專利名稱：汽車主動(dòng)轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車控制系統(tǒng)，特別是涉及一種汽車主動(dòng)轉(zhuǎn)向的控制系統(tǒng)與方法。
背景技術(shù)：
對(duì)于傳統(tǒng)的汽車而言，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)從方向盤轉(zhuǎn)角到前輪轉(zhuǎn)角的角傳動(dòng)量是固定的，也就是說，在任何情況下，方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)量與車輛前輪的角轉(zhuǎn)動(dòng)量之間的比例是固定的。這種傳統(tǒng)汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的缺點(diǎn)是當(dāng)車輛在交通繁忙的市區(qū)路況或在車庫(kù)停車時(shí)需要很大角度的轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤才可以達(dá)到轉(zhuǎn)動(dòng)要求，這時(shí)司機(jī)需要大幅度地轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤；而當(dāng)汽車在高速行駛時(shí)，如果方向盤轉(zhuǎn)角過多或者側(cè)向風(fēng)干擾等影響，會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)向過多的問題，那么就會(huì)發(fā)生旋入(spin in)現(xiàn)象，這將直接威脅到汽車行駛的穩(wěn)定性和安全性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服傳統(tǒng)汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)量與車輛前輪的角轉(zhuǎn)動(dòng)量之間的比例固定，不能根據(jù)車輛行駛速度和狀況調(diào)節(jié)該比例的缺點(diǎn)，提供一種能夠根據(jù)車輛行駛情況改變轉(zhuǎn)向比例的汽車主動(dòng)轉(zhuǎn)向的控制系統(tǒng)及方法。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種汽車主動(dòng)轉(zhuǎn)向的控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括固定傳動(dòng)比控制單元，具有固定的傳動(dòng)比is0，用于根據(jù)方向盤的轉(zhuǎn)角δsw得到固定的車輪轉(zhuǎn)角δd；車速傳感器，用于感測(cè)車輛的運(yùn)行速度V；以及可變傳動(dòng)比控制單元，用于根據(jù)所述車速傳感器感測(cè)到的測(cè)量速度提供可變傳動(dòng)比is，并根據(jù)該可變傳動(dòng)比is和固定的車輪轉(zhuǎn)角δd獲得車輪轉(zhuǎn)角δ*。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種汽車主動(dòng)轉(zhuǎn)向的控制方法，所述方法包括步驟10，利用固定傳動(dòng)比is0根據(jù)方向盤的轉(zhuǎn)角δsw得到固定的車輪轉(zhuǎn)角δd；步驟20，獲得車輛運(yùn)行速度V；步驟30，根據(jù)車輛運(yùn)行速度V提供可變傳動(dòng)比is并根據(jù)該可變傳動(dòng)比is和固定的車輪轉(zhuǎn)角δd獲得車輪轉(zhuǎn)角δ*。
本發(fā)明提供的車輛主動(dòng)轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)及方法能夠根據(jù)車速調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比，進(jìn)行獨(dú)立于駕駛員操作之外的轉(zhuǎn)向介入，能夠在不同形式工況下合理地、適當(dāng)?shù)卦黾踊驕p小車輪轉(zhuǎn)角，具體地講，在車輛低速運(yùn)行時(shí)，本發(fā)明提供的主動(dòng)轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)采用較小的轉(zhuǎn)向控制比，適當(dāng)增加轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)向更加直接；高速轉(zhuǎn)彎時(shí)，控制系統(tǒng)采用較大的轉(zhuǎn)向控制比，適當(dāng)減小轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)向不直接，這樣車輛就變得更加穩(wěn)定和安全。