CN110816650A - 一种基于控制策略重构的六轴车辆电液转向控制方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于控制策略重构的六轴车辆电液转向控制方法和系统，所述方法包括：当读取到车辆的转向指令时，判断车辆的转向轴是否出现转向故障；当判断车辆的转向轴出现转向故障时，转向角度传感器将从转向轴上采集的故障信号上传至所述上位机；所述上位机将所述故障信号分析处理后得出对应所述故障信号的故障转向模式，并将所述故障转向模式传送至所述转向控制器；所述转向控制器控制出现转向故障的转向轴的所述锁止缸工作，使得所述锁止缸将出现转向故障的转向轴上的车轮转角锁止在出现故障时的转角；所述转向缸获取所述故障转向模式对应的转角控制策略；所述转向缸根据对应的所述转角控制策略，控制车辆上未出现转向故障的转向轴转动。

Description

一种基于控制策略重构的六轴车辆电液转向控制方法和系统

技术领域

本发明涉及汽车转向控制领域，特别是指一种基于控制策略重构的六轴车辆电液转向控制方法和系统。

背景技术

目前，高承载能力的多轴通用性车辆因其高性能、多用途、承载重量大等诸多优势，具有适应各种道路和在恶劣作业场地行驶通过能力强的特点，在物流、建筑、军事等各行各业有越来越多的应用，同时也在国民经济和国防建设中发挥着不可替代的作用。

转向功能是车辆的关键功能之一，它不仅能保证车辆按照驾驶员的意志进行转向行驶，还关系到车辆的操纵稳定性和安全性。当转向系统中某个转向轴发生转向故障，不能完成转向操作时，不仅会对物品造成损害，对运输任务的进行和完成情况造成巨大的影响，同时也会对驾驶员和车辆附近行人的生命安全甚至当地的生态环境造成巨大的威胁和破坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于控制策略重构的六轴车辆电液转向控制系统，用于解决现有技术中转向系统中某个转向轴发生转向故障时不能完成转向操作的问题。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种基于控制策略重构的六轴车辆电液转向控制方法，所述车辆包括设置在车辆转向轴上的转向角度传感器、上位机、转向控制器、转向液压系统、转向缸和锁止缸，所述方法包括：

