集成电动助力转向和主动转向的组合控制系统的制作方法

集成电动助力转向和主动转向的组合控制系统的制作方法
【专利摘要】公开了一种集成电动助力转向和主动转向的组合控制系统，包括主动转向控制系统、电动助力转向控制系统、基于横摆角速度的调整控制系统以及基于转向盘力矩的调整控制系统，主动转向控制系统和电动助力转向控制系统分别与车速传感器和转向盘转角传感器连接，用于将输入的车速和转向盘转角进行计算和处理，以输出一个总的前轮转角控制信号发送给整车系统，实现前轮的主动转向；基于横摆角速度的调整控制系统用于将获取的横摆角速度值进行调整以反馈给所述主动转向控制系统，从而对前轮转角控制信号进行修正；基于转向盘力矩的调整控制系统将获取的转向盘力矩值进行调整以反馈给电动助力转向控制系统，从而对输出的前轮转角控制信号进行修正。
【专利说明】集成电动助力转向和主动转向的组合控制系统

【技术领域】
[0001] 本发明涉及汽车控制领域，尤其涉及一种集成电动助力转向和主动转向的组合控 制系统。

【背景技术】
[0002] 主动转向系统（AFS)是未来汽车自动驾驶、行驶稳定性控制和舒适性操纵（变传 动比操纵）的必然发展需求。目前，基于安全性考虑，采用人工操纵与电动叠加式组合控制 转向的AFS已经投入实用。在转向助力方面，电动助力（EPS)已经得到迅速发展，成为小型 轿车的首选。随着AFS的逐步投入应用和向中低档车的转移，将AFS与EPS组合则会成为 未来需求。但目前还没有将AFS与EPS组合有效使用的控制系统。


【发明内容】

[0003] 本发明的多个方面提供一种集成电动助力转向和主动转向的组合控制系统，既可 以满足高效助力提高操作舒适性的要求，又可以通过主动转向控制，改善转向传动比、提高 操纵稳定性，获得理想的转向控制特性。尤其适用于中小型车辆
[0004] 本发明提供了一种集成电动助力转向和主动转向的组合控制系统，包括主动转向 控制系统、电动助力转向控制系统、基于横摆角速度的调整控制系统以及基于转向盘力矩 的调整控制系统，所述主动转向控制系统和电动助力转向控制系统分别与车速传感器和转 向盘转角传感器连接，用于将车速传感器输入的车速和转向盘转角传感器输入的转向盘转 角进行计算和处理，以输出并形成一个总的前轮转角控制信号发送给整车系统，实现前轮 的转向；所述基于横摆角速度的调整控制系统连接于所述整车系统和主动转向控制系统之 间，用于将获取的横摆角速度值进行处理和调整，并将处理结果反馈给所述主动转向控制 系统，从而对输出的所述前轮转角控制信号进行修正；所述基于转向盘力矩的调整控制系 统连接于所述整车系统和电动助力转向控制系统之间，用于将获取的转向盘力矩值进行处 理和调整，并将处理结果反馈给所述电动助力转向控制系统，从而进一步对输出的所述前 轮转角控制信号进行修正。
[0005] 在本发明一个实施例中，所述主动转向控制系统包括依次连接的控制单元、第一 减法器、位置调节控制器、第二减法器、电流调节控制器、功率驱动模块、助转角电机和转向 机构，分别与所述助转角电机连接的转角位置传感器和电流传感器；所述控制单元根据输 入的车速和转向盘转角生成位置参考信号，所述第一减法器通过输入的所述位置参考信号 和转角位置传感器发送的位置反馈信号产生的偏差信号发送给所述位置调节控制器，得到 电流参考信号；所述第二减法器通过输入的所述电流参考信号和经电流传感器输出的电流 反馈信号产生的偏差信号发送给所述电流调节控制器，并通过电流调节控制器的输出去调 节PWM，进而控制功率开关管的导通与关断，并通过助转角电机传递给转向机构，从而实现 对助转角电机的位置跟踪控制。
[0006] 作为上述方案的改进，所述位置调节控制器和电流调节控制器均采用PI控制器。