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的汽車主動(dòng)轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的框圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明的包含線性傳動(dòng)比控制模塊的可變傳動(dòng)比控制單元的結(jié)構(gòu)框圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明的線性傳動(dòng)比曲線；圖4為根據(jù)本發(fā)明的包含主動(dòng)橫擺角速度控制模塊的可變傳動(dòng)比控制單元的結(jié)構(gòu)框圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明的主動(dòng)橫擺角速度控制模塊的結(jié)構(gòu)框圖；圖6為根據(jù)本發(fā)明的前饋控制部件的結(jié)構(gòu)框圖；圖7為根據(jù)本發(fā)明的基于車速的車輛穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益曲線；圖8為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的汽車主動(dòng)轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明的汽車主動(dòng)轉(zhuǎn)向控制方法的流程圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明的包含線性傳動(dòng)比控制步驟的汽車主動(dòng)轉(zhuǎn)向控制方法的流程圖；
圖11是根據(jù)本發(fā)明的包含主動(dòng)傳動(dòng)比控制步驟的汽車主動(dòng)轉(zhuǎn)向控制方法的流程圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明的主動(dòng)傳動(dòng)比控制步驟的流程圖；圖13是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的汽車主動(dòng)轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖1為根據(jù)本發(fā)明的汽車主動(dòng)轉(zhuǎn)向的控制系統(tǒng)的框圖。
圖中，本發(fā)明提供的汽車主動(dòng)轉(zhuǎn)向的控制系統(tǒng)包括固定傳動(dòng)比控制單元200，具有固定的傳動(dòng)比，用于根據(jù)方向盤的轉(zhuǎn)角δsw得到固定的車輪轉(zhuǎn)角δd；車速傳感器600，用于感測(cè)車輛的運(yùn)行速度V；以及可變傳動(dòng)比控制單元400，用于根據(jù)所述車速傳感器600感測(cè)到的測(cè)量速度提供可變傳動(dòng)比is，并根據(jù)該可變傳動(dòng)比is和固定的車輪轉(zhuǎn)角δd獲得車輪轉(zhuǎn)角δ*。
其中，所述車速傳感器600安裝在汽車上，其安裝方式可以是任何已知的安裝方式。
所述固定傳動(dòng)比控制單元200具有固定的傳動(dòng)比is0，即方向盤的轉(zhuǎn)角δsw與固定的車輪轉(zhuǎn)角δd之間的比值δsw/δd為恒定值is0。其中，所述固定傳動(dòng)比控制單元200可以是現(xiàn)有的直接轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，可以是任何能夠根據(jù)方向盤轉(zhuǎn)角而不經(jīng)任何修正直接得到車輪轉(zhuǎn)角的裝置。
根據(jù)本發(fā)明，如圖2所示，所述可變傳動(dòng)比控制單元400包括串行連接的線性傳動(dòng)比控制模塊410、第一減法器430、第二減法器440、電機(jī)位置控制模塊420以及加法器450，所述電機(jī)位置控制模塊420的輸出端通過反饋回路與所述第二減法器440連接。所述線性傳動(dòng)比控制單元400具有三個(gè)輸入端口411、412、413和一個(gè)輸出端口421，其中，輸入端口411和412連接在所述的線性傳動(dòng)比控制模塊410上，分別用于接收車輛速度信號(hào)V和方向盤轉(zhuǎn)角δsw；所述的輸入端口413與所述第一減法器430和所述加法器450連接，用于接收與所述方向盤轉(zhuǎn)角δsw對(duì)應(yīng)的固定車輪轉(zhuǎn)角δd；所述輸出端口421同所述加法器450連接。
