CN116142284A - 车辆转向系统和车辆前轮摆振的监测控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种车辆转向系统和车辆前轮摆振的监测控制方法，涉及车辆转向技术领域，用于解决监测控制车辆前轮摆振时影响车辆转向性能的技术问题。车辆转向系统中的方向盘、万向节、中间摇臂和转向器依次连接，转向器固定在车架上，转向器连接右转向横拉杆和左转向横拉杆，右转向横拉杆连接右前轮，左转向横拉杆连接左前轮；右转向横拉杆和左转向横拉杆均设置有电流大小相同的磁流变阻尼器；车辆转向系统还包括电子控制器，电子控制器接收并处理设置在车架上的速度传感器和设置在前轮的转角传感器采集到的信号，得出摆振主频能量占比和最小补偿电流，并将最小补偿电流输出至磁流变阻尼器。

Description

车辆转向系统和车辆前轮摆振的监测控制方法

技术领域

本发明涉及车辆转向技术领域，尤其涉及一种车辆转向系统和车辆前轮摆振的监测控制方法。

背景技术

在车辆中，由方向盘到车轮的动力传递系统称为车辆转向系统，用于保持或者改变车辆行驶方向，车辆前轮摆振是一种发生在车辆转向系统中的自激振动现象，表现为前轮总成绕其主销轴线的持续角振动，车辆前轮摆振对轮胎力学性能、车辆操纵稳定性及舒适性等造成负面影响。目前通常通过车辆前轮转角幅值监测车辆前轮摆振并通过控制系统控制车辆前轮摆振问题。然而，上述监测控制方法可能会由于车辆正常转向而引发误判，进而影响车辆转向性能。

发明内容

本发明实施例提供一种车辆转向系统和车辆前轮摆振的监测控制方法，用以在不影响车辆转向性能的前提下监测控制车辆前轮摆振。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

本发明实施例一方面提供一种车辆转向系统，包括方向盘、万向节、中间摇臂、转向器、车架、右转向横拉杆、右前轮、左转向横拉杆和左前轮；

所述方向盘、所述万向节、所述中间摇臂和所述转向器依次连接，所述转向器固定在车架上，所述转向器的两侧分别连接所述右转向横拉杆和所述左转向横拉杆，所述右转向横拉杆连接所述右前轮，所述左转向横拉杆连接所述左前轮；

所述右转向横拉杆和所述左转向横拉杆均设置有磁流变阻尼器，各所述磁流变阻尼器的电流大小相同；所述车架还设置有速度传感器，所述右前轮和所述左前轮均设置有转角传感器；

所述车辆转向系统还包括电子控制器，所述电子控制器与各所述磁流变阻尼器、所述速度传感器和所述转角传感器均电连接，所述电子控制器接收并处理所述速度传感器和所述转角传感器采集到的信号，得出车辆前轮的摆振主频能量占比和所述磁流变阻尼器的最小补偿电流，并将所述最小补偿电流输出至所述磁流变阻尼器。

本发明实施例提供的车辆转向系统具有如下有益效果：

本发明实施例提供的车辆转向系统，方向盘、万向节、中间摇臂和转向器依次连接，转向器固定在车架上，转向器的两侧分别连接右转向横拉杆和左转向横拉杆，右转向横拉杆连接右前轮，左转向横拉杆连接左前轮。使得由操作人员施加在方向盘上的力或力矩，能够依次经由万向节、中间摇臂、转向器传递至右转向横拉杆和左转向横拉杆，最终传递至右前轮和左前轮，进而实现车辆转向。

