CN108749919B - 一种线控四轮独立转向系统容错控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种线控四轮独立转向系统容错控制系统及其控制方法，其特征是，包括如下步骤：步骤1)数据采集处理模块实时采集驾驶员转向意图信息和车辆状态信息；步骤2)车轮转角计算模块计算四轮转向模式下的各车轮转角；步骤3)根据步骤1)所采集到的信息及步骤2)所提供的数据，转向模式判别模块判断需要采用的转向模式为四轮独立转向模式、过渡模式I、前轮转向模式、过渡模式II、后轮转向模式中的一种，然后计算各车轮转角；步骤4)根据步骤3)得到的各车轮转角传递到转向执行模块执行。本发明所达到的有益效果：本方法可以有效解决线控转向系统可靠性较差的问题，提高线控转向系统的工作稳定性和汽车行驶的安全性。

Description

一种线控四轮独立转向系统容错控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种线控四轮独立转向系统容错控制系统及其控制方法，属于汽车转向控制技术领域。

背景技术

随着汽车技术的发展，汽车主动安全性日益受到重视。汽车四轮转向是提高汽车主动安全的重要方法之一。相比于前轮转向系统，四轮转向系统的优点是四个车轮可以独立转动，减小了转向时的质心侧偏角，提高了汽车低速转向时的灵活性和高速转向时的而稳定性，提高了汽车的操纵稳定性和行驶安全性。同时，转向系统由线控四轮转向系统代替传统的机械转向系统，使传动比改变更为灵活、降低了转向系统自重，消除了路面冲击。

相比于传统的机械转向系统，线控转向系统最大的缺点就是其可靠性较差，转向系统存在转向失控的可能性，这对于行驶在路上的汽车来说是及其危险的。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种线控四轮独立转向系统容错控制系统及其控制方法，克服线控转向系统可靠性较差的问题、提高汽车线控转向系统的工作稳定性。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种线控四轮独立转向系统容错控制系统，其特征是，包括数据采集处理模块、转向模式判别模块、车轮转角计算模块和转向执行模块；所述数据采集处理模块分别与转向模式判别模块、车轮转角计算模块相连；所述车轮转角计算模块分别与数据采集处理模块、转向模式判别模块、转向执行模块相连；所述数据采集处理模块通过传感器实时采集驾驶员转向意图信息和汽车状态参数信息，包括方向盘转角δ_sw、纵向车速V_x、侧向车速V_y、横摆角速度w_r和四个车轮实际转角。

一种线控四轮独立转向系统容错控制方法，其特征是，包括如下步骤：

步骤1)数据采集处理模块实时采集驾驶员转向意图信息和车辆状态信息；并对驾驶员转向意图信息和车辆状态信息进行初步处理；

步骤2)根据步骤1)所采集到的数据，车轮转角计算模块计算四轮转向模式下的各车轮转角；

步骤3)根据步骤1)所采集到的信息及步骤2)所提供的数据，转向模式判别模块判断需要采用的转向模式为四轮独立转向模式、过渡模式I、前轮转向模式、过渡模式II、后轮转向模式中的一种，然后计算各车轮转角；

步骤4)根据步骤3)得到的各车轮转角传递到转向执行模块执行。

前述的一种线控四轮独立转向系统容错控制方法，其特征是，所述步骤3)中，转向模式判别模块根据实时采集处理的四个车轮实际转角、车轮转角计算模块所得到的转角和转角误差阀值信息，将转向模式调整为四轮独立转向模式、过渡模式I、前轮转向模式、过渡模式II、后轮转向模式中的一种；所述过渡模式I为前轮转向模式的前奏部分、过渡模式II为后轮转向模式的前奏部分，用于防止在模式转换过程中汽车的横摆角速度发生突变，保持汽车转向平稳。

前述的一种线控四轮独立转向系统容错控制方法，其特征是，后轮失控时即进入过渡模式I中，此时后轮以设定速度回正到原点，前轮转角由两部分构成：第一部分由方向盘与前轮之间传动比计算而得，第二部分为为保证汽车横摆角速度在过渡过程中不突变，前轮随后轮以相同速度转动相同转角，直至后轮回正到原点，过渡模式I结束，目标转向模式转为完全前轮转向模式；