所述線性傳動(dòng)比控制模塊410用于存儲(chǔ)線性傳動(dòng)比數(shù)據(jù)is，該數(shù)據(jù)如圖3所示。圖中，當(dāng)速度低于某速度值V1時(shí)，該傳動(dòng)比is保持在一個(gè)小于固定傳動(dòng)比is0的恒定值；當(dāng)速度大于V1而小于某一較高速度V3時(shí)，該傳動(dòng)比is線性增加，在速度V2時(shí)達(dá)到固定傳動(dòng)比is0；而當(dāng)速度高于某一較高速度V3時(shí)，該傳動(dòng)比is保持在一個(gè)大于固定傳動(dòng)比is0的恒定值。通常情況下，該傳動(dòng)比曲線可以通過大量的實(shí)驗(yàn)而獲得。
因此，當(dāng)速度V和方向盤轉(zhuǎn)角δsw從所述輸入端口411和412輸入到所述線性傳動(dòng)比控制模塊410時(shí)，根據(jù)該線性傳動(dòng)比曲線，在該控制模塊410的輸出端生成對(duì)應(yīng)的車輪轉(zhuǎn)角參考量δref*，該車輪轉(zhuǎn)角參考量δref*通過第一減法器430和從端口413輸入的固定車輪轉(zhuǎn)角δd相減，得到附加車輪轉(zhuǎn)角參考量δcref，該附加車輪轉(zhuǎn)角參考量δcref再通過所述電機(jī)位置控制模塊420形成附加車輪轉(zhuǎn)角δc，該附加車輪轉(zhuǎn)角δc再通過加法器450和從該加法器450輸入的與所述方向盤轉(zhuǎn)角δsw對(duì)應(yīng)的固定車輪轉(zhuǎn)角δd相加，得到總的車輪轉(zhuǎn)角δ*。所述電機(jī)位置控制模塊420與所述第二減法器440之間的反饋回路可以調(diào)節(jié)輸出的附加車輪轉(zhuǎn)角δc，使輸出的附加車輪轉(zhuǎn)角δc更加穩(wěn)定，從而使從輸出端口421輸出的總的車輪轉(zhuǎn)角δ*更加穩(wěn)定，需要理解的是，經(jīng)由該反饋回路反饋的所述第二減法器440的信號(hào)至少比從來自于第一減法器430的信號(hào)晚一個(gè)時(shí)鐘周期，因此系統(tǒng)在第一個(gè)時(shí)鐘周期時(shí)并沒有反饋發(fā)生，由于圖中所示的控制方式對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是經(jīng)常采用的方法，因此這里將不再詳述。從而，輸出的總的車輪轉(zhuǎn)角δ*就可以通過電機(jī)，以及齒輪來控制車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。當(dāng)然，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，也可以將受所述電機(jī)位置控制模塊420控制的電機(jī)的輸出作為δc，并將δc反饋到所述第二減法器440。
所述電機(jī)位置控制模塊420可以是任何能夠根據(jù)其輸入的角度信號(hào)控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度，所述電機(jī)位置控制模塊420可以是單片機(jī)，DSP芯片等。
然而，上述的可變傳動(dòng)比控制只能提供線性傳動(dòng)比的控制，對(duì)于比較復(fù)雜的形勢(shì)狀況來說，該線性傳動(dòng)比控制并不能提供優(yōu)化的轉(zhuǎn)向控制。
優(yōu)選情況下，本發(fā)明提供的汽車主動(dòng)轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)進(jìn)一步包括橫擺角速度傳感器100，用于感測(cè)汽車?yán)@垂直軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的所有運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)的實(shí)際橫擺角速度γ；和主動(dòng)橫擺角速度控制模塊490，用于替代所述線性傳動(dòng)比控制模塊410形成可變傳動(dòng)比控制單元400，根據(jù)橫擺角速度傳感器100感測(cè)到的車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)的橫擺角速度γ、車速傳感器600感測(cè)到的汽車速度V以及由固定傳動(dòng)比控制單元200得到的與方向盤轉(zhuǎn)角δsw對(duì)應(yīng)的車輪轉(zhuǎn)角δd來獲得車輪轉(zhuǎn)角參考量δref*。如圖4所示，所述主動(dòng)橫擺角速度控制模塊490有三個(gè)輸入端口411、414和415，所述端口411用于接收車輛速度V，所述輸入端口414用于接收由橫擺角速度傳感器100感測(cè)到的車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)的橫擺角速度γ，所述輸入端口415用于接收由固定傳動(dòng)比控制單元200得到的與方向盤轉(zhuǎn)角δsw對(duì)應(yīng)的車輪轉(zhuǎn)角δd。
