專(zhuān)利名稱(chēng)：分布式汽車(chē)線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，特別涉及一種分布式汽車(chē)線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及其控制方法，屬于汽車(chē)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是提高車(chē)輛操縱穩(wěn)定性、降低駕駛員操縱負(fù)擔(dān)以及改善人——車(chē)閉環(huán)控制系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素。汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)根據(jù)提供動(dòng)力方式的不同又可以分為液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。線(xiàn)控轉(zhuǎn)向與其他轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的根本區(qū)別是取消了轉(zhuǎn)向盤(pán)和轉(zhuǎn)向輪之間的機(jī)械或液壓連接裝置，擺脫了齒輪嚙合的固定傳動(dòng)比限制，使系統(tǒng)慣性、系統(tǒng)摩擦和傳動(dòng)部件之間的總間隙降低，提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度和響應(yīng)準(zhǔn)確性。國(guó)內(nèi)在線(xiàn)控轉(zhuǎn)向方面的研究起步得比較晚，但在近幾年有了很大的突破。2004年同濟(jì)大學(xué)在工博會(huì)上展出的“春暉三號(hào)”電動(dòng)車(chē)運(yùn)用了線(xiàn)控轉(zhuǎn)向技術(shù)，其轉(zhuǎn)向器與方向盤(pán)間無(wú)機(jī)械連接。武漢理工大學(xué)利用電磁施力器進(jìn)行轉(zhuǎn)向盤(pán)力反饋，設(shè)計(jì)了模糊-PID混合控制器，開(kāi)發(fā)的線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向隨動(dòng)。吉林大學(xué)進(jìn)行了變傳動(dòng)比、轉(zhuǎn)向盤(pán)回正力矩和穩(wěn)定性算法研究。分布式系統(tǒng)因其開(kāi)放性好，安裝靈活，可組裝性、可擴(kuò)容性好，調(diào)試方便等優(yōu)點(diǎn)，在一些場(chǎng)合逐步替代了傳統(tǒng)的集散式控制系統(tǒng)。但是由于線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中轉(zhuǎn)向盤(pán)和轉(zhuǎn)向輪之間沒(méi)有機(jī)械或液壓連接裝置，當(dāng)電子節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，勢(shì)必危及生命和財(cái)產(chǎn)安全，因此必須采用容錯(cuò)控制技術(shù)。FlexRay總線(xiàn)因其高帶寬、通信線(xiàn)路冗余、通訊靈活等優(yōu)點(diǎn)，成為未來(lái)主要的安全型車(chē)載總線(xiàn)。國(guó)外著名的汽車(chē)公司奔馳、寶馬、奧迪都對(duì)FlexRay總線(xiàn)在汽車(chē)上的應(yīng)用做了嘗試。雖然國(guó)外很早就開(kāi)始研究線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和FlexRay通信，可是直至今日，也未能在汽車(chē)上將兩者合二為一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有汽車(chē)線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的不足，提供一種分布式汽車(chē)線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其在系統(tǒng)中的電子節(jié)點(diǎn)使用FlexRay總線(xiàn)分布式網(wǎng)絡(luò)，并且采用冗余結(jié)構(gòu)，使所述汽車(chē)線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不僅開(kāi)放性好、可擴(kuò)容性好、調(diào)試方便，而且具有良好的擴(kuò)展性和可配置性，當(dāng)電子節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)也能保證安全。