CN108891478B - 一种具有多模式的线控转向控制器及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有多模式的线控转向控制器及控制方法，包括转矩控制模式、角度控制模式、路径跟踪模式和配置模式，前三种模式可以统称为工作模式；控制器首先进入配置模式，与上位机进行连接，如果一定时间内控制器和上位机连接成功，则控制器读取上位机发送的工作模式以及该工作模式下的相应配置数据，读取完成后，控制器即退出配置模式，进入当前所设置成功的工作模式如转矩控制、角度控制和路径跟踪模式；如果控制器进入配置模式后，一定时间内未和上位机连接成功，则控制器退出配置模式，进入控制器当前已存储的工作模式。本发明可用于线控转向台架的不同工况试验，可以完成线控转向系统的路感测试、操纵稳定性工况测试等。

Description

一种具有多模式的线控转向控制器及控制方法

技术领域

本发明涉及一种具有多模式的线控转向控制器及控制方法，属于智能驾驶技术领域。

背景技术

汽车转向系统是关系汽车安全性的关键底盘部件，如何设计汽车转向系统使汽车具有良好的操纵稳定性是汽车设计的重要研究课题。线控转向系统取消了方向盘与前轮之间的机械连接，通过总线传递控制信息，驱动转向电机实现汽车转向，同时路感电机通过施加给转向柱转矩，模拟转向时路面反馈作用在驾驶员手上的路感。没有了机械连接的束缚，线控转向系统可以自由地设计角度传递特性和力传递特性，从而提高汽车的安全性、改善驾驶特性、增强操纵稳定性，并提高汽车的智能化程度。

线控转向系统设计完成后，需要完成不同工况下的测试，如进行路感测试，操纵稳定性测试等。在线控转向系统实车应用前完成台架试验是必不可少的重要环节。线控转向系统路感测试主要需要在不同的路感算法下对路感电机施加的力矩进行对比分析。目前针对线控转向系统的路感控制器及其方法较多，但是这些控制器的路感控制算法不可随意更改，如发明专利“一种基于参数估计的线控转向路感装置及其控制方法”(申请号：201510329873.1)公开了一种基于参数估计的线控转向系统的路感计算方法，路感计算方法不可更改或配置。线控转向系统操纵稳定性测试需要完成特定输入工况下的系统操纵稳定性分析，如角阶跃输入、角脉冲输入、正弦角度输入，以及双纽线路径跟踪工况等，如果用驾驶员手动打方向盘的方式实现，精度较差，并且工况可重复性差。因此迫切需要研究一种可用于不同测试工况的多模式线控转向控制器，不仅用于不同的路感算法测试，也可以用于不同的操纵稳定性测试，并且不同的工况数据可灵活配置，从而辅助进行线控转向系统的路感测试以及操纵稳定性测试。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种具有多模式的线控转向控制器及控制方法，用于线控转向台架的不同工况试验，完成线控转向系统的路感测试，操纵稳定性工况测试，极大提高线控转向系统台架测试的效率。

本发明技术解决方案：

一种具有多模式的线控转向控制器及控制方法，其特点在于：微处理器即是控制器通过程序实现多模式的控制，所述微处理器包括配置模块和工作模块，配置模块用于修改工作模式下的配置数据；所述工作模式包括转矩控制模式、角度控制模式和路径跟踪模式；转矩控制模式用于路感测试，角度控制模式和路径跟踪模式用于操纵稳定性工况测试，用于产生角阶跃输入、角脉冲输入、正弦角度输入，以及双纽线路径跟踪工况；

微处理器采用循环执行机制，配置模块和工作模块的实现均在循环中完成；上电初始化后，配置模块与上位机进行连接，如果在设定的时间内配置模块和上位机连接成功，则配置模块读取上位机发送的工作模式及所述工作模式下的相应配置数据，读取完成后，配置模块停止工作；工作模块开始工作，进入当前所设置成功的工作模式，如果配置模块设定的时间内未和上位机连接成功，则退出配置模式，进入当前已存储的工作模式；根据不同工作模式下的配置数据及相应的控制策略生成目标转矩，并将目标转矩发送给电机控制器，电机控制器在收到目标转矩后，根据目标转矩执行转向操作，从而在所设置的工作模式下运行。

所述转矩控制模式实现为：配置模式下传输转矩控制模式数据时，配置数据的函数表达式为T＝f(θ,v)，输入为方向盘转角和车速，输出为方向盘控制力矩，该模式下配置模块读取配置数据，并将配置数据存储到表格中，在转矩控制模式开始工作后，根据接收到的方向盘转角和车速，通过查表得到方向盘控制力矩，并将力矩发送给电机控制器完成方向盘的路感控制。

所述角度控制模式实现为：配置模式下传输角度控制模式数据时，配置数据的函数表达式为θ＝f(n)，n＝1,2,...,100，输入为采样点个数，输出为方向盘目标转角。在角度控制模式开始工作后，多模式线控转向控制器读取方向盘目标角度，通过角度闭环和转速阻尼，生成方向盘控制力矩，并将力矩值通过电机控制接口发送给电机控制器完成目标角度的控制，多模式线控转向控制器读取方向盘目标转角的间隔时间能够根据测试工况进行设定，从而实现不同的方向盘转角随时间的变化情况。

所述路径跟踪模式实现为：配置模式下传输路径跟踪模式数据时，配置数据的函数表达式为(x,y)＝f(n)(n＝1,2,...,100)，输入为采样点个数，输出为目标路径的坐标点(x^*,y^*)。在路径跟踪模式开始工作后，控制器读取目标路径坐标点，以及台架上动力学模型实时输出的实际路径坐标(x,y)，根据目标路径和实际路径的坐标差，采取路径跟踪算法获得方向盘转角控制量，之后采用和角度控制模式相同的控制策略，通过角度闭环和转速阻尼，生成方向盘控制力矩，并将力矩发送给电机控制器，从而完成目标路径的跟踪控制。多模式线控转向控制器读取目标路径坐标点的间隔时间可以根据测试工况进行设定，从而实现不同的路径随时间的变化情况。

所述线控转向控制器还包括：CAN通信控制电路、蓝牙模块电路、电机控制电路、电源和接口电路以及外围电路连接，分别通过CAN通信接口、蓝牙接口和电机控制接口与微处理器集成连接；所述外围电路包括微处理器晶振与复位电路、外围滤波电路和工作指示电路。

微处理器电路以MC9S12XEP100为核心，通过CAN通信控制电路与CAN网络连接，通过蓝牙模块电路与上位机连接，通过电机控制电路与电机控制器连接，可实现不同工作模式和配置数据的传输，以及不同工作模式下包括转矩控制、角度控制和路径跟踪模式的转矩、转角和路径跟踪控制。

