CN112373560A - 车辆同步转向的期望转向曲线确定方法、控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆同步转向的期望转向曲线确定方法，包括：确定全液压转向同步系统的转向效率的最大转向效率和最小转向效率；分别绘制出所述最大转向效率和所述最小转向效率对应的转向曲线；以所述最大转向效率所对应的所述转向曲线为上边界，所述最小转向效率所对应的所述转向曲线为下边界，构成所述期望转向曲线的可行域，其余区域为不可行域，其中所述可行域内的任意转向曲线均可作为所述期望转向曲线。本发明实现了车辆精准的同步转向，保证了方向盘与转向轮转角的一致性，提高了转向安全性与工作的精确性。

Description

车辆同步转向的期望转向曲线确定方法、控制方法及系统

技术领域

本发明属于全液压转向车辆的转向控制领域，具体是涉及了一种车辆同步转向的期望转向曲线确定方法、控制方法及系统。

背景技术

随着时代的进步，工程机械、农业机械和军事车辆等全液压同步转向的应用领域越来越广泛，应用环境也更加复杂多样。人们对于全液压同步转向车辆的要求已经从功能性要求过渡到高效，安全，精确等要求。对转向控制能力要求也随之增加。

传统全液压转向车辆由于液压转向泵的制造或安装误差以及使用过程中的磨损等因素会使液压转向泵“失精”，即液压转向泵不能按既定的排量排出油液，这将会造成转向轮转角与方向盘转角不一致。例如，普通的液压转向系统在转向轮的转向角度已经转到最大值时，由于泄漏的存在，方向盘仍然可以向转向一侧滑移一段距离，而当回到直线行走时，方向盘的转角相对前一次直线行走就发生了一定的偏转，无法做到方向盘和车轮转向同步。所以，驾驶员在驾驶过程中要不断调整方向盘来保证既定的方向，驾驶员方向感差、驾驶难度与劳动强度大、同时安全性也大大降低。

全液压转向系统在车辆上的应用如此广泛，其转向安全性无疑是工程车辆，军事车辆和农业机械车辆等安装全液压转向系统的车辆行业最关注的问题之一，而对安全性起决定性作用的影响因素是系统转向的精准性和可靠性，因此，要提高此类车辆主动安全技术应该首要考虑其转向的精确性与可靠性方面的研究。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种车辆同步转向的期望转向曲线的确定方法，为全液压转向车辆等提供确定期望转向曲线的参考，确保期望转向曲线的可跟踪性，使车轮与方向盘可以做到同步转向，从而提高安全性与驾驶员的方向感。

本发明提出一种车辆同步转向的期望转向曲线的确定方法，包括：

确定全液压转向同步系统的转向效率的最大转向效率和最小转向效率；

分别绘制出所述最大转向效率和所述最小转向效率对应的转向曲线；

以所述最大转向效率所对应的所述转向曲线为上边界，所述最小转向效率所对应的所述转向曲线为下边界，构成所述期望转向曲线的可行域，其余区域为不可行域，其中所述可行域内的任意转向曲线均可作为所述期望转向曲线。