上述车辆转向系统还包括电子控制器，车架上设置有速度传感器，速度传感器用于采集车速，右前轮和左前轮均设置有转角传感器，电子控制器与速度传感器和转角传感器电连接，使得电子控制器能够接收并处理速度传感器和转角传感器采集到的信号得出车辆前轮的摆振主频能量占比，进而监测前轮摆振现象。又由于右转向横拉杆和左转向横拉杆上均设置有磁流变阻尼器，各磁流变阻尼器的电流大小相同，电子控制器与各磁流变阻尼器均电连接，使得电子控制器能够计算出磁流变阻尼器的最小补偿电流，并将最小补偿电流输出至磁流变阻尼器，进而消除车辆转向系统中的前轮摆振现象。因此，与相关技术相比，本发明实施例提供的车辆转向系统，通过电子控制器接收并处理速度传感器和转角传感器采集到的信号，得出车辆前轮的摆振主频能量占比和磁流变阻尼器的最小补偿电流，从而在不影响车辆转向性能的前提下监测控制车辆前轮摆振。

在上述技术方案的基础上，本发明实施例还可以做如下改进。

进一步的，所述转向器包括齿轮和齿条，所述齿轮与所述齿条啮合，所述齿轮连接所述中间摇臂，所述齿条的第一端连接所述右转向横拉杆的第一端，所述齿条的第二端连接所述左转向横拉杆的第一端；

所述右转向横拉杆的第二端连接所述右前轮，所述左转向横拉杆的第二端连接所述左前轮。

本发明实施例另一方面提供一种车辆前轮摆振的监测控制方法，应用于上述任一方案中的车辆转向系统，车辆前轮摆振的监测控制方法包括将磁流变阻尼器的电流设置为初始电流，此时所述车辆转向系统处于第一状态；

建立所述车辆转向系统在所述第一状态下关于车辆状态参数的动力学方程组；

采集车速和车辆前轮的转角振动信号，通过所述车速和所述动力学方程组得出所述车辆转向系统的失稳模态频率；

通过所述转角振动信号和所述失稳模态频率得出车辆前轮的摆振主频能量占比，当所述摆振主频能量占比大于设定阈值时，所述车辆转向系统产生所述车辆前轮摆振；

求解所述磁流变阻尼器的最小补偿电流，将磁流变阻尼器的电流设置为所述最小补偿电流，此时所述车辆转向系统处于第二状态。

本发明实施例提供的车辆前轮摆振的监测控制方法具有如下有益效果：

本发明实施例提供的车辆前轮摆振的监测控制方法，通过车速和车辆转向系统在第一状态下的动力学方程组得出车辆转向系统的失稳模态频率，又根据车辆转向系统的失稳模态频率和转角振动信号得出车辆前轮的摆振主频能量占比，根据摆振主频能量占比监测前轮摆振。通过求解磁流变阻尼器的最小补偿电流，并将磁流变阻尼器的电流设置为最小补偿电流，此时车辆转向系统处于第二状态，即消除前轮摆振后的状态，实现对车辆前轮摆振的控制。因此，与相关技术相比，本发明实施例提供的车辆前轮摆振的监测控制方法根据摆振主频能量占比和最小阻尼电流监测控制前轮摆振，实现了在不影响车辆转向性能的前提下监测控制车辆前轮摆振。