所述主動(dòng)橫擺角速度控制模塊490的結(jié)構(gòu)如圖5所示。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述主動(dòng)橫擺角速度控制模塊490包括前饋控制部件491，用于接收由所述固定傳動(dòng)比控制單元200得到的固定車輪轉(zhuǎn)角δd并根據(jù)車速V將該車輪轉(zhuǎn)角δd轉(zhuǎn)換為參考橫擺角速度γref；減法器492，用于計(jì)算所述參考橫擺角速度γref和由所述橫擺角速度傳感器100感測(cè)到的車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)的實(shí)際橫擺角速度γ之間的差值；以及反饋控制部件493，用于接收所述橫擺角速度γ和所述參考橫擺角速度γref之間的差值并根據(jù)該差值計(jì)算圖3中所示的車輪轉(zhuǎn)角參考量δref*。
如圖5所示，設(shè)所述前饋控制部件491的傳遞函數(shù)為K1(s)，所述反饋控制部件493的反饋傳遞函數(shù)是K2(s)，所述參考橫擺角速度γref和車輪轉(zhuǎn)角δd之間的關(guān)系是；δd·K1(s)＝γref而則所述車輪轉(zhuǎn)角參考量δref*可以表示為，δref*=K2(s)·[γ-K1(s)·δd]]]>接下來，如圖3所示，所獲得的車輪轉(zhuǎn)角參考量再通過第一減法器430、電機(jī)位置控制模塊420、第二減法器440以及加法器450得到總的車輪轉(zhuǎn)角δ*，然后再通過電機(jī)，以及齒輪來控制車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。
圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明的所述前饋控制部件491的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，所述前饋控制部件491的傳遞函數(shù)K1(s)由一個(gè)基于車速V的車輛穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益α(V)和一個(gè)頻帶較寬的傳遞函數(shù)K11(s)組成，表示為α(V)·K11(s)。其中，從數(shù)學(xué)角度來看，α(V)表示橫擺角速度與車輪轉(zhuǎn)角之間的比值，稱為穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益，其隨速度的增益曲線表示為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的圖7此外，為了能夠快速計(jì)算出所需要的橫擺角速度控制目標(biāo)量，在前饋控制部件491中增加頻帶較寬的傳遞函數(shù)K11(s)，所謂頻帶較寬，意思是指該傳遞函數(shù)可以保證系統(tǒng)能夠較快地達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，優(yōu)選情況下，該傳遞函數(shù)的通式為，K11(s)＝(K33·s3+K32·s2+K31·s+K30)/(K23·s3+K22·s2+K21·s+K20)其中，各系數(shù)具體的值可以串聯(lián)校正控制理論，通過計(jì)算或仿真得到。
優(yōu)選情況下，所述反饋控制部件493為串聯(lián)校正控制器。
優(yōu)選情況下，本發(fā)明提供的主動(dòng)轉(zhuǎn)向的控制系統(tǒng)進(jìn)一步包括判斷單元300，如圖8所示。該判斷單元300連接在所述減法器492的輸出端，用于判斷所述減法器492輸出的所述橫擺角速度γ和所述參考橫擺角速度γref之間的差值，如果該差值小于一預(yù)設(shè)值，則利用包含有所述線性傳動(dòng)比控制模塊410的可變傳動(dòng)比控制單元400來獲得總的車輪轉(zhuǎn)角δ*，此時(shí)該判斷單元的輸出可以是一個(gè)使能信號(hào)，使所述線性傳動(dòng)比控制模塊410工作；否則利用包含有所述主動(dòng)橫擺角速度控制模塊490的可變傳動(dòng)比控制單元400來獲得總的車輪轉(zhuǎn)角δ*，此時(shí)該判斷單元的輸出可以是所述橫擺角速度γ和所述參考橫擺角速度γref之間的差值。為簡(jiǎn)化起見，圖8中省略了顯示在圖2和圖4中的其他加法器、減法器、輸入/輸出端口以及電機(jī)位置控制模塊。
所述比較單元300可以利用硬件電路或單片機(jī)形成。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種汽車主動(dòng)轉(zhuǎn)向的控制方法，所述方法包括步驟10，利用固定傳動(dòng)比is0根據(jù)方向盤的轉(zhuǎn)角δsw得到固定的車輪轉(zhuǎn)角δd；步驟20，獲得車輛運(yùn)行速度V；步驟30，根據(jù)車輛運(yùn)行速度V提供可變傳動(dòng)比is并根據(jù)該可變傳動(dòng)比is和固定的車輪轉(zhuǎn)角δd獲得車輪轉(zhuǎn)角δ*。如圖9所示。