[0007] 在本发明另一个实施例中，所述主动转向控制系统包括依次连接的控制单元、第 一减法器、位置调节控制器、第二减法器、速率调节控制器、第三减法器、电流调节控制器、 功率驱动模块、助转角电机和转向机构，分别与所述助转角电机连接的转角位置传感器和 电流传感器，以及连接于所述转角位置传感器和第二减法器之间的微分单元，所述微分单 元用于根据置传感器发送的位置反馈信号计算出当前转速；所述控制单元根据输入的车速 和转向盘转角生成位置参考信号，所述第一减法器通过输入的所述位置参考信号和转角位 置传感器发送的位置反馈信号产生的偏差信号发送给所述位置调节控制器，得到速度参考 信号；所述第二减法器通过输入的所述速度参考信号和当前转速产生的偏差信号发送给 所述速率调节控制器，得到电流参考信号；所述第三减法器通过输入的所述电流参考信号 和经电流传感器输出的电流反馈信号产生的偏差信号发送给所述电流调节控制器，并通过 电流调节控制器的输出去调节PWM，进而控制功率开关管的导通与关断，并通过助转角电机 传递给转向机构，从而实现对助转角电机的位置跟踪控制。
[0008] 作为上述方案的改进，所述位置调节控制器采用专家PID控制器，所述速率调节 控制器和电流调节控制器均采用PI或PID控制器。
[0009] 作为上述方案的改进，所述电动助力转向控制系统包括依次连接的转向盘回正特 性控制单元、第四减法器、转速调节控制器、第五减法器、电流调节控制器、助力电机和转向 机构，连接于所述助力电机和第五减法器之间的电流传感器以及连接于所述转向机构和第 四减法器之间的转向盘转速传感器；所述转向盘回正特性控制单元根据输入的车速和转向 盘转角生成转速参考信号，所述第四减法器通过输入的所述转速参考信号和转向盘转速传 感器发送的转向盘转速反馈信号产生的偏差信号发送给所述转速调节控制器，得到电流参 考信号；所述第五减法器通过输入的所述电流参考信号和经电流传感器输出的电流反馈信 号产生的偏差信号发送给所述电流调节控制器，电流调节控制器输出的控制信号通过助转 角电机传递给转向机构。
[0010] 作为上述方案的改进，所述转速调节控制器采用滑模变结构控制器，所述电流调 节控制器采用专家PID控制器。
[0011] 作为上述方案的改进，所述基于横摆角速度的调整控制系统包括汽车参考模型和 第六减法器和横摆角速度传感器，所述汽车参考模型根据输入的车速和转向盘转角生成理 想横摆角速度，所述横摆角速度传感器用于获取整车系统当前的实际横摆角速度，所述第 六减法器通过输入的所述理想横摆角速度和横摆角速度传感器发送的实际横摆角速度产 生的偏差信号发送给所述主动转向控制系统，以修正所述前轮转角控制信号，且修正后的 前轮转角控制信号由助转角电机通过变传动比机构传递给整车系统的转向机构。
[0012] 作为上述方案的改进，所述基于转向盘力矩的调整控制系统包括基于折线性目标 转矩的转向盘助力特性控制单元、第七减法器、转向盘转矩调节控制器和角度扭矩传感器， 所述基于折线性目标转矩的转向盘助力特性控制单元根据输入的车速和转向盘转角生成 理想转向盘转矩，所述角度扭矩传感器用于获取整车系统当前的实际转向盘转矩，所述第 七减法器通过输入的所述理想转向盘转矩和角度扭矩传感器发送的实际转向盘转矩产生 的偏差信号发送给所述转向盘转矩调节控制器，并将调节结果由电动助力转向控制系统的 助转角电机传递给整车系统的转向机构。
[0013] 作为上述方案的改进，所述转向盘转矩调节控制器采用滑模变结构控制器。
[0014] 与现有技术相比，本发明公开的集成电动助力转向和主动转向的组合控制系统具 有如下有益效果：
[0015] 1、针对电动助力转向系统和变传动比机构，设计了电动助力和主动转向组合系 统，在现有的动力转向系统上，实现了主动转向功能，电动助力转向系统实现辅助的助力， 变传动比机构中的助转角电机施加辅助的前轮转角，实现独立于驾驶员的转向干预，主动 地改变前轮转向角，提高转向性能和驾驶舒适性的同时，也提高了车辆的稳定性。