当读取到车辆的转向指令时，判断车辆的转向轴是否出现转向故障；

当判断车辆的转向轴出现转向故障时，转向角度传感器将从转向轴上采集的故障信号上传至所述上位机；

所述上位机将所述故障信号分析处理后得出对应所述故障信号的故障转向模式，并将所述故障转向模式传送至所述转向控制器；

所述转向控制器控制出现转向故障的转向轴的所述锁止缸工作，使得所述锁止缸将出现转向故障的转向轴上的车轮转角锁止在出现故障时的转角；

所述转向缸获取所述故障转向模式对应的转角控制策略；

所述转向缸根据对应的所述转角控制策略，控制车辆上未出现转向故障的转向轴转动；所述转角控制策略包括未出现转向故障的转向轴的理论转向角度。

所述判断车辆的转向轴出现转向故障的步骤具体为：

安装在各个转向轴上的转向角度传感器检测到转向轴的实际转向角度与理论转向角度不符且无法对转向轴的转角实现精准控制时，则判断所述转向轴发生转向故障。

所述转向缸根据对应的所述转角控制策略，控制车辆上未出现转向故障的转向轴转动的步骤包括：

所述转向控制器控制转向液压系统，使得所述转向液压系统传输转角控制信号，以调整未出现转向故障的转向轴的转角。

所述方法还包括：

所述转向控制器从转向液压系统接收转角反馈信号，以实时监测未出现转向故障的转向轴的当前转角数据；

所述转向控制器判断所述未出现转向故障的转向轴的当前转角数据与未出现转向故障的转向轴的理论转向角度不一致时，则跳到读取转向指令的步骤。

所述故障信号包括出现故障的车轮位置信号、状态信号和故障类型信号；或

所述故障转向模式包括：公路转向故障模式和全轮转向故障模式；或

所述公路转向故障模式包括：三、四桥公路转向故障模式和五、六桥公路转向故障模式；或

所述全轮转向故障模式包括：三、四桥全轮转向故障模式和五、六桥全轮转向故障模式；或

所述转角控制策略包括：线性二自由度六轴车辆转向模型和采用转向中心在车辆轴线的垂直投影点处的零侧偏角控制策略；或

所述公路转向故障模式的转角控制策略为：所述一桥、所述二桥、所述三桥、所述四桥、所述五桥、所述六桥进行转向，前转向桥组和后转向桥组的转向方向相反；或

所述全轮转向故障模式的转角控制策略为：所述一桥、所述二桥、所述三桥、所述四桥、所述五桥、所述六桥进行转向，前转向桥组和后转向桥组的转向方向相反。

根据所述线性二自由度六轴车辆转向模型，求解所述转角控制策略中未出现转向故障的转向轴的理论转向角度；

其中，所述线性二自由度六轴车辆转向模型的建立方法为：

S1、假定车辆左右轮转向角相同，并且车辆轮胎侧片特性处于线性范围内，忽略转向系的影响和悬架的作用；

S2、计算质心侧偏角：

其中，α为质心侧偏角，ν为车辆质心速度，其在x轴和y轴的速度分量分别为ν_x和ν_y；

S3、某个转向轴发生转向故障并且转角被锁止为固定角度时，传感器采集到车轮转角信息、车轮位置信息和车轮转速信息，计算第i个转向轴的侧偏角：

其中，i为转向轴且其取值范围为1-6，α_i为第i转向轴的侧偏角，ω为车辆绕z轴的转动角速度，L_i为第i转向轴到O点的位移，点O为车辆质心，δ_i为第i转向轴的车轮转角；α为车辆质心侧偏角；

S3、计算第i转向轴所受侧偏力和第i转向轴所受侧偏力在O点产生的力矩：

其中，m为车辆的质量，f_i为第i转向轴所受侧偏力，k_i为第i转向轴轮胎侧偏刚度，I_z为车辆绕z轴的转动惯量，ω为车辆绕z轴的转动角速度，M_i为第i转向轴所受侧偏力在O点产生的力矩，a_y车辆沿y轴的加速度，

为角加速度。

一种基于控制策略重构的六轴车辆电液转向控制系统，包括：设置在车辆转向轴上的转向角度传感器、上位机、转向控制器、转向液压系统、转向缸和锁止缸；

转向角度传感器用于，当读取到车辆的转向指令时，判断车辆的转向轴是否出现转向故障；当判断车辆的转向轴出现转向故障时，转向角度传感器将从转向轴上采集的故障信号上传至所述上位机；

所述上位机用于，将所述故障信号分析处理后得出对应所述故障信号的故障转向模式，并将所述故障转向模式传送至所述转向控制器；

所述转向控制器控制，用于出现转向故障的转向轴的所述锁止缸工作，使得所述锁止缸将出现转向故障的转向轴上的车轮转角锁止在出现故障时的转角；

所述转向缸用于，获取所述故障转向模式对应的转角控制策略；所述转向缸根据对应的所述转角控制策略，控制车辆上未出现转向故障的转向轴转动；所述转角控制策略包括未出现转向故障的转向轴的理论转向角度。

所述判断车辆的转向轴出现转向故障的步骤具体为：

安装在各个转向轴上的转向角度传感器检测到转向轴的实际转向角度与理论转向角度不符且无法对转向轴的转角实现精准控制时，则判断所述转向轴发生转向故障。

所述转向控制器用于，控制转向液压系统，使得所述转向液压系统传输转角控制信号，以调整未出现转向故障的转向轴的转角。

所述转向控制器还用于，从转向液压系统接收转角反馈信号，以实时监测未出现转向故障的转向轴的当前转角数据；所述转向控制器判断所述未出现转向故障的转向轴的当前转角数据与未出现转向故障的转向轴的理论转向角度不一致时，则执行读取转向指令的步骤。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，本发明的基于控制策略重构的六轴车辆电液转向控制方法和系统，可以在某个转向轴发生转向故障的情况下重构车辆的转向系统，高精度地完成车辆正常的转向轨迹，能够实现六轴车辆转向功能的故障容错控制，具有较高的稳定性和安全性以及较强的通用性。