其中，可以利用安裝在汽車上的車速傳感器來測(cè)得車速，傳感器的安裝方式可以是任何已知的安裝方式。
根據(jù)本發(fā)明，如圖10所示，所述步驟30包括步驟31，提供隨車輛速度V線性變化的可變傳動(dòng)比曲線is(這里稱為線性傳動(dòng)比曲線is)，該曲線如圖3所示，利用該與車輛運(yùn)行速度V相關(guān)的線性傳動(dòng)比曲線is，根據(jù)在步驟20獲得的車輛運(yùn)行速度V得到車輪轉(zhuǎn)角參考量δref*步驟32，將在步驟31獲得的車輪轉(zhuǎn)角參考量δref*減去在步驟10獲得的固定車輪轉(zhuǎn)角δd，從而得到附加車輪轉(zhuǎn)角參考量δcref；步驟33，根據(jù)在步驟32得到的附加車輪轉(zhuǎn)角參考量δcref生成附加車輪轉(zhuǎn)角δc，并且利用所述附加車輪轉(zhuǎn)角參考量δcref與生成的附加車輪轉(zhuǎn)角δc的差值來調(diào)節(jié)生成的δc的大?。徊襟E34，將在步驟10得到的固定車輪轉(zhuǎn)角δd和在步驟33得到的附加車輪轉(zhuǎn)角δc相加得到總的車輪轉(zhuǎn)角δ*。
需要理解的是，由于在設(shè)計(jì)時(shí)δc的生成至少要比δcref的生成落后一個(gè)時(shí)鐘周期，因此在第一次執(zhí)行步驟33時(shí)，所述附加車輪轉(zhuǎn)角參考量δcref并不和附加車輪轉(zhuǎn)角δc相減，而計(jì)算二者差值開始于第二次執(zhí)行步驟33。此外，在步驟34得到總的車輪轉(zhuǎn)角δ*之后，則可以利用該轉(zhuǎn)角δ*對(duì)車輪進(jìn)行控制。
然而，上述的可變傳動(dòng)比控制只能提供線性傳動(dòng)比控制，對(duì)于比較復(fù)雜的形勢(shì)狀況來說，該線性傳動(dòng)比控制并不能提供優(yōu)化的轉(zhuǎn)向控制。
優(yōu)選情況下，如圖11所示，本發(fā)明提供的汽車主動(dòng)轉(zhuǎn)向的控制方法進(jìn)一步包括步驟40和步驟50，在步驟40，感測(cè)汽車?yán)@垂直軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的所有運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)的實(shí)際橫擺角速度γ；步驟50可以替代上述步驟31，提供隨車輛運(yùn)行速度主動(dòng)變化的主動(dòng)傳動(dòng)比is(這里稱為主動(dòng)傳動(dòng)比)，根據(jù)在步驟40感測(cè)到的車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)的實(shí)際橫擺角速度γ、汽車速度V以及在步驟10得到的固定的車輪轉(zhuǎn)角δd來獲得車輪轉(zhuǎn)角參考量δref*。
在步驟40，可以利用橫擺角速度傳感器100來感測(cè)車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)的實(shí)際橫擺角速度γ。
優(yōu)選情況下，如圖12所示，所述步驟50包括在步驟51，提供與車輛行駛速度V相關(guān)的前饋傳遞函數(shù)K1(s)，接收在步驟10得到的固定車輪轉(zhuǎn)角δd并根據(jù)所述前饋傳遞函數(shù)K1(s)將該車輪轉(zhuǎn)角δd轉(zhuǎn)換為參考橫擺角速度γref，所述參考橫擺角速度γref和車輪轉(zhuǎn)角δd之間的關(guān)系是；
δd·K1(s)＝γref步驟52，用于計(jì)算在步驟51得到的所述參考橫擺角速度γref和由在步驟40感測(cè)到的車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)的實(shí)際橫擺角速度γ之間的差值；以及步驟53，用于提供反饋傳遞函數(shù)K2(s)，接收所述橫擺角速度γ與所述參考橫擺角速度γref之間的差值并根據(jù)該差值和所述傳遞函數(shù)K2(s)來計(jì)算車輪轉(zhuǎn)角參考量δref*，其關(guān)系為δref*=K2(s)·[γ-K1(s)·δd]]]>其中，優(yōu)選情況下，如圖6所示，所述前饋傳遞函數(shù)K1(s)由一個(gè)基于車速V的車輛穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益α(V)和一個(gè)頻帶較寬的傳遞函數(shù)K11(s)組成，表示為α(V)·K11(s)。從數(shù)學(xué)角度來看，α(V)表示橫擺角速度與車輪轉(zhuǎn)角之間的比值，其隨速度的增益曲線表示為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的圖7此外，為了能夠快速計(jì)算出所需要的橫擺角速度控制目標(biāo)量，在前饋控制部件491中增加頻帶較寬的傳遞函數(shù)K11(s)，所謂頻帶較寬，意思是指該傳遞函數(shù)可以保證系統(tǒng)能夠較快地達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，優(yōu)選情況下，該傳遞函數(shù)的通式為，K11(s)＝(K33·s3+K32·s2+K31·s+K30)/(K23·s3+K22·s2+K21·s+K20)其中，各系數(shù)具體的值可以利用串聯(lián)校正控制理論，通過計(jì)算或仿真得到。