[0016] 2、对整个组合转向系统，为了克服EPS和AFS的相互影响，修改了系统的控制策 略，采用力矩闭环控制和电流转速双闭环回正控制策略，使得整个系统的控制精度和稳定 性得到了提高。
[0017] 3、组合系统的力矩闭环控制策略和电流转速双闭环回正控制策略大大加强了整 个转向系统的抗干扰能力，改善了转向盘转动时的平滑性及左右对称性。
[0018] 4、采用滑模变结构控制控制速度快，控制精度高，稳定性好的优点正好满足 EPS+AFS组合系统的控制要求，具有较强的鲁棒性，增强了组合系统的抗干扰能力。

【专利附图】

【附图说明】
[0019] 图1是本发明实施例中一种集成电动助力转向和主动转向的组合控制系统的结 构示意图；
[0020] 图2是图1所示的电动助力转向和主动转向的组合实现前轮转向结构示意图；
[0021] 图3是图1所示的主动转向控制系统的一个实施例的结构示意图；
[0022] 图4是图1所示的主动转向控制系统的另一个实施例的结构示意图；
[0023] 图5是PID控制器原理示意图；
[0024] 图6是典型二阶系统阶跃响应误差曲线；
[0025] 图7是电动助力转向控制系统的结构示意图；
[0026] 图8是_阶系统的状态娃基滑t旲运动不意图；
[0027] 图9是基于横摆角速度的调整控制系统的结构示意图；
[0028] 图10是基于转向盘力矩的调整控制系统的结构示意图；
[0029] 图11显示了本发明的集成电动助力转向和主动转向的组合控制系统的控制逻辑 过程。

【具体实施方式】
[0030] 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。
[0031] 参见图1，是本发明实施例提供的一种集成电动助力转向和主动转向的组合控制 系统的结构示意图。该集成电动助力转向和主动转向的组合控制系统包括主动转向控制系 统1、电动助力转向控制系统2、基于横摆角速度的调整控制系统3以及基于转向盘力矩的 调整控制系统4,所述主动转向控制系统1和电动助力转向控制系统2分别与车速传感器 10和转向盘转角传感器20连接，用于将车速传感器10输入的车速V和转向盘转角传感器 20输入的转向盘转角Ssw进行计算和处理，以输出并形成一个总的前轮转角δ fw控制信号 发送给整车系统5，实现前轮的主动转向；所述基于横摆角速度的调整控制系统3连接于 所述整车系统5和主动转向控制系统1之间，用于将获取的横摆角速度值γ进行处理和调 整，并将处理结果反馈给所述主动转向控制系统1，从而对输出的所述前轮转角控制信号进 行修正；所述基于转向盘力矩的调整控制系统4连接于所述整车系统5和电动助力转向控 制系统2之间，用于将获取的转向盘力矩值β进行处理和调整，并将处理结果反馈给所述 电动助力转向控制系统2,从而进一步对输出的所述前轮转角控制信号进行修正。
[0032] 本发明的集成电动助力转向和主动转向的组合控制系统是基于现有的EPS和AFS 系统进行组合并改进而得到的，本发明组合系统同时具备了主动转向控制和电动助力转向 系统机械连接的特点，如图2所示，将转向轴式转向机构的转向管柱通过一套行星齿轮机 构与AFS执行器一一助转角电机相连，驾驶员通过转向盘施加在转向轮上的转角则通过助 转角电机增大或减小，从而实现可变传动比控制和车辆的稳定性控制；原EPS系统中的助 力电机，则依照车辆当前的行驶情况和转向盘转矩，对驾驶员操纵转向盘的转向力进行调 整。因此本发明的EPS+AFS组合系统可通过EPS助力电机和AFS助转角电机，对转向盘转 矩和前轮转角分别进行调节，进而实现主动转向。
