一种非接触式加载系统、转向系统测试台和控制方法

本公开涉及转向系统测试，尤其涉及一种非接触式加载系统、转向系统测试台和控制方法。

背景技术：

1、转向系统是车辆的核心执行系统，其性能严重影响车辆的操纵稳定性，为了进一步提升车辆的操纵稳定性，主动转向系统得到快速发展。

2、主动转向系统需要利用加载系统进行性能测试，且目前加载系统中的传动部分多为机械传动，然而，机械传动不可避免的会造成机械功率损耗，导致加载系统的效率较低；机械传动固有的摩擦、磨损、老化、卡死等特性也会影响加载系统的性能，导致其可靠性降低；另外，加载系统需要定期的检查、保养和维护，增加了使用成本。

技术实现思路

1、本公开旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本公开的目的在于提供一种非接触式加载系统、转向系统测试台和控制方法。

3、为达到上述目的，本公开第一方面提供一种非接触式加载系统，包括：传动装置，所述传动装置包括：转子和动子，所述动子沿所述转子的轴向滑动套设在所述转子上，且动子和所述转子之间设置有气隙，所述动子和所述转子通过磁力螺纹传动相连；驱动装置，所述驱动装置和所述转子传动相连，且所述驱动装置用于驱动所述转子旋转，以使所述动子沿所述转子的轴向移动；控制装置，所述控制装置用于检测所述动子的位移和实际负载力，并根据参考负载力、所述位移和所述实际负载力修正所述驱动装置的转矩。

4、可选的，所述传动装置还包括：第一导磁体，所述第一导磁体呈螺旋状设置在所述转子的外侧；第二导磁体，所述第二导磁体呈螺旋状设置在所述动子的内侧；第一永磁阵列，所述第一永磁阵列呈螺旋状设置在所述动子的内侧，且所述第一永磁阵列的磁极方向位于所述转子的径向上；第二永磁阵列，所述第二永磁阵列呈螺旋状设置在所述动子的内侧，且所述第二永磁阵列和所述第一永磁阵列通过所述第二导磁体沿所述转子的轴向间隔分布，所述第二永磁阵列的磁极方向和所述第一永磁阵列的磁极方向相反。

5、可选的，所述传动装置还包括：第三永磁阵列，所述第三永磁阵列呈螺旋状设置在所述转子的外侧，且所述第三永磁阵列的磁极方向位于所述转子的径向上；第四永磁阵列，所述第四永磁阵列呈螺旋状设置在所述转子的外侧，且所述第四永磁阵列和所述第三永磁阵列沿所述转子的轴向间隔分布，所述第四永磁阵列的磁极方向和所述第三永磁阵列的磁极方向相反；第五永磁阵列，所述第五永磁阵列呈螺旋状设置在所述动子的内侧，且所述第五永磁阵列的磁极方向位于所述转子的径向上；第六永磁阵列，所述第六永磁阵列呈螺旋状设置在所述动子的内侧，且所述第六永磁阵列和所述第五永磁阵列沿所述转子的轴向间隔分布，所述第六永磁阵列的磁极方向和所述第五永磁阵列的磁极方向相反。

6、可选的，所述控制装置包括：扰动观测模块，所述扰动观测模块用于根据所述位移和所述实际负载力，获得所述非接触式加载系统的集总扰动项；状态约束模块，所述状态约束模块用于根据所述动子的参考负载力，获得所述非接触式加载系统的量化约束条件；负载力控制模块，所述负载力控制模块的输入端和所述状态约束模块的输出端相连，所述负载力控制模块用于根据所述实际负载力、所述参考负载力和所述量化约束条件，获得所述驱动装置的参考转矩；控制修正模块，所述控制修正模块的输入端分别与所述扰动观测模块的输出端和所述负载力控制模块的输出端相连，所述控制修正模块用于根据所述集总扰动项和所述参考转矩获得所述驱动装置的修正转矩；驱动控制模块，所述驱动控制模块的输入端和所述控制修正模块的输出端相连，所述驱动控制模块用于控制所述驱动装置利用所述修正转矩驱动所述转子旋转。

7、可选的，所述控制装置还包括：检测模块，所述检测模块的检测端和所述动子相连，所述检测模块用于获取所述位移和所述实际负载力；滤波模块，所述滤波模块的第一输入端和所述检测模块的检测端相连，所述滤波模块的第二输入端用于输入所述参考负载力，所述滤波模块的输出端分别与所述扰动观测模块的输入端、所述状态约束模块的输入端和所述负载力控制模块的输入端相连。