所述步驟53的傳遞函數(shù)K2(s)可以由串聯(lián)校正控制器實(shí)現(xiàn)。
優(yōu)選情況下，本發(fā)明提供的主動(dòng)轉(zhuǎn)向的控制方法進(jìn)一步包括步驟60，如圖13所示，該步驟60位于步驟52之后，用于判斷所述參考橫擺角速度γref和由在步驟40感測(cè)到的車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)的實(shí)際橫擺角速度γ之間的差值的大小，如果該差值小于一預(yù)設(shè)值，則執(zhí)行步驟31，即利用線性傳動(dòng)比來計(jì)算車輪轉(zhuǎn)角參考量δref*；否則執(zhí)行步驟53，即利用主動(dòng)傳動(dòng)比來計(jì)算車輪轉(zhuǎn)角參考量δref*。在步驟31或步驟53之后，執(zhí)行圖10中的步驟32-34，這里將不再詳述。
步驟60可以由硬件電路或單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。
需要理解的是，上述的描寫以及附圖僅僅是用來解釋和示例本發(fā)明的，而不是來限定本發(fā)明的，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動(dòng)而做出的修改都不脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種汽車主動(dòng)轉(zhuǎn)向的控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括固定傳動(dòng)比控制單元(200)、車速傳感器(600)以及可變傳動(dòng)比控制單元(400)；固定傳動(dòng)比控制單元(200)具有固定的傳動(dòng)比is0，用于根據(jù)方向盤的轉(zhuǎn)角δsw得到固定的車輪轉(zhuǎn)角δd；車速傳感器(600)用于感測(cè)車輛的運(yùn)行速度V；可變傳動(dòng)比控制單元(400)用于根據(jù)所述車速傳感器(600)感測(cè)到的車輛行駛速度V提供可變傳動(dòng)比is，并根據(jù)該可變傳動(dòng)比is和固定的車輪轉(zhuǎn)角δd獲得車輪轉(zhuǎn)角δ*。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所示的控制系統(tǒng)，其中，所述可變傳動(dòng)比控制單元(400)包括串行連接的線性傳動(dòng)比控制模塊(410)、第一減法器(430)、第二減法(440)、電機(jī)位置控制模塊(420)以及加法器(450)；所述電機(jī)位置控制模塊(420)的輸出端通過反饋回路與所述第二減法器(440)連接；所述線性傳動(dòng)比控制單元(400)具有三個(gè)輸入端口(411、412、413)和一個(gè)輸出端口(421)；輸入端口(411和412)連接在所述的線性傳動(dòng)比控制模塊(410)上，分別用于接收車輛速度信號(hào)V和方向盤轉(zhuǎn)角δsw；所述的輸入端口(413)與所述第一減法器(430)和所述加法器(450)連接，用于接收與所述方向盤轉(zhuǎn)角δsw對(duì)應(yīng)的固定車輪轉(zhuǎn)角δd；所述輸出端口(421)同所述加法器(450)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制系統(tǒng)，其中，所述控制系統(tǒng)進(jìn)一步包括橫擺角速度傳感器(100)和主動(dòng)橫擺角速度控制模塊(490)橫擺角速度傳感器(100)用于感測(cè)汽車?yán)@垂直軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的所有運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)的實(shí)際橫擺角速度γ；主動(dòng)橫擺角速度控制模塊(490)用于替代所述線性傳動(dòng)比控制模塊(410)形成可變傳動(dòng)比控制單元(400)，該可變傳動(dòng)比控制單元(400)根據(jù)橫擺角速度傳感器(100)感測(cè)到的車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)的橫擺角速度γ、車速傳感器(600)感測(cè)到的汽車速度V以及由固定傳動(dòng)比控制單元(200)得到的與方向盤轉(zhuǎn)角δsw對(duì)應(yīng)的車輪轉(zhuǎn)角δd來獲得車輪轉(zhuǎn)角參考量δref*；所述主動(dòng)橫擺角速度控制模塊(490)有三個(gè)輸入端口(411、414以及415)，所述端口(411)用于接收車輛速度V，所述輸入端口(414)用于接收由橫擺角速度傳感器100感測(cè)到的車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)的橫擺角速度γ，所述輸入端口(415)用于接收由固定傳動(dòng)比控制單元(200)得到的與方向盤轉(zhuǎn)角δsw對(duì)應(yīng)的車輪轉(zhuǎn)角δd。