在本发明的一个实施例中，确定所述最大转向效率和所述最小转向效率的步骤包括：

确定油液泄露量和油液补偿量；

确定所述转向效率，所述转向效率通过以下公式确定：

其中，η表示所述转向效率，

为方向盘转速，ρ为液压油密度，C_t为油缸外泄露系数，V为油缸进回油腔总体积，β_e为体积弹性模量；

当所述油液泄露量最小，所述油液补偿量最大时，所述转向效率为所述最大转向效率，当所述油液泄露量最大，所述油液补偿量最小时，所述转向效率为所述最小转向效率。

在本发明的一个实施例中，所述油液泄露量通过以下公式确定：

其中，Q_L表示油液泄露量，r为全液压转向器壳体内壁半径，h为阀套与壳体之间缝隙高度，P_L为转向油缸负载压力，l为缝隙的宽度，μ为油液黏度。

在本发明的一个实施例中，所述油液补偿量Q_V通过以下公式确定：

其中，Q_V表示油液补偿量，C_d为阀口流量系数，ω为补偿伺服阀开口梯度，x_v为补偿伺服阀阀芯位移，P_s液压泵流入伺服阀支路压力。

本发明还提出一种车辆同步转向的控制方法，包括：

通过方向盘转角传感器采集所述方向盘转角，并且在确定的期望转向曲线可行域内选择一条所述期望转向曲线；

通过将所述方向盘转角带入选择的所述期望转向曲线以得到所述期望后轮转角量，并通过后轮转角传感器采集所述实际后轮转角量，并获取实际后轮角速度；

通过模糊控制，将所述实际后轮转角量及实际后轮角速度融合到滑模趋近律函数中，建立二者与第一增益和第二增益之间的模糊关系；

将所述实际后轮转角量和所述实际后轮角速度作为所述模糊规则的输入，控制所述第一增益和第二增益为所述模糊规则的输出，构建模糊控制系统；

对所述模糊控制系统采用重心法反模糊化，以获取模糊滑膜控制器，并利用所述模糊滑模控制器对所述实际后轮转角量进行对比分析，控制补偿电磁阀进行补液工作，使所述实际后轮转角量与所述期望后轮转角的误差在合理的范围内。

在本发明的一个实施例中，所述第一增益和第二增益为幂次项趋近律增益。

在本发明的一个实施例中，构建所述模糊控制系统的步骤包括：

制定模糊规则，并确定所述模糊规则的输入所述实际后轮转角量和所述实际后轮角速度与所述第一增益和第二增益之间的关系式；

确定所述模糊规则的表达形式，并将输入模糊子集和所述输出模糊子集划分区域，并建立输入、输出系统的隶属函数。

在本发明的一个实施例中，所述模糊规则的制定包括：

当所述实际后轮转角量绝对值较大时，当所述第一增益取正大值，所述第二增益取负大值；随着所述实际后轮转角量绝对值减小，所述第一增益逐渐减小直至适中，所述第二增益逐渐正向增大；

当所述实际后轮转角量绝对值较小时，所述第二增益取正大值；

当所述实际后轮角速度绝对值越大，所述第一增益取值越大，所述实际后轮角速度绝对值越小，所述第二增益取值越大。

在本发明的一个实施例中，将输入模糊子集和所述输出模糊子集划分区域，所述区域包括负大区域、负中区域、负小区域、零区域、正小区域、正中区域和正大区域。

本发明还提出一种车辆同步转向的控制系统，包括：

方向盘转角传感器，设置在方向盘的传动轴上，所述方向盘转角传感器与所述方向盘同步转动，用于采集所述方向盘的转角数据，所述转角数据包括方向盘转角；

后轮转角传感器，设置在转向油缸工作腔内的活塞杆上，用于采集实际后轮转角数据，所述实际后轮转角数据包括实际后轮转角量和实际后轮角速度；

模糊滑膜控制器，连接所述方向盘转角传感器和所述后轮转角传感器，用于根据所述实际后轮转角量和期望转向曲线，控制补偿电磁阀进行补液工作，使所述实际后轮转角量与所述期望后轮转角的误差在合理的范围内，以实现全液压同步转向。

本发明通过设置增益模糊滑模控制器，弥补了单增益滑模控制应用于全液压同步转向系统会导致车轮转角、角速度发生变化时系统动态响应能力不足等缺点，削弱了控制系统中的抖振以及外部干扰对同步跟踪速度的影响，增强系统的鲁棒性与自适应性，能更好的对全液压同步转向进行控制。

本发明的提供了确定期望转向曲线的方法，实现了车辆精准的同步转向，保证了方向盘与转向轮转角的一致性，转向过程中无需反复修正方向盘，无需反复查看车轮方向与方向盘是否一致，降低了驾驶难度与劳动强度，提高了安全性和驾驶员的方向感。