8、本公开第二方面提供一种转向系统测试台，包括：至少一个如本公开第一方面提供的非接触式加载系统，所述非接触式加载系统中的动子和所述转向系统的转向端传动相连；仿真平台，所述仿真平台的输出端分别与所述非接触式加载系统中控制装置的输入端和所述转向系统的输入端相连。

9、本公开第三方面提供一种控制方法，所述控制方法基于如本公开第一方面提供的非接触式加载系统，所述控制方法包括：根据所述非接触式加载系统中动子的位移和实际负载力，获得所述非接触式加载系统的集总扰动项；根据所述动子的参考负载力，获得所述非接触式加载系统的量化约束条件；根据所述实际负载力、所述参考负载力和所述量化约束条件，获得所述非接触式加载系统中驱动装置的参考转矩；根据所述集总扰动项和所述参考转矩获得所述驱动装置的修正转矩；控制所述驱动装置利用所述修正转矩驱动所述非接触式加载系统的转子旋转。

10、可选的，所述根据所述非接触式加载系统中动子的位移和实际负载力，获得所述非接触式加载系统的集总扰动项包括：根据第一公式建立所述非接触式加载系统的数学模型；根据所述位移、所述实际负载力和所述数学模型以及第二公式获得所述集总扰动项；

11、其中，所述第一公式为：

12、

13、其中，所述是所述实际负载力，所述是所述驱动装置的转速，所述是所述位移，所述λ是所述转子或所述动子的导程，所述qm是所述动子的推力系数，所述tm是所述驱动装置的转矩，所述jm是所述驱动装置的转动惯量，所述bm是所述驱动装置的摩擦系数，所述dm是所述集总扰动项；

14、所述第二公式为：

15、

16、其中，所述是所述实际负载力的估计值，所述是所述驱动装置转速的估计值，所述是所述集总扰动项的估计值，所述ω0是正常数。

17、可选的，所述根据所述动子的参考负载力，获得所述非接触式加载系统的量化约束条件包括：根据所述参考负载力和第三公式获得所述非接触式加载系统的量化约束条件；

18、其中，第三公式包括：

19、

20、其中，所述x1d是所述参考负载力，所述x2d是所述驱动装置的参考转速，所述e1是所述非接触式加载系统的负载力误差，所述e2是所述驱动装置的转速误差，所述φ1(t)是所述非接触式加载系统的负载力漏斗约束函数，所述φ10和所述φ1∞分别是所述φ1(t)的初值和终值，所述是所述φ1(t)的收敛速率，所述φ2(t)是所述驱动装置的转速漏斗约束函数，所述φ20和所述φ2∞分别是所述φ2(t)的初值和终值，所述是所述φ2(t)的收敛速率。

21、可选的，所述根据所述实际负载力、所述参考负载力和所述量化约束条件，获得所述非接触式加载系统中驱动装置的参考转矩包括：根据所述实际负载力、所述参考负载力和所述量化约束条件以及第四公式，获得所述驱动装置的参考转矩；

22、其中，所述第四公式为：

23、

24、其中，所述tmb是所述参考转矩，所述k1>0且所述k1是所述非接触式加载系统的负载力线性控制增益，所述k2>0且所述k2是所述非接触式加载系统的非线性控制增益，所述β1>1且所述β1是正常数，所述k3>0且所述k3是所述驱动装置转速的线性控制增益，所述k4>0且所述k4是所述驱动装置转速的非线性控制增益，所述β2>0且所述β2是正常数，所述z1＝e1/[φ1(t)-|e1|]且所述z1是所述e1经过漏斗性能变换后的误差，所述z2＝e2/[φ2(t)-|e2|]且所述z2是所述e2经过漏斗性能变换后的误差，所述φ1＝φ1/[φ1(t)-|e1|]2，且所述φ1是中间变量，所述φ2＝φ2/[φ2(t)-|e2|]2且所述φ2是中间变量。

25、本公开提供的技术方案可以包括以下有益效果：

26、由于动子和转子通过磁力螺纹传动相连，且动子和转子之间设置有气隙，使得传动装置构成了非接触式的传动结构，从而取消了传动装置中的机械传动部分，进而消除了由机械传动中传动间隙导致的传动冲击问题；由此，避免了机械传动造成的不必要功率损耗，从而大幅提升了加载系统的效率；从根本上消除了机械传动固有摩擦、磨损、老化、卡死等特性导致的可靠性低的问题，从而大幅提升了加载系统的可靠性；避免了机械传动定期的机械检查、保养和维护，从而大幅降低了加载系统的使用成本。

27、本公开附加的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，或通过本公开的实践了解到。