本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問(wèn)題是提供所述分布式汽車(chē)線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案如下一種分布式汽車(chē)線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，設(shè)置于方向盤(pán)與連接于車(chē)輪上的方向機(jī)之間，其包括FlexRay總線(xiàn)、若干FlexRay節(jié)點(diǎn)、轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩傳感器、路感電機(jī)、位移傳感器和轉(zhuǎn)向電機(jī)，所述轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩傳感器和路感電機(jī)同時(shí)與所述方向盤(pán)連接，所述位移傳感器和轉(zhuǎn)向電機(jī)同時(shí)與所述方向機(jī)連接，所述轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩傳感器、路感電機(jī)、位移傳感器和轉(zhuǎn)向電機(jī)分別與若干FlexRay節(jié)點(diǎn)中不同的一 FlexRay節(jié)點(diǎn)連接，所述若干FlexRay節(jié)點(diǎn)中的所有FlexRay 節(jié)點(diǎn)與所述FlexRay總線(xiàn)連接。本發(fā)明所述的分布式汽車(chē)線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的若干FlexRay節(jié)點(diǎn)包括有FlexRay節(jié)點(diǎn) A,FlexRay 節(jié)點(diǎn) B、FlexRay 節(jié)點(diǎn) C、FlexRay 節(jié)點(diǎn) D 和 FlexRay 節(jié)點(diǎn) E ；所述 FlexRay 節(jié)點(diǎn) E 接受車(chē)速信號(hào)且傳送到FlexRay總線(xiàn)上；所述FlexRay節(jié)點(diǎn)A連接轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩傳感器，并且將之測(cè)得的方向盤(pán)轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后送到FlexRay總線(xiàn)上；所述FlexRay節(jié)點(diǎn)D連接位移傳感器，并且將之測(cè)得的方向機(jī)位移模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，求得車(chē)輪實(shí)際轉(zhuǎn)角送到FlexRay總線(xiàn)上；所述FlexRay節(jié)點(diǎn)B連接轉(zhuǎn)向電機(jī)，并且由FlexRay總線(xiàn)上獲得方向盤(pán)轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩信號(hào)、車(chē)輪實(shí)際轉(zhuǎn)角信號(hào)和車(chē)速信號(hào)以求得閉環(huán)控制值控制轉(zhuǎn)向電機(jī)； 所述FlexRay節(jié)點(diǎn)C連接路感電機(jī)，并且由FlexRay總線(xiàn)上獲得方向盤(pán)轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩信號(hào)、車(chē)輪實(shí)際轉(zhuǎn)角信號(hào)和車(chē)速信號(hào)以求得閉環(huán)控制值控制路感電機(jī)；所述分布式汽車(chē)線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還包括有備用FlexRay節(jié)點(diǎn)A，、備用FlexRay節(jié)點(diǎn)B，、備用FlexRay節(jié)點(diǎn)C，、備用FlexRay 節(jié)點(diǎn)D’、冗余轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩傳感器、冗余路感電機(jī)、冗余位移傳感器和冗余轉(zhuǎn)向電機(jī)，它們以與 FlexRay節(jié)點(diǎn)A、FlexRay節(jié)點(diǎn)B、FlexRay節(jié)點(diǎn)C、FlexRay節(jié)點(diǎn)D、轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩傳感器、路感電機(jī)、位移傳感器和轉(zhuǎn)向電機(jī)相同的連接方式連接成冗余結(jié)構(gòu)并與之并聯(lián)，所述FlexRay總線(xiàn)具有雙通信通道；所述轉(zhuǎn)向電機(jī)為直流電機(jī)，路感電機(jī)為力矩電機(jī)。本發(fā)明所采取的另一技術(shù)方案是一種用于所述分布式汽車(chē)線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制方法，其控制流程如下(1)所述轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩傳感器由方向盤(pán)上獲得轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩模擬信號(hào)傳給FlexRay 節(jié)點(diǎn)A，F(xiàn)lexRay節(jié)點(diǎn)A將之轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，在規(guī)定的FlexRay通信靜態(tài)時(shí)隙內(nèi)送到 FlexRay總線(xiàn)上；(2)所述位移傳感器由方向機(jī)上獲得車(chē)輪轉(zhuǎn)向的方向機(jī)線(xiàn)性位移模擬信號(hào)傳給 