前轮失控时即进入过渡模式II中，此时前轮以一定速度回正到原点，后轮转角由两部分构成：第一部分由方向盘与后轮之间传动比计算而得，第二部分为为保证汽车横摆角速度在过渡过程中不突变，后轮随前轮以相同速度转动相同转角，直至前轮回正到原点，过渡模式II结束，目标转向模式转为完全后轮转向模式。

前述的一种线控四轮独立转向系统容错控制方法，其特征是，所述将汽车的转向模式的具体判别步骤如下:

i)初始状态下正常行驶时汽车转向模式保持在四轮独立转向模式；

ii)若左后轮或右后轮实际转角与计算所得转角之差超过阀值，则目标转向模式为过渡模式I；

当过渡模式I中后轮自动回正至原点时，则转向模式转为前轮转向模式；保存汽车转向模式为前轮转向模式，之后所有转向操作都以前轮转向模式计算车轮转角，直至不能正常转向的车轮修复，对存储转向模式判别模块信息的ECU进行复位，转向模式计算模块再优先计算四轮转向模式下的转角；

iii)若左前轮或右前轮实际转角与计算所得转角之差超过阀值，则目标转向模式为过渡模式II；

当过渡模式II中前轮自动回正至原点时，则目标转向模式转为后轮转向模式，保存汽车转向模式为后轮转向模式，之后所有转向操作都以后轮转向模式计算车轮转角，直至不能正常转向的车轮修复，对存储转向模式判别模块信息的ECU进行复位，转向模式计算模块再优先计算四轮转向模式下的转角。

前述的一种线控四轮独立转向系统容错控制方法，其特征是，所述车轮转角计算模块包括四轮独立转向转角计算模块、过渡模式I转角计算模块、前轮转向转角计算模块、过渡模式II转角计算模块和后轮转向转角计算模块；

所述四轮独立转向转角计算模块根据实时采集处理的方向盘转角δ_sw、前轮实际转角δ_f、纵向车速V_x和横摆角速度w_r，计算四轮独立转向模式下的车轮转角数值；

所述过渡模式I转角计算模块根据实时采集处理的方向盘转角δ_sw、后轮实际转角δ_r，计算过渡模式I模式下的车轮转角数值；

所述前轮转向转角计算模块根据实时采集处理的方向盘转角δ_sw，计算前轮转向模式下的车轮转角数值；

所述过渡模式II转角计算模块根据实时采集处理的方向盘转角δ_sw、前轮实际转角δ_f，计算过渡模式II模式下的车轮转角数值；

所述后轮转向转角计算模块根据实时采集处理的方向盘转角δ_sw，计算前轮转向模式下的车轮转角数值。

前述的一种线控四轮独立转向系统容错控制方法，其特征是：

a)所述四轮独立转向模式下的车轮转角数值的具体计算过程为：

根据方向盘转角δ_sw以及设定的传动比i_4ws，计算前轴中心等效转角δ'_f＝δ_sw/i_4ws；

后轮转角的计算采用前轮前馈加横摆角速度反馈的计算方法，根据前轮实际转角δ_f，纵向车速V_x和横摆角速度w_r，计算后轴中心等效转角δ'_r＝-C₁δ_f-C₂V_xw_r，式中，

m为整车质量，a为前轴与质心的距离，b为后轴与质心的距离，k₁为前轮侧偏刚度，k₂为后轮侧偏刚度，L表示轴距；

传动比i_4ws的计算过程为：由线性二自由度四轮转向系统模型得到四轮转向汽车稳态横摆角速度对前轮的增益为：

式中，K_w为不足转向系数，

由于k₁为负数，所以K_w恒大于0，四轮转向模式下汽车有不足转向特性；

根据有关研究，在设置传动比时遵循以下原则:在转向时保证

为一定值k_s，并且在转向盘中间位置附近传动比应设置为一较大值，使车辆高速时获得较低的转向灵敏度，在转向盘靠近极限位置时采用较小的传动比，减少转向盘转动的总圈数，降低驾驶员的体力负荷，设置传动比i_4ws规律为:

式中K_s根据驾驶员的喜好自由决定，一般来说，在低速时K_s取大些有利于汽车低速时的转向灵敏性，降低驾驶员的转向负担，高速时K_s取小些，以保证汽车的转向安全。对于普通驾驶员，该范围为0.12-0.37l/s，对于熟练驾驶员为0.12-0.417l/s。V_x为车速，V₀、V_m为设定的车速阀值。E_θ为关于转向盘转角θ_sw的函数，θ_sw0、θ_swm为设定的转向盘转角阀值；

b)所述过渡模式I及前轮转向模式下的车轮转角数值的具体计算过程为：

过渡模式I：根据方向盘转角δ_sw、设定的传动比i_f以及后轮实际转角计算前轴中心等效转角δ'_f＝δ_swi_f+δ_r，式中，δ_r为后轮回正至原点过程中的实时转角；