进一步的，所述车辆状态参数包括右前轮转角、左前轮转角、中间摇臂转角、右前轮侧偏角、左前轮侧偏角、车速和所述磁流变阻尼器的电流。

进一步的，采集所述车速的步骤包括：

在车辆行驶过程中，通过速度传感器采集所述车速，并将所述车速输出至电子控制器。

进一步的，采集车辆前轮的转角振动信号的步骤包括：

在车辆行驶过程中，通过转角传感器采集所述车辆前轮的转角振动信号，并将所述车辆前轮的转角振动信号输出至电子控制器。

进一步的，通过所述车速和所述动力学方程组得出所述车辆转向系统的失稳模态频率的步骤包括：

求解所述动力学方程组的雅克比矩阵；

通过所述雅克比矩阵得出所述车辆转向系统的特征方程；

求解所述特征方程的复特征值，其中实部大于零的所述复特征值对应的模态频率为所述失稳模态频率。

进一步的，通过所述转角振动信号和所述失稳模态频率得出车辆前轮的摆振主频能量占比的步骤包括：

对所述转角振动信号进行频谱分析，得出所述转角振动信号的功率谱；

根据所述功率谱确定第一振动能量和第二振动能量，所述第一振动能量为所述失稳模态频率对应的振动能量，所述第二振动能量为所述功率谱中所有频率对应的振动能量之和；

所述摆振主频能量占比为所述第一振动能量和所述第二振动能量的比值。

进一步的，通过所述转角振动信号和所述失稳模态频率得出车辆前轮的摆振主频能量占比的步骤还包括：

对所述转角振动信号进行频谱分析前，对所述转角振动信号滤波处理，以去除所述转角振动信号中的噪声信号。

进一步的，求解磁流变阻尼器的最小补偿电流的步骤包括：

根据所述特征方程建立劳斯–赫尔维茨行列式；

根据劳斯–赫尔维茨稳定性判据求解所述劳斯–赫尔维茨行列式，得出所述最小补偿电流。

除了上面所描述的本发明实施例解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本发明实施例提供的车辆转向系统和车辆前轮摆振的监测控制方法所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施方式中作出进一步的详细的说明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中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，还可以根据这些图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的车辆转向系统的示意图；

图2为前轮摆振发生时右前轮转角幅值与车速和阻尼的关系图；

图3为本发明实施例提供的车辆前轮摆振的监测控制方法的流程图。

附图标记说明：

100-方向盘， 200-万向节；

300-中间摇臂， 400-车架；

410-转向器， 420-速度传感器；

411-齿轮， 412-齿条；

510-右转向横拉杆， 520-左转向横拉杆；

610-右前轮， 620-左前轮；

700-磁流变阻尼器， 800-转角传感器；

900-电子控制器。

具体实施方式

正如背景技术所述，相关技术中车辆前轮摆振监测控制方法在监测控制车辆前轮摆振时存在影响车辆转向性能的问题。本发明的发明人经研究发现，相关技术中，通过车辆前轮转角幅值监测车辆前轮摆振并通过控制系统控制车辆前轮摆振问题，由于车辆在正常转向和发生前轮摆振时，车辆前轮转角幅值均增大，导致车辆前轮摆振监测控制方法难以区分车辆正常转向和车辆前轮摆振，进而错误触发上述控制系统，影响车辆转向性能性能。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供的车辆转向系统和车辆前轮摆振监测控制方法，利用速度传感器和转角传感器采集车速和转角振动信号，通过电子控制器接收并处理车速和转角振动信号，得出车辆前轮的摆振主频能量占比和磁流变阻尼器的最小补偿电流，通过摆振主频能量占比监测车辆前轮摆振，通过最小补偿电流控制车辆前轮摆振，从而实现在不影响车辆转向性能的前提下监测控制车辆前轮摆振。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供的车辆转向系统包括方向盘100、万向节200、中间摇臂300、车架400、转向器410、右转向横拉杆510、右前轮610、左转向横拉杆520和左前轮620。其中，方向盘100、万向节200、中间摇臂300和转向器410依次连接，转向器410固定在车架400上，方向盘100的转动能够在万向节200和中间摇臂300的传递下，带动转向器410转动。转向器410的两侧分别连接右转向横拉杆510和左转向横拉杆520，且右转向横拉杆510连接右前轮610，左转向横拉杆520连接左前轮620。转向器410的转动能够带动右转向横拉杆510和左转向横拉杆520转动，进而带动右前轮610和左前轮620转动，实现动力由方向盘100到右前轮610和左前轮620的传递。