本发明的确定方法可以使转向偏差处于补偿电磁阀的可控范围内。当转向偏差超出可控范围时，转向无法同步。本发明以转向效率对转向曲线进行划分，无论何种原因产生转向偏差，最终都能以转向效率表征转向同步程度，通过找到转向效率的最大最小值，然后对转向效率对应的转向曲线进行划分，确定了期望转向曲线的可控范围，转向一直处于补偿电磁阀的可控范围内，保证了车辆整个工作的过程中同步转向的进行，提高了转向安全性与工作的精确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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为本发明提出的一种车辆同步转向的期望转向曲线的确定方法流程图。

图2为本发明期望转向曲线可行域示意图。

图3为本发明第一类期望转向曲线示意图。

图4为本发明第二类期望转向曲线示意图。

图5为本发明第三类期望转向曲线示意图。

图6为本发明提出的一种车辆同步转向的控制方法的流程图。

图7为输入、输出系统的隶属度函数。

图8为本发明提出的一种车辆同步转向的控制系统的示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

为提高系统转向的精准性和可靠性，本发明提出一种车辆同步转向的期望转向曲线的确定方法，具体可用于确定全液压同步转向的期望转向曲线，如图1所示，所述确定方法包括：

S1、确定全液压转向同步系统的转向效率的最大转向效率和最小转向效率；

S2、分别绘制出所述最大转向效率和所述最小转向效率对应的转向曲线；

S3、以所述最大转向效率所述对应的所述转向曲线为上边界，所述最小转向效率对应的所述转向曲线为下边界，构成所述期望转向曲线的可行域，其余区域为不可行域，其中所述可行域内的任意转向曲线均可作为所述期望转向曲线。

如图1所示，在本实施例中，确定全液压转向同步系统的转向效率的最大转向效率η_max和最小转向效率η_min的步骤包括：

S1.1、确定油液泄露量Q_L和油液补偿量Q_V；

在本实施例中，所述油液泄露量Q_L通过如下公式进行确定：

其中，Q_L表示油液泄露量，r为全液压转向器壳体内壁半径，h为阀套与壳体之间缝隙高度，P_L为转向油缸负载压力，l为缝隙的宽度，μ为油液黏度；

在本实施例中，所述油液泄露量Q_V通过如下公式进行确定：

其中，Q_V表示油液补偿量，C_d为阀口流量系数，ω为补偿伺服阀开口梯度，x_v为补偿伺服阀阀芯位移，P_s液压泵流入伺服阀支路压力。

S1.2、根据所述油液泄露量Q_L和油液补偿量Q_V，并利用如下公式确定所述转向效率，所述公式如下：

其中，η表示所述转向效率，

为方向盘转速，ρ为液压油密度，C_t为油缸外泄露系数，V为油缸进回油腔总体积，β_e为体积弹性模量。

在本实施例中，当所述油液泄露量Q_L最小，所述油液补偿量Q_V最大时，所述转向效率为所述最大转向效率η_max，当所述油液泄露量Q_L最大，所述油液补偿量Q_V最小时，所述转向效率为所述最小转向效率η_min。

如图1及图2所示，在本实施例中，在步骤S2中，分别绘制出所述最大转向效率η_max对应的转向曲线和所述最小转向效率η_min对应的转向曲线。

如图1及图2所示，在本实施例中，在步骤S3中，将以所述最大转向效率η_max所对应的所述转向曲线为上边界，所述最小转向效率η_min所对应的所述转向曲线为下边界，在所述上边界和所述下边界之间的区域为可行域，即构成所述期望转向曲线的可行域，其余区域为不可行域，在所述可行域内的任意一条转向曲线均可作为期望转向曲线，其转向曲线根据其转向效率η_exp可分为以下三个区域：

当转向效率η_exp大于最大转向效率η_max时，即当η_exp≥η_max时：

第一类期望转向曲线示意图如图3所示，期望转向曲线高于最大转向效率η_max所对应的转向曲线，受泵源功率及补偿电磁阀结构限制，补偿电磁阀最大油液补偿量小于当前转向偏差等效油液泄露量，转向偏差不能全部消除，车轮无法对期望转角跟踪，残余转向偏差逐渐累积，导致方向盘与车轮位置错乱严重，无法实现转向同步。