CAN通信控制电路是重要的接口电路，用于采集CAN总线通信数据，主要包括方向盘转角、车速、台架动力学模型输出的实时坐标等，CAN通信控制电路的一端直接与CAN总线通过接插件接口连接，CAN通信控制电路的另一端直接与微处理器通用I/O引脚连接。

蓝牙模块电路主要包括具有串口通信接口的蓝牙模块，用于实现与上位机的通信，通过蓝牙通信协议传输工作模式和配置数据，蓝牙模块通过串口通信接口与微处理器连接。

电机控制电路主要包括四个光耦继电器芯片AQW214，以及两个运算放大器芯片LM358P。用于完成对路感电机的模式控制和转矩控制，其中光耦继电器芯片通过开关控制完成路感电机的模式控制，运算放大器芯片通过连接微处理器的PWM接口，通过电路转换产生模拟电压，用于路感电机的转矩控制。

电源和接口电路包括滤波电路、电压转换芯片以及接插件，其作用在于将12V直流电压转换成5V直流电压提供给微处理器及其它电路；将5V直流电压转换成3.3V直流电压提供给蓝牙模块电路，同时12V直流电压转换成±12V直流电压，用于电机控制电路的供电。接插件用于实现与外部电源、CAN总线以及路感电机的连接。

微处理器外围电路，微处理器外围电路由晶振与复位电路、外围滤波电路和工作指示电路组成。晶振与复位电路由晶振和复位芯片组成，其作用在于为微处理器提供稳定的时钟信号，并对微处理器提供强制复位信号；外围滤波电路用于完成微处理器的电源滤波，为微处理器提供稳定的电源信号；工作指示电路包括发光二极管和限流电阻，其作用在于在微处理器的控制下闪烁，指示执行器工作状态。

所述蓝牙通信接口采用蓝牙通信协议，所述蓝牙通信通信协议中，每帧数据包含60个字节，通信协议的第1、2个字节为帧头，第3个字节为工作模式指示，其中0x01代表转矩控制模式，0x02代表角度控制模式，0x03代表路径跟踪模式，第4个字节为数据包个数和序号，表明配置模式下传输的数据一共包含几个数据包，本帧是第几个数据包，第5个字节为车速信息，第6-58个字节为配置数据信息，第59-60个字节为CRC校验信息。

所述CAN通信控制电路的芯片为隔离式CAN信号收发芯片U2；隔离式CAN信号收发芯片U2的接地端连接到GND，隔离式CAN信号收发芯片U2的电源端连接到VCC，隔离式CAN信号收发芯片U2的CAN接收端连接微处理器U1的CAN接收端，隔离式CAN信号收发芯片U2的CAN发送端连接微处理器U1的CAN发送端，电容C1、电容C2、电容C3和电容C4并联之后，连接在VCC和GND之间，隔离式CAN信号收发芯片U2的隔离电源输入端连接到隔离电源输出端，同时隔离式CAN信号收发芯片U2的隔离电源输入端和CAN总线地端CANG之间连接去耦电容C6和C7，隔离式CAN信号收发芯片U2的隔离电源输出端和CAN总线地端CANG之间连接去耦电容C5和储能电容C8，隔离式CAN信号收发芯片U2的动态电阻输入端通过电阻R1连接到CAN总线地端CANG，隔离式CAN信号收发芯片U2的CANH和CANL端口之间连接终端电阻R2，防止CAN信号反射。

所述蓝牙模块电路包括：光耦隔离芯片U3和光耦隔离芯片U4及蓝牙模块U5；蓝牙模块U5为3.3V供电，光耦隔离芯片U3和光耦隔离芯片U4实现5V到3.3V的电压隔离；光耦隔离芯片U3的5V电源输入端连接到VCC，光耦隔离芯片U3的5V信号输入端通过电阻R13连接到微处理器U1的串口发送端，光耦隔离芯片U3的3.3V电源端连接到3.3V，光耦隔离芯片U3的信号输出端，将微处理器U1发送的5V信号转换为3.3V信号，连接到蓝牙模块U5的串口接收端，同时电阻R14连接在光耦隔离芯片U3的3.3V电源端和信号输出端之间，光耦隔离芯片U3的3.3V接地端连接到GND；光耦隔离芯片U4的3.3V电源端连接到3.3V，3.3V信号输入端通过电阻R16连接到蓝牙模块U5的串口发送端，光耦隔离芯片U4的5V电源端连接到VCC，光耦隔离芯片U4的输出信号端，将蓝牙模块U5发送的3.3V信号转换为5V信号，连接到微处理器U1的串口接收端，同时电阻R15连接在光耦隔离芯片U4的5V电源端和输出信号端之间，光耦隔离芯片U4的5V接地端连接到GND；蓝牙模块U5的电源端连接到3.3V，蓝牙模块U5的接地端连接到GND，同时蓝牙模块U5的串口接收端通过电阻R17连接到3.3V。

所述电机控制电路包括：光耦继电器芯片U9、U10、U11和U12，以及运算放大器芯片U13、U14，其中光耦继电器芯片U9、U10、U11和U12以及相应的外围电路用于进行电机的模式控制和启动控制，运算放大器芯片U13、U14以及相应的外围电路用于将PWM信号转换为电机控制所需的模拟电压信号；每个光耦继电器芯片U9、U10、U11和U12内部包括两个光耦继电器电路，其中每个光耦继电器电路包括信号输入正端、信号输入负端、信号输出正端和信号输出负端；4个光耦继电器芯片U9、U10、U11和U12的8个信号输入正端，分别通过电阻R29、R30、R31、R32、R33、R34、R35和R36连接到VCC；4个光耦继电器芯片U9、U10、U11和U12的8个信号输入负端，连接微处理器U1的信号输出端口PA端口；4个光耦继电器芯片U9、U10、U11和U12的8个信号输出负端，连接到GND；4个光耦继电器芯片U9、U10、U11和U12的8个信号输出正端，用于连接伺服电机控制器的IO控制端口，控制电机的工作模式以及开关状态；

