基于多模式转向系统助力耦合器的控制器及控制方法与流程

技术特征：

1.一种基于多模式转向系统助力耦合器的控制器，其特征在于，包括：理想助力计算模块、传感器模块、动力转向系统、助力耦合器、误差计算模块、能耗计算模块、变化率计算模块、性能加权函数We模块、机械转向系统、控制器及信号处理模块；

所述的传感器模块向理想助力计算模块输出信号a，所述信号a为车辆当前工况信息，理想助力计算模块通过车辆当前工况信息计算得到当前工况下的理想助力信号b，其与传感器模块测得实际车辆工况信号c输入至信号处理模块进行降噪处理，输出降噪工况信号d至误差计算模块；输出降噪工况信号e至能耗计算模块；

所述的动力转向系统包括：液压助力模块和电动助力模块，动力转向系统输出助力距经助力耦合器处理后输出耦合助力信号f至变化率计算模块；

所述的误差计算模块、能耗计算模块及变化率计算模块将其计算结果输出至性能加权函数We模块进行加权处理，并输出信号与机械转向系统的输出信号求和后输出至控制器，控制器输出控制电流g至动力转向系统，实现动力转向系统助力大小的随工况调节，动力转向系统经助力耦合器向机械转向系统输出耦合助力矩信号j；

所述的机械转向系统、动力转向系统分别向传感器模块输出信号机械转向系统工况h、动力转向系统工况信号i，实现系统整体的随工况调节。

2.根据权利要求1所述的基于多模式转向系统助力耦合器的控制器，其特征在于，所述的车辆当前工况信息包括：车速信号、转向盘转角信号、转矩信号、横摆角速度信号、侧向加速度信号以及各个电机转速信号。

3.一种基于多模式转向系统助力耦合器的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)对多模式转向系统进行动力学建模；

(2)分别推导助力耦合器响应变化率函数、实际转向力矩与理想助力特性误差函数和动力转向系统转向经济性函数；对助力耦合器响应进行微分得到助力响应变化率，以助力耦合器响应变化率函数z₁(x)作为控制目标；转向力矩跟踪性能函数z₂(x)、动力转向系统转向经济性函数z₃(x)作为约束条件，建立复合转向模式下的多模式主动转向系统模型；

目标函数z₁(x)为:

$z_1=f\left(\begin{array}{cc}\stackrel{\·}{V}& {\stackrel{\·}{\mathrm{\δ}}}_f\end{array}\right)=\[\frac{b}{L}m(r_{t}sin\mathrm{\τ}+n_{\mathrm{\τ}}cos\mathrm{\τ})+\frac{a}{3}\frac{b}{L}mcos\mathrm{\τ}\]\[\frac{{\stackrel{\·}{\mathrm{\δ}}}_f}{L/V^2+K_u}-\frac{2{\mathrm{V\δ}}_f}{{(L/V+K_u)}^2}\]$

式中：V为当前车速；δ_f为前轮转角；a、b分别为车辆质心到前后轴的距离；m为整车质量；n_τ为前轮滚动中心与主销之间的偏移量；K_u为转向不足系数；L为轴距；

约束函数z₂(x)、z₃(x)分别为:

$\left\{\begin{array}{cc}min& z_2={T_d}^{*}-T_d=(b\·sin2\mathrm{\β}\·\frac{1}{180}\·\mathrm{\θ}+\frac{r\·sin\mathrm{\γ}}{g\·R},v^2)\frac{2F_1}{{\mathrm{\η}}_1\·d\·i_{\mathrm{\ω}1}}\\ min& z_3=R_A{I_A}^2+\frac{{U_s}^2}{R_{elec}}+{\mathrm{\ΣM}}_{ci}+C_{Fr}{\mathrm{\Σ\ω}}_i+\frac{P_{s}q}{2\mathrm{\π}}\mathrm{\ω}-P_s{Q}_s+\frac{\mathrm{\ρ}}{8{\left(C_q{A}_1\right)}^2}{(Q_s+A_p\frac{{\mathrm{dx}}_r}{dt})}^3+\frac{\mathrm{\ρ}}{8{\left(C_q{A}_2\right)}^2}{(Q_s-A_p\frac{{\mathrm{dx}}_r}{dt})}^3\end{array}\right.$

式中：T_d^*为实时理想助力特性；T_d实际助力特性；β为前轮主销内倾角；θ为转向盘转角；r为轮胎半径；γ为前轮主销后倾角；v为汽车横向速度；g为重力加速度；R为转向半径；F₁为满载前轴载荷；η₁为转向系统正向传动效率；d为转向盘直径；i_ω1为转向系角传动比；R_A为电枢电阻；I_A为电枢电流；U_s为控制器两端电压；R_elec为控制器电阻；M_ci为电机中摩擦造成的转矩损失；C_Fr为速比摩擦系数；ω_i为电机转速；P_s为助力泵的输出压力；Q_s为助力泵输出流量；ρ为助力油液密度；C_q为流量系数；A_i为第i个阀口的节流面积；A_p为液压助力缸横截面积；x_r为转向螺母位移；

(3)对步骤(2)中的目标函数进行优化，使约束函数转向力矩跟踪性能函数z₂(x)、动力转向系统转向经济性函数z₃(x)分别取得最小值，且助力耦合器响应变化率函数z₁(x)最大值；

(4)向采用该控制方法的多模式转向系统与原转向系统输入相同转向盘转角，比较助力耦合器响应速度，若助力耦合器响应速度优于原转向系统响应速度，则认为该方法有效。