后轴中心等效转角

(0≤t≤T)，式中t为时间，T为设定的后轮从开始自动回正至回正到原点的时间，δ^* _r为后轮回正时的初始角度。

前轮转向模式：根据方向盘转角δ_sw、设定的传动比i_f计算前、后轴中心等效转角δ'_f、δ'_r，计算公式如下：

传动比i_f的计算过程为：由线性二自由度前轮转向系统模型得到前轮转向汽车稳态横摆角速度增益为：

式中，K_u为不足转向系数，

为使四轮转向和前轮转向的

相等，保证驾驶员转向感不变，设置传动比i_f变化规律为:

式中K_s根据驾驶员的喜好自由决定；

c)所述过渡模式II及后轮转向模式下的车轮转角数值的具体计算过程为：

根据方向盘转角δ_sw、设定的传动比i_r以及前轮实际转角计算后轴中心等效转角δ'_r＝δ_swi_r+δ_f，式中，δ_f为前轮回正至原点过程中的实时转角；

前轴中心等效转角

(0≤t≤T)，式中t为时间，T为设定的后轮从开始自动回正至回正到原点的时间，δ^* _f为前轮回正时的初始角度；

后轮转向模式：根据方向盘转角δ_sw、设定的传动比i_r计算前、后轴中心等效转角δ'_f、δ'_r，计算公式如下：

(c)传动比i_r的计算过程如下：

由线性二自由度后轮转向系统模型得到后轮转向汽车稳态横摆角速度对后轮的增益为：

式中，K_u为不足转向系数，

为使四轮转向和后轮转向的

相等，保证驾驶员转向感不变，设置传动比i_r变化规律为:

式中K_s根据驾驶员的喜好自由决定；

d)根据前轴中心等效转角δ'_f、后轴中心等效转角δ'_r，依据阿克曼转向原理计算内、外前轮转角δ'_if、δ'_of和内、外后轮转角δ'_ir、δ'_or，计算公式如下：

其中，T_f表示前轮轮距、T_r表示后轮轮距，L表示轴距；

对于上述a)-d)：如果汽车左转，此时左前轮为内前轮、右前轮为外前轮、左后轮为内后轮、右后轮为外后轮，此时δ'_fl＝δ'_if,δ'_fr＝δ'_of,δ'_rl＝δ'_ir,δ'_rr＝δ'_or；

如果汽车右转，此时右前轮为内前轮、左前轮为外前轮、右后轮为内后轮、左后轮为外后轮，此时δ'_fr＝δ'_if,δ'_fl＝δ'_of,δ'_rr＝δ'_ir,δ'_rl＝δ'_or；

其中，δ'_fl表示左前轮转角、δ'_fr表示右前轮转角、δ'_rl表示左后轮转角、δ'_rr表示右后轮转角。

前述的一种线控四轮独立转向系统容错控制方法，其特征是：所述步骤4)具体内容为：转向执行模块根据转角计算模块计算所得的转角传递到转向执行机构ECU中产生相应的控制指令控制转向电机转动。

本发明所达到的有益效果：本方法可以有效解决线控转向系统可靠性较差的问题，当某个转向电机发生卡死、中断等故障而不能准确执行转向命令时汽车仍然能够准确地按照驾驶员发出的指令转向，提高了线控四轮独立转向系统的容错性，从而提高汽车行驶的安全性。

附图说明

图1是本发明的控制方法流程示意图；

图2是目标转向模式判别流程图；

图3是过渡模式I车轮转角计算流程图；

图4是前轮转向模式车轮转角计算流程图；

图5是过渡模式II车轮转角计算流程图；

图6是后轮转向模式车轮转角计算流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

参照图1所示，本发明具体控制的内容包括如下步骤：

1)数据采集处理模块实时采集驾驶员转向意图信息和车辆状态信息；并对驾驶员转向意图信息和车辆状态信息进行初步处理，数据采集处理模块分别与转向模式判别模块、车轮转角计算模块相连，车轮转角计算模块分别与数据采集处理模块、转向模式判别模块、转向执行模块相连。