[0033] 由图1可知，本发明的集成电动助力转向和主动转向的组合控制系统并不仅仅是 电动助力转向控制和主动转向系统控制的简单叠加，而是将两个系统统一协调，且增加了 对横摆角速度的控制，同时增加了整个转向系统中由于转向系统变传动比的变化造成的转 向力矩过大的补偿控制等等。另外，组合系统集成控制中对原有的主动转向控制系统1和 电动助力转向控制系统2均进行了优化和改进，下面，详细描述本发明的集成电动助力转 向和主动转向的组合控制系统的整个控制原理及过程。
[0034] 首先，请参考图3,是图1所示的主动转向控制系统的一个实施例的结构示意图。 在该实施例中，所述主动转向控制系统1依次连接的控制单元101、第一减法器102、位置调 节控制器103 (采用PI或PID控制器）、第二减法器104、电流调节控制器105 (采用PI或 PID控制器）、功率驱动模块106、助转角电机107和转向机构108,分别与所述助转角电机 107连接的转角位置传感器109和电流传感器110 ;所述控制单元根据101输入的车速V和 转向盘转角Ssw生成位置参考信号δ #，所述第一减法器102通过输入的所述位置参考信 号Lrf和转角位置传感器109发送的位置反馈信号δ d产生的偏差信号发送给所述位置调 节控制器103,得到电流参考信号IMf;所述第二减法器104通过输入的所述电流参考信号 Iref和经电流传感器110输出的电流反馈信号I d产生的偏差信号发送给所述电流调节控制 器105,并通过电流调节控制器105的输出去调节PWM(功率驱动模块106)，进而控制功率 开关管的导通与关断，并通过助转角电机107传递给转向机构108,从而实现对助转角电机 107的位置跟踪控制。
[0035] 图3采用的双闭环动转向控制系统一般用于时间常数及纯滞后较大的对象。系统 与一般闭环系统的区别在于前者可获得可测中间变量，并利用它构成内环反馈回路，对影 响中间变量的干扰进行预先调节，从而改善整个系统的动态品质，双闭环控制系统在提高 系统控制质量方面的优点主要表现在：
[0036] a)对进入内环回路的二次干扰有很强的克服能力；
[0037] b)改善了被控过程的动态特性，提高了系统的工作频率；
[0038] c)双闭环控制系统减小了对象时间常数；
[0039] d)对负荷或操作条件的变化有较强的适应能力。双闭环控制系统的抗干扰能力、 快速性、适应性和控制质量都比一般闭环要好。
[0040] 双闭环控制系统内外环的设计：
[0041] ⑴内环的设计
[0042] 双闭环控制系统的内环是电流控制，其设计与一般单一环控制系统的设计类似， 设计过程可按简单控制系统的设计原则进行。本实施例主要解决双闭环控制系统中两个闭 环的协调工作问题，包括如何选取被控参数、确定内环控制器和外环控制器等。
[0043] (2)外环的设计
[0044] 外环控制是随动系统，对包含在其中的二次扰动具有很强的抑制能力和自适应能 力，二次扰动通过内、外环的调节后对被控量的影响很小，因此在选择外环时，应尽可能把 被控过程中变化剧烈、频繁、幅度大的主要扰动包括在外环中，此外外环也要包含尽量多的 扰动。外环被控过程的滞后不能太大，以保持外环的快速响应特性，要将被控对象具有明显 非线性或时变特性的部分也包含于外环控制过程中。
[0045] (3)内、外环的匹配
[0046] 设计中考虑使内、外环中应尽可能包含较多的扰动，同时也要注意内、外环扰动数 量的匹配问题。外环中如果包含的扰动过多，其通道就太长，时间常数就太大，外环控制的 作用就不明显，其快速控制的效果就会降低。如果所有的扰动都包括在外环中，主内环调节 器也就失去了控制作用。原则上，在设计中要保证内、外环的扰动数量时间常数之比值在 3?10之间。