FlexRay節(jié)點(diǎn)D,FlexRay節(jié)點(diǎn)D將之轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，求得車(chē)輪實(shí)際轉(zhuǎn)角在規(guī)定的FlexRay 通信靜態(tài)時(shí)隙內(nèi)送到FlexRay總線(xiàn)上；(3)所述FlexRay節(jié)點(diǎn)E接受車(chē)速信號(hào)且傳送到FlexRay總線(xiàn)上；(4)所述FlexRay節(jié)點(diǎn)B在規(guī)定的FlexRay通信靜態(tài)時(shí)隙內(nèi)由FlexRay總線(xiàn)上獲得方向盤(pán)轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩信號(hào)、車(chē)輪實(shí)際轉(zhuǎn)角信號(hào)和車(chē)速信號(hào)，使用閉環(huán)控制算法求得閉環(huán)控制值以控制轉(zhuǎn)向電機(jī)；(5)所述FlexRay節(jié)點(diǎn)C在規(guī)定的FlexRay通信靜態(tài)時(shí)隙內(nèi)由FlexRay總線(xiàn)上獲得方向盤(pán)轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩信號(hào)、車(chē)輪實(shí)際轉(zhuǎn)角信號(hào)和車(chē)速信號(hào)，使用閉環(huán)控制算法求得閉環(huán)控制值控制路感電機(jī)以模擬路感；(6)在實(shí)施上述步驟(1)至(5)的同時(shí)，所述備用FlexRay節(jié)點(diǎn)A，、備用FlexRay 節(jié)點(diǎn)B，、備用FlexRay節(jié)點(diǎn)C，和備用FlexRay節(jié)點(diǎn)D，處于監(jiān)聽(tīng)FlexRay總線(xiàn)情況狀態(tài)，通信在Flexfey總線(xiàn)的雙通信通道上進(jìn)行；(7)當(dāng)工作節(jié)點(diǎn)或設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，與之相應(yīng)的備用節(jié)點(diǎn)或冗余設(shè)備將啟動(dòng)工作以替代故障節(jié)點(diǎn)或設(shè)備，該故障節(jié)點(diǎn)或設(shè)備退出FlexRay總線(xiàn)通信。本發(fā)明所述分布式汽車(chē)線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制方法中，所有的信號(hào)通訊采用 FlexRay通信協(xié)議，并以報(bào)文形式傳送。與現(xiàn)有分布式汽車(chē)線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比較，本發(fā)明取得了如下有益效果
1、使用分布式結(jié)構(gòu)并采用FlexRay通信協(xié)議，有利于汽車(chē)線(xiàn)束減少，提高了線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中各個(gè)控制單元的可擴(kuò)容性、開(kāi)放性和實(shí)時(shí)性，并且調(diào)試方便，便于在線(xiàn)故障診斷。2、本發(fā)明采用了冗余結(jié)構(gòu)，設(shè)置有備用FlexRay節(jié)點(diǎn)和冗余設(shè)備，當(dāng)工作節(jié)點(diǎn)或設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，相應(yīng)的備用節(jié)點(diǎn)或冗余設(shè)備將啟動(dòng)工作以替代故障節(jié)點(diǎn)或設(shè)備，因此提高了所述分布式汽車(chē)線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的可靠性，保障了車(chē)輛、人員的生命和財(cái)產(chǎn)安全。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的系統(tǒng)工作流程圖。圖3是本發(fā)明備用節(jié)點(diǎn)的工作流程圖。圖4是本發(fā)明轉(zhuǎn)向電機(jī)的控制流程圖。圖5是本發(fā)明路感電機(jī)的控制流程圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。請(qǐng)參閱圖1本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖示分布式汽車(chē)線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)置于方向盤(pán) 1與方向機(jī)13之間，該方向機(jī)13連接于車(chē)輪12上。所述分布式汽車(chē)線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括 FlexRay總線(xiàn)20、若干FlexRay節(jié)點(diǎn)、轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩傳感器3、路感電機(jī)14、位移傳感器10和轉(zhuǎn)向電機(jī)9。