本发明涉及自动驾驶车辆，特别涉及一种自动驾驶线控转向系统。
背景技术：
1、目前，作为有望缓解交通堵塞、降低事故发生概率、提高人民幸福感的新兴科技，自动驾驶车辆技术成为了当前各个大汽车企业和科研院所的研究热点。其中，自动驾驶线控转向系统（sbw）是汽车智能化与电动化浪潮下诞生的关键技术，其核心在于通过电子信号取代传统机械连接，实现转向系统的全电控化。这一技术革新源于自动驾驶对转向精度、响应速度及安全冗余的严苛需求。尽管线控转向系统带来了转向性能的优化、车辆空间布局的灵活性以及驾驶辅助功能的集成等多方面优势，但其安全性和可靠性的保证尤为关键，特别是在面对故障和异常情况时的容错能力。容错控制技术主要聚焦于提高系统在关键元件发生故障时的稳定性和安全性，通过各种策略确保车辆能够维持基本的操控性能和突发情况下机械转向结构的介入，防止因转向失效导致的事故。
2、为此，如何保障自动驾驶车辆中线控转向失控情况下，不发生交通事故，解决车辆转向不受控制问题，解决单电机在故障情况下失去线控转向功能，解决安全性和有效性的问题，提高了线控转向系统的可靠性，是本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
1、基于此，本发明的目的是提供一种自动驾驶线控转向系统，以解决现有技术中的不足。
2、为实现上述目的，本发明提供了一种自动驾驶线控转向系统，包括双电机线控转向机构和解耦式机械冗余机构，所述双电机线控转向机构用于根据线控信号对车辆前轮进行转向冗余控制，所述双电机线控转向机构与所述解耦式机械冗余机构连接，所述解耦式机械冗余机构用于当线控转向失控时，将所述双电机线控转向机构与方向盘总成进行机械连接；
3、其中，所述解耦式机械冗余机构包括蜗轮、蜗杆、解耦式连接结构，所述蜗杆通过连接结构与所述双电机线控转向机构连接，所述蜗轮的中心连接有连接轴，所述连接轴通过万向节与所述方向盘总成连接，所述解耦式连接结构通过轴承结构与所述连接轴连接，且所述解耦式连接结构与汽车架构连接，所述解耦式连接结构用于当线控转向失控时带动所述蜗轮朝向所述蜗杆移动，以使所述蜗轮与所述蜗杆啮合以进行机械动力传动。
4、本发明的有益效果是：通过双电机线控转向机构对车辆前轮进行线控转向冗余控制，并在开发的双电机线控转向机构的基础上，又增添设计了一种解耦式机械冗余机构，实现采用两个转向电机来实现转向冗余设计，实现当一个电机发生故障后，车辆还能正常转向，除此之外，当双电机线控转向机构中的两个转向电机皆出现故障，导致线控转向失控时，通过解耦式机械冗余机构将双电机线控转向机构与方向盘总成进行机械连接，实现将方向盘总成传递过来的转矩都通过解耦式机械冗余机构直接传递给双电机线控转向机构，再传递给车辆前轮，完成正常转向操作，以解决电机在故障情况下失去线控转向功能的问题，提高线控转向系统的可靠性，有利于更好地满足高等级自动驾驶功能的安全性要求。
5、优选的，所述解耦式连接结构包括磁吸包、铁柱和连接件，所述连接件的一端与所述轴承结构连接，所述连接件的另一端与所述铁柱的一端转动连接，所述磁吸包套设于所述铁柱的另一端。
6、优选的，所述铁柱通过铁销与所述连接件转动连接，所述磁吸包远离所述铁柱的一端通过连接板与所述汽车架构转动连接，所述磁吸包的中部通过l形板与所述连接件转动连接。
7、优选的，所述轴承结构包括轴承、轴承套和联轴器，所述连接轴的中部通过联轴器与所述轴承的内圈连接，所述轴承套与所述轴承的外圈固定连接，所述轴承套与所述连接件转动连接。
8、优选的，所述系统还包括转向冗余控制模块，所述转向冗余控制模块用于通过基于凸优化函数结合归零神经网络的二次规划对所述双电机线控转向机构和所述解耦式机械冗余机构进行相应控制。