[0047] 在双闭环控制系统中，内、外环调节器的作用是不同的。内环控制系统是定值控 制，外环控制系统是随动控制。系统对二个回路的要求有所不同。内环一般要求无差，主调 节器的控制规律应选取PI或PID控制规律；外环要求控制快速，可以有余差，一般情况下选 取P控制规律而不引入I或D控制。如果引入I控制，会延长控制过程，减弱外环的快速控 制作用；也没有必要引入D控制，因为外环采用P控制已经起到了快速控制作用，引入D控 制会使动作过大，不利于整个系统的控制。
[0048] 参考图4,是图1所示的主动转向控制系统的另一个实施例的结构示意图。该实 施例是在图3的基础上进行了优化。该实施例的主动转向控制系统与图3所示的控制系统 结构基本相同，不同的是采用角度传感器得出转角位置，通过对角度的微分，得出对转速的 闭环控制，使得转速的变化较为平稳，且处在可控制状态。具体的，本实施例的主动转向控 制系统包括依次连接的控制单元101、第一减法器102、位置调节控制器103、第二减法器 112、速率调节控制器111、第三减法器104、电流调节控制器105、功率驱动模块106、助转角 电机107和转向机构108,分别与所述助转角电机107连接的转角位置传感器109和电流传 感器110,以及连接于所述转角位置传感器109和第二减法器112之间的微分单元113,所 述微分单元113用于根据置传感器发送的位置反馈信号δ "十算出当前转速V d;所述控制 单元根据101输入的车速V和转向盘转角Ssw生成位置参考信号δ Mf，所述第一减法器102 通过输入的所述位置参考信号S 和转角位置传感器109发送的位置反馈信号δ d产生 的偏差信号发送给所述位置调节控制器103,得到速度参考信号VMf;所述第二减法器112 通过输入的所述速度参考信号V Mf和当前转速产生的偏差信号发送给所述速率调节控制器 111，得到电流参考信号IMf;所述第三减法器104通过输入的所述电流参考信号I 和经电 流传感器110输出的电流反馈信号I/"生的偏差信号发送给所述电流调节控制器105,并 通过电流调节控制器105的输出去调节PWM(功率驱动模块106)，进而控制功率开关管的导 通与关断，并通过助转角电机107传递给转向机构108,从而实现对助转角电机107的位置 跟踪控制。
[0049] 其中，所述位置调节控制器103采用专家PID控制器，所述速率调节控制器111和 电流调节控制器105均采用PI或PID控制器。
[0050] 可见，图4所示的主动转向控制系统采用了位置速度电流三位一体的闭环控制策 略：
[0051] (1)电流环控制回路
[0052] 电流环的设计必须考虑电流的快速跟随性能，也就是说，当给定电流发生变化时， 控制系统必须迅速做出响应，使输出电流跟踪给定电流的变化。由于电流环的响应速度很 快，因此采用PI控制算法，没有引入微分环节是为了避免微分因子的加入造成电流环的振 荡。由于电流环的一项重要作用是保持电枢电流动态过程不超过允许值，因此在突加控制 作用时不希望有超调，或者超调量越小越好。从这个角度来考虑，应该将其校正为典型的I 型系统，但是电流环还需要提高其对外界的抗干扰能力，但是从本发明的目的出发，主要影 响因素和控制目标依然是控制速度和响应性能指标，所以综合考虑按照典型的I型系统 来设计电流环。
[0053] (2)速度环控制回路
[0054] 速度环作为三环控制中的中间环节，它与系统硬件部分没有任何直接联系。转速 的给定由位置环调节的结果产生，而转速环的调节结果则作为电流环的给定输入，显然，转 速环在三环控制中起着承上启下的作用。由于反馈速度利用反馈的转角的微分得到，这对 反馈的角度信号提出了较高要求；速度环的控制算法与电流环的控制算法差别不大，在这 里同样采用PI调节。原来的双惯性环节电流控制对象，经闭环控制后，可以近似地等效为 只有较小时间常数的一阶惯性环节。这就表明，电流的闭环控制改造了控制对象，加速了电 流的跟随作用，这是局部闭环控制的一个重要功能。
[0055] (3)位置环控制回路