数据采集模块实时采集驾驶员转向意图信息和汽车状态参数信息；所述数据采集模块包括方向盘转角传感器、纵向车速传感器、侧向车速传感器、横摆角速度传感器、四个车轮的转角传感器；数据采集模块实时采集驾驶员转向意图信息和汽车状态参数信息包括：方向盘转角δ_sw、纵向车速V_x、侧向车速V_y、横摆角速度w_r、四个车轮实际转角。

2)根据步骤1)所采集到的数据，车轮转角计算模块首先计算四轮转向模式下的各车轮转角；

3)根据步骤1)所采集到的信息及步骤2)所提供的数据，转向模式判别模块判断需要采用的转向模式为四轮独立转向模式、过渡模式I、前轮转向模式、过渡模式II、后轮转向模式中的一种，然后计算各车轮转角。转向模式判别模块根据实时采集处理的四个车轮实际转角、车轮转角计算模块所得到的转角和转角误差阀值信息，将转向模式调整为四轮独立转向模式、过渡模式I、前轮转向模式、过渡模式II、后轮转向模式中的一种。

4)步骤3)所得到的车轮转角传递到转向执行模块执行。

如图2所示，本发明中所说的将汽车的转向模式调整为四轮独立转向模式、过渡模式I、前轮转向模式、过渡模式II、后轮转向模式中的一种的具体判别步骤如下:

设汽车的四轮独立转向模式计为0、过渡模式I计为1、前轮转向模式计为2、过渡模式II计为3、后轮转向模式计为4；

初始设定转向模式即正常行驶时汽车转向模式保持在四轮独立转向模式，即转向模式0；

设转向盘输入转角为δ_sw＝1.57rad(90°)，方向盘左转，车速为V_x＝72km/h(20m/s)，转角计算模块按转向模式0计算前轴中心等效转角δ'_f及后轴中心等效转角δ'_r，计算公式为：δ'_f＝δ_sw/i_4ws，i_4ws为四轮转向模式下转向盘转角至前轴中心等效转角的传动比，δ'_r＝-C₁δ_f-C₂V_xw_r，式中

m为整车质量，a为前轴与质心的距离，b为后轴与质心的距离，k₁为前轮侧偏刚度，k₂为后轮侧偏刚度。由前、后轴中心等效转角计算左、右前轮转角得δ'_fl、δ'_fr和左、右后轮转角得δ'_rl、δ'_rr，所得转角传送到转角执行电机ECU，电机驱动车轮转动，完成转向。测得四个车轮实际转角为δ_fl、δ_fr、δ_rl、δ_rr。

传动比i_4ws变化规律为:

式中K_s的设计可以根据驾驶员的喜好自由决定。一般来说，在低速时K_s取大些有利于汽车低速时的转向灵敏性，降低驾驶员的转向负担，高速时K_s取小些，以保证汽车的转向安全。对于普通驾驶员，该范围为0.12-0.37 1rad/s，对于熟练驾驶员为0.12-0.417 1rad/s。V_x为车速，V₀、V_m为设定的车速阀值。E_θ为关于转向盘转角θ_sw的函数，θ_sw0、θ_swm为设定的转向盘转角阀值；本例取K_s＝0.38rad/s，阀值V₀＝10m/s,V_m＝25m/s,θ_sw0＝0.35rad,θ_swm＝2.0rad，因此此时传动比为

由此传动比计算得前轴中心等效转角δ'_f及后轴中心等效转角δ'_r。

设置转向误差阀值为0.01rad，如果|δ'_rl-δ_rl|＞0.01rad或|δ'_rr-δ_rr|＞0.01rad，则目标转向模式转为转向模式1即过渡模式I，此时后轮以一定速度回正到原点，前轮转角由两部分构成：第一部分由方向盘与前轮之间传动比计算而得，第二部分为为保证汽车横摆角速度在过渡过程中不突变，前轮随后轮以相同速度转动相同转角，直至后轮回正到原点。

转角计算过程如图3所示：

前轴中心等效转角δ'_f计算公式如下：δ'_f＝δ_swi_f+δ_r，式中，i_f为设定的传动比，δ_r为后轮回正至原点过程中的实时转角，由后轮转角传感器测得；