此外，右转向横拉杆510和左转向横拉杆520均设置有磁流变阻尼器700，各磁流变阻尼器700的电流大小相同，或者说，磁流变阻尼器700固定安装在右转向横拉杆510和左转向横拉杆520上，磁流变阻尼器700用于调整车辆转向系统的阻尼，如图2所示，在前轮摆振发生时，前轮转角的大小与车辆转向系统的阻尼和车速有关，在车速不变的前提下，增加车辆转向系统的阻尼可以有效抑制车辆摆振。

车架400还设置有速度传感器420，例如速度传感器420固定安装在车架400上，速度传感器420用于采集车速。

右前轮610和左前轮620上均设置有转角传感器800，或者说转角传感器800固定安装在右前轮610和左前轮620上，转角传感器800用于采集右前轮610和左前轮620的转角振动信号。

车辆转向系统还包括电子控制器900，电子控制器900与各磁流变阻尼器700、速度传感器420和转角传感器800均电连接。电子控制器900用于接收并处理车速和转角振动信号，得出车辆前轮的摆振主频能量占比和磁流变阻尼器700的最小补偿电流，并将最小补偿电流输出至磁流变阻尼器700。

摆振主频能量占比为转角信号功率谱中的失稳模态频率对应的振动能量与所有频率对应的振动能量之和的比值，摆振主频能量占比用于监测车辆前轮摆振。最小补偿电流为磁流变阻尼器700的最小补偿阻尼对应的电流，最小补偿电流用于消除车辆前轮摆振，磁流变阻尼器700的最小补偿阻尼为消除车辆前轮摆振对应的最小阻尼。

本实施例提供的车辆转向系统通过速度传感器420和转角传感器800采集车速和转角振动信号，通过电子控制器900接收并处理车速和转角振动信号，得出车辆前轮的摆振主频能量占比和磁流变阻尼器700的最小补偿电流，通过摆振主频能量占比监测车辆前轮摆振，通过最小补偿电流控制车辆前轮摆振，与相关技术相比，本实施例提供的车辆转向系统能够在不影响车辆转向性能的前提下监测控制车辆前轮摆振。

在一些实施例中，转向器410包括齿轮411和齿条412，齿轮411与齿条412和啮合，齿轮411连接中间摇臂300，齿条412的第一端连接右转向横拉杆510的第一端，齿条412的第二端连接左转向横拉杆520的第一端。

右转向横拉杆510的第二端连接右前轮610，左转向横拉杆520的第二端连接左前轮620。

上述连接方式能够使得方向盘100的动力方便高效的经由转向器410传递到右前轮610和左前轮620。

本发明实施例还提供了一种车辆前轮摆振的监测控制方法，应用于上述任一实施例中的车辆转向系统，车辆前轮摆振的监测控制方法包括：

将磁流变阻尼器700的电流设置为初始电流，初始电流可以是零，此时车辆转向系统处于第一状态，第一状态为待监测状态，此时需判断车辆转向系统是否发生车辆前轮摆振。

建立车辆转向系统在第一状态下关于车辆状态参数的动力学方程组。

采集车速和车辆前轮的转角振动信号，通过车速和动力学方程组得出车辆转向系统的失稳模态频率，失稳模态频率指车辆转向系统发生车辆前轮摆振时对应的模态频率。

通过转角振动信号和失稳模态频率得出摆振主频能量占比，当摆振主频能量占比大于设定阈值时，车辆转向系统产生车辆前轮摆振，以设定阈值为70％为例，当摆振主频能量占比大于70％时，车辆转向系统产生车辆前轮摆振，此时消除车辆前轮摆振；当摆振主频能量占比不大于70％时，车辆转向系统未产生车辆前轮摆振，此时不需要消除车辆前轮摆振。

求解磁流变阻尼器700的最小补偿电流，将磁流变阻尼器700的电流设置为最小补偿电流，此时车辆转向系统处于第二状态。最小补偿电流为磁流变阻尼器700的最小补偿阻尼对应的电流，最小补偿电流用于消除车辆前轮摆振，磁流变阻尼器700的最小补偿阻尼为消除车辆前轮摆振对应的最小阻尼，第二状态为车辆转向系统消除车辆前轮摆振后的状态。