运算放大器芯片U13包括两个电压跟随电路，其中第一个电压跟随电路实现输出2.5V参考电压；为生成2.5V参考电压，在VCC和GND之间串联电阻R19和电阻R20，电阻R19和电阻R20连线的中间处即为2.5V参考电压，通过电阻R21将2.5V参考电压连接到运算放大器芯片U13的第一个电压跟随电路的正电压输入端，运算放大器芯片U13的第一个电压跟随电路的负电压输入端和输出端相连后，组成电压跟随电路，输出电压2.5V，并通过电阻R22连接到运算放大器芯片U14的减法电路的负电压输入端；运算放大器芯片U13的第二个电压跟随电路用于跟随微处理器U1的PWM信号经过RC滤波后生成的模拟电压，其中电阻R18一端连接微处理器U1的PWM输出端口，电阻R18的另一端通过电容C60连接到GND，同时连接到运算放大器芯片U13的第二个电压跟随电路的正电压输入端，运算放大器芯片U13的第二个电压跟随电路的负电压输入端和输出端相连后，组成电压跟随电路，通过电阻R23连接到运算放大器芯片U14的减法器正电压输入端；运算放大器芯片U13的参考地端连接到GND，运算放大器芯片U13的电源端连接到+12V，作为基准电压；运算放大器芯片U14包含一个减法电路和一个乘法电路，其中减法电路的正电压输入端通过电阻R25连接到GND，同时通过电阻R23连接到运算放大器芯片U13的第二个电压跟随电路的输出端，即微处理器U1的PWM信号经过RC滤波后生成的模拟电压；运算放大器芯片U14的减法电路的负电压入端通过电阻R24和运算放大器芯片U14的减法电路的输出端连接，同时通过电阻R22和运算放大器芯片U13的第一个电压跟随电路的输出端相连，即2.5V电压；减法器实现微处理器U1的PWM信号经过RC滤波后生成的模拟电压与2.5V电压的差值计算；运算放大器芯片U14的减法电路的输出，通过电阻R28连接到运算放大器芯片U14的乘法电路的正电压输入端；运算放大器芯片U14的乘法电路的负电压输入端通过电阻R26连接到GND，运算放大器芯片U14的乘法电路的输出端通过电阻R27连接到运算放大器芯片U14的乘法电路的正电压输入端，运算放大器芯片U14的乘法电路的输出端用于连接伺服电机控制器，控制电机的工作电压，运算放大器芯片U14的电源端分别连接到+12V和-12V，作为基准电压，乘法电路实现对减法电路输出信号的放大。

所述电源和接口电路通过插接件P1与12V-BAT电源连接，电容C72、C70和C71并联在12V-BAT电源和GND之间，组成第一级电源信号处理电路；电压转换芯片U26的输入电源信号端连接12V-BAT电源；电压转换芯片U26的BOOT信号端和PH信号端之间连接电容C64，和连接在U26的PH信号端和GND信号之间的二极管D10、电感L4、以及滤波电容C69和C65构成第二级转换电路，将12V直流电压转换成5V直流电压，连接至微处理器电路、CAN通信控制电路，蓝牙模块电路和电机控制电路的VCC端，用于微处理器电路、CAN通信控制电路，蓝牙模块电路和电机控制电路的5V供电；电阻R92和发光二极管D11串联后连接在VCC和GND之间，用于VCC电源上电工作指示；电压转换芯片U25的输入电源信号端连接VCC，并通过电容C66连接到GND，电压转换芯片U25的输出电源信号端，通过并联滤波电容C67和C68输出3.3V，构成第三级转换电路，将5V直流电压转换成3.3V直流电压，用于为蓝牙模块电路提供3.3V电源。为了给电机控制电路生成±12V电源，12V-BAT电源经过并联反向二极管D13，滤波电容C75和C64后，输入给电压转换芯片U28，电压转换芯片U28的正电压输出信号端和负电压输出信号端分别输出+12V电压和-12V电压，其中电容C76、C77、C78和C79用于电源滤波，电阻R98和R99、发光二极管D14和D15用于±12V电源的工作指示；电阻R97和发光二极管D12用于12V-BAT电源的工作指示；接口电路包括接插件P1、P2、P3和P4，其中接插件P1为外部电源接口，接插件P2包括CAN总线接口和电机控制器供电接口，接插件P3和P4为电机控制器的工作模式选择和模拟电压输出接口。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)现有控制器中路感计算方法不可在线更改或配置，在需要更改路感算法时需要通过程序下载方式修改控制器中的控制策略，本发明可以在离线生成与方向盘转角和车速相关的力矩控制函数后，通过蓝牙通信接口将路感计算方法实时下载到控制器，可用于不同路感控制策略的测试，提高了控制器路感测试的灵活性。

(2)现有技术在进行线控转向系统操纵稳定性测试时，需要驾驶员手动打方向盘完成特定工况下的输入，如角阶跃输入、角脉冲输入、正弦角度输入，以及双纽线路径跟踪工况等，精度较差，并且工况可重复性差。本发明具有角度控制模式和路径跟踪模式，这两种模式的工况输入数据可以通过蓝牙通信接口从上位机获得，并且可实现自动角度和路径跟踪控制，不仅实现了不同的工况数据的灵活配置，还可以达到精确完成特定输入工况的目标，提高了工况测试的可重复性，可以有效辅助进行线控转向系统的操纵稳定性测试。

附图说明

图1是本发明系统整体结构框图；

图2是本发明微处理器电路图；

图3是本发明CAN通信控制电路图；

图4是本发明蓝牙模块电路图；

图5是本发明电机控制电路图；

图6是本发明电源和接口电路图；

图7是本发明微处理器主程序流程图；

图8是本发明蓝牙通信协议格式。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

图1所示为本发明系统整体结构框图。本发明包括微处理器电路，CAN通信控制电路，蓝牙模块电路，电机控制电路，电源和接口电路以及由微处理器晶振与复位电路、外围滤波电路和工作指示电路组成的外围电路等。

本发明以微处理器MC9S12XEP100为核心，通过CAN通信控制电路与CAN网络连接，通过蓝牙模块电路与上位机连接，通过电机控制电路与电机控制器连接。本发明微处理器嵌入式软件主要包括配置模块和工作模块两部分，在嵌入式软件的控制下，上电后若控制器与上位机成功连接，控制器首先进入配置模式，通过蓝牙通信协议读取上位机发送的工作模式以及该工作模式下的相应配置数据，读取完成后，控制器即退出配置模式，进入当前所设置成功的工作模式如转矩控制、角度控制和路径跟踪模式。上电后若上位机与控制器连接失败，则控制器退出配置模式，进入控制器当前已存储的工作模式。

图2所示，为本发明微处理器电路。微处理器U1为MC9S12XEP100单片机，该微处理器为本控制器的核心处理器，连接控制器的主要功能模块—CAN通信控制电路、蓝牙模块电路、电机控制电路、电源和接口电路以及由微处理器晶振与复位电路、外围滤波电路和工作指示电路组成的外围电路。

由于MC9S12XEP100集成有CAN通信控制器，因此微处理器U1与CAN通信控制电路之间主要是与CAN通信控制电路中的收发芯片DUM3053U2的连接。U1的引脚104为CAN信号发送引脚，连接隔离式CAN信号收发芯片U2的引脚5；U1的引脚105为CAN信号接收引脚，连接隔离式CAN信号收发芯片U2的引脚4。

MC9S12XEP100与蓝牙模块电路通过串口通信接口进行连接。U1的引脚21为串行通信接口的发送端TXD，通过电阻R13连接蓝牙模块电路中的光耦隔离芯片TLP114A U3的引脚3；U1的引脚22为串行通信接口的接收端RXD，连接蓝牙模块电路中的光耦隔离芯片TLP114AU4的引脚5；