后轴中心等效转角δ'_r计算公式如下：

(0≤t≤T)，式中t为时间，T为设定的后轮从开始自动回正至回正到原点的时间，设T＝2s，δ^* _r为后轮回正时的初始角度。

计算结果为：

2s后，后轮完全回正到原点，此时目标转向模式转为转向模式2即前轮转向模式。此时后轮已在原点位置固定不动，只有前轮转动。

转角计算过程如图4所示：

前、后轴中心等效转角δ'_f、δ'_r，计算公式如下：

计算结果为：

传动比i_f变化规律为:

计算得：

一旦目标转向模式转为转向模式2即前轮转向模式，以后的所有转向操作都以前轮转向模式计算车轮转角，直至不能正常转向的车轮修复，对存储转向模式判别模块信息的ECU进行复位，转向模式计算模块再优先计算四轮转向模式下的转角。

设转向误差阀值为0.01rad，如果|δ'_fl-δ_fl|＞0.01rad或|δ'_fr-δ_fr|＞0.01rad，则目标转向模式转为转向模式3即过渡模式II，此时前轮以一定速度回正到原点，后轮转角由两部分构成：第一部分由方向盘与后轮之间传动比计算而得，第二部分为为保证汽车横摆角速度在过渡过程中不突变，后轮随前轮以相同速度转动相同转角，直至前轮回正到原点。

转角计算过程如图5所示：

后轴中心等效转角δ'_r，计算公式为：δ'_r＝δ_swi_r+δ_f，式中，i_r为设定的传动比，δ_f为前轮回正至原点过程中的实时转角；

前轴中心等效转角δ'_f计算公式为：

(0≤t≤T)，式中t为时间，T为设定的后轮从开始自动回正至回正到原点的时间，设置T＝2s，δ^* _f为前轮回正时的初始角度。

计算结果为：

2s后，前轮完全回正到原点，此时目标转向模式转为转向模式4即后轮转向模式。此时前轮已在原点位置固定不动，只有后轮转动。

转角计算过程如图6所示：

前、后轴中心等效转角δ'_f、δ'_r，计算公式如下：

传动比i_r的计算过程如下：

由线性二自由度后轮转向系统模型得到后轮转向汽车稳态横摆角速度对后轮转角增益为：

式中，K_u为不足转向系数，

为使四轮转向和后轮转向的

相等，设置传动比i_r变化规律为:

计算得：

一旦目标转向模式转为转向模式4即后轮转向模式，以后的所有转向操作都以后轮转向模式计算车轮转角，直至不能正常转向的车轮修复，对存储转向模式判别模块信息的ECU进行复位，转向模式计算模块再优先计算四轮转向模式下的转角。

根据前轴中心等效转角δ'_f、后轴中心等效转角δ'_r，计算内、外前轮转角δ'_if、δ'_of和内、外后轮转角δ'_ir、δ'_or，计算公式如下：

其中，T_f表示前轮轮距、T_r表示后轮轮距，L表示轴距；

由于此时汽车为左转向，左前轮为内前轮、右前轮为外前轮、左后轮为内后轮、右后轮为外后轮，即δ'_fl＝δ'_if,δ'_fr＝δ'_of,δ'_rl＝δ'_ir,δ'_rr＝δ'_or；

其中，δ'_fl表示左前轮转角、δ'_fr表示右前轮转角、δ'_rl表示左后轮转角、δ'_rr表示右后轮转角。

以上转角计算模块计算所得转角传递到转向执行机构即转向电机ECU中产生相应的控制指令控制转向电机转动，完成转向。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种线控四轮独立转向系统容错控制系统的控制方法，其特征是，线控四轮独立转向系统容错控制系统包括数据采集处理模块、转向模式判别模块、车轮转角计算模块和转向执行模块；

所述数据采集处理模块分别与转向模式判别模块、车轮转角计算模块相连；所述车轮转角计算模块分别与数据采集处理模块、转向模式判别模块、转向执行模块相连；

所述数据采集处理模块通过传感器实时采集驾驶员转向意图信息和车辆状态信息，包括方向盘转角δ_sw、纵向车速V_x、侧向车速V_y、横摆角速度w_r和四个车轮实际转角；

