CN110104055A - 一种适时四驱复合转向系统的模式切换混杂控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适时四驱复合转向系统的模式切换混杂控制系统，包括传感器模块、数据预处理模块、混杂决策控制模块、操纵执行模块，通过电子辅助控制单元ECU对传感器模块传输的数据进行处理分析，得到车辆当前的各项工况特征值并做出相应决策，实现适时四驱复合转向系统的模式选择，完成适时四驱复合转向系统的两驱或四驱。本发明解决了适时四驱复合转向系统模式切换和协调的问题，满足适时四驱复合转向系统的控制性能，提高了适时四驱复合转向系统的操纵稳定性和智能化水平。

Description

一种适时四驱复合转向系统的模式切换混杂控制系统
技术领域
本发明属于车辆转向系统技术领域，尤其涉及一种适时四驱复合转向系统的模式切换混杂控制系统。
背景技术
目前所提出的适时四驱复合转向系统的设计，不仅考虑到差动转向易影响整车稳定性，轮胎磨损大，且轮胎在恶劣天气下很难都处于滚动状态；还考虑到线控四轮转向油耗偏大、经济性差的问题，使车辆在不同工况下采用不同的驱动模式，保证车辆的动力性和燃油经济性，又兼顾了整车稳定性和转向灵活性。但不同工况理应有不同的控制目标和重点，使适时四驱复合转向系统的切换更加流畅，性能设计优势更加凸显。
混杂控制理论是现代科学技术进步和工业飞速发展的直接产物，优于传统控制方法。混杂控制理论将系统信号分为离散、连续两种类型，连续变量的动态系统和离散事件动态系统是构成混杂系统的两大基本因子，对混杂系统的理解与应用必须建立在对两大基本因子的认识和理解的基础之上。而适时四驱复合转向系统本质上就具有连续动态输入和离散事件相互决定、相互影响的特性，表现出典型的混杂系统理论的特性。
发明内容
针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种适时四驱复合转向系统的模式切换混杂控制系统，以解决现有技术中适时四驱复合转向系统模式切换和协调的问题。本发明满足了适时四驱复合转向系统的控制性能，提高了适时四驱复合转向系统的操纵稳定性和智能化水平。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明的一种适时四驱复合转向系统的模式切换混杂控制系统，包括传感器模块、电子辅助控制单元(ECU)；
所述传感器模块用于实时采集车辆数据，并将采集到的数据传递给电子辅助控制单元；
所述电子辅助控制单元包括数据预处理模块、混杂决策控制模块、操纵执行模块；
所述数据预处理模块对传感器模块发送的车辆数据进行数据预处理，并计算前轮转角δ，根据外部输入及计算出的连续及离散变量，得到车辆当前的各项工况特征值；
所述混杂决策控制模块根据车辆当前的各项工况特征值和不同工况下的工况要求做出相应决策；
所述操纵执行模块根据混杂决策控制模块做出的决策，控制轮毂电机驱动，实现适时四驱复合转向系统的两驱或四驱。
优选地，所述传感器模块包括车速传感器、车身侧向加速度传感器、横摆角速度传感器、转角传感器及车轮转速传感器，用于采集车辆当前驾驶车速v、车身侧向加速度ay、横摆角速度ω、驾驶员的转角输入θs、车轮转速n的数据。
优选地，所述适时四驱复合转向系统的混杂模式切换控制系统包含两种工作模式，分别为差动转向模式A和线控四轮转向模式B。
优选地，在模式A下，左前轮轮毂电机和右前轮轮毂电机产生差动力矩，进行转向；在模式B下，分配左前轮轮毂电机、左后轮轮毂电机、右前轮轮毂电机、右后轮轮毂电机相应力矩，完成车辆转向。
优选地，所述混杂决策控制模块做出的决策具体为：