MC9S12XEP100与电机控制电路通过通用输入输出I/O接口和PWM接口进行连接。U1的引脚57和引脚58为I/O接口，连接电机控制电路中光耦继电器芯片AQW214 U12的引脚4和引脚2；U1的引脚59和引脚60为I/O接口，连接电机控制电路中光耦继电器芯片AQW214 U11的引脚4和引脚2；U1的引脚61和引脚62为I/O接口，连接电机控制电路中光耦继电器芯片AQW214U10的引脚4和引脚2；U1的引脚63和引脚64为I/O接口，连接电机控制电路中光耦继电器芯片AQW214 U9的引脚4和引脚2；U1的引脚1为PWM接口，通过电阻R18连接电机控制电路中运算放大器芯片LM358P U13的引脚5。

MC9S12XEP100从电源和接口电路获得VCC电源，用于单片机的5V直流电压供电。

除了连接如上所述电路外，微处理器U1还连接了必要的外围电路：晶振与复位电路、外围滤波电路和工作指示电路等。

晶振与复位电路以16M有源晶振芯片OSC1为核心，电容C16连接OSC1的引脚2和引脚4，电阻R10的一端接有源晶振芯片OSC1的时钟输出引脚3，另一端接到微处理器U1的EXTAL引脚46，为微处理器U1提供时钟信号，电容C14为OSC1的滤波电容，并联在电阻R10引脚两端，R11接在微处理器U1的EXTAL引脚和GND信号之间；复位电路以复位芯片MAX705 U5为核心，U5的输入引脚1通过限流电阻R8连接到U5的引脚8，输入引脚2直接连接到VCC，U5输出的复位信号RESET连接微处理器U1的RESET引脚42，同时连接到端子HEADER 3X2 JP1的引脚4，并通过电阻R9连接到VCC，端子HEADER 3X2 JP1的引脚1连接到微处理器U1的模式选择引脚23,并通过电阻R3连接到VCC，端子HEADER 3X2 JP1的引脚6连接到VCC，端子HEADER3X2 JP1的引脚2连接到GND。

外围滤波电路以电容为主要单元。电容C17接在微处理器U1的引脚VDDPLL 48和引脚VSSPLL 45，电容C18接在微处理器U1的引脚VDDF 13和GND，电容C19接在微处理器U1的引脚VDD2 65和引脚VSS2 66，电容C20和C21并联，接在微处理器U1的引脚VDDA 83和引脚VSSA86、引脚VSS1 14和引脚VSSR 44之间，电容C24、电容C22、电容C25、电容C23、电容C26和电容C27并联，连接在VCC和GND之间。

微处理器U1的引脚5通过限流电阻R12和发光二极管LED1连接到VCC，组成工作指示电路。基准电压源芯片U4产生微处理器U1的参考电压，基准电压源芯片U4的引脚2和引脚3相连，并与微处理器U1的引脚83相连，基准电压源芯片U4的引脚4连接到GND，电容C11和C12并联后连接在基准电压源芯片U4的引脚2和引脚4之间，基准电压源芯片U4的输出引脚6经过电容C13连接到GND，提供给微处理器U1参考电压，基准电压源芯片U4的输出引脚6连接到微处理器U1的引脚84。

图3为本发明的CAN通信控制电路。CAN通信控制电路的主要芯片为隔离式CAN信号收发芯片U2。隔离式CAN信号收发芯片U2的接地端引脚1、引脚3、引脚7、引脚9和引脚10连接到GND，隔离式CAN信号收发芯片U2的引脚20、引脚16、引脚13和引脚11连接到一起，为CAN总线地端CANG。隔离式CAN信号收发芯片U2的电源端引脚6连接到VCC，隔离式CAN信号收发芯片U2的CAN接收端引脚4连接微处理器U1的CAN接收端引脚105，隔离式CAN信号收发芯片U2的CAN发送端引脚5连接微处理器U1的CAN发送端引脚104，电容C1、电容C2、电容C3和电容C4并联之后，连接在VCC和GND之间，隔离式CAN信号收发芯片U2的隔离电源输入端VISO-IN引脚19连接到隔离电源输出端VISO-OUT引脚12，同时隔离式CAN信号收发芯片U2的隔离电源输入端VISO-IN引脚19和CAN总线地端CANG之间连接去耦电容C6和C7，隔离式CAN信号收发芯片U2的隔离电源输出端VISO-OUT引脚12和CAN总线地端CANG之间连接去耦电容C5和储能电容C8，隔离式CAN信号收发芯片U2的动态电阻输入端引脚18通过电阻R1连接到CAN总线地端CANG，隔离式CAN信号收发芯片U2的CANH端口引脚15和CANL端口17之间连接终端电阻R2，防止CAN信号反射。

图4为本发明的蓝牙模块电路。主要包括光耦隔离芯片U3和光耦隔离芯片U4，以及蓝牙模块U5。蓝牙模块U5为3.3V供电，光耦隔离芯片U3和光耦隔离芯片U4实现5V到3.3V的电压隔离；光耦隔离芯片U3的5V电源输入端引脚1连接到VCC，光耦隔离芯片U3的5V信号输入端引脚3通过电阻R13连接到微处理器U1的串口发送端引脚21，光耦隔离芯片U3的3.3V电源端引脚6连接到3.3V，光耦隔离芯片U3的信号输出端引脚5，将微处理器U1发送的5V信号转换为3.3V信号，连接到蓝牙模块U5的串口接收端引脚2，同时电阻R14连接在光耦隔离芯片U3的3.3V电源端引脚6和信号输出端引脚5之间，光耦隔离芯片U3的3.3V接地端引脚4连接到GND。光耦隔离芯片U4的3.3V电源端引脚1连接到3.3V，3.3V信号输入端引脚3通过电阻R16连接到蓝牙模块U5的串口发送端引脚1，光耦隔离芯片U4的5V电源端引脚6连接到VCC，光耦隔离芯片U4的输出信号端引脚5，将蓝牙模块U5发送的3.3V信号转换为5V信号，连接到微处理器U1的串口接收端引脚22，同时电阻R15连接在光耦隔离芯片U4的5V电源端引脚6和输出信号端引脚5之间，光耦隔离芯片U4的5V接地端引脚4连接到GND。蓝牙模块U5的电源端引脚12连接到3.3V，蓝牙模块U5的接地端引脚21和引脚22连接到GND，同时蓝牙模块U5的串口接收端引脚2通过电阻R17连接到3.3V。