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制系統(tǒng)，其中，所述主動(dòng)橫擺角速度控制模塊(490)包括前饋控制部件(491)、減法器(492)以及反饋控制部件(493)；前饋控制部件(491)用于接收由所述固定傳動(dòng)比控制單元(200)得到的固定車輪轉(zhuǎn)角δd并根據(jù)車速V將該車輪轉(zhuǎn)角δd轉(zhuǎn)換為參考橫擺角速度γref；減法器(492)用于計(jì)算所述參考橫擺角速度γref和由所述橫擺角速度傳感器(100)感測(cè)到的車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)的橫擺角速度γ之間的差值；反饋控制部件(493)用于接收所述橫擺角速度γ和所述參考橫擺角速度γref之間的差值并根據(jù)該差值計(jì)算車輪轉(zhuǎn)角參考量δref*。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制系統(tǒng)，其中，所述前饋控制部件(491)具有前饋傳遞函數(shù)K1(s)，所述參考橫擺角速度γref與所述固定車輪轉(zhuǎn)角δd之間的關(guān)系是δd·K1(s)＝γref。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制系統(tǒng)，其中，所述前饋傳遞函數(shù)K1(s)的表達(dá)式為K1(s)＝α(V)·K11(s)，其中α(V)表示橫擺角速度γ與車輪轉(zhuǎn)角δd之間的比值，K11(s)為寬頻帶的傳遞函數(shù)，傳遞函數(shù)的通式為，K11(s)＝(K33·s3+K32·s2+K31·s+K30)/(K23·s3+K22·s2+K21·s+K20)
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的控制系統(tǒng)，其中，所述反饋控制部件(493)具有傳遞函數(shù)K2(s)，從而車輪轉(zhuǎn)角參考量δref*的表達(dá)式為δref*=K2(s)·[γ-K1(s)·δd]]]>
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制系統(tǒng)，其中，所述反饋控制部件(493)是串聯(lián)校正控制器。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制系統(tǒng)，其中，所述控制系統(tǒng)進(jìn)一部包括判斷單元(300)，該判斷單元(300)連接在所述減法器(492)的輸出端，用于判斷所述減法器(492)輸出的所述橫擺角速度γ和所述參考橫擺角速度γref之間的差值，如果該差值小于一預(yù)設(shè)值，則利用包含有所述線性傳動(dòng)比控制模塊(410)的可變傳動(dòng)比控制單元(400)來獲得總的車輪轉(zhuǎn)角δ*；否則利用包含有所述主動(dòng)橫擺角速度控制模塊(490)的可變傳動(dòng)比控制單元(400)來獲得總的車輪轉(zhuǎn)角δ*。
10.一種汽車主動(dòng)轉(zhuǎn)向的控制方法，該控制方法包括步驟(10)，利用固定傳動(dòng)比is0根據(jù)方向盤的轉(zhuǎn)角δsw得到固定的車輪轉(zhuǎn)角δd；步驟(20)，獲得車輛運(yùn)行速度V；步驟(30)，根據(jù)車輛運(yùn)行速度V提供可變傳動(dòng)比is并根據(jù)該可變傳動(dòng)比is和固定的車輪轉(zhuǎn)角δd獲得車輪轉(zhuǎn)角δ*。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的控制方法，其中，所述步驟(30)包括步驟31，提供隨車輛速度V線性變化的可變傳動(dòng)比曲線is，利用該與車輛運(yùn)行速度V相關(guān)的線性傳動(dòng)比曲線is，根據(jù)在步驟(20)獲得的車輛運(yùn)行速度V得到車輪轉(zhuǎn)角參考量δref*；步驟(32)，將在步驟(31)獲得的車輪轉(zhuǎn)角參考量δref*減去在步驟(10)獲得的固定車輪轉(zhuǎn)角δd，從而得到附加車輪轉(zhuǎn)角參考量δcref；步驟(33)，根據(jù)在步驟(32)得到的附加車輪轉(zhuǎn)角參考量δcref生成附加車輪轉(zhuǎn)角δc，并且利用所述附加車輪轉(zhuǎn)角參考量δcref與生成的附加車輪轉(zhuǎn)角δc的差值來調(diào)節(jié)生成的δc的大??