本发明实施例提供的车辆前轮摆振的监测控制方法，如图3所示，通过车速和车辆转向系统在第一状态下的动力学方程组得出车辆转向系统的失稳模态频率，又根据车辆转向系统的失稳模态频率和转角振动信号得出摆振主频能量占比，根据摆振主频能量占比监测前轮摆振现象。通过求解磁流变阻尼器700的最小补偿电流，并将磁流变阻尼器700的电流设置为最小补偿电流，此时车辆转向系统处于第二状态，即消除前轮摆振后的状态，实现对车辆前轮摆振的控制。因此，与相关技术相比，本发明实施例提供的车辆前轮摆振的监测控制方法根据摆振主频能量占比和最小阻尼电流监测控制前轮摆振，实现了在不影响车辆转向性能的前提下监测控制车辆前轮摆振。

在一些实施例中，以图1所示的车辆转向系统为例，将两个磁流变阻尼器700的电流均设置为初始电流，初始电流可以是零，此时车辆转向系统处于待监测的第一状态。

车辆状态参数包括右前轮转角、左前轮转角、中间摇臂转角、右前轮侧偏角、左前轮侧偏角、车速和磁流变阻尼器700的电流，车辆转向系统的动力学方程组包括前轮转角、车速和磁流变阻尼器700的电流之间的瞬态动力学方程、车辆前轮转角与侧偏角之间的瞬态动力学方程和车辆前轮的非线性侧偏力方程。

前轮转角、车速、磁流变阻尼器700的电流之间的瞬态动力学关系包括公式(1)、公式(2)和公式(3)：

其中，θ₁为右前轮转角；θ₂为左前轮转角；θ₃为中间摇臂转角；J₁为右前轮转动惯量；c₁为右前轮610和左前轮620绕其主销转动的角阻尼；c₂为右转向横拉杆510和左转向横拉杆520的等效角阻尼；c_b＝c_b0+c_b1I为磁流变阻尼器700的等效角阻尼，c_b0和c_b1为磁流变阻尼系数，I为磁流变阻尼器700的电流；k₁为右转向横拉杆510和左转向横拉杆520的等效角刚度；R为右前轮610和左前轮620的滚动半径；τ为右前轮610和左前轮620的主销后倾角；n为右前轮610和左前轮620的机械拖距；F_y1为右前轮610的侧偏力；J₂为左前轮转动惯量；F_y2为左前轮620的侧偏力；J₃为中间摇臂转动惯量；c₃为中间摇臂转动角阻尼系数；k₂为中间摇臂转动阻尼转动角刚度；v为车速。上述各变量的单位均为国际单位制中的基本单位。