当转向效率η_exp小于最小转向效率η_min时，即当η_exp≤η_min时：

第二类期望转向曲线示意图如图4所示，期望转向曲线低于最小转向效率η_min所述对应的转向曲线，车轮实际转角保持反向超前状态，产生负转向偏差。由于补偿电磁阀无卸油功能，系统凭借自身内泄漏无法消除转向偏差，无法实现转向同步。

当转向效率η_exp大于或等于最小转向效率η_min且小于或等于最大转向效率η_max时，即当η_min≤η_exp≤η_max时：

第三类期望转向曲线示意图如图5所示，期望转向曲线在最大转向效率η_max所对应的转向曲线与最小转向效率η_min所述对应的转向曲线之间。转向偏差只来源于系统结构特性，不存在期望转向曲线制定不合理而产生的附加误差。最大油液补偿量大于最大转向偏差等效泄露量，转向偏差始终在系统可控范围内，可实现转向同步。

其中，在所述可行域内的任意转向曲线均可作为所述期望转向曲线，称为基于转向效率η可行域期望转向曲线。

本发明提供了确定期望转向曲线的方法，实现了车辆精准的同步转向，保证了方向盘与转向轮转角的一致性，转向过程中无需反复修正方向盘，无需反复查看车轮方向与方向盘是否一致，降低了驾驶难度与劳动强度，提高了安全性和驾驶员的方向感。

本发明还提出一种车辆同步转向的控制方法，如图6所示，在本实施例中，所述控制方法包括：

S20、通过方向盘转角传感器采集所述方向盘转角α，并且在确定的期望转向曲线可行域内选择一条所述期望转向曲线；如图2所示，在本实施例中，所述方向盘转角传感器设置在所述方向盘的传动轴上，所述方向盘传感器随着所述方向盘转动，并采集所述方向盘的转角数据。

S21、通过将所述方向盘转角带入选择的所述期望转向曲线以得到所述期望后轮转角量，并通过后轮转角传感器采集所述实际后轮转角量β，并获取实际后轮角速度

如图2所示，在本实施例中，将所述方向盘转角α带入在步骤S20中选择的期望转向曲线中，以得到期望的后轮转向输出量β₀，并利用后轮转角传感器采集所述实际后轮转角量β，在本实施例中，所述后轮转角传感器设置在转向油缸工作腔内的活塞杆上，以采集所述实际后轮转角量β。

S22、通过模糊控制，将所述实际后轮转角量β及实际后轮角速度

融合到滑模趋近律函数中，建立二者与第一增益k₁、第二增益k₂之间的模糊关系；如图2所示，在本实施例中，所述第一增益k₁、第二增益k₂为幂次项趋近律增益，以弥补了单增益滑模控制应用于全液压同步转向系统会导致车轮转角、角速度发生变化时系统动态响应能力不足等缺点。

S23、将所述实际后轮转角量β和所述实际后轮角速度

作为所述模糊规则的输入，控制所述第一增益k₁、第二增益k₂作为所述模糊规则的输出，构建模糊控制系统，在本实施例中，对Φ(k₁，k₂)的每个分量Φ_ij(k₁，k₂)分别建立所述模糊控制系统；在本实施例中，构建所述模糊控制系统的步骤包括：

S231、制定模糊规则，并确定所述模糊规则的输入所述实际后轮转角量β和所述实际后轮角速度

与所述第一增益k₁、第二增益k₂之间的关系式，在本实施例中，所述关系式为：

S232、确定所述模糊规则的表达形式，并将输入模糊子集和所述输出模糊子集划分区域，并建立输入、输出系统的隶属函数；在本实施例中，所述模糊规则的表达形式为：

其中，u_i，u_j为输入模糊子集，

为输出模糊子集，即如果输入的实际后轮转角量β_i是属于输入模糊子集u_i且输入的实际后轮角速度

是属于输入模糊子集u_j，则输出的Φ是属于输出模糊子集

在本实施例中，对所述模糊规则进行制定，包括：

当所述实际后轮转角量β绝对值较大时，当所述第一增益k₁取正大值，所述第二增益k₂取负大值；随着所述实际后轮转角量β绝对值减小，所述第一增益增益k₁逐渐减小直至适中，所述第二增益k₂逐渐正向增大；