图5为本发明的电机控制电路。主要包括光耦继电器芯片AQW214 U9、U10、U11和U12，以及运算放大器芯片LM358P U13、U14。其中光耦继电器芯片AQW214 U9、U10、U11和U12以及相应的外围电路用于进行电机的模式控制和启动控制，其中运算放大器芯片LM358PU13、U14以及相应的外围电路用于将PWM信号转换为电机控制所需的模拟电压信号。每个光耦继电器芯片AQW214 U9、U10、U11和U12内部包括两个光耦继电器电路，其中每个光耦继电器电路包括1个信号输入正端、1个信号输入负端、1个信号输出正端、1个信号输出负端。4个光耦继电器芯片AQW214 U9、U10、U11和U12的8个信号输入正端，包括U9的引脚3、U9的引脚1、U10的引脚3、U10的引脚1、U11的引脚3、U11的引脚1、U12的引脚3、U12的引脚1，分别通过电阻R29、R30、R31、R32、R33、R34、R35和R36连接到VCC；4个光耦继电器芯片AQW214 U9、U10、U11和U12的8个信号输入负端，包括U9的引脚4、U9的引脚2、U10的引脚4、U10的引脚2、U11的引脚4、U11的引脚2、U12的引脚4、U12的引脚2，分别连接微处理器U1的信号输出端口PA7、PA6、PA5、PA4、PA3、PA2、PA1、PA0端口，即微处理器U1的引脚64、引脚63、引脚62、引脚61、引脚60、引脚59、引脚58、引脚57；4个光耦继电器芯片AQW214 U9、U10、U11和U12的8个信号输出负端，包括U9的引脚6、U9的引脚8、U10的引脚6、U10的引脚8、U11的引脚6、U11的引脚8、U12的引脚6、U12的引脚8，连接到GND；4个光耦继电器芯片AQW214 U9、U10、U11和U12的8个信号输出正端，包括U9的引脚5、U9的引脚7、U10的引脚5、U10的引脚7、U11的引脚5、U11的引脚7、U12的引脚5、U12的引脚7，用于连接伺服电机控制器的IO控制端口，控制电机的工作模式以及开关状态。

运算放大器芯片LM358P U13包括两个电压跟随电路。其中第一个电压跟随电路实现输出2.5V参考电压。为生成2.5V参考电压，在VCC和GND之间串联电阻R19和电阻R20，电阻R19和电阻R20连线的中间处即为2.5V参考电压，通过电阻R21将2.5V参考电压连接到运算放大器芯片LM358P U13的第一个电压跟随电路的正电压输入端引脚3，运算放大器芯片LM358P U13的第一个电压跟随电路的负电压输入端引脚2和输出端引脚1相连后，组成电压跟随电路，输出电压2.5V，并通过电阻R22连接到运算放大器芯片LM358P U14的减法电路的负电压输入端引脚2。运算放大器芯片LM358P U13的第二个电压跟随电路用于跟随微处理器U1的PWM信号经过RC滤波后生成的模拟电压，其中电阻R18一端连接微处理器U1的PWM输出端口引脚1，电阻R18的另一端通过电容C60连接到GND，同时连接到运算放大器芯片LM358P U13的第二个电压跟随电路的正电压输入端引脚5，运算放大器芯片LM358P U13的第二个电压跟随电路的负电压输入端引脚6和输出端引脚7相连后，组成电压跟随电路，通过电阻R23连接到运算放大器芯片LM358P U14的减法器正电压输入端引脚3。运算放大器芯片LM358P U13的参考地端引脚4连接到GND，运算放大器芯片LM358P U13的电源端引脚8连接到+12V，作为基准电压。运算放大器芯片LM358P U14包含一个减法电路和一个乘法电路。其中减法电路的正电压输入端引脚3通过电阻R25连接到GND，同时通过电阻R23连接到运算放大器芯片LM358P U13的第二个电压跟随电路的输出端引脚7，即微处理器U1的PWM信号经过RC滤波后生成的模拟电压；运算放大器芯片LM358P U14的减法电路的负电压入端引脚2通过电阻R24和运算放大器芯片LM358P U14的减法电路的输出端引脚1连接，同时通过电阻R22和运算放大器芯片LM358P U13的第一个电压跟随电路的输出端引脚1相连，即2.5V电压。减法器实现微处理器U1的PWM信号经过RC滤波后生成的模拟电压与2.5V电压的差值计算。运算放大器芯片LM358P U14的减法电路的输出引脚1，通过电阻R28连接到运算放大器芯片LM358P U14的乘法电路的正电压输入端引脚5。运算放大器芯片LM358P U14的乘法电路的负电压输入端引脚6通过电阻R26连接到GND，运算放大器芯片LM358P U14的乘法电路的输出端引脚7通过电阻R27连接到运算放大器芯片LM358P U14的乘法电路的正电压输入端引脚5，运算放大器芯片LM358P U14的乘法电路的输出端引脚7用于连接伺服电机控制器，控制电机的工作电压，运算放大器芯片LM358P U14的电源端引脚4和引脚8分别连接到+12V和-12V，作为基准电压。乘法电路实现对减法电路输出信号的放大。

图6为本发明的电源和接口电路。电源电路通过插接件P1与12V-BAT电源连接，电容C72、C70和C71并联在12V-BAT电源和GND之间，组成第一级电源信号处理电路；电压转换芯片U26的输入电源信号端引脚7连接12V-BAT电源；电压转换芯片U26的BOOT信号端引脚1和PH信号端引脚8之间连接电容C64，和连接在U26PH信号端引脚8和GND信号之间的二极管D10、电感L4、以及滤波电容C69和C65构成第二级转换电路，将12V直流电压转换成5V直流电压，连接至微处理器电路、CAN通信控制电路，蓝牙模块电路和电机控制电路的VCC端，用于微处理器电路、CAN通信控制电路，蓝牙模块电路和电机控制电路的5V供电；电阻R92和发光二极管D11串联后连接在VCC和GND之间，用于VCC电源上电工作指示；电压转换芯片U25的输入电源信号端引脚3连接VCC，并通过电容C66连接到GND，电压转换芯片U25的输出电源信号端引脚2，通过并联滤波电容C67和C68输出3.3V，构成第三级转换电路，将5V直流电压转换成3.3V直流电压，用于为蓝牙模块电路提供3.3V电源。为了给电机控制电路生成±12V电源，12V-BAT电源经过并联反向二极管D13，滤波电容C75和C64后，输入给电压转换芯片U28，电压转换芯片U28的正电压输出信号端引脚3和负电压输出信号端引脚5分别输出+12V电压和-12V电压，其中电容C76、C77、C78和C79用于电源滤波，电阻R98和R99、发光二极管D14和D15用于±12V电源的工作指示。电阻R97和发光二极管D12用于12V-BAT电源的工作指示。接口电路包括接插件P1、P2、P3和P4，其中接插件P1为外部电源接口，接插件P2包括CAN总线接口和电机控制器供电接口，接插件P3和P4为电机控制器的工作模式选择和模拟电压输出接口。