所述若干FlexRay節(jié)點(diǎn)包括有FlexRay節(jié)點(diǎn)A4、FleXRay節(jié)點(diǎn)B2、FleXRay節(jié)點(diǎn) C15、FlexRay 節(jié)點(diǎn) D16 和 FlexRay 節(jié)點(diǎn) E19，所述的所有 FlexRay 節(jié)點(diǎn) 4、2、15、16 和 19 均與所述FlexRay總線(xiàn)20相連接。所述轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩傳感器3、路感電機(jī)14、位移傳感器10和轉(zhuǎn)向電機(jī)9分別與若干FlexRay節(jié)點(diǎn)中不同的一 FlexRay節(jié)點(diǎn)連接。所述轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩傳感器3連接于所述方向盤(pán)1上，并且檢測(cè)該方向盤(pán)1的轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩模擬信號(hào)以獲得駕駛者的轉(zhuǎn)向意圖；所述FlexRay節(jié)點(diǎn)A4連接轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩傳感器3，并且將轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩傳感器3測(cè)得的方向盤(pán)1的轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后送到FlexRay總線(xiàn) 20上。所述位移傳感器10與所述方向機(jī)13連接，并且檢測(cè)車(chē)輪12轉(zhuǎn)向時(shí)方向機(jī)13的線(xiàn)性位移模擬信號(hào)；所述FlexRay節(jié)點(diǎn)D16連接位移傳感器10，并且將位移傳感器10測(cè)得的方向機(jī)13的位移模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，求得車(chē)輪實(shí)際轉(zhuǎn)角送到FlexRay總線(xiàn)20上。所述FlexRay節(jié)點(diǎn)E19接受車(chē)速信號(hào)且傳送到FlexRay總線(xiàn)20上。所述路感電機(jī)14因其經(jīng)常處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，所以采用力矩電機(jī)，其與所述方向盤(pán)1連接，并通過(guò)力反饋方式模擬路感，使駕駛者知曉路面情況和汽車(chē)駕駛情況；所述FlexRay節(jié)點(diǎn)C15連接路感電機(jī) 14，并且由FlexRay總線(xiàn)20上獲得方向盤(pán)轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩信號(hào)、車(chē)輪實(shí)際轉(zhuǎn)角信號(hào)和車(chē)速信號(hào)以求得閉環(huán)控制值控制路感電機(jī)14。所述轉(zhuǎn)向電機(jī)9為直流電機(jī)，要求有一定的轉(zhuǎn)矩和響應(yīng)速度，以保證車(chē)輪12隨動(dòng)， 其與所述方向機(jī)13連接，以驅(qū)動(dòng)車(chē)輪12轉(zhuǎn)向；所述FlexRay節(jié)點(diǎn)B2連接轉(zhuǎn)向電機(jī)9，并且由FlexRay總線(xiàn)20上獲得方向盤(pán)轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩信號(hào)、車(chē)輪實(shí)際轉(zhuǎn)角信號(hào)和車(chē)速信號(hào)以求得閉環(huán)控制值控制轉(zhuǎn)向電機(jī)9 ；該FlexRay節(jié)點(diǎn)B2還可以通過(guò)FlexRay總線(xiàn)20獲得汽車(chē)的其他信息，進(jìn)而采用更優(yōu)算法來(lái)控制。本發(fā)明所述分布式汽車(chē)線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不僅使用了 FlexRay總線(xiàn)分布式網(wǎng)絡(luò)，而且采用了冗余結(jié)構(gòu)，其還包括有備用FlexRay節(jié)點(diǎn)A，7、備用FlexRay節(jié)點(diǎn)B，5、備用FlexRay 節(jié)點(diǎn)C’ 18、備用FlexRay節(jié)點(diǎn)D’ 21、冗余轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩傳感器7、冗余路感電機(jī)17、冗余位移傳感器11和冗余轉(zhuǎn)向電機(jī)8，它們?cè)O(shè)置的位置分別與FlexRay節(jié)點(diǎn)A4、FlexRay節(jié)點(diǎn)B2、 FlexRay節(jié)點(diǎn)C15、FlexRay節(jié)點(diǎn)D16、轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩傳感器3、路感電機(jī)14、位移傳感器10和轉(zhuǎn)向電機(jī)9相對(duì)應(yīng)，并且以與之相同的連接方式連接成一結(jié)構(gòu)相同的冗余結(jié)構(gòu)，該冗余結(jié)構(gòu)與原有工作結(jié)構(gòu)相并聯(lián)。