附图说明

图1为本发明的基于控制策略重构的六轴车辆电液转向控制方法的流程示意图；

图2为本发明应用场景中的基于控制策略重构的六轴车辆电液转向控制系统的控制流程图；

图3为本发明的基于控制策略重构的六轴车辆电液转向控制系统的线性二自由度六轴车辆转向模型的示意图；

图4为本发明的基于控制策略重构的六轴车辆电液转向控制系统的车辆底盘转向系统方案示意图；

图5为本发明的基于控制策略重构的六轴车辆电液转向控制系统的公路转向故障模式的转角控制策略的示意图；

图6为本发明的基于控制策略重构的六轴车辆电液转向控制系统的全轮转向故障模式的转角控制策略的示意图。

附图标记：

1、转向控制器；2、转向油罐；3、电动泵；4、蓄能器；5、阀块；6、转向轴。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明针对现有的转向系统中某个转向轴发生转向故障时不能完成转向操作的问题，提供一种基于控制策略重构的六轴车辆电液转向控制方法和系统。

如图1所示，为本发明所述的一种基于控制策略重构的六轴车辆电液转向控制方法，所述车辆包括设置在车辆转向轴上的转向角度传感器、上位机、转向控制器、转向液压系统、转向缸和锁止缸，所述方法包括：