图7为微处理器主程序流程图。微处理器嵌入式软件主要包括配置模块和工作模块两部分。微处理器程序实现多模式的线控转向控制，程序采用循环执行机制，配置模块、工作模块的实现均在循环中完成。微处理器上电后，首先初始化微处理器的输入输出口，初始化CAN总线通信控制器，初始化蓝牙通信接口和电机控制接口。初始化完成后，控制器的配置模块通过蓝牙通信接口与上位机进行连接，如果一定时间内控制器和上位机连接成功，则控制器通过蓝牙通信协议读取上位机发送的工作模式以及该工作模式下的相应配置数据，读取完成后，控制器配置模块停止工作，即退出配置模式，控制器工作模块开始工作，进入当前所设置成功的工作模式如转矩控制、角度控制和路径跟踪模式。如果控制器的配置模块一定时间内未通过蓝牙接口和上位机连接成功，则控制器也退出配置模式，进入控制器当前已存储的工作模式。在转矩控制模式、角度控制模式和路径跟踪模式下，控制器可以根据不同模式下的配置数据以及相应的控制策略生成目标转矩，并将目标转矩通过电机控制接口发送给电机控制器，电机控制器在收到目标转矩后，根据目标转矩执行转向操作，从而在所设置的工作模式下运行。

如图8是本发明蓝牙通信协议格式，每帧数据包含60个字节。通信协议的第1、2个字节为帧头，第3个字节为工作模式指示，其中0x01代表转矩控制模式，0x02代表角度控制模式，0x03代表路径跟踪模式，第4个字节为数据包个数和序号，表明配置模式下传输的数据一共包含几个数据包，本帧是第几个数据包，第5个字节为车速信息，第6-58个字节为配置数据信息，第59-60个字节为CRC校验信息。

在配置模式下传输转矩控制模式数据实例如表1所示，配置数据有效字节为第5-25个字节，传输一定车速下，方向盘角度为5°、10°、20°、40°、60°、120°、180°、240°、300°和360°下对应的转矩值。控制器读取配置数据，并将配置数据存储到控制器的预先设定的表格中。在转矩控制模式开始工作后，当驾驶员转动方向盘时，控制器采集方向盘转角和车速，通过查表如最小二乘法算法得到所需控制的方向盘力矩，并将力矩发送给电机控制器完成方向盘的路感控制，产生路感力矩。

表1配置模式下传输转矩控制模式数据蓝牙通信协议实例

在配置模式下传输角度控制模式数据实例如表2和表3所示，配置数据分为两包进行传输，每包中有效数据为第5-55个字节，传输一定车速下，100个采样点的目标方向盘角度值。控制器读取配置数据后，将配置数据存储到控制器的预先设定的表格中。在角度控制模式开始工作后，多模式线控转向控制器按照采样点顺序读取方向盘目标角度，通过角度闭环如PID控制和转速阻尼控制，生成方向盘控制力矩，并将力矩值通过电机控制接口发送给电机控制器完成目标角度的控制。读取方向盘目标转角的采样点间隔时间可以根据测试工况进行设定，从而实现不同的方向盘转角随时间的变化情况。

表2配置模式下传输角度控制模式数据蓝牙通信协议实例(第一包)

表3配置模式下传输角度控制模式数据蓝牙通信协议实例(第二包)

在配置模式下传输路径跟踪模式数据的实例如表4-表7所示，配置数据分为四包进行传输，每包中有效数据为第5-43个字节，传输一定车速下，100个采样点的目标坐标值(x^*,y^*)。控制器读取配置数据后，将配置数据存储到控制器的预先设定的表格中。在路径跟踪模式开始工作后，多模式线控转向控制器按照采样点顺序读取目标坐标点(x^*,y^*)，并实时采集台架上动力学模型实时输出的实际路径坐标(x,y)，根据目标路径坐标点和实际路径坐标点的坐标差，采取路径跟踪算法如PID、单点预瞄算法等获得方向盘转角控制量，之后采用和角度控制模式相同的控制策略，通过角度闭环如PID控制和转速阻尼控制，生成方向盘控制力矩，并将力矩发送给电机控制器，从而完成目标路径的跟踪控制。读取目标坐标点的采样点间隔时间可以根据测试工况进行设定，从而实现不同的跟踪路径随时间的变化情况。

表4配置模式下传输路径跟踪模式数据蓝牙通信协议实例(第一包)

表5配置模式下传输路径跟踪模式数据蓝牙通信协议实例(第二包)

表6配置模式下传输路径跟踪模式数据蓝牙通信协议实例(第三包)

表7配置模式下传输路径跟踪模式数据蓝牙通信协议实例(第四包)

本发明用于实现线控转向控制器的多模式控制，可以灵活的通过上位机调整工作模式和配置数据，具有转矩控制、角度控制和路径跟踪三种工作模式。该发明能够用于线控转向系统的路感测试、操纵稳定性工况测试，极大提高了线控转向系统台架测试的效率。

提供以上实施例仅仅是为了描述本发明的目的，而并非要限制本发明的范围。本发明的范围由所附权利要求限定。不脱离本发明的精神和原理而做出的各种等同替换和修改，均应涵盖在本发明的范围之内。

Claims (11)

1.一种具有多模式的线控转向控制器，其特征在于包括微处理器和蓝牙模块电路：微处理器即控制器通过程序实现多模式的控制，所述微处理器包括配置模块和工作模块，配置模块用于修改工作模式下的配置数据；所述工作模式包括转矩控制模式、角度控制模式和路径跟踪模式；转矩控制模式用于路感测试，角度控制模式和路径跟踪模式用于操纵稳定性工况测试，用于产生角阶跃输入、角脉冲输入、正弦角度输入，以及双纽线路径跟踪工况；

微处理器采用循环执行机制，配置模块和工作模块的实现均在循环中完成；上电初始化后，配置模块与上位机进行连接，如果在设定的时间内配置模块和上位机连接成功，则配置模块读取上位机发送的工作模式及所述工作模式下的相应配置数据，读取完成后，配置模块停止工作；工作模块开始工作，进入当前所设置成功的工作模式，如果配置模块设定的时间内未和上位机连接成功，则退出配置模式，进入当前已存储的工作模式；根据不同工作模式下的配置数据及相应的控制策略生成目标转矩，并将目标转矩发送给电机控制器，电机控制器在收到目标转矩后，根据目标转矩执行转向操作，从而在所设置的工作模式下运行；

蓝牙模块电路包括具有串口通信接口的蓝牙模块，用于实现与上位机的通信，通过蓝牙通信协议传输工作模式和配置数据。

2.根据权利要求1所述的一种具有多模式的线控转向控制器，其特征在于：所述转矩控制模式实现为：配置模式下传输转矩控制模式数据时，配置数据的函数表达式为T＝f(θ,v)，输入为方向盘转角和车速，输出为方向盘控制力矩，该模式下配置模块读取配置数据，并将配置数据存储到表格中，在转矩控制模式开始工作后，根据接收到的方向盘转角和车速，通过查表得到方向盘控制力矩，并将力矩发送给电机控制器完成方向盘的路感控制。

