一种主动前轮转向的快速控制原型的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种主动前轮转向的快速控制原型，属于转向控制系统领域。
【背景技术】
[0002]随着电动助力转向系统的成熟和普遍使用后，主动前轮转向技术成为当前本领域的开发热点。
[0003]主动前轮转向技术就是:根据车辆行驶状况，通过独立于驾驶员的转向干预稳定车辆、主动改变驾驶员给定的转向盘转角使得车辆的响应尽可能的与理想的车辆特性一致。其核心在于通过对前轮施加一个不依赖于驾驶员转向盘输入的附加转角来提高车辆的操纵稳定性。但是，汽车电子控制涉及机械、电子、软硬件系统等，开发程度十分复杂，而使用快速开发方法对AFS控制进行开发则可提高效率，缩短开发周期、降低开发费用。
[0004]快速控制原型是指在产品开发的初期，通过快速地建立控制对象和控制器的模型，对相应的模型或者控制算法进行多次的离线和在线的试验来验证控制系统软硬件方案的可行性。在产品开发的中后期，当验证了设计的正确性后，通过针对目标的自动代码生成和代码下载，完成最终产品研发的整个过程。
[0005]要实现AFS控制快速开发，就需要有集成良好、便于使用的建模与设计、离线仿真、实时开发及测试工具。实时开发系统必须具有反复修改模型设计，进行离线及实时仿真的功能。这样，就能很容易验证开发方向的正确性，可以将控制算法开发的错误及不当之处消除与设计初期，使设计修改费用减至最小，缩短开发周期。
【发明内容】
[0006]本实用新型的各个方面致力于提供一种主动前轮转向的快速控制原型实现方法，适用于模拟控制系统软件、调试产品级系统，尤其适用于AFS控制器开发。
[0007]为实现上述目的，本实用新型提供一种主动前轮转向的快速控制原型，其特征在于，包括主动前轮转向系统、电机控制器(9)、主机(14)、显示器(15);所述主动前轮转向系统包括转向盘⑴、轴承⑵、转向盘转角传感器⑶、转向盘转矩传感器⑷、转向轴(5)、转向轴转角传感器(6)、转向器(7)和电机⑶；
[0008]转向盘⑴与轴承⑵外圈连接，转向轴(5)顶端与轴承⑵内圈连接，转向轴
(5)底部与转向器(7)机械连接；所述的主机(14)中包含数据采集板卡(10)，转向盘转角传感器(3)、转向盘转矩传感器(4)、和转向轴转角传感器(6)通过信号线和数据采集板卡
(10)连接；所述的电机控制器(9)与电机⑶是电气连接，电机⑶安装在转向轴(5)上。
[0009]本实用新型采用的主动前轮转向系统是在电动助力转向机械机构的基础上新设计的，保留了电动助力转向系统原有的电机和转向装置，简化了系统的结构，降低了成本。通过轴承将转向盘和转向轴连接起来，能够保持良好的路感，并可实现线控系统的功能。
【附图说明】
[0010]图1 一种主动前轮转向的快速控制原型实现方法的结构示意图。
【具体实施方式】
[0011]下面参考附图详细描述本实用新型的示例性实施例。
[0012]如图1所示，一种主动前轮转向的快速控制原型实现方法的结构示意图，首先对主动前轮转向系统进行分析，建立其数学模型，根据已建数学模型，在主机中建立AFS控制模块(13)、信号处理模块(11)。在MATLAB中，利用仿真工具对主动前轮转向系统进行离线数字仿真验证控制器的有效性。硬件主要有电机控制器(9)、数据采集板卡(10)、主机(14)和显示器(15)。显示器(15)与主机(14)是串口通信，用于监视运行结果；数据采集板板卡(10)可以直接插在主机相应的扩展槽中，用于数据采集，并把采集的信号输入到信号处理模块中；电机控制器(9)通过信号线与数据采集板卡连接，实现信号的输出。其中的输入信号均是模拟量，输出信号均是数字量。