[0056] 位置环作为三环控制的最外环，直接决定控制系统的动、静态性能，也是控制器设 计中最关键的部分。从整个控制系统的仿真结果来看，由于控制系统本身的特点，从电流内 环到转速中间环，最后到位置外环的响应时间逐渐变大，同时超调也有所增大，位置跟踪效 果变差，反应迟缓。传统的PID算法虽然具有结构简单，鲁棒性较强的特点，但很难保证系 统既具有较快的响应速度，也难保证具有较小的超调量和静态性能，因此必须对传统的PID 控制算法进行改进，使其尽可能的兼顾各项性能指标。因此在最外环的位置环，采用了专家 PID控制器的控制结构在偏差较大时采用直接开环控制技术，以提高系统的响应速度，加快 响应过程；而在偏差较小时采用积分优化PID控制技术，消除静态误差，提高控制精度。这 样既保持了传统PID控制器的优点又达到了提高系统性能的目的。
[0057] 关于专家PID控制器：
[0058] PID控制是最早发展起来的控制策略之一。在汽车工程研宄领域，运用PID控制规 律进行车辆稳定性控制也是一种较为普遍和简单的方法。
[0059] 常规PID控制系统原理框图如图5所示：
[0060] PID控制器是一线性控制器，它根据给定值（r)t与实际输出值（c)t构成的控制偏 差：
[0061] e (t) = r (t)-C ⑴(6-1)
[0062] 将偏差的比例（P)、积分（I)和微分（D)通过线性组合构成控制量，对被控对象进 行控制，故称PID控制器。其控制规律为：

【权利要求】
1. 一种集成电动助力转向和主动转向的组合控制系统，其特征在于，包括主动转向控 制系统、电动助力转向控制系统、基于横摆角速度的调整控制系统以及基于转向盘力矩的 调整控制系统，所述主动转向控制系统和电动助力转向控制系统分别与车速传感器和转向 盘转角传感器连接，用于将车速传感器输入的车速和转向盘转角传感器输入的转向盘转角 进行计算和处理，以输出并形成一个总的前轮转角控制信号发送给整车系统，实现前轮的 主动转向；所述基于横摆角速度的调整控制系统连接于所述整车系统和主动转向控制系统 之间，用于将获取的横摆角速度值进行处理和调整，并将处理结果反馈给所述主动转向控 制系统，从而对输出的所述前轮转角控制信号进行修正；所述基于转向盘力矩的调整控制 系统连接于所述整车系统和电动助力转向控制系统之间，用于将获取的转向盘力矩值进行 处理和调整，并将处理结果反馈给所述电动助力转向控制系统，从而进一步对输出的所述 前轮转角控制信号进行修正。
2. 如权利要求1所述的集成电动助力转向和主动转向的组合控制系统，其特征在于， 所述主动转向控制系统包括依次连接的控制单元、第一减法器、位置调节控制器、第二减法 器、电流调节控制器、功率驱动模块、助转角电机和转向机构，分别与所述助转角电机连接 的转角位置传感器和电流传感器；所述控制单元根据输入的车速和转向盘转角生成位置参 考信号，所述第一减法器通过输入的所述位置参考信号和转角位置传感器发送的位置反馈 信号产生的偏差信号发送给所述位置调节控制器，得到电流参考信号；所述第二减法器通 过输入的所述电流参考信号和经电流传感器输出的电流反馈信号产生的偏差信号发送给 所述电流调节控制器，并通过电流调节控制器的输出去调节PWM，进而控制功率开关管的导 通与关断，并通过助转角电机传递给转向机构，从而实现对助转角电机的位置跟踪控制。