9、优选的，所述双电机线控转向机构包括两组转向结构，所述转向结构包括转向电机、转向管柱、转向齿轮结构和转向节，所述转向电机通过所述转向管柱与所述转向齿轮结构连接，所述转向齿轮结构通过所述转向节与一所述车辆前轮连接。
10、优选的，所述双电机线控转向机构的两个所述转向电机的动力学模型的表达式如下所示：
11、
12、其中，为转向电机1中转子的转动惯量，为转向电机2中转子的转动惯量，为转向电机1中转子的阻尼系数，为转向电机2中转子的阻尼系数，和分别为转向电机1转角的一阶导数、二阶导数，何分别为转向电机2转角的一阶导数、二阶导数，为转向电机1的电磁转矩，为转向电机2的电磁转矩，为转向电机1的负载转矩，为转向电机2的负载转矩，为转向电机1的涡流电磁力矩，为转向电机2的涡流电磁力矩。
13、优选的，所述转向齿轮结构包括相啮合传动的转向齿轮和转向齿条，所述转向齿轮与所述转向管柱远离所述转向电机的端部连接，所述转向齿条与所述转向节远离相应的所述车辆前轮的端部连接。
14、优选的，所述转向齿轮结构的传动模型的表达式如下所示：
15、
16、其中，,分别为转动齿条位移的一阶导数、二阶导数，为转动齿条的质量，br为转动齿条的阻尼，、分别为左转向轮、右转向轮对转向齿条产生的转向阻力，、分别为左前轮、右前轮转向摇臂的长度，为转向电机的驱动轴的刚度，、皆为转向电机的转角，为减速器减速比，为蜗轮的等效半径，、分别为左前轮和右前轮的回正力矩，和分别为转向电机1和转向电机2的输出轴转角，为齿条的位移。
17、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
1.一种自动驾驶线控转向系统，其特征在于，包括双电机线控转向机构和解耦式机械冗余机构，所述双电机线控转向机构用于根据线控信号对车辆前轮进行转向冗余控制，所述双电机线控转向机构与所述解耦式机械冗余机构连接，所述解耦式机械冗余机构用于当线控转向失控时，将所述双电机线控转向机构与方向盘总成进行机械连接；
2.根据权利要求1所述的自动驾驶线控转向系统，其特征在于，所述解耦式连接结构包括磁吸包、铁柱和连接件，所述连接件的一端与所述轴承结构连接，所述连接件的另一端与所述铁柱的一端转动连接，所述磁吸包套设于所述铁柱的另一端。
3.根据权利要求2所述的自动驾驶线控转向系统，其特征在于，所述铁柱通过铁销与所述连接件转动连接，所述磁吸包远离所述铁柱的一端通过连接板与所述汽车架构转动连接，所述磁吸包的中部通过l形板与所述连接件转动连接。
4.根据权利要求1所述的自动驾驶线控转向系统，其特征在于，所述轴承结构包括轴承、轴承套和联轴器，所述连接轴的中部通过联轴器与所述轴承的内圈连接，所述轴承套与所述轴承的外圈固定连接，所述轴承套与所述连接件转动连接。
5.根据权利要求1所述的自动驾驶线控转向系统，其特征在于，所述系统还包括转向冗余控制模块，所述转向冗余控制模块用于通过基于凸优化函数结合归零神经网络的二次规划对所述双电机线控转向机构和所述解耦式机械冗余机构进行相应控制。
6.根据权利要求1所述的自动驾驶线控转向系统，其特征在于，所述双电机线控转向机构包括两组转向结构，所述转向结构包括转向电机、转向管柱、转向齿轮结构和转向节，所述转向电机通过所述转向管柱与所述转向齿轮结构连接，所述转向齿轮结构通过所述转向节与一所述车辆前轮连接。
7.根据权利要求6所述的自动驾驶线控转向系统，其特征在于，所述双电机线控转向机构的两个所述转向电机的动力学模型的表达式如下所示：
8.根据权利要求6所述的自动驾驶线控转向系统，其特征在于，所述转向齿轮结构包括相啮合传动的转向齿轮和转向齿条，所述转向齿轮与所述转向管柱远离所述转向电机的端部连接，所述转向齿条与所述转向节远离相应的所述车辆前轮的端部连接。
9.根据权利要求6所述的自动驾驶线控转向系统，其特征在于，所述转向齿轮结构的传动模型的表达式如下所示：