一种线控转向试验台的制作方法

1.本实用新型涉及试验设备技术领域，具体涉及一种线控转向试验台。


背景技术：

2.汽车线控转向系统是汽车转向系统发展的最新趋势，它创造性的取消了转向盘与转向轮之间的机械连接，不仅克服了传统转向系的很多缺点，又为汽车未来的全电子控制提供了基础条件。
3.由于线控转向系统是全新的、复杂的高级电子系统，目前还没有达到传统机械转向系和液压、电动助力系统的可靠程度。且控制逻辑和算法（包括汽车参数和状态估计故障诊断、容错控制和转向控制算法等）极其复杂。因此，在线控转向系统装车之前，其硬件和软件必须在试验台上进行充分测试，通过不断地调试和改进，确保其具有良好的可靠性。另外，线控转向试验可以通过对故障情况和极限条件下的测试找出控制装置的设计缺陷，从而缩短开发周期，降低相关维护费用。这就充分体现了线控转向试验台在整个线控转向系统开发过程中的重要性。因此，线控转向试验台在开发线控转向系统中是不可或缺的。


技术实现要素：

4.根据上述情况，本实用新型旨在以搭建线控转向系统的试验台，对线控转向系统软硬件进行测试为目标，提出一种线控转向试验台。
5.为解决上述问题，本实用新型提供了如下技术方案：
6.一种线控转向试验台；它包括设置在台体上的实车转向系统；在实车转向系统中设置有转角传感器和转矩传感器；转角传感器和转矩传感器通过导线与信号采集处理器相连接；信号采集处理器能够与主机之间进行数据传输；主机通过信号采集处理器对转向执行电机和磁粉制动器进行控制；转向执行电机和磁粉制动器分别通过第二减速机构和齿轮齿条机构作用在齿轮齿条转向器上；在齿轮齿条机构连接至齿轮齿条转向器的输出端上安装有力传感器；在齿轮齿条转向器上还设置有位移传感器；力传感器和位移传感器通过导线与信号采集处理器相连接。
7.优选的，实车转向系统包括转角盘；转角盘的下部转轴先后通过联轴器和第一减速机构与回正电机相连接；转角传感器和转矩传感器设置在转角盘的转轴上。
8.优选的，回正电机同样通过信号采集处理器受主机的控制。
9.优选的，在齿轮齿条机构上还安装有弹簧回正机构。
10.优选的，齿轮齿条转向器、转向执行电机和第二减速机构均可拆卸地安装在台体上的实车部件。
11.本实用新型有益效果：
12.本实用新型线控转向试验台可以实现如下五方面的功能：
13.1、研究线控转向系统的路感特性
14.线控转向试验台可以为最佳路感特性的设计提供理想的试验平台。驾驶员的“路
感”是指在一定侧向加速度下，作用于转向轮上的转向阻力矩在方向盘上所产生的手感，能够向驾驶员提供路面信息。在线控转向系统中，由于方向盘和转向车轮之间的机械连接已不复存在，驾驶员“路感”通过路感模拟电机模拟生成。从信号中取出最能够反映汽车行驶状态和路面状况的信息，作为方向盘回正力矩的控制变量，使方向盘向驾驶员只提供有用信息，从而提供更符合驾驶员喜好的“路感”；
15.2、研究线控转向系统控制策略
16.控制策略是系统控制的核心部分，利用线控转向试验台可以实现硬件在环试验的优点，可以研究不同控制策略对线控转向系统的控制效果，也可以对线控转向系统的结构参数和控制参数进行优化设计。通过台架试验确定基本的控制策略、结构参数和控制参数，可以为将来实车试验打下坚实的理论基础；
17.3、研究线控转向系统的振动特性
18.通过阻力模拟转向器向齿条施加脉冲力矩和阶跃力矩，模拟路面的冲击，研究线控转向系统对路面冲击的衰减作用（转向电机）以及电机本身的力矩波动与齿槽力矩（路感模拟电机）对线控转向系统性能的影响；
19.4、研究电机的控制策略
20.电机的动态性能与控制方法密切相关。对于线控转向系统，电机的性能决定线控转向系统的性能，其控制技术是线控转向系统的关键技术之一。电机一方面应能保持快速的响应特性以及良好的转矩控制特性；另一方面，由于电机本身存在力矩波动与齿槽力矩，特别是当工作在最大输出力矩附近时，电机力矩波动可能会使转向盘或齿轮齿条产生振动，但采用先进控制技术可以消弱这种振动。线控转向试验台为研究电机的控制策略提供了理想的试验平台；
21.5、研究线控转向系统的故障诊断及容错技术
22.线控转向系统是采用电机提供回正力矩和转向力矩的先进转向系统。作为一种全新概念的转向系统，它没有传统转向系统那么悠久的历史，没有成功的经验可以借鉴，而且电子器件的可靠性和稳定性还有待进一步提高，所以线控转向系统必然存在着比液压系统更多的不同的故障模式。因此有必要研究线控转向系统可能存在的故障模式，为科学、快速进行诊断故障提供依据，并根据具体的故障确定相应的容错控制策略。