车辆当前驾驶车速v、横摆角速度ω、前轮转角δ、转向能耗p作为混杂决策控制模块的连续输入的信号，当穿越某一阈值时，混杂决策控制模块输出需要切换的模式信号；
当车辆当前驾驶车速v≤v0、横摆角速度ω≤ω0、前轮转角δ≤δ0且转向能耗p≤p0时，适时四驱复合转向系统的工作模式为差动转向模式A，实现车辆两驱；同时始终要求车身侧向加速度ay≤0.4g保证行驶稳定性；
适时四驱复合转向系统的模式A切换的判定式如下：
其中，Ka为轮毂电机转矩系数；Km为轮毂电机转矩增益差值；Ks为转角传感器刚度；θs为方向盘转角；θe为转向轴输出端转角；n1,n2分别为左前轮毂电机、右前轮毂电机转速；Δp为单位时间内转向能耗；
当汽车当前驾驶车速v＞v0或横摆角速度ω＞ω0或转向能耗p＞p0或前轮转角δ＞δ0时，适时四驱复合转向系统的工作模式为线控四轮转向模式B，实现车辆四驱；同时始终要求车身侧向加速度ay≤0.4g保证行驶稳定性；
适时四驱复合转向系统的模式B切换的判定式如下：
连续输入信号的穿越行为起到了离散控制信号的作用，实现适时四驱复合转向系统的混杂模式切换和智能控制。
本发明的有益效果：
1、本发明的系统实现适时四驱复合转向系统的模式选择和切换，符合适时四驱复合转向系统典型的混杂系统理论的特性。
2、本发明的系统，解决了适时四驱复合转向系统模式切换和协调的问题，满足适时四驱复合转向系统的控制性能，提高了适时四驱复合转向系统的操纵稳定性和智能化水平。
附图说明
图1为本发明系统的原理框图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
参照图1所示，本发明的一种适时四驱复合转向系统的模式切换混杂控制系统，包括传感器模块、电子辅助控制单元(ECU)；
所述传感器模块用于实时采集车辆数据，并将采集到的数据传递给电子辅助控制单元；传感器模块包括车速传感器、车身侧向加速度传感器、横摆角速度传感器、转角传感器及车轮转速传感器，用于采集车辆当前驾驶车速v、车身侧向加速度ay、横摆角速度ω、驾驶员的转角输入θs、车轮转速n的数据；
所述电子辅助控制单元包括数据预处理模块、混杂决策控制模块、操纵执行模块；
所述数据预处理模块对传感器模块发送的车辆数据进行数据预处理，并计算前轮转角δ，根据外部输入及计算出的连续及离散变量，得到车辆当前的各项工况特征值；
所述混杂决策控制模块根据车辆当前的各项工况特征值和不同工况下的工况要求做出相应决策；
所述操纵执行模块根据混杂决策控制模块做出的决策，控制轮毂电机驱动，实现适时四驱复合转向系统的两驱或四驱。
其中，所述适时四驱复合转向系统的混杂模式切换控制系统包含两种工作模式，分别为差动转向模式A和线控四轮转向模式B；
在模式A下，左前轮轮毂电机和右前轮轮毂电机产生差动力矩，进行转向；在模式B下，分配左前轮轮毂电机、左后轮轮毂电机、右前轮轮毂电机、右后轮轮毂电机相应力矩，完成车辆转向。
所述混杂决策控制模块做出的决策具体为：
车辆当前驾驶车速v、横摆角速度ω、前轮转角δ、转向能耗p作为混杂决策控制模块的连续输入的信号，当穿越某一阈值时，混杂决策控制模块输出需要切换的模式信号；
当车辆当前驾驶车速v≤v0、横摆角速度ω≤ω0、前轮转角δ≤δ0且转向能耗p≤p0时，适时四驱复合转向系统的工作模式为差动转向模式A，实现车辆两驱；同时始终要求车身侧向加速度ay≤0.4g保证行驶稳定性；
适时四驱复合转向系统的模式A切换的判定式如下：
其中，Ka为轮毂电机转矩系数；Km为轮毂电机转矩增益差值；Ks为转角传感器刚度；θs为方向盘转角；θe为转向轴输出端转角；n1,n2分别为左前轮毂电机、右前轮毂电机转速；Δp为单位时间内转向能耗；