3.根据权利要求1所述的一种具有多模式的线控转向控制器，其特征在于：所述角度控制模式实现为：配置模式下传输角度控制模式数据时，配置数据的函数表达式为θ＝f(n)，n＝1,2,...,100，输入为采样点个数，输出为方向盘目标转角；在角度控制模式开始工作后，多模式线控转向控制器读取方向盘目标角度，通过角度闭环和转速阻尼，生成方向盘控制力矩，并将力矩值通过电机控制接口发送给电机控制器完成目标角度的控制，多模式线控转向控制器读取方向盘目标转角的间隔时间能够根据测试工况进行设定，从而实现不同的方向盘转角随时间的变化情况。

4.根据权利要求1所述的一种具有多模式的线控转向控制器，其特征在于：所述路径跟踪模式实现为：配置模式下传输路径跟踪模式数据时，配置数据的函数表达式为(x,y)＝f(n),n＝1,2,...,100，输入为采样点个数，输出为目标路径的坐标点(x^*,y^*)；在路径跟踪模式开始工作后，控制器读取目标路径坐标点，以及台架上动力学模型实时输出的实际路径坐标(x,y)，根据目标路径和实际路径的坐标差，采取路径跟踪算法获得方向盘转角控制量，之后采用和角度控制模式相同的控制策略，通过角度闭环和转速阻尼，生成方向盘控制力矩，并将力矩发送给电机控制器，从而完成目标路径的跟踪控制；多模式线控转向控制器读取目标路径坐标点的间隔时间能够根据测试工况进行设定，从而实现不同的路径随时间的变化情况。

5.根据权利要求1所述的一种具有多模式的线控转向控制器，其特征在于：所述线控转向控制器还包括：CAN通信控制电路、电机控制电路、电源和接口电路以及外围电路，CAN通信控制电路通过CAN通信接口与微处理器集成连接，电机控制电路通过电机控制接口与微处理器集成连接；所述外围电路包括微处理器晶振与复位电路、外围滤波电路和工作指示电路。

6.根据权利要求1所述的一种具有多模式的线控转向控制器，其特征在于：所述蓝牙通信协议中，每帧数据包含60个字节，通信协议的第1、2个字节为帧头，第3个字节为工作模式指示，第4个字节为数据包个数和序号，表明在配置模式下传输的数据一共包含几个数据包，本帧是第几个数据包，第5个字节为车速信息，第6-58个字节为配置数据信息，第59-60个字节为CRC校验信息。

7.根据权利要求5所述的一种具有多模式的线控转向控制器，其特征在于：所述CAN通信控制电路的芯片为隔离式CAN信号收发芯片U2；隔离式CAN信号收发芯片U2的接地端连接到GND，隔离式CAN信号收发芯片U2的电源端连接到VCC，隔离式CAN信号收发芯片U2的CAN接收端连接微处理器U1的CAN接收端，隔离式CAN信号收发芯片U2的CAN发送端连接微处理器U1的CAN发送端，电容C1、电容C2、电容C3和电容C4并联之后，连接在VCC和GND之间，隔离式CAN信号收发芯片U2的隔离电源输入端连接到隔离电源输出端，同时隔离式CAN信号收发芯片U2的隔离电源输入端和CAN总线地端CANG之间连接去耦电容C6和C7，隔离式CAN信号收发芯片U2的隔离电源输出端和CAN总线地端CANG之间连接去耦电容C5和储能电容C8，隔离式CAN信号收发芯片U2的动态电阻输入端通过电阻R1连接到CAN总线地端CANG，隔离式CAN信号收发芯片U2的CANH和CANL端口之间连接终端电阻R2，防止CAN信号反射。

8.根据权利要求1所述的一种具有多模式的线控转向控制器，其特征在于：所述蓝牙模块电路包括：光耦隔离芯片U3和光耦隔离芯片U4及蓝牙模块U5；蓝牙模块U5为3.3V供电，光耦隔离芯片U3和光耦隔离芯片U4实现5V到3.3V的电压隔离；光耦隔离芯片U3的5V电源输入端连接到VCC，光耦隔离芯片U3的5V信号输入端通过电阻R13连接到微处理器U1的串口发送端，光耦隔离芯片U3的3.3V电源端连接到3.3V，光耦隔离芯片U3的信号输出端，将微处理器U1发送的5V信号转换为3.3V信号，连接到蓝牙模块U5的串口接收端，同时电阻R14连接在光耦隔离芯片U3的3.3V电源端和信号输出端之间，光耦隔离芯片U3的3.3V接地端连接到GND；光耦隔离芯片U4的3.3V电源端连接到3.3V，3.3V信号输入端通过电阻R16连接到蓝牙模块U5的串口发送端，光耦隔离芯片U4的5V电源端连接到VCC，光耦隔离芯片U4的输出信号端，将蓝牙模块U5发送的3.3V信号转换为5V信号，连接到微处理器U1的串口接收端，同时电阻R15连接在光耦隔离芯片U4的5V电源端和输出信号端之间，光耦隔离芯片U4的5V接地端连接到GND；蓝牙模块U5的电源端连接到3.3V，蓝牙模块U5的接地端连接到GND，同时蓝牙模块U5的串口接收端通过电阻R17连接到3.3V。

9.根据权利要求5所述的一种具有多模式的线控转向控制器，其特征在于：所述电机控制电路包括：光耦继电器芯片U9、U10、U11和U12，以及运算放大器芯片U13、U14，其中光耦继电器芯片U9、U10、U11和U12以及相应的外围电路用于进行电机的模式控制和启动控制，运算放大器芯片U13、U14以及相应的外围电路用于将PWM信号转换为电机控制所需的模拟电压信号；每个光耦继电器芯片U9、U10、U11和U12内部包括两个光耦继电器电路，其中每个光耦继电器电路包括信号输入正端、信号输入负端、信号输出正端和信号输出负端；4个光耦继电器芯片U9、U10、U11和U12的8个信号输入正端，分别通过电阻R29、R30、R31、R32、R33、R34、R35和R36连接到VCC；4个光耦继电器芯片U9、U10、U11和U12的8个信号输入负端，连接微处理器U1的信号输出端口PA端口；4个光耦继电器芯片U9、U10、U11和U12的8个信号输出负端，连接到GND；4个光耦继电器芯片U9、U10、U11和U12的8个信号输出正端，用于连接伺服电机控制器的IO控制端口，控制电机的工作模式以及开关状态；