所述FlexRay總線(xiàn)20亦具有雙通信通道，該雙通信通道所傳輸?shù)男畔⑹且恢碌摹１景l(fā)明所述分布式汽車(chē)線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的所有FlexRay節(jié)點(diǎn)使用FlexRay總線(xiàn)分布式網(wǎng)絡(luò)，其具有良好的擴(kuò)展性和可配置性，可以與其他FlexRay總線(xiàn)通訊的節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行交互，還可通過(guò)選用附加功能模塊實(shí)現(xiàn)與其它形式的車(chē)載總線(xiàn)進(jìn)行通訊，比如CAN、LIN 總線(xiàn)。本發(fā)明還提供了一種用于所述分布式汽車(chē)線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制方法，在該方法中所有的信號(hào)通訊采用FlexRay通信協(xié)議，并以報(bào)文形式傳送。該控制方法的控制流程見(jiàn)圖 2，具體步驟如下(1)所述轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩傳感器3由方向盤(pán)1上獲得轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩模擬信號(hào)傳給 FlexRay節(jié)點(diǎn)A4，F(xiàn)lexRay節(jié)點(diǎn)A4將之轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，在連續(xù)的三個(gè)FlexRay靜態(tài)時(shí)隙內(nèi)以報(bào)文形式送到FlexRay總線(xiàn)20上。(2)所述位移傳感器10由方向機(jī)13上獲得車(chē)輪12轉(zhuǎn)向的方向機(jī)13的線(xiàn)性位移模擬信號(hào)傳給FlexRay節(jié)點(diǎn)D16，F(xiàn)lexRay節(jié)點(diǎn)D16將之轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，求得車(chē)輪實(shí)際轉(zhuǎn)角在連續(xù)的三個(gè)FlexRay靜態(tài)時(shí)隙內(nèi)以報(bào)文形式送到FlexRay總線(xiàn)20上。(3)所述FlexRay節(jié)點(diǎn)E19接受車(chē)速信號(hào)且在連續(xù)的三個(gè)FlexRay靜態(tài)時(shí)隙內(nèi)傳送到FlexRay總線(xiàn)20上。(4)所述FlexRay節(jié)點(diǎn)B2在規(guī)定的FlexRay通信靜態(tài)時(shí)隙內(nèi)由FlexRay總線(xiàn)20 上接收到報(bào)文，見(jiàn)圖4，以獲得方向盤(pán)轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩信號(hào)、車(chē)輪實(shí)際轉(zhuǎn)角信號(hào)和車(chē)速信號(hào)，使用閉環(huán)控制算法求得閉環(huán)控制值以控制轉(zhuǎn)向電機(jī)9。(5)所述FlexRay節(jié)點(diǎn)C15在規(guī)定的FlexRay通信靜態(tài)時(shí)隙內(nèi)由FlexRay總線(xiàn)20 上接收到報(bào)文，見(jiàn)圖5，以獲得方向盤(pán)轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩信號(hào)、車(chē)輪實(shí)際轉(zhuǎn)角信號(hào)和車(chē)速信號(hào)，使用閉環(huán)控制算法求得閉環(huán)控制值控制路感電機(jī)14以模擬路感。(6)在實(shí)施上述步驟(1)至(5)的同時(shí)，如圖3所示，所述備用FlexRay節(jié)點(diǎn)A’7、 備用Flexfciy節(jié)點(diǎn)B，5、備用Flexfciy節(jié)點(diǎn)C，18和備用Flexfciy節(jié)點(diǎn)D，21處于監(jiān)聽(tīng)Flexfciy 總線(xiàn)20情況的狀態(tài)，通信在FlexRay總線(xiàn)20的雙通信通道上進(jìn)行。(7)當(dāng)工作節(jié)點(diǎn)或設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，處于監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)的備用節(jié)點(diǎn)發(fā)出啟動(dòng)備用節(jié)點(diǎn)命令，與之相應(yīng)的備用節(jié)點(diǎn)或冗余設(shè)備將啟動(dòng)工作以替代故障節(jié)點(diǎn)或設(shè)備，該故障節(jié)點(diǎn)或設(shè)備退出FlexRay總線(xiàn)20的通信，故障均以故障碼形式存放在存儲(chǔ)器中。
權(quán)利要求