附图说明
23.图1是本实用新型在实施例中的结构示意图；
24.附图标记说明：1、转向盘，2、联轴器，3、第一减速机构，4、回正电机，5、转角传感器，6、转矩传感器，7、信号采集处理器，8、主机，9、转向执行电机，10、磁粉制动器，11、第二减速机构，12、齿轮齿条机构，13、齿轮齿条转向器，14、力传感器，15、位移传感器，16、弹簧回正机构。
具体实施方式
25.下面结合附图及具体的实施例对本实用新型进行进一步介绍：
26.实施例：
27.参照图1，本实施例提供一种线控转向试验台；它包括设置在台体上的实车转向系
统；在实车转向系统中设置有转角传感器5和转矩传感器6；转角传感器5和转矩传感器6通过导线与信号采集处理器7相连接；信号采集处理器7能够与主机8之间进行数据传输；主机8通过信号采集处理器7对转向执行电机9和磁粉制动器10进行控制；转向执行电机9和磁粉制动器10分别通过第二减速机构11和齿轮齿条机构12作用在齿轮齿条转向器13上；在齿轮齿条机构12连接至齿轮齿条转向器13的输出端上安装有力传感器14；在齿轮齿条转向器13上还设置有位移传感器15；力传感器14和位移传感器15通过导线与信号采集处理器7相连接。本实施例中所使用的转角传感器（5）为深圳霍斯特优点公司的ftd型光电编码器，转矩传感器（6）为北京航天空气动力研究院的 akc-215型，信号采集处理器（7）使用研华的pcl-818l 数据采集卡，以及和其相对应使用的pcld-8115 接线端子板，磁粉制动器（10）使用江苏海安前卫机电公司的fzj-10型。
28.实车转向系统包括转角盘1；转角盘1的下部转轴先后通过联轴器2和第一减速机构3与回正电机4相连接；转角传感器5和转矩传感器6设置在转角盘1的转轴上。
29.回正电机4同样通过信号采集处理器7受主机8的控制。
30.在齿轮齿条机构12上还安装有弹簧回正机构16。由于线控转向系统地转向盘与车轮和路面之间没有连接，路面信息无法直接反映到转向盘，转向盘也无法跟随车轮的回正而回到中间位置，所以路感模拟与回正系统主要有两大作用：一是在驾驶员转动方向盘时，对方向盘施加一个反力，使驾驶员产生路感；二是在驾驶员松开转向盘后，自动将转向盘回转到原中间位置。弹簧回正机构也是同样，为了让下部齿轮齿条机构能够独立回正，转到原中间位置。需要注意，路感模拟与回正系统及弹簧回正机构是两个独立的回正机构。
31.齿轮齿条转向器13、转向执行电机9和第二减速机构11均可拆卸地安装在台体上的实车部件。由于线控转向系统是一种全新概念的现代车辆转向系统，其可靠性至关重要。因此，线控转向系统的台架试验在转向系统开发过程中起着至关重要的作用，其是否能够真实的反映实车的情况，或者说反映实车真实性的强弱，将会很大程度地影响测试的准确性。考虑到这一因素，本实用新型尽可能的采用实车部件组装试验台，以使其试验效果最大程度的逼近实车实验。
32.本实施例中实用新型装置的工作原理是：主机根据转向盘的转角及来自的车辆其他状态信息来控制转向盘处的回正电机，使其提供期望的转向盘反力，同时控制转向执行电机，使转向器的齿条产生位移，该位移对应于车辆的前轮转角。具体的，主机控制系统根据路况、车速与车轮转向角度的不同，设定不同的试验工况；本试验台将通过加载装置控制软件的控制系统给出控制信号，该控制信号经过信号采集处理器将模拟信号转换为电信号给磁粉制动器。通过调整磁粉制动器电流，控制其在齿轮齿条转向器处产生相应阻力矩，此阻力矩经齿轮齿条机构转化为直线力，并由力传感器将信号反馈给控制系统，控制系统根据反馈信号调整控制信号，从而完成控制。
33.在上述的在磁粉制动器工作的时候，通过齿轮齿条机构将其旋转运动转化为水平运动，从而对转向器齿条施加模拟阻力。当主机根据需要发出指令，并转换成电压信号（0~5v）作用于磁粉制动器，磁粉制动器发出相应的转矩作用在齿轮齿条机构的小齿轮上，通过齿轮齿条机构，把小齿轮的旋转运动转换为齿条的水平运动，再由齿条通过转向器作用于转向系统。因此，此系统具有响应迅速，能够实现实时控制的优点，且尺寸小、成本低、结构简单、维修保养容易。
34.按照上述实施例，便可很好地实现本实用新型。值得说明的是，基于上述结构设计的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本实用新型上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本实用新型一样，故其也应当在本实用新型的保护范围内。