当所述实际后轮转角量β绝对值较小时，所述第二增益k₂取正大值；

当所述实际后轮角速度

绝对值越大，所述第一增益k₁取值越大，所述实际后轮角速度

绝对值越小，所述第二增益k₂取值越大。

在本实施例中，将所述将输入模糊子集u_i，u_j，和所述输出模糊子集

所述区域包括负大区域(NB)、负中区域(NM)、负小区域(NS)、零区域(ZE)、正小区域(PS)、正中区域(PM)和正大区域(PB)，并建立输入和输出系统的隶属函数，所述隶属函数如图7所示。

S24、对所述模糊控制系统采用重心法反模糊化，以获取模糊滑膜控制器，并利用所述模糊滑模控制器对后轮转角进行对比分析，控制补偿电磁阀进行补液工作，使所述实际后轮转角量与所述期望后轮转角的误差在合理的范围内。所述模糊滑膜控制器的表达式为：

其中

的值由上述模糊规则确定。

本发明还提出一种车辆同步转向的控制系统，如图8所示，包括：

方向盘转角传感器10，设置在方向盘的传动轴上，所述方向盘转角传感器10与所述方向盘同步转动，用于采集所述方向盘的转角数据，所述转角数据包括方向盘转角；

后轮转角传感器20，设置在转向油缸工作腔内的活塞杆上，用于采集所述实际后轮转角数据，所述实际后轮转角数据包括实际后轮转角量和实际后轮角速度；

模糊滑膜控制器30，连接所述方向盘转角传感器10和所述后轮转角传感器20，用于根据所述实际后轮转角量和期望转向曲线，控制补偿电磁阀进行补液工作，使所述实际后轮转角量与所述期望后轮转角的误差在合理的范围内，以实现全液压同步转向。

在一具体实施例中，以某型3吨平衡重叉车为例：将本发明的全液压同步转向期望转向曲线的确定方法应用于某型3吨平衡重式叉车上，该平衡重式叉车转向参数为：全液压转向器壳体内壁半径r＝60mm，阀套与壳体之间最小缝隙高度h_min＝4μm，最大缝隙高度h_max＝25μm；P_L为转向油缸负载压力，缝隙的宽度l为1.337×10^-6μm，最小油液黏度μ_min＝0.01Pa*S，最大油液黏度μ_max＝0.05Pa*S，阀口流量系数C_d为0.61，补偿伺服阀开口梯度ω为0.025，补偿伺服阀阀芯位移x_v为5mm，液压泵流入伺服阀支路压力P_s为1.5×10⁷Pa，方向盘转速

为15r/min，液压油密度ρ为850kg/m³,油缸最小外泄露系数C_tmin＝0，最大外泄露系数C_tmax＝4.7×10^-13m³/Pa，油缸进回油腔总体积V为4.2×10^-3m³，体积弹性模量β_e为7×10⁸Pa，转向油缸7的内径d＝50mm，外径D＝70mm，转向油缸7的拉杆左/右长度为均L＝99.5mm，液压转向泵8的排量为q₀＝100mL/r，后轮最大内转角为78°，最大外转角为54°，补油电磁阀5和泄油电磁阀均4选取阀门全开时流量q_L＝3L/min，控制器采用飞思卡尔MC9S12XS128MAL。

在方向盘传动轴上加装方向盘传感器用于采集方向盘转角α；在转向油缸拉杆外伸端加装后轮转角传感器用于采集实际后轮转角β₂；在油泵的出油口处加装负载敏感电磁阀；并加装在负载敏感电磁阀的出油口处加装补油电磁阀与泄油电磁阀。

控制器具体工作过程如下：当方向盘转角传感器将方向盘动作信号转化成脉冲形式，并将方向盘转动一圈等间隔的设定为64个脉冲。中位时脉冲初始值为τ＝1000，方向盘左转为脉冲增加，右转为脉冲减小。