1.一種分布式汽車(chē)線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，設(shè)置于方向盤(pán)與連接于車(chē)輪上的方向機(jī)之間，其特征在于所述分布式汽車(chē)線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括FlexRay總線(xiàn)、若干FlexRay節(jié)點(diǎn)、轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩傳感器、路感電機(jī)、位移傳感器和轉(zhuǎn)向電機(jī)，所述轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩傳感器和路感電機(jī)同時(shí)與所述方向盤(pán)連接，所述位移傳感器和轉(zhuǎn)向電機(jī)同時(shí)與所述方向機(jī)連接，所述轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩傳感器、路感電機(jī)、位移傳感器和轉(zhuǎn)向電機(jī)分別與若干FlexRay節(jié)點(diǎn)中不同的一 FlexRay節(jié)點(diǎn)連接，所述若干FlexRay節(jié)點(diǎn)中的所有FlexRay節(jié)點(diǎn)與所述FlexRay總線(xiàn)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式汽車(chē)線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于所述若干FlexRay 節(jié)點(diǎn)包括有FlexRay節(jié)點(diǎn)A、FlexRay節(jié)點(diǎn)B、FlexRay節(jié)點(diǎn)C、FlexRay節(jié)點(diǎn)D和FlexRay節(jié)點(diǎn)E ；所述FlexRay節(jié)點(diǎn)E接受車(chē)速信號(hào)且傳送到FlexRay總線(xiàn)上；所述FlexRay節(jié)點(diǎn)A連接轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩傳感器，并且將之測(cè)得的方向盤(pán)轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后送到FlexRay 總線(xiàn)上；所述FlexRay節(jié)點(diǎn)D連接位移傳感器，并且將之測(cè)得的方向機(jī)位移模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，求得車(chē)輪實(shí)際轉(zhuǎn)角送到FlexRay總線(xiàn)上；所述FlexRay節(jié)點(diǎn)B連接轉(zhuǎn)向電機(jī)，并且由FlexRay總線(xiàn)上獲得方向盤(pán)轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩信號(hào)、車(chē)輪實(shí)際轉(zhuǎn)角信號(hào)和車(chē)速信號(hào)以求得閉環(huán)控制值控制轉(zhuǎn)向電機(jī)；所述FlexRay節(jié)點(diǎn)C連接路感電機(jī)，并且由FlexRay總線(xiàn)上獲得方向盤(pán)轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩信號(hào)、車(chē)輪實(shí)際轉(zhuǎn)角信號(hào)和車(chē)速信號(hào)以求得閉環(huán)控制值控制路感電機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分布式汽車(chē)線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于所述分布式汽車(chē)線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還包括有備用FlexRay節(jié)點(diǎn)A，、備用FlexRay節(jié)點(diǎn)B，、備用FlexRay節(jié)點(diǎn)C，、 備用FlexRay節(jié)點(diǎn)D’、冗余轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩傳感器、冗余路感電機(jī)、冗余位移傳感器和冗余轉(zhuǎn)向電機(jī)，它們以與FlexRay節(jié)點(diǎn)A、FlexRay節(jié)點(diǎn)B、FlexRay節(jié)點(diǎn)C、FlexRay節(jié)點(diǎn)D、轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩傳感器、路感電機(jī)、位移傳感器和轉(zhuǎn)向電機(jī)相同的連接方式連接成冗余結(jié)構(gòu)并與之并聯(lián)，所述 FlexRay總線(xiàn)具有雙通信通道。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的分布式汽車(chē)線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于所述轉(zhuǎn)向電機(jī)為直流電機(jī)，路感電機(jī)為力矩電機(jī)。