车辆前轮转角与侧偏角之间的瞬态动力学方程包括公式(4)和公式(5)：

其中，σ₀为左前轮和右前轮的松弛长度；a_m0为左前轮和右前轮的接地印迹半长度。上述各变量的单位均为国际单位制中的基本单位。

车辆左右前轮的非线性侧偏力包括公式(6)：

其中，k_t为第一轮胎系数，

为第二轮胎系数。

根据公式(1)～公式(6)，引入

则车辆转向系统的动力学方程组可转化为公式(7)：

采集车速的步骤包括：在车辆行驶过程中，通过速度传感器420采集车速，并将车速输出至电子控制器900。

采集车辆前轮的转角振动信号的步骤包括：在车辆行驶过程中，通过转角传感器800采集车辆前轮的转角振动信号，并将车辆前轮的转角振动信号输出至电子控制器900。

通过车速和动力学方程组得出车辆转向系统的失稳模态频率的步骤包括：

通过

(p,q＝1,2,…,8)求解动力学方程组的雅克比矩阵M(v)；

将雅克比矩阵M(v)代入det|M(v)-λI|＝0可得到系统特征方程如公式(8)所示：

求解特征方程的复特征值为λp＝a_p+b_pi，对应的模态频率为

p＝1,2,…,8。

其中实部大于零的复特征值对应的模态频率为失稳模态频率。

通过转角振动信号和失稳模态频率得出车辆前轮的摆振主频能量占比的步骤包括：

对转角振动信号进行频谱分析，得出转角振动信号的功率谱；

根据功率谱确定第一振动能量和第二振动能量，第一振动能量为失稳模态频率对应的振动能量，第二振动能量为功率谱中所有频率对应的振动能量之和；

摆振主频能量占比η为第一振动能量和第二振动能量的比值。

通过摆振主频能量占比η和预先设定的阈值η₀监测车辆前轮摆振是否发生，预先设定的阈值η₀可以为70％，当η≥η₀时，车辆转向系统发生车辆前轮摆振，此时需要对车辆前轮转角进行控制；当η≤η₀时，车辆转向系统未发生车辆前轮摆振，此时无需对车辆前轮转角进行控制，进而实现对车辆前轮摆振的监测，与相关技术相比，本实施例通过摆振主频能量占比监测车辆前轮摆振，避免了对车辆正常转向的误判。

求解磁流变阻尼器700的最小补偿电流的步骤包括：

根据特征方程建立劳斯–赫尔维茨行列式，根据劳斯–赫尔维茨稳定性判据求解劳斯–赫尔维茨行列式，得出最小补偿电流。

具体的，当监测到车辆前轮摆振现象发生时，针对当前车速，根据劳斯–赫尔维茨稳定判据求解磁流变阻尼器700的最小补偿电流：

令车辆转向系统的第7阶劳斯–赫尔维茨行列式

且所求结果需满足条件如下：

(1)车辆转向系统的特征方程所有系数均大于零，

(2)车辆转向系统的其余劳斯–赫尔维茨行列式均大于零，

即

和/>

均大于零。

进而获得磁流变阻尼器700的最小补偿电流，将磁流变阻尼器700的电流设置为最小补偿电流，此时车辆转向系统处于第二状态，即消除前轮摆振的状态。进而实现对车辆前轮摆振的有效控制。

在一些实施例中，通过转角振动信号和失稳模态频率得出车辆前轮摆振主频能量占比的步骤还可以包括：

对转角振动信号进行频谱分析前，对转角振动信号滤波处理，以去除转角振动信号中的噪声信号，滤波处理的方式可以是在电子控制器900中通过算法控制进行滤波，如均值滤波法，也可以是在电子控制器900上连接滤波器，通过硬件的方式进行滤波。

本实施例对转角振动信号进行滤波处理，能够去除噪声信号，进而提高车辆前轮摆振监测控制的准确性。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。

本发明的描述中，各实施例或实施方式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部分相互参见即可。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种车辆转向系统，其特征在于，包括方向盘、万向节、中间摇臂、转向器、车架、右转向横拉杆、右前轮、左转向横拉杆和左前轮；

所述方向盘、所述万向节、所述中间摇臂和所述转向器依次连接，所述转向器固定在车架上，所述转向器的两侧分别连接所述右转向横拉杆和所述左转向横拉杆，所述右转向横拉杆连接所述右前轮，所述左转向横拉杆连接所述左前轮；

所述右转向横拉杆和所述左转向横拉杆均设置有磁流变阻尼器，各所述磁流变阻尼器的电流大小相同；所述车架还设置有速度传感器，所述右前轮和所述左前轮均设置有转角传感器；

所述车辆转向系统还包括电子控制器，所述电子控制器与各所述磁流变阻尼器、所述速度传感器和所述转角传感器均电连接，所述电子控制器接收并处理所述速度传感器和所述转角传感器采集到的信号，得出车辆前轮的摆振主频能量占比和所述磁流变阻尼器的最小补偿电流，并将所述最小补偿电流输出至所述磁流变阻尼器。