步骤11，当读取到车辆的转向指令时，判断车辆的转向轴是否出现转向故障；

步骤12，当判断车辆的转向轴出现转向故障时，转向角度传感器将从转向轴上采集的故障信号上传至所述上位机；

步骤13，所述上位机将所述故障信号分析处理后得出对应所述故障信号的故障转向模式，并将所述故障转向模式传送至所述转向控制器；

步骤14，所述转向控制器控制出现转向故障的转向轴的所述锁止缸工作，使得所述锁止缸将出现转向故障的转向轴上的车轮转角锁止在出现故障时的转角；

步骤15，所述转向缸获取所述故障转向模式对应的转角控制策略；

步骤16，所述转向缸根据对应的所述转角控制策略，控制车辆上未出现转向故障的转向轴转动；所述转角控制策略包括未出现转向故障的转向轴的理论转向角度。

其中，所述判断车辆的转向轴出现转向故障的步骤具体为：

安装在各个转向轴上的转向角度传感器检测到转向轴的实际转向角度与理论转向角度不符且无法对转向轴的转角实现精准控制时，则判断所述转向轴发生转向故障。

其中，所述转向缸根据对应的所述转角控制策略，控制车辆上未出现转向故障的转向轴转动的步骤包括：

所述转向控制器控制转向液压系统，使得所述转向液压系统传输转角控制信号，以调整未出现转向故障的转向轴的转角。

所述方法还包括：

步骤17，所述转向控制器从转向液压系统接收转角反馈信号，以实时监测未出现转向故障的转向轴的当前转角数据；

步骤18，所述转向控制器判断所述未出现转向故障的转向轴的当前转角数据与未出现转向故障的转向轴的理论转向角度不一致时，则跳到读取转向指令的步骤。

其中，所述故障信号包括出现故障的车轮位置信号、状态信号和故障类型信号；或

所述故障转向模式包括：公路转向故障模式和全轮转向故障模式；或

所述公路转向故障模式包括：三、四桥公路转向故障模式和五、六桥公路转向故障模式；或

所述全轮转向故障模式包括：三、四桥全轮转向故障模式和五、六桥全轮转向故障模式；或

所述转角控制策略包括：线性二自由度六轴车辆转向模型和采用转向中心在车辆轴线的垂直投影点处的零侧偏角控制策略；或

所述公路转向故障模式的转角控制策略为：所述一桥、所述二桥、所述三桥、所述四桥、所述五桥、所述六桥进行转向，前转向桥组和后转向桥组的转向方向相反

所述全轮转向故障模式的转角控制策略为：所述一桥、所述二桥、所述三桥、所述四桥、所述五桥、所述六桥进行转向，前转向桥组和后转向桥组的转向方向相反。

所述公路转向故障模式和所述全轮转向故障模式区别在于转向中心的位置不同。

其中，根据所述线性二自由度六轴车辆转向模型，求解所述转角控制策略中未出现转向故障的转向轴的理论转向角度；

其中，所述线性二自由度六轴车辆转向模型的建立方法为：

S1、假定车辆左右轮转向角相同，并且车辆轮胎侧片特性处于线性范围内，忽略转向系的影响和悬架的作用；

S2、计算质心侧偏角：

其中，α为质心侧偏角，ν为车辆质心速度，其在x轴和y轴的速度分量分别为ν_x和ν_y；

S3、某个转向轴发生转向故障并且转角被锁止为固定角度时，传感器采集到车轮转角信息、车轮位置信息和车轮转速信息，计算第i个转向轴的侧偏角：

其中，i为转向轴且其取值范围为1-6，α_i为第i转向轴的侧偏角，ω为车辆绕z轴的转动角速度，L_i为第i转向轴到O点的位移，点O为车辆质心，δ_i为第i转向轴的车轮转角；α为车辆质心侧偏角；

S3、计算第i转向轴所受侧偏力和第i转向轴所受侧偏力在O点产生的力矩：

其中，m为车辆的质量，f_i为第i转向轴所受侧偏力，k_i为第i转向轴轮胎侧偏刚度，I_z为车辆绕z轴的转动惯量，ω为车辆绕z轴的转动角速度，M_i为第i转向轴所受侧偏力在O点产生的力矩，a_y车辆沿y轴的加速度，

为角加速度。

本发明还公开一种基于控制策略重构的六轴车辆电液转向控制系统，包括：设置在车辆转向轴上的转向角度传感器、上位机、转向控制器、转向液压系统、转向缸和锁止缸；

转向角度传感器用于，当读取到车辆的转向指令时，判断车辆的转向轴是否出现转向故障；当判断车辆的转向轴出现转向故障时，转向角度传感器将从转向轴上采集的故障信号上传至所述上位机；

所述上位机用于，将所述故障信号分析处理后得出对应所述故障信号的故障转向模式，并将所述故障转向模式传送至所述转向控制器；

所述转向控制器控制，用于出现转向故障的转向轴的所述锁止缸工作，使得所述锁止缸将出现转向故障的转向轴上的车轮转角锁止在出现故障时的转角；

所述转向缸用于，获取所述故障转向模式对应的转角控制策略；所述转向缸根据对应的所述转角控制策略，控制车辆上未出现转向故障的转向轴转动；所述转角控制策略包括未出现转向故障的转向轴的理论转向角度。

所述判断车辆的转向轴出现转向故障的步骤具体为：

安装在各个转向轴上的转向角度传感器检测到转向轴的实际转向角度与理论转向角度不符且无法对转向轴的转角实现精准控制时，则判断所述转向轴发生转向故障。

所述转向控制器用于，控制转向液压系统，使得所述转向液压系统传输转角控制信号，以调整未出现转向故障的转向轴的转角。

所述转向控制器还用于，从转向液压系统接收转角反馈信号，以实时监测未出现转向故障的转向轴的当前转角数据；所述转向控制器判断所述未出现转向故障的转向轴的当前转角数据与未出现转向故障的转向轴的理论转向角度不一致时，则执行读取转向指令的步骤。

以下描述本发明的应用场景。

如图2-6所示，本发明实施例提供了一种基于控制策略重构的六轴车辆电液转向控制系统，包括车辆、设置在车辆的转向轴6上的传感器、上位机、转向控制器1、转向液压系统、转向轴6、转向缸和锁止缸；