[0013]所述主机中装有软件(MATLAB/Simulink)，在主机中创建软件系统，用于运行所设计的控制软件，所述软件系统包括AFS控制模块、信号处理模块。
[0014]所述数据采集板卡是用于传感器、电机控制器和信号处理模块之间的信号传输。其中的输入信号均是模拟量，输出信号均是数字量。
[0015]所述电机控制器与电机电线连接，主要用来驱动电机工作，进而驱动车轮主动转向，实现车辆的稳定性控制。
[0016]具体步骤如下:
[0017](I)对主动前轮转向的控制过程与方法进行分析，建立相应的数学模型和控制算法;
[0018](2)数据采集板卡(10)插到主机(14)的卡槽中，同时与MTALAB/Simulink软件进行配置，通过实时数据端口相连，创建软件系统和数据采集板卡之间的实时通讯环境；
[0019](3)在主机中建立MATLAB/Simulink模型，进行纯数字仿真，分析并验证模型和控制方法的正确性；
[0020](4)根据图1，连接显示器(15)、主机(14)、转向盘转角传感器(3)、转向盘转矩传感器(4)、转向轴转角传感器￠)、电机控制器(9)，实现软件与硬件之间的通讯。运行MATLAB/Simulink程序并通过数据采集板卡(10)输出数字量信号给电机控制器(9)，驱动电机工作，进而驱动车轮主动转向实现汽车转向稳定性控制。数据采集板卡(10)将采集到的传感器模拟量信号在信号处理模块(11)中限幅、滤波后反馈到AFS控制模块(13)中；
[0021](5)显示器(15)与主机(14)串口通信，可以观察所设计的快速控制原型模型的控制效果，根据主动前轮转向控制系统的性能要求对步骤(I)中模型和控制算法在步骤(4)中进行在线修改，直至达到控制效果符合要求为止。
【主权项】
1.一种主动前轮转向的快速控制原型，其特征在于，包括主动前轮转向系统、电机控制器(9)、主机(14)、显示器(15);所述主动前轮转向系统包括转向盘(1)、轴承(2)、转向盘转角传感器(3)、转向盘转矩传感器(4)、转向轴(5)、转向轴转角传感器￠)、转向器(7)和电机⑶； 转向盘⑴与轴承⑵外圈连接，转向轴(5)顶端与轴承⑵内圈连接，转向轴(5)底部与转向器(7)机械连接；所述的主机(14)中包含数据采集板卡(10)，转向盘转角传感器(3)、转向盘转矩传感器(4)、和转向轴转角传感器(6)通过信号线和数据采集板卡(10)连接；所述的电机控制器(9)与电机⑶是电气连接，电机⑶安装在转向轴(5)上。
【专利摘要】一种主动前轮转向的快速控制原型属于转向控制系统领域。其特征在于，包括主动前轮转向系统、电机控制器、主机；主动前轮转向系统包括转向盘、轴承、转向盘转角传感器、转向盘转矩传感器、转向轴、转向轴转角传感器、转向器和电机；转向盘与轴承外圈连接，转向轴顶端与轴承内圈连接，转向轴底部与转向器机械连接；主机中包含数据采集板卡，传感器通过信号线和数据采集板卡连接。本实用新型保留了电动助力转向系统原有的电机和转向装置，简化了系统的结构，降低了成本。通过轴承将转向盘和转向轴连接起来，能保持良好的路感，并可实现线控系统的功能。本实用新型能快速验证AFS控制算法与策略的正确性与可行性，提高开发效率。
【IPC分类】B62D6/00, B62D119/00, B62D113/00, B62D5/04
【公开号】CN204750280
【申请号】CN201520453004
【发明人】冯能莲, 陈龙科, 康常涛, 宾洋
【申请人】北京工业大学, 徐州百事利电动车业有限公司
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年6月29日