当汽车当前驾驶车速v＞v0或横摆角速度ω＞ω0或转向能耗p＞p0或前轮转角δ＞δ0时，适时四驱复合转向系统的工作模式为线控四轮转向模式B，实现车辆四驱；同时始终要求车身侧向加速度ay≤0.4g保证行驶稳定性；
适时四驱复合转向系统的模式B切换的判定式如下：
连续输入信号的穿越行为起到了离散控制信号的作用，实现适时四驱复合转向系统的混杂模式切换和智能控制。
本发明具体应用途径很多，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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种适时四驱复合转向系统的模式切换混杂控制系统，其特征在于，包括传感器模块、电子辅助控制单元；
所述传感器模块用于实时采集车辆数据，并将采集到的数据传递给电子辅助控制单元；
所述电子辅助控制单元包括数据预处理模块、混杂决策控制模块及操纵执行模块；
所述数据预处理模块对传感器模块发送的车辆数据进行数据预处理，并计算前轮转角δ，根据外部输入及计算出的连续及离散变量，得到车辆当前的各项工况特征值；
所述混杂决策控制模块根据车辆当前的各项工况特征值和不同工况下的工况要求做出相应决策；
所述操纵执行模块根据混杂决策控制模块做出的决策，控制轮毂电机驱动，实现适时四驱复合转向系统的两驱或四驱。
2.根据权利要求1所述的适时四驱复合转向系统的模式切换混杂控制系统，其特征在于，所述传感器模块包括车速传感器、车身侧向加速度传感器、横摆角速度传感器、转角传感器及车轮转速传感器，用于采集车辆当前驾驶车速v、车身侧向加速度ay、横摆角速度ω、驾驶员的转角输入θs、车轮转速n的数据。
3.根据权利要求1所述的适时四驱复合转向系统的模式切换混杂控制系统，其特征在于，所述适时四驱复合转向系统的混杂模式切换控制系统包含两种工作模式，分别为差动转向模式A和线控四轮转向模式B。
4.根据权利要求3所述的适时四驱复合转向系统的模式切换混杂控制系统，其特征在于，在模式A下，左前轮轮毂电机和右前轮轮毂电机产生差动力矩，进行转向；在模式B下，分配左前轮轮毂电机、左后轮轮毂电机、右前轮轮毂电机、右后轮轮毂电机相应力矩，完成车辆转向。
5.根据权利要求1所述的适时四驱复合转向系统的模式切换混杂控制系统，其特征在于，所述混杂决策控制模块做出的决策具体为：
车辆当前驾驶车速v、横摆角速度ω、前轮转角δ、转向能耗p作为混杂决策控制模块的连续输入的信号，当穿越某一阈值时，混杂决策控制模块输出需要切换的模式信号；
当车辆当前驾驶车速v≤v0、横摆角速度ω≤ω0、前轮转角δ≤δ0且转向能耗p≤p0时，适时四驱复合转向系统的工作模式为差动转向模式A，实现车辆两驱；同时始终要求车身侧向加速度ay≤0.4g保证行驶稳定性；
适时四驱复合转向系统的模式A切换的判定式如下：
其中，Ka为轮毂电机转矩系数；Km为轮毂电机转矩增益差值；Ks为转角传感器刚度；θs为方向盘转角；θe为转向轴输出端转角；n1,n2分别为左前轮毂电机、右前轮毂电机转速；Δp为单位时间内转向能耗；
当汽车当前驾驶车速v＞v0或横摆角速度ω＞ω0或转向能耗p＞p0或前轮转角δ＞δ0时，适时四驱复合转向系统的工作模式为线控四轮转向模式B，实现车辆四驱；同时始终要求车身侧向加速度ay≤0.4g保证行驶稳定性；
适时四驱复合转向系统的模式B切换的判定式如下：
连续输入信号的穿越行为起到了离散控制信号的作用，实现适时四驱复合转向系统的混杂模式切换和智能控制。
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