车辆的转向轴6上出现转向故障且无法完成正常的转向功能时，传感器将从所述转向轴6上采集的故障信号上传至所述上位机；

所述上位机将所述故障信号分析处理后，得出对应所述故障信号的故障转向模式，并将所述故障转向模式传送至所述转向控制器1，所述故障转向模式具有与其相对应的转角控制策略，所述转角控制策略为重构的车辆转向策略。

所述转向控制器1控制出现转向故障的转向轴6的所述锁止缸工作，所述锁止缸将出现转向故障的转向轴6上的车轮转角锁止在出现故障时的转角；

根据所述转角控制策略，所述转向缸控制车辆上未出现转向故障的转向轴 6转动。

本发明的转向轴6为电液转向轴6。当车辆某个转向轴6发生转向故障时，安装在各个转向轴6上的转向角度传感器检测到各转向轴6的转向角度与理论转角不符且无法对转向轴6转角实现精准控制，则判断该转向轴6发生转向故障。此时，控制器将转向轴6故障信息，包括故障轮的位置、状态以及故障类型等信息发送给上位机进行转向故障显示，传感器将故障信号上传至上位机，在上位机中，通过对故障信号的加工、处理和分析，将对应故障模式信息传输至转向控制器1。转向控制器通过对车速和车轮转角(或转向盘转角)等参数检测和分析计算，控制转向缸和锁止缸动作，依据特定的故障转向模式，使得电液转向轴6按照一定比例关系转向，实现车辆的正常转向功能，完成车辆转向控制功能的重构。

其中，故障转向模式包括公路转向故障模式和全轮转向故障模式，每种所述故障转向模式均有与其相对应的转角控制策略。

本发明的故障转向模式分为公路转向故障模式和全轮转向故障模式。故障类型为某个电液驱动转向轴6发生转向故障，被锁止在当前转角的情况。根据正常行驶状况下的阿克曼定理及故障状态下车辆的受力分析及运动轨迹分析，制定相应的公路转向故障模式或者全轮转向故障模式，实现车辆在某个受电液驱动转向的转向轴6故障的情况下，能够实现正常的公路转向和全轮转向，增强多轴车辆行驶的安全性、稳定性以及在转向故障情况下的易操作性。

其中，所述系统还包括转向液压系统，所述转向控制器1控制所述转向液压系统，传输转角控制信号和转角反馈信号，调整未出现转向故障的转向轴6 的转角。

其中，所述故障信号包括出现故障的车轮位置信号、状态信号和故障类型信号。

其中，所述转角控制策略包括线性二自由度六轴车辆转向模型和采用转向中心在车辆轴线的垂直投影点处的零侧偏角控制策略。

其中，所述车辆具有六个转向轴6，且所述六个转向轴6分别为一桥、二桥、三桥、四桥、五桥和六桥；

所述一桥和所述二桥共用油源且构成前转向桥组，所述前转向桥组还包括电动泵3、助力油缸、安全阀、转向油罐2和滤油器；

所述三桥、所述四桥、所述五桥和所述六桥共用油源且构成后转向桥组，所述后转向桥组还包括电机、液压泵、蓄能器4、安全阀、助力油缸、比例阀、对正缸、电磁换向阀、转向油罐2和滤油器。还是设置有阀块5。

如图5所示的，其中，所述公路转向故障模式的转角控制策略为：

所述一桥、所述二桥、所述三桥、所述四桥、所述五桥、所述六桥进行转向，前转向桥组和后转向桥组的转向方向相反。

如图6所示，其中，所述全轮转向故障模式的转角控制策略为：

所述一桥、所述二桥、所述三桥、所述四桥、所述五桥、所述六桥进行转向，前转向桥组和后转向桥组的转向方向相反。

其中，所述公路转向故障模式包括：三、四桥公路转向故障模式和五、六桥公路转向故障模式；

所述全轮转向故障模式包括：三、四桥全轮转向故障模式和五、六桥全轮转向故障模式。

车辆的转向系统正常工作的情况下，公路转向模式和全轮转向模式中，所有转向轴6满足或近似满足阿克曼转向定理，即所有车轮的轴线都相交于一点，且此交点称为转向中心。

当车辆底盘的后转向桥组某个转向桥发生转向故障，车辆切换至故障转向模式。保证了驾驶人员的行车安全及保障车辆的可控性。故障转向模式也分为公路转向故障模式和全路转向故障模式。公路转向故障模式根据故障转向轴6 的位置不同又分为三、四桥公路转向故障模式和五、六桥公路转向故障模式。