运算放大器芯片U13包括两个电压跟随电路，其中第一个电压跟随电路实现输出2.5V参考电压；为生成2.5V参考电压，在VCC和GND之间串联电阻R19和电阻R20，电阻R19和电阻R20连线的中间处即为2.5V参考电压，通过电阻R21将2.5V参考电压连接到运算放大器芯片U13的第一个电压跟随电路的正电压输入端，运算放大器芯片U13的第一个电压跟随电路的负电压输入端和输出端相连后，组成电压跟随电路，输出电压2.5V，并通过电阻R22连接到运算放大器芯片U14的减法电路的负电压输入端；运算放大器芯片U13的第二个电压跟随电路用于跟随微处理器U1的PWM信号经过RC滤波后生成的模拟电压，其中电阻R18一端连接微处理器U1的PWM输出端口，电阻R18的另一端通过电容C60连接到GND，同时连接到运算放大器芯片U13的第二个电压跟随电路的正电压输入端，运算放大器芯片U13的第二个电压跟随电路的负电压输入端和输出端相连后，组成电压跟随电路，通过电阻R23连接到运算放大器芯片U14的减法器正电压输入端；运算放大器芯片U13的参考地端连接到GND，运算放大器芯片U13的电源端连接到+12V，作为基准电压；运算放大器芯片U14包含一个减法电路和一个乘法电路，其中减法电路的正电压输入端通过电阻R25连接到GND，同时通过电阻R23连接到运算放大器芯片U13的第二个电压跟随电路的输出端，即微处理器U1的PWM信号经过RC滤波后生成的模拟电压；运算放大器芯片U14的减法电路的负电压输入端通过电阻R24和运算放大器芯片U14的减法电路的输出端连接，同时通过电阻R22和运算放大器芯片U13的第一个电压跟随电路的输出端相连，即2.5V电压；减法器实现微处理器U1的PWM信号经过RC滤波后生成的模拟电压与2.5V电压的差值计算；运算放大器芯片U14的减法电路的输出，通过电阻R28连接到运算放大器芯片U14的乘法电路的正电压输入端；运算放大器芯片U14的乘法电路的负电压输入端通过电阻R26连接到GND，运算放大器芯片U14的乘法电路的输出端通过电阻R27连接到运算放大器芯片U14的乘法电路的正电压输入端，运算放大器芯片U14的乘法电路的输出端用于连接伺服电机控制器，控制电机的工作电压，运算放大器芯片U14的电源端分别连接到+12V和-12V，作为基准电压，乘法电路实现对减法电路输出信号的放大。

10.根据权利要求5所述的一种具有多模式的线控转向控制器，其特征在于：电源和接口电路通过插接件P1与12V-BAT电源连接，电容C72、C70和C71并联在12V-BAT电源和GND之间，组成第一级电源信号处理电路；电压转换芯片U26的输入电源信号端连接12V-BAT电源；电压转换芯片U26的BOOT信号端和PH信号端之间连接电容C64，和连接在U26的PH信号端和GND信号之间的二极管D10、电感L4、以及滤波电容C69和C65构成第二级转换电路，将12V直流电压转换成5V直流电压，连接至微处理器电路、CAN通信控制电路，蓝牙模块电路和电机控制电路的VCC端，用于微处理器电路、CAN通信控制电路，蓝牙模块电路和电机控制电路的5V供电；电阻R92和发光二极管D11串联后连接在VCC和GND之间，用于VCC电源上电工作指示；电压转换芯片U25的输入电源信号端连接VCC，并通过电容C66连接到GND，电压转换芯片U25的输出电源信号端，通过并联滤波电容C67和C68输出3.3V，构成第三级转换电路，将5V直流电压转换成3.3V直流电压，用于为蓝牙模块电路提供3.3V电源；为了给电机控制电路生成±12V电源，12V-BAT电源经过并联反向二极管D13，滤波电容C75和C64后，输入给电压转换芯片U28，电压转换芯片U28的正电压输出信号端和负电压输出信号端分别输出+12V电压和-12V电压，其中电容C76、C77、C78和C79用于电源滤波，电阻R98和R99、发光二极管D14和D15用于±12V电源的工作指示；电阻R97和发光二极管D12用于12V-BAT电源的工作指示；接口电路包括接插件P1、P2、P3和P4，其中接插件P1为外部电源接口，接插件P2包括CAN总线接口和电机控制器供电接口，接插件P3和P4为电机控制器的工作模式选择和模拟电压输出接口。

11.一种具有多模式的线控转向控制器的控制方法，其特征在于，实现为：将控制器设置具有配置模式和工作模式，所述工作模式包括转矩控制模式、角度控制模式、路径跟踪模式；

配置模块通过蓝牙模块电路与上位机进行连接，蓝牙模块电路包括具有串口通信接口的蓝牙模块，用于实现与上位机的通信，通过蓝牙通信协议传输工作模式和配置数据；

如果在设定的时间内配置模块和上位机连接成功，则配置模块读取上位机发送的工作模式及所述工作模式下的相应配置数据，读取完成后，配置模块停止工作；工作模块开始工作，进入当前所设置成功的工作模式，如果配置模块设定的时间内未和上位机连接成功，则退出配置模式，进入当前已存储的工作模式；根据不同工作模式下的配置数据及相应的控制策略生成目标转矩，并将目标转矩发送给电机控制器，电机控制器在收到目标转矩后，根据目标转矩执行转向操作，从而在所设置的工作模式下运行；

在转矩控制模式时，配置数据的函数表达式为T＝f(θ,v)，输入为方向盘转角和车速，输出为方向盘控制力矩，该模式下配置模块读取配置数据，并将配置数据存储到表格中，在转矩控制模式开始工作后，根据接收到的方向盘转角和车速，通过查表得到方向盘控制力矩，并将力矩发送给电机控制器完成方向盘的路感控制；

在角度控制模式时，配置数据的函数表达式为θ＝f(n)，n＝1,2,...,100，输入为采样点个数，输出为方向盘目标转角；在角度控制模式开始工作后，多模式线控转向控制器读取方向盘目标角度，通过角度闭环和转速阻尼，生成方向盘控制力矩，并将力矩值通过电机控制接口发送给电机控制器完成目标角度的控制，多模式线控转向控制器读取方向盘目标转角的间隔时间能够根据测试工况进行设定，从而实现不同的方向盘转角随时间的变化情况；

在路径跟踪模式时，配置数据的函数表达式为(x,y)＝f(n),n＝1,2,...,100，输入为采样点个数，输出为目标路径的坐标点(x^*,y^*)；在路径跟踪模式开始工作后，控制器读取目标路径坐标点，以及台架上动力学模型实时输出的实际路径坐标(x,y)，根据目标路径和实际路径的坐标差，采取路径跟踪算法获得方向盘转角控制量，之后采用和角度控制模式相同的控制策略，通过角度闭环和转速阻尼，生成方向盘控制力矩，并将力矩发送给电机控制器，从而完成目标路径的跟踪控制；多模式线控转向控制器读取目标路径坐标点的间隔时间，根据测试工况进行设定，从而实现不同的路径随时间的变化情况。