用控制器将期望后轮转角值β₁与实际后轮转角值β₂转化成计数点形式，因所采用的16位制飞思卡尔控制器最高电圧为5V，最大计数点为255，所以计数点

其中，x为后轮转角的电压值。

后轮最大内转角为54°，最大外转角为78°，所以转角范围为132°。设定后轮转角左转为负，右转为正，中位时计数点δ为124，后轮左转减小，右转增加。设期望后轮转角β₁对应的计数点为δ₀，实际后轮转角β₂对应的计数点为δ₁，|Δδ|＝|δ₁-δ₀|，设Δβ_界为2°，即所对应

模糊滑模控制器控制过程如下：

首先，转动方向盘，并回至方向盘中位采集方向盘转角α＝0°与实际后轮转角β₁＝3°；

其次，计算期望后轮转角β₁，实际计数点δ₁＝132，理论计数点δ₀＝124，脉冲τ＝1000；

然后，根据计数点差值判定供油状态

Δδ＝δ₁-δ₀＝8＞0，所以此时处于泄油状态；

最后，补油电磁阀关闭，泄油电磁阀开启泄油；

试验时，转动方向盘，可观察计数点δ跟随状态良好，误差Δδ始终小于设定误差Δδ_界，计数点误差Δδ一直处于在3以内，且转向曲线始终贴合期望转向曲线。方向盘转到极限位置时，后轮对应达到极限位置，方向盘中位时，后轮也处于中位。同时，脉冲无跳变，无丢失，即实现同步转向，且转向系统工作时油液优先流入转向回路，保证了转向回路压力可靠，不工作时，油液流向货叉、门架等液压驱动回路。

在一个具体实施例中，全液压同步转向期望转向曲线确定过程如下：

首先，确定最大油液泄露量

和最小油液泄露量

其中，Q_Lmax和Q_Lmin分别表示最大油液泄露量和最小油液泄露量，r为全液压转向器壳体内壁半径，h_max和h_min分别表示阀套与壳体之间最大和最小缝隙高度，P_Lmax和P_Lmin分别表示转向油缸最大负载压力和最小负载压力，l为缝隙的宽度，μ_max和μ_min分别表示最大油液黏度和最小油液黏度。

确定最大油液补偿量

最小油夜补偿量

其中，Q_Vmax和Q_Vmin分别表示最大油液补偿量和最小油液补偿量，C_d为阀口流量系数，ω为补偿伺服阀开口梯度，x_v为补偿伺服阀阀芯位移，P_s液压泵流入伺服阀支路压力，ρ为液压油密度。

确定全液压转向效率最大值

全液压转向效率最小值

其中，η_max和η_min分别表示所述最大转向效率和最小转向效率，

为方向盘转速，C_tmax和C_tmin分别表示油缸最大外泄露系数和最小外泄露系数，V为油缸进回油腔总体积，β_e为体积弹性模量。

其次，根据最大转向效率η_max和最小转向效率η_min画出对应的转向曲线。

最后，以最大转向效率η_max对应转向曲线为期望转向曲线可行域的上边界，以最小转向效率η_min对应转向曲线为期望转向曲线可行域的下边界，构成期望转向曲线的可行域，在可行域内的均可作为本叉车的期望转向曲线，补偿电磁阀可以处于可控范围内，因此车轮转角和方向盘转角能一直同步，叉车能实现全液压同步转向。

在方向盘传动轴上加装方向盘传感器用于采集方向盘转角α；在转向油缸拉杆外伸端加装后轮传感器用于采集实际后轮转角值β₂；

控制器具体运算原理及过程如下：当方向盘转角传感器将方向盘动作信号转化成脉冲形式，并将方向盘转动一圈等间隔的设定为64个脉冲。中位时脉冲初始值为τ＝1000，方向盘左转为脉冲增加，右转为脉冲减小。

用控制器将期望后轮转角值β₁与实际后轮转角值β₂转化成计数点形式，因所采用的16位制飞思卡尔控制器最高电圧为5V，最大计数点为255，所以计数点

其中，x为后轮转角的电压值。

后轮最大内转角为54°，最大外转角为78°，所以转角范围为132°。设定后轮转角左转为负，右转为正，中位时δ为124，后轮左转减小，右转增加。设期望后轮转角β₁对应的计数点为δ₀，实际后轮转角β₂对应的计数点为δ₁，|Δδ|＝|δ₁-δ₀|，设Δβ_界为2°，即所对应