全轮转向故障模式根据故障转向轮位置不同又分为三、四桥全轮转向故障模式和五、六桥全轮转向故障模式。针对不同的故障转向模式，将故障转向轴 6的转角锁止为当前角度，进行车辆转向时的受力分析及运动轨迹分析，制定不同的故障转向模式的控制策略，控制其它转向轴6转向角度的调整，实现正常的转向功能。

本发明的转角控制策略，控制转向功能正常的转向轴6的转向电磁阀得电，利用电液驱动转向，实现各轴转向角动态精准匹配，以使得车辆在某个转向轴 6发生转向故障情况下，能够实现正常的、精确的转向。

如图3所示，线性二自由度六轴车辆转向模型和线性二自由度六轴车辆转向的动力学模型方程建立过程如下：假定车辆左右轮转向角相同，并且车辆轮胎侧片特性处于线性范围内，忽略转向系的影响和悬架的作用，建立的线性二自由度多轴车辆转向模型。

其中，所述线性二自由度六轴车辆转向模型的建立方法为：

S1、假定车辆左右轮转向角相同，并且车辆轮胎侧片特性处于线性范围内，忽略转向系的影响和悬架的作用；

S2、计算质心侧偏角：

其中，α为质心侧偏角，ν为车辆质心速度，其在x轴和y轴的速度分量分别为ν_x和ν_y；

S3、某个转向轴6发生转向故障并且转角被锁止为固定角度时，传感器采集到车轮转角信息、车轮位置信息和车轮转速信息，计算第i个转向轴6的侧偏角：

其中，i为转向轴6且其取值范围为1-6，α_i为第i转向轴6的侧偏角，ω为车辆绕z轴的转动角速度，L_i为第i转向轴6到O点的位移，点O为车辆质心，δ_i为第i转向轴6的车轮转角；

S3、计算第i转向轴6所受侧偏力和第i转向轴6所受侧偏力在O点产生的力矩：

其中，m为车辆的质量，f_i为第i转向轴6所受侧偏力，k_i为第i转向轴6 轮胎侧偏刚度，I_z为车辆绕z轴的转动惯量，ω为车辆绕z轴的转动角速度，M_i为第i转向轴6所受侧偏力在O点产生的力矩，a_y车辆沿y轴的加速度，

为角加速度。

根据质心侧偏角计算出第i个转向轴6的侧偏角的方法如下：

一般情况下，车辆质心侧偏角α取值较小，则有：

车身沿y轴方向的加速度a_y为：

第i转向轴6的行驶方向与x轴的夹角ξ_i为：

对于正常的行驶条件下，ξ_i较小，则有：

则第i转向轴6侧偏角α_i为：

计算第i转向轴6所受侧偏力和第i转向轴6所受侧偏力在O点产生的力矩的方法：

第i转向轴6所受侧偏力为：

f_i＝-k_i*α_i

第i转向轴6所受侧力在y轴方向分力f_iy为：

f_iy＝f_i*cosδ_i≈f_i

其符号的正负表示该力在y轴上的方向。

则各轴所受侧偏力在O点产生的力矩M_i为：

M_i＝f_iy*L_i＝f_i*L_i

其中，m为车辆的质量；；以O点为原点，建立其车身坐标系：取O点到车身前段方向为x轴正方向，由O点指向车辆转向轨迹内侧且垂直于x轴方向为 y轴正方向，垂直地面向上为z轴正方向；角度方向按右手定则确定，即顺时针为负，逆时针为正；O’点为转向中心在车身轴线上的垂直投影点，d为O’到 O的位移；