2.根据权利要求1所述的车辆转向系统，其特征在于，所述转向器包括齿轮和齿条，所述齿轮与所述齿条啮合，所述齿轮连接所述中间摇臂，所述齿条的第一端连接所述右转向横拉杆的第一端，所述齿条的第二端连接所述左转向横拉杆的第一端；

所述右转向横拉杆的第二端连接所述右前轮，所述左转向横拉杆的第二端连接所述左前轮。

3.一种车辆前轮摆振的监测控制方法，其特征在于，应用于权利要求1-2任一所述的车辆转向系统，所述车辆前轮摆振监测控制方法包括：

将磁流变阻尼器的电流设置为初始电流，此时所述车辆转向系统处于第一状态；

建立所述车辆转向系统在所述第一状态下关于车辆状态参数的动力学方程组；

采集车速和车辆前轮的转角振动信号，通过所述车速和所述动力学方程组得出所述车辆转向系统的失稳模态频率；

通过所述转角振动信号和所述失稳模态频率得出车辆前轮的摆振主频能量占比，当所述摆振主频能量占比大于设定阈值时，所述车辆转向系统产生所述车辆前轮摆振；

求解所述磁流变阻尼器的最小补偿电流，将磁流变阻尼器的电流设置为所述最小补偿电流，此时所述车辆转向系统处于第二状态。

4.根据权利要求3所述的车辆前轮摆振的监测控制方法，其特征在于，所述车辆状态参数包括右前轮转角、左前轮转角、中间摇臂转角、右前轮侧偏角、左前轮侧偏角、车速和所述磁流变阻尼器的电流。

5.根据权利要求3所述的车辆前轮摆振的监测控制方法，其特征在于，采集所述车速的步骤包括：

在车辆行驶过程中，通过速度传感器采集所述车速，并将所述车速输出至电子控制器。

6.根据权利要求3所述的车辆前轮摆振的监测控制方法，其特征在于，采集车辆前轮的转角振动信号的步骤包括：

在车辆行驶过程中，通过转角传感器采集所述车辆前轮的转角振动信号，并将所述车辆前轮的转角振动信号输出至电子控制器。

7.根据权利要求3所述的车辆前轮摆振的监测控制方法，其特征在于，通过所述车速和所述动力学方程组得出所述车辆转向系统的失稳模态频率步骤包括：

求解所述动力学方程组的雅克比矩阵；

通过所述雅克比矩阵得出所述车辆转向系统的特征方程；

求解所述特征方程的复特征值，其中实部大于零的所述复特征值对应的模态频率为所述失稳模态频率。

8.根据权利要求3所述的车辆前轮摆振的监测控制方法，其特征在于，通过所述转角振动信号和所述失稳模态频率得出车辆前轮的摆振主频能量占比的步骤包括：

对所述转角振动信号进行频谱分析，得出所述转角振动信号的功率谱；

根据所述功率谱确定第一振动能量和第二振动能量，所述第一振动能量为所述失稳模态频率对应的振动能量，所述第二振动能量为所述功率谱中所有频率对应的振动能量之和；

所述摆振主频能量占比为所述第一振动能量和所述第二振动能量的比值。

9.根据权利要求7所述的车辆前轮摆振的监测控制方法，其特征在于，通过所述转角振动信号和所述失稳模态频率得出车辆前轮的摆振主频能量占比的步骤还包括：

对所述转角振动信号进行频谱分析前，对所述转角振动信号滤波处理，以去除所述转角振动信号中的噪声信号。

10.根据权利要求3所述的车辆前轮摆振的监测控制方法，其特征在于，求解磁流变阻尼器的最小补偿电流的步骤包括：

根据所述特征方程建立劳斯–赫尔维茨行列式；

根据劳斯–赫尔维茨稳定性判据求解所述劳斯–赫尔维茨行列式，得出所述最小补偿电流。

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