证实全液压同步转向期望转向曲线确定方法有效性的步骤如下：

在实际应用中，转向效率的最大最小值取决与上表的各种可变试验参数，

首先，让此叉车各种可变试验参数超过最大转向效率的极限值，此时转向效率η＝98％，试验时，转动方向盘，可观察计数点δ的误差Δδ＝6，始终大于设定误差

此时，方向盘需额外运动一定位移才能到达车轮期望位置，无法实现同步转向。

其次，让此叉车各种可变试验参数超过最小转向效率的极限值，此时转向效率η＝83％，试验时，转动方向盘，可观察计数点δ的误差Δδ＝8，始终大于设定误差

车轮实际转角恒超前于期望转角，也无法实现同步转向。

最后，让此叉车各种可变试验参数在最大与最小转向效率区域之内，此时转向效率η＝92％，试验时，转动方向盘，可观察计数点δ跟随状态良好，误差Δδ始终小于设定误差Δδ_界，计数点误差Δδ一直处于在3以内，且转向曲线始终贴合期望转向曲线。方向盘转到极限位置时，后轮对应达到极限位置，方向盘中位时，后轮也处于中位，同时，脉冲无跳变，无丢失，即实现同步转向。

综上，通过本方法可以实现全液压同步转向期望转向曲线的确定，让安装有全液压同步转向的车辆能拥有确定期望转向曲线的参考，在转向过程中车轮与方向盘一直同步，提高了车辆转向的安全性。

本发明设计的增益模糊滑模控制器，弥补了单增益滑模控制应用于全液压同步转向系统会导致车轮转角、角速度发生变化时系统动态响应能力不足等缺点，削弱了控制系统中的抖振以及外部干扰对同步跟踪速度的影响，增强系统的鲁棒性与自适应性，能更好的对全液压同步转向进行控制。

本发明提供的确定期望转向曲线的确定方法，实现了车辆精准的同步转向，保证了方向盘与转向轮转角的一致性，转向过程中无需反复修正方向盘，无需反复查看车轮方向与方向盘是否一致，降低了驾驶难度与劳动强度，提高了安全性和驾驶员的方向感。

本发明的确定方法可以使转向偏差处于补偿电磁阀的可控范围内，当转向偏差超出可控范围时，转向无法同步，本发明以转向效率对转向曲线进行划分，无论何种原因产生转向偏差，最终都能以转向效率表征转向同步程度，通过找到转向效率的最大最小值，然后对转向效率对应的转向曲线进行划分，确定了期望转向曲线的可控范围，转向一直处于补偿电磁阀的可控范围内，保证了车辆整个工作的过程中同步转向的进行，提高了转向安全性与工作的精确性。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明，本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的范围并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案，例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

除说明书所述的技术特征外，其余技术特征为本领域技术人员的已知技术，为突出本发明的创新特点，其余技术特征在此不再赘述。

Claims (10)

1.一种车辆同步转向的期望转向曲线确定方法，其特征在于，包括：

确定全液压转向同步系统的转向效率的最大转向效率和最小转向效率；

分别绘制出所述最大转向效率和所述最小转向效率对应的转向曲线；

以所述最大转向效率所对应的转向曲线为上边界，所述最小转向效率所对应的转向曲线为下边界，构成所述期望转向曲线的可行域，其余区域为不可行域，其中所述可行域内的任意转向曲线均可作为所述期望转向曲线。