；步驟(34)，將在步驟(10)得到的固定車輪轉(zhuǎn)角δd和在步驟(33)得到的附加車輪轉(zhuǎn)角δc相加得到總的車輪轉(zhuǎn)角δ*。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的控制方法，進(jìn)一步包括步驟(40)和步驟(50)，在步驟(40)，感測(cè)汽車?yán)@垂直軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的所有運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)的實(shí)際橫擺角速度γ；步驟(50)替代步驟(31)，提供隨車輛運(yùn)行速度主動(dòng)變化的主動(dòng)傳動(dòng)比is，根據(jù)在步驟(40)感測(cè)到的車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)的實(shí)際橫擺角速度γ、在步驟(20)得到的汽車速度V以及在步驟(10)得到的固定的車輪轉(zhuǎn)角δd來獲得車輪轉(zhuǎn)角參考量δref*。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的控制方法，其中，所述步驟(50)包括步驟(51)，提供與車輛行駛速度V相關(guān)的前饋傳遞函數(shù)K1(s)，接收在步驟10得到的固定車輪轉(zhuǎn)角δd并根據(jù)所述前饋傳遞函數(shù)K1(s)將該車輪轉(zhuǎn)角δd轉(zhuǎn)換為參考橫擺角速度γref；步驟(52)，計(jì)算在步驟(51)得到的所述參考橫擺角速度γref和由在步驟(40)感測(cè)到的車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)的實(shí)際橫擺角速度γ之間的差值；以及步驟(53)，提供反饋傳遞函數(shù)K2(s)，接收所述橫擺角速度γ與所述參考橫擺角速度γref之間的差值并根據(jù)該差值和所述傳遞函數(shù)K2(s)來計(jì)算車輪轉(zhuǎn)角參考量δref*。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的控制方法，其中，所述參考橫擺角速度γref與所述固定車輪轉(zhuǎn)角δd之間的關(guān)系是δd·K1(s)＝γref。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的控制方法，其中，所述前饋傳遞函數(shù)K1(s)的表達(dá)式為K1(s)＝α(V)·K11(s)，其中α(V)表示橫擺角速度γ與車輪轉(zhuǎn)角δd之間的比值，K11(s)為寬頻帶的傳遞函數(shù)，傳遞函數(shù)的通式為，K11(s)＝(K33·s3+K32·s2+K31·s+K30)/(K23·s3+K22·s2+K21·s+K20)
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的控制方法，其中，車輪轉(zhuǎn)角參考量δref*的表達(dá)式為，δref*=K2(s)·[γ-K1(s)·δd]]]>
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的控制方法，進(jìn)一步包括步驟(60)，所述步驟(60)位于步驟(52)之后，用于判斷所述參考橫擺角速度γref和由在步驟(40)感測(cè)到的車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)的實(shí)際橫擺角速度γ之間的差值的大小，如果該差值小于一預(yù)設(shè)值，則執(zhí)行步驟(31)，即利用線性傳動(dòng)比來計(jì)算車輪轉(zhuǎn)角參考量δref*；否則執(zhí)行步驟(53)，即利用主動(dòng)傳動(dòng)比來計(jì)算車輪轉(zhuǎn)角參考量δref*。
全文摘要
本發(fā)明提供一種汽車主動(dòng)轉(zhuǎn)向的控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括固定傳動(dòng)比控制單元，具有固定的傳動(dòng)比i
文檔編號(hào)B62D6/02GK1986319SQ20051013469
公開日2007年6月27日 申請(qǐng)日期2005年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月19日
發(fā)明者王汝輝 申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司