当车辆匀速稳态圆周行驶时，ν_y＝0，此时：

当某个转向轴6发生转向故障并且转角被锁止为固定角度时，只要确定转向中心及行驶速度，即可求得其它转向轴6的转向角，制定转向角控制策略，实现车辆的正常转向。

上述方案中，本发明的基于控制策略重构的六轴车辆电液转向控制系统可以在某个转向轴6发生转向故障的情况下重构车辆的转向系统，高精度地完成车辆正常的转向轨迹，能够实现六轴车辆转向功能的故障容错控制，具有较高的稳定性和安全性以及较强的通用性。本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

本发明提供一种基于控制策略重构的六轴车辆电液转向控制系统，车辆的转向轴上出现转向故障且无法完成正常的转向功能时，传感器将从转向轴上采集的故障信号上传至上位机，上位机将故障信号分析处理后得出故障转向模式，并将故障转向模式传送至转向控制器，故障转向模式具有与其相对应的转角控制策略，转角控制策略为重构的车辆转向策略，转向控制器控制锁止缸将出现转向故障的转向轴锁止在当前转角，根据转角控制策略，转向缸控制车辆上未出现转向故障的转向轴转动。本发明的电液转向控制系统可以重构车辆的转向系统，高精度地完成车辆正常的转向轨迹，能够实现六轴车辆转向功能的故障容错控制，具有较高的稳定性和安全性以及较强的通用性

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设有”、“连接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。固定连接可以为焊接、螺纹连接和加紧等常见技术方案。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述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，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于控制策略重构的六轴车辆电液转向控制方法，所述车辆包括设置在车辆转向轴上的转向角度传感器、上位机、转向控制器、转向液压系统、转向缸和锁止缸，其特征在于，所述方法包括：

当读取到车辆的转向指令时，判断车辆的转向轴是否出现转向故障；

当判断车辆的转向轴出现转向故障时，转向角度传感器将从转向轴上采集的故障信号上传至所述上位机；

所述上位机将所述故障信号分析处理后得出对应所述故障信号的故障转向模式，并将所述故障转向模式传送至所述转向控制器；

所述转向控制器控制出现转向故障的转向轴的所述锁止缸工作，使得所述锁止缸将出现转向故障的转向轴上的车轮转角锁止在出现故障时的转角；

所述转向缸获取所述故障转向模式对应的转角控制策略；

所述转向缸根据对应的所述转角控制策略，控制车辆上未出现转向故障的转向轴转动；所述转角控制策略包括未出现转向故障的转向轴的理论转向角度。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断车辆的转向轴出现转向故障的步骤具体为：

安装在各个转向轴上的转向角度传感器检测到转向轴的实际转向角度与理论转向角度不符且无法对转向轴的转角实现精准控制时，则判断所述转向轴发生转向故障。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述转向缸根据对应的所述转角控制策略，控制车辆上未出现转向故障的转向轴转动的步骤包括：

所述转向控制器控制转向液压系统，使得所述转向液压系统传输转角控制信号，以调整未出现转向故障的转向轴的转角。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述转向控制器从转向液压系统接收转角反馈信号，以实时监测未出现转向故障的转向轴的当前转角数据；

所述转向控制器判断所述未出现转向故障的转向轴的当前转角数据与未出现转向故障的转向轴的理论转向角度不一致时，则跳到读取转向指令的步骤。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述故障信号包括出现故障的车轮位置信号、状态信号和故障类型信号；或