2.根据权利要求1所述的一种车辆同步转向的期望转向曲线确定方法，其特征在于，确定所述最大转向效率和所述最小转向效率的步骤包括：

确定油液泄露量和油液补偿量；

确定所述转向效率，所述转向效率通过以下公式确定：

其中，η表示所述转向效率，

为方向盘转速，ρ为液压油密度，C_t为油缸外泄露系数，V为油缸进回油腔总体积，β_e为体积弹性模量；

当所述油液泄露量最小，所述油液补偿量最大时，所述转向效率为所述最大转向效率，当所述油液泄露量最大，所述油液补偿量最小时，所述转向效率为所述最小转向效率。

3.根据权利要求2所述的一种车辆同步转向的期望转向曲线确定方法，其特征在于，所述油液泄露量通过以下公式确定：

其中，Q_L表示油液泄露量，r为全液压转向器壳体内壁半径，h为阀套与壳体之间缝隙高度，P_L为转向油缸负载压力，l为缝隙的宽度，μ为油液黏度。

4.根据权利要求2所述的一种车辆同步转向的期望转向曲线确定方法，其特征在于，所述油液补偿量Q_V通过以下公式确定：

其中，Q_V表示油液补偿量，C_d为阀口流量系数，ω为补偿伺服阀开口梯度，x_v为补偿伺服阀阀芯位移，P_s液压泵流入伺服阀支路压力。

5.一种车辆同步转向的控制方法，其特征在于，包括：

通过方向盘转角传感器采集方向盘转角，并且在确定的期望转向曲线可行域内选择一条期望转向曲线；

通过将所述方向盘转角带入选择的所述期望转向曲线以得到期望后轮转角量，并通过后轮转角传感器采集实际后轮转角量，并获取实际后轮角速度；

通过模糊控制，将所述实际后轮转角量及实际后轮角速度融合到滑模趋近律函数中，建立二者与第一增益和第二增益之间的模糊关系；

将所述实际后轮转角量和所述实际后轮角速度作为模糊规则的输入，控制所述第一增益和所述第二增益为所述模糊规则的输出，构建模糊控制系统；

对所述模糊控制系统采用重心法反模糊化，以获取模糊滑膜控制器，并利用所述模糊滑模控制器对所述实际后轮转角量进行对比分析，控制补偿电磁阀进行补液工作，使所述实际后轮转角量与所述期望后轮转角的误差在合理的范围内。

6.根据权利要求5所述的一种车辆同步转向的控制方法，其特征在于，所述第一增益和所述第二增益为幂次项趋近律增益。

7.根据权利要求5所述的一种车辆同步转向的控制方法，其特征在于，构建所述模糊控制系统的步骤包括：

制定所述模糊规则，并确定所述模糊规则的输入所述实际后轮转角量和所述实际后轮角速度与所述第一增益和第二增益之间的关系式；

确定所述模糊规则的表达形式，并将输入模糊子集和输出模糊子集划分区域，并建立输入、输出系统的隶属函数。

8.根据权利要求7所述的一种车辆同步转向的控制方法，其特征在于，所述模糊规则的制定包括：

当所述实际后轮转角量绝对值较大时，当所述第一增益取正大值，所述第二增益取负大值；随着所述实际后轮转角量绝对值减小，所述第一增益逐渐减小直至适中，所述第二增益逐渐正向增大；

当所述实际后轮转角量绝对值较小时，所述第二增益取正大值；

当所述实际后轮角速度绝对值越大，所述第一增益取值越大，所述实际后轮角速度绝对值越小，所述第二增益取值越大。

9.根据权利要求7所述的一种车辆同步转向的控制方法，其特征在于，将输入模糊子集和所述输出模糊子集划分区域，所述区域包括负大区域、负中区域、负小区域、零区域、正小区域、正中区域和正大区域。

10.一种车辆同步转向的控制系统，其特征在于，包括：

方向盘转角传感器，设置在方向盘的传动轴上，所述方向盘转角传感器与所述方向盘同步转动，用于采集所述方向盘的转角数据，所述转角数据包括方向盘转角；

后轮转角传感器，设置在转向油缸工作腔内的活塞杆上，用于采集实际后轮转角数据，所述实际后轮转角数据包括实际后轮转角量和实际后轮角速度；

模糊滑膜控制器，连接所述方向盘转角传感器和所述后轮转角传感器，用于根据所述实际后轮转角量和期望转向曲线，控制补偿电磁阀进行补液工作，使所述实际后轮转角量与所述期望后轮转角的误差在合理的范围内，以实现全液压同步转向。

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