3. 如权利要求1所述的集成电动助力转向和主动转向的组合控制系统，其特征在于， 所述主动转向控制系统包括依次连接的控制单元、第一减法器、位置调节控制器、第二减法 器、速率调节控制器、第三减法器、电流调节控制器、功率驱动模块、助转角电机和转向机 构，分别与所述助转角电机连接的转角位置传感器和电流传感器，以及连接于所述转角位 置传感器和第二减法器之间的微分单元，所述微分单元用于根据置传感器发送的位置反馈 信号计算出当前转速；所述控制单元根据输入的车速和转向盘转角生成位置参考信号，所 述第一减法器通过输入的所述位置参考信号和转角位置传感器发送的位置反馈信号产生 的偏差信号发送给所述位置调节控制器，得到速度参考信号；所述第二减法器通过输入的 所述速度参考信号和当前转速产生的偏差信号发送给所述速率调节控制器，得到电流参考 信号；所述第三减法器通过输入的所述电流参考信号和经电流传感器输出的电流反馈信号 产生的偏差信号发送给所述电流调节控制器，并通过电流调节控制器输出PWM信号，进而 控制功率开关管的导通与关断，并通过助转角电机传递给转向机构，从而实现对助转角电 机的位置跟踪控制。
4. 如权利要求1所述的集成电动助力转向和主动转向的组合控制系统，其特征在于， 所述电动助力转向控制系统包括依次连接的转向盘回正特性控制单元、第四减法器、转速 调节控制器、第五减法器、电流调节控制器、助力电机和转向机构，连接于所述助力电机和 第五减法器之间的电流传感器以及连接于所述转向机构和第四减法器之间的转向盘转速 传感器；所述转向盘回正特性控制单元根据输入的车速和转向盘转角生成转速参考信号， 所述第四减法器通过输入的所述转速参考信号和转向盘转速传感器发送的转向盘转速反 馈信号产生的偏差信号发送给所述转速调节控制器，得到电流参考信号；所述第五减法器 通过输入的所述电流参考信号和经电流传感器输出的电流反馈信号产生的偏差信号发送 给所述电流调节控制器，电流调节控制器输出的控制信号通过助转角电机传递给转向机 构。
5. 如权利要求1所述的集成电动助力转向和主动转向的组合控制系统，其特征在于， 所述基于横摆角速度的调整控制系统包括汽车参考模型、第六减法器和横摆角速度传感 器，所述汽车参考模型根据输入的车速和转向盘转角生成理想横摆角速度，所述横摆角速 度传感器用于获取整车系统当前的实际横摆角速度，所述第六减法器通过输入的所述理想 横摆角速度和横摆角速度传感器发送的实际横摆角速度产生的偏差信号发送给所述主动 转向控制系统，以修正所述前轮转角控制信号，且修正后的前轮转角控制信号由助转角电 机通过变传动比机构传递给整车系统的转向机构。
6. 如权利要求1所述的集成电动助力转向和主动转向的组合控制系统，其特征在于， 所述基于转向盘力矩的调整控制系统包括基于折线性目标转矩的转向盘助力特性控制单 元、第七减法器、转向盘转矩调节控制器和角度扭矩传感器，所述基于折线性目标转矩的转 向盘助力特性控制单元根据输入的车速和转向盘转角生成理想转向盘转矩，所述角度扭矩 传感器用于获取整车系统当前的实际转向盘转矩，所述第七减法器通过输入的所述理想转 向盘转矩和角度扭矩传感器发送的实际转向盘转矩产生的偏差信号发送给所述转向盘转 矩调节控制器，并将调节结果由电动助力转向控制系统的助转角电机传递给整车系统的转 向机构。
7. 如权利要求2所述的集成电动助力转向和主动转向的组合控制系统，其特征在于， 所述位置调节控制器和电流调节控制器均采用PI控制器。
8. 如权利要求3所述的集成电动助力转向和主动转向的组合控制系统，其特征在于， 所述位置调节控制器采用专家PID控制器，所述速率调节控制器和电流调节控制器均采用 PI或PID控制器。
9. 如权利要求4所述的集成电动助力转向和主动转向的组合控制系统，其特征在于， 所述转速调节控制器采用滑模变结构控制器，所述电流调节控制器采用专家PID控制器。
10. 如权利要求6所述的集成电动助力转向和主动转向的组合控制系统，其特征在于， 所述转向盘转矩调节控制器采用滑模变结构控制器。
【文档编号】B62D113/00GK104477231SQ201410408993
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年8月19日 优先权日:2014年8月19日
【发明者】向丹, 冯加洋, 杨永 申请人:广东技术师范学院