所述故障转向模式包括：公路转向故障模式和全轮转向故障模式；或

所述公路转向故障模式包括：三、四桥公路转向故障模式和五、六桥公路转向故障模式；或

所述全轮转向故障模式包括：三、四桥全轮转向故障模式和五、六桥全轮转向故障模式；或

所述转角控制策略包括：线性二自由度六轴车辆转向模型和采用转向中心在车辆轴线的垂直投影点处的零侧偏角控制策略；或

所述公路转向故障模式的转角控制策略为：所述一桥、所述二桥、所述三桥、所述四桥、所述五桥、所述六桥进行转向，前转向桥组和后转向桥组的转向方向相反；或

所述全轮转向故障模式的转角控制策略为：所述一桥、所述二桥、所述三桥、所述四桥、所述五桥、所述六桥进行转向，前转向桥组和后转向桥组的转向方向相反。

所述公路转向故障模式和所述全轮转向故障模式区别在于转向中心的位置不同。

6.如权利要求1任意一项所述的方法，其特征在于，根据所述线性二自由度六轴车辆转向模型，求解所述转角控制策略中未出现转向故障的转向轴的理论转向角度；

其中，所述线性二自由度六轴车辆转向模型的建立方法为：

S1、假定车辆左右轮转向角相同，并且车辆轮胎侧片特性处于线性范围内，忽略转向系的影响和悬架的作用；

S2、计算质心侧偏角：

其中，α为质心侧偏角，ν为车辆质心速度，其在x轴和y轴的速度分量分别为ν_x和ν_y；

S3、某个转向轴发生转向故障并且转角被锁止为固定角度时，传感器采集到车轮转角信息、车轮位置信息和车轮转速信息，计算第i个转向轴的侧偏角：

其中，i为转向轴且其取值范围为1-6，α_i为第i转向轴的侧偏角，ω为车辆绕z轴的转动角速度，L_i为第i转向轴到O点的位移，点O为车辆质心，δ_i为第i转向轴的车轮转角；α为车辆质心侧偏角；

S3、计算第i转向轴所受侧偏力和第i转向轴所受侧偏力在O点产生的力矩：

其中，m为车辆的质量，f_i为第i转向轴所受侧偏力，k_i为第i转向轴轮胎侧偏刚度，I_z为车辆绕z轴的转动惯量，ω为车辆绕z轴的转动角速度，M_i为第i转向轴所受侧偏力在O点产生的力矩，a_y车辆沿y轴的加速度，

为角加速度。

7.一种基于控制策略重构的六轴车辆电液转向控制系统，其特征在于，包括：设置在车辆转向轴上的转向角度传感器、上位机、转向控制器、转向液压系统、转向缸和锁止缸；

转向角度传感器用于，当读取到车辆的转向指令时，判断车辆的转向轴是否出现转向故障；当判断车辆的转向轴出现转向故障时，转向角度传感器将从转向轴上采集的故障信号上传至所述上位机；

所述上位机用于，将所述故障信号分析处理后得出对应所述故障信号的故障转向模式，并将所述故障转向模式传送至所述转向控制器；

所述转向控制器控制，用于出现转向故障的转向轴的所述锁止缸工作，使得所述锁止缸将出现转向故障的转向轴上的车轮转角锁止在出现故障时的转角；

所述转向缸用于，获取所述故障转向模式对应的转角控制策略；所述转向缸根据对应的所述转角控制策略，控制车辆上未出现转向故障的转向轴转动；所述转角控制策略包括未出现转向故障的转向轴的理论转向角度。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述判断车辆的转向轴出现转向故障的步骤具体为：

安装在各个转向轴上的转向角度传感器检测到转向轴的实际转向角度与理论转向角度不符且无法对转向轴的转角实现精准控制时，则判断所述转向轴发生转向故障。

9.如权利要求7所述的系统，其特征在于，

所述转向控制器用于，控制转向液压系统，使得所述转向液压系统传输转角控制信号，以调整未出现转向故障的转向轴的转角。

10.如权利要求7所述的系统，其特征在于，

所述转向控制器还用于，从转向液压系统接收转角反馈信号，以实时监测未出现转向故障的转向轴的当前转角数据；所述转向控制器判断所述未出现转向故障的转向轴的当前转角数据与未出现转向故障的转向轴的理论转向角度不一致时，则执行读取转向指令的步骤。

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