包括如下步骤：

步骤1)数据采集处理模块实时采集驾驶员转向意图信息和车辆状态信息；并对驾驶员转向意图信息和车辆状态信息进行初步处理；

步骤2)根据步骤1)所采集到的数据，车轮转角计算模块计算四轮转向模式下的各车轮转角；

步骤3)根据步骤1)所采集到的信息及步骤2)所提供的数据，转向模式判别模块判断需要采用的转向模式为四轮独立转向模式、过渡模式I、前轮转向模式、过渡模式II、后轮转向模式中的一种，然后计算各车轮转角；

具体内容为：转向模式判别模块根据实时采集处理的四个车轮实际转角、车轮转角计算模块所得到的转角和转角误差阀值信息，将转向模式调整为四轮独立转向模式、过渡模式I、前轮转向模式、过渡模式II、后轮转向模式中的一种；所述过渡模式I为前轮转向模式的前奏部分、过渡模式II为后轮转向模式的前奏部分，用于防止在模式转换过程中汽车的横摆角速度发生突变，保持汽车转向平稳

步骤4)根据步骤3)得到的各车轮转角传递到转向执行模块执行。

2.根据权利要求1所述的一种线控四轮独立转向系统容错控制系统的控制方法，其特征是，后轮失控时进入所述过渡模式I中，此时后轮以设定速度回正到原点，前轮转角由两部分构成：第一部分由方向盘与前轮之间传动比计算而得，第二部分为为保证汽车横摆角速度在过渡过程中不突变，前轮随后轮以相同速度转动相同转角，直至后轮回正到原点，过渡模式I结束，目标转向模式转为完全前轮转向模式；

前轮失控时即进入过渡模式II中，此时前轮以一定速度回正到原点，后轮转角由两部分构成：第一部分由方向盘与后轮之间传动比计算而得，第二部分为为保证汽车横摆角速度在过渡过程中不突变，后轮随前轮以相同速度转动相同转角，直至前轮回正到原点，过渡模式II结束，目标转向模式转为完全后轮转向模式。

3.根据权利要求1所述的一种线控四轮独立转向系统容错控制系统的控制方法，其特征是，所述转向模式判别模块具体判别步骤如下:

i)初始状态下正常行驶时汽车转向模式保持在四轮独立转向模式；

ii)若左后轮或右后轮实际转角与计算所得转角之差超过阀值，则目标转向模式为过渡模式I；

当过渡模式I中后轮自动回正至原点时，则转向模式转为前轮转向模式；保存汽车转向模式为前轮转向模式，之后所有转向操作都以前轮转向模式计算车轮转角，直至不能正常转向的车轮修复，对存储转向模式判别模块信息的ECU进行复位，转向模式计算模块再优先计算四轮转向模式下的转角；

iii)若左前轮或右前轮实际转角与计算所得转角之差超过阀值，则目标转向模式为过渡模式II；

当过渡模式II中前轮自动回正至原点时，则目标转向模式转为后轮转向模式，保存汽车转向模式为后轮转向模式，之后所有转向操作都以后轮转向模式计算车轮转角，直至不能正常转向的车轮修复，对存储转向模式判别模块信息的ECU进行复位，转向模式计算模块再优先计算四轮转向模式下的转角。

4.根据权利要求1所述的一种线控四轮独立转向系统容错控制系统的控制方法，其特征是，所述车轮转角计算模块包括四轮独立转向转角计算模块、过渡模式I转角计算模块、前轮转向转角计算模块、过渡模式II转角计算模块和后轮转向转角计算模块；

所述四轮独立转向转角计算模块根据实时采集处理的方向盘转角δ_sw、前轮实际转角δ_f、纵向车速V_x和横摆角速度w_r，计算四轮独立转向模式下的车轮转角数值；

所述过渡模式I转角计算模块根据实时采集处理的方向盘转角δ_sw、后轮实际转角δ_r，计算过渡模式I模式下的车轮转角数值；

所述前轮转向转角计算模块根据实时采集处理的方向盘转角δ_sw，计算前轮转向模式下的车轮转角数值；

所述过渡模式II转角计算模块根据实时采集处理的方向盘转角δ_sw、前轮实际转角δ_f，计算过渡模式II模式下的车轮转角数值；

所述后轮转向转角计算模块根据实时采集处理的方向盘转角δ_sw，计算前轮转向模式下的车轮转角数值。

5.根据权利要求4所述的一种线控四轮独立转向系统容错控制系统的控制方法，其特征是：

a)所述四轮独立转向模式下的车轮转角数值的具体计算过程为：

根据方向盘转角δ_sw以及设定的传动比i_4ws，计算前轴中心等效转角δ'_f＝δ_sw/i_4ws；

后轮转角的计算采用前轮前馈加横摆角速度反馈的计算方法，根据前轮实际转角δ_f，纵向车速V_x和横摆角速度w_r，计算后轴中心等效转角δ'_r＝-C₁δ_f-C₂V_xw_r，式中，

