子23上的顺时针驱动力矩传递给大齿圈7，大齿圈7将力矩传递给行星轮13，行星轮13再将力矩传递给太阳轮6，此时第一外转子23上的顺时针驱动力矩被换向传递至第二外转子18上，最终经由转角及转矩传感器4将逆时针反馈力矩传递至方向盘1上，此时第二套转子系统空转。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.磁流变液双转子制得的力感反馈装置，其特征在于，包括托架(10)，托架(10)上依次设有轴承支架(2)、转角及转矩传感器(4)、第二励磁线圈(5)、行星轮轴承支架(12)、第一励磁线圈(8)和电机(9)，转向柱(25)通过转向柱轴承(14)固定在轴承支架(2)上，转向柱(25)与方向盘(1)刚性连接，转向柱(25)通过联轴器(3)与转角及转矩传感器(4)的一端相连接，电机(9)的输出端通过联轴器与第一内转子(22)相连，第一内转子(22)通过第一内转子轴承(24)固定连接在托架(10)的轴承支架上，第一外转子(23)通过两个第一外转子轴承(21)与第一内转子(22)相连接，第一内转子(22)和第一外转子(23)内部充满磁流变液(20)其连接处设有密封圈(16)，第一套转子系统包括第一内转子(22)和第一外转子(23)，第一励磁线圈(8)环绕在第一外转子(23)外，第二内转子(19)通过联轴器与转角及转矩传感器(4)的另一端相连接，第一内转子(22)通过联轴器与第二内转子(19)刚性连接，第二外转子(18)通过第二内转子轴承(15)固定在托架(10)的轴承支架上，第二内转子(19)通过两个第二外转子轴承(17)与第二外转子(18)连接，第二内转子(19)和第二外转子(18)内部充满磁流变液(20)其连接处设有密封圈(16)，第二套转子系统包括第二内转子(19)和第二外转子(18)，第二励磁线圈(5)环绕在第二外转子(18)外；大齿圈(7)与第一外转子(23)刚性连接，行星轮(13)通过行星轮轴承(11)连接到行星轮轴承支架(12)，太阳轮(6)通过两个行星轮(13)与大齿圈(7)啮合，太阳轮(6)与第二外转子(18)刚性连接；转角及转矩传感器(4)通过信号线分别与力感控制器(26)和磁流变液控制器(29)连接，力感控制器(26)通过信号线依次与磁流变液控制器(29)、电流发生器(30)相连接，电机控制器(27)通过信号线依次与电机驱动器(28)、电机(9)相连接。
2.根据权利要求1所述的磁流变液双转子制得的力感反馈装置，其特征在于，所述第一内转子(22)和第二内转子(19)采用的内转子为滚筒式内转子或叠片式内转子的任意一种。
3.根据权利要求1所述的磁流变液双转子制得的力感反馈装置，其特征在于，电源(31)通过供电线分别与转角及转矩传感器(4)、电机(9)、力感控制器(26)、电机控制器(27)、电机驱动器(28)、磁流变液控制器(29)、电流发生器(30)相连接。
4.一种如权利要求1-3任意一项所述的磁流变液双转子制得的力感反馈装置的使用方法，其特征在于，具体按照以下步骤进行：
步骤一、在驾驶过程中转动方向盘(1)，转角及转矩传感器(4)检测方向盘(1)转角的大小以及方向并将其传递给力感控制器(26)，回正力矩由主销内倾回正力矩MA和轮胎拖距回正力矩MY组成，MA＝QDsinβsinδ，Q＝mg·b/L，其中，MA为主销内倾回正力矩，Q为轮胎载荷，D为主销内移距离，β为主销内倾角，δ为前轮转角，m为车辆质量，g为重力加速度，b为车辆质心至后轴的距离，L为轴距；MY＝FY(ξ'+ξ”)， 其中，MY为轮胎拖距回正力矩，FY为侧向力，ξ'为气胎拖距，ξ”为后倾拖距，v为车速，R为转弯半径，k2为后轮侧倾刚度，k1为前轮侧倾刚度，a为车辆质心至前轴的距离，阻尼力矩MD＝Bs·δs+Q·f·sign(δs)，其中，Bs为转向系统折算至转向柱(25)的阻尼系数，δs为方向盘(1)转角，f为轮胎与地面摩擦系数，sign表示取符号算子；理论方向盘力矩其中，i为转向系统传动比，p为助力系统助力系数，F(δs)为理论方向盘力矩与方向盘(1)转角δs之间的函数，力感控制器(26)将理论方向盘力矩的大小以及方向并传递给磁流变液控制器(29)；
步骤二、电机控制器(27)通过电机驱动器(28)控制电机(9)维持等速旋转，第二外转子(18)和第一外转子(23)作为主动源被电机(9)驱动并被行星轮(13)换向，第二外转子(18)和第一外转子(23)被磁流变液(20)驱动，能够随时传递与电机(9)同向或者反向的大小可控的力矩L1为有效工作长度；R1为第一内转子(22)/第二内转子(19)有效工作半径；R2为第一外转子(23)/第二外转子(18)有效工作半径；τ0为磁流变液(20)剪切磁致应力，并通过转角及转矩传感器(4)传递给方向盘(1)，最终哪一个外转子接收驱动力矩是由磁流变液控制器(29)决定的；
步骤三、磁流变液控制器(29)根据理论方向盘力矩M1的大小得出励磁线圈的理论电流大小，根据理论方向盘力矩M1的方向得出应该向哪个励磁线圈供电，τ0＝1150B4-2140B3+1169B2-64B+0.8，其中，B为磁感应强度；μ为介质磁导率，N为励磁线圈匝数，I为励磁线圈电流，l为磁路长度，然后通过电流发生器(30)予以执行；该套转子系统则能够将内转子上的驱动力矩同向或者反向传递给转向柱(25)，最终传递给驾驶员，一套转子系统工作的同时另一套的励磁线圈没有电流，进行空转，磁流变液控制器(29)还能接收转角及转矩传感器(4)输出的转矩信号，根据理论方向盘力矩的数值和实际力矩的数值进行反馈调节，ΔT＝M1-T，Δτ0＝1150B4-2140B3+1169B2-64B+0.8，其中，T为内外转子间实际方向盘反馈力矩，ΔT为反馈力矩补偿量，Δτ0为磁流变液(20)剪切应力补偿量，确保最终传递给驾驶员的力矩与理论方向盘力矩相等。
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