转矩驱动/转角反馈双向控制方法在线控转向系统中的应用



转矩驱动/转角反馈双向控制方法在线控转向系统中的应用

线控转向系统能提高车辆的操纵稳定性,并提供转向助力。由于取消了转向盘和转向车轮之间的机械连接，汽车转向系统除了要实现驾驶员操纵意图外,还要向驾驶员反馈路面信息。针对线控转向系统提出了一种新的双边控制结构,即带有力矩增益和位置增益的转矩驱动/转角反馈型双边控制结构，通过驾驶员的输入力矩直接驱动转向执行电机，进而带动转向车轮转向，同时通过转向盘转角对齿轮齿条转向器中小齿轮转角的跟随进行路感模拟，该方法不需要估计或者测量转向车轮与路面的转动阻力。计算机仿真和实车的试验结果证实了转矩和位置双边控制方法的有效性，同时，获得的转向和回正过程的动力学特性与传统的机械转向系统非常相似。

线控转向系统由两模块组成：转向模块和转向执行模块。转向模块由EPS单元和模拟阻力矩的辅助电机构成，安装在底部的传感器用来间接测量电机转角。转向执行模块由转向电机、减速器、转向齿轮和前轮构成，电机和减速器同转向模块相同，角传感器被安装在小齿轮上。控制结构把执行模块看作主动部分，转向模块看作从动部分。路面传感器转角/减速比（θm/rg）由转向模块的位置控制器控制，根据小齿轮半径（θp）和转向模块与小齿轮之间的角传动比（β）即可确定角耦合；根据传感器扭转力（Ts）和转向模块与小齿轮之间的扭矩比1/α，通过转向电机的扭矩控制器控制转向电机电流（iα），从而确定扭矩耦合。利用该控制方法，车轮转角反馈给驾驶员，转向电机的输出扭矩则根据扭矩传感器来控制。

Xiang Wang et al. SAE 2012-01-0792.

编译：陈健