m为整车质量，a为前轴与质心的距离，b为后轴与质心的距离，k₁为前轮侧偏刚度，k₂为后轮侧偏刚度，L表示轴距；

传动比i_4ws的计算过程为：由线性二自由度四轮转向系统模型得到四轮转向汽车稳态横摆角速度对前轮的增益为：

式中，K_w为不足转向系数，

设置传动比i_4ws规律为:

式中K_s根据驾驶员的经验值决定，V₀、V_m为设定的车速阀值，E_θ为关于转向盘转角θ_sw的函数，θ_sw0、θ_swm为设定的转向盘转角阀值；

b)所述过渡模式I及前轮转向模式下的车轮转角数值的具体计算过程为：

过渡模式I：根据方向盘转角δ_sw、设定的传动比i_f以及后轮实际转角计算前轴中心等效转角δ'_f＝δ_swi_f+δ_r，式中，δ_r为后轮回正至原点过程中的实时转角；

后轴中心等效转角

式中t为时间，T为设定的后轮从开始自动回正至回正到原点的时间，δ^* _r为后轮回正时的初始角度；

前轮转向模式：根据方向盘转角δ_sw、设定的传动比i_f计算前、后轴中心等效转角δ'_f、δ'_r，计算公式如下：

传动比i_f的计算过程为：由线性二自由度前轮转向系统模型得到前轮转向汽车稳态横摆角速度增益为：

式中，K_u为不足转向系数，

为使四轮转向和前轮转向的

相等，以保证驾驶员转向感不变，设置传动比i_f变化规律为:

式中K_s根据驾驶员的经验值决定；

c)所述过渡模式II及后轮转向模式下的车轮转角数值的具体计算过程为：

根据方向盘转角δ_sw、设定的传动比i_r以及前轮实际转角计算后轴中心等效转角δ'_r＝δ_swi_r+δ_f，式中，δ_f为前轮回正至原点过程中的实时转角；

前轴中心等效转角

式中t为时间，T为设定的后轮从开始自动回正至回正到原点的时间，δ^* _f为前轮回正时的初始角度；

后轮转向模式：根据方向盘转角δ_sw、设定的传动比i_r计算前、后轴中心等效转角δ'_f、δ'_r，计算公式如下：

(c)传动比i_r的计算过程如下：

由线性二自由度后轮转向系统模型得到后轮转向汽车稳态横摆角速度对后轮的增益为：

式中，K_u为不足转向系数，

为使四轮转向和后轮转向的

相等，保证驾驶员转向感不变，设置传动比i_r变化规律为:

式中K_s根据驾驶员的经验值决定；

d)根据前轴中心等效转角δ'_f、后轴中心等效转角δ'_r，依据阿克曼转向原理计算内、外前轮转角δ'_if、δ'_of和内、外后轮转角δ'_ir、δ'_or，计算公式如下：

其中，T_f表示前轮轮距、T_r表示后轮轮距，L表示轴距；

对于上述a)-d)：如果汽车左转，此时左前轮为内前轮、右前轮为外前轮、左后轮为内后轮、右后轮为外后轮，此时δ'_fl＝δ'_if,δ'_fr＝δ'_of,δ'_rl＝δ'_ir,δ'_rr＝δ'_or；

如果汽车右转，此时右前轮为内前轮、左前轮为外前轮、右后轮为内后轮、左后轮为外后轮，此时δ'_fr＝δ'_if,δ'_fl＝δ'_of,δ'_rr＝δ'_ir,δ'_rl＝δ'_or；

其中，δ'_fl表示左前轮转角、δ'_fr表示右前轮转角、δ'_rl表示左后轮转角、δ'_rr表示右后轮转角。

6.根据权利要求1所述的一种线控四轮独立转向系统容错控制系统的控制方法，其特征是：所述步骤4)具体内容为：

转向执行模块根据转角计算模块计算所得的转角传递到转向执行机构ECU中产生相应的控制指令控制转向电机转动到目标转角。

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