5.一種用于權(quán)利要求3所述分布式汽車(chē)線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制方法，其特征在于控制流程如下(1)所述轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩傳感器由方向盤(pán)上獲得轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩模擬信號(hào)傳給FlexRay節(jié)點(diǎn) A，F(xiàn)lexRay節(jié)點(diǎn)A將之轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，在規(guī)定的FlexRay通信靜態(tài)時(shí)隙內(nèi)送到FlexRay總 ^^ —t- (2)所述位移傳感器由方向機(jī)上獲得車(chē)輪轉(zhuǎn)向的方向機(jī)線(xiàn)性位移模擬信號(hào)傳給 FlexRay節(jié)點(diǎn)D,FlexRay節(jié)點(diǎn)D將之轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，求得車(chē)輪實(shí)際轉(zhuǎn)角在規(guī)定的FlexRay 通信靜態(tài)時(shí)隙內(nèi)送到FlexRay總線(xiàn)上；(3)所述FlexRay節(jié)點(diǎn)E接受車(chē)速信號(hào)且傳送到FlexRay總線(xiàn)上；(4)所述FlexRay節(jié)點(diǎn)B在規(guī)定的FlexRay通信靜態(tài)時(shí)隙內(nèi)由FlexRay總線(xiàn)上獲得方向盤(pán)轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩信號(hào)、車(chē)輪實(shí)際轉(zhuǎn)角信號(hào)和車(chē)速信號(hào)，使用閉環(huán)控制算法求得閉環(huán)控制值以控制轉(zhuǎn)向電機(jī)；(5)所述FlexRay節(jié)點(diǎn)C在規(guī)定的FlexRay通信靜態(tài)時(shí)隙內(nèi)由FlexRay總線(xiàn)上獲得方向盤(pán)轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩信號(hào)、車(chē)輪實(shí)際轉(zhuǎn)角信號(hào)和車(chē)速信號(hào)，使用閉環(huán)控制算法求得閉環(huán)控制值控制路感電機(jī)以模擬路感；(6)在實(shí)施上述步驟(1)至(5)的同時(shí)，所述備用FlexRay節(jié)點(diǎn)A’、備用FlexRay節(jié)點(diǎn)B，、備用FlexRay節(jié)點(diǎn)C，和備用FlexRay節(jié)點(diǎn)D，處于監(jiān)聽(tīng)FlexRay總線(xiàn)情況狀態(tài)，通信在 FlexRay總線(xiàn)的雙通信通道上進(jìn)行；(7)當(dāng)工作節(jié)點(diǎn)或設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，與之相應(yīng)的備用節(jié)點(diǎn)或冗余設(shè)備將啟動(dòng)工作以替代故障節(jié)點(diǎn)或設(shè)備，該故障節(jié)點(diǎn)或設(shè)備退出FlexRay總線(xiàn)通信。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述分布式汽車(chē)線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制方法，其特征在于所有信號(hào)通訊采用FlexRay通信協(xié)議，并以報(bào)文形式傳送。
全文摘要
一種分布式汽車(chē)線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，設(shè)置于方向盤(pán)與連接于車(chē)輪上的方向機(jī)之間，其包括FlexRay總線(xiàn)、若干FlexRay節(jié)點(diǎn)、轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩傳感器、路感電機(jī)、位移傳感器和轉(zhuǎn)向電機(jī)，所述轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩傳感器和路感電機(jī)同時(shí)與所述方向盤(pán)連接，所述位移傳感器和轉(zhuǎn)向電機(jī)同時(shí)與所述方向機(jī)連接，所述轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩傳感器、路感電機(jī)、位移傳感器和轉(zhuǎn)向電機(jī)分別與若干FlexRay節(jié)點(diǎn)中不同的一FlexRay節(jié)點(diǎn)連接，所述若干FlexRay節(jié)點(diǎn)中的所有FlexRay節(jié)點(diǎn)與所述FlexRay總線(xiàn)連接。本發(fā)明采用分布式的冗余結(jié)構(gòu)并使用FlexRay通信協(xié)議，有利于汽車(chē)線(xiàn)束減少，具有良好的可擴(kuò)容性、開(kāi)放性、實(shí)時(shí)性和高可靠性，并且調(diào)試方便，有利于保障安全。
文檔編號(hào)B60R16/023GK102275611SQ201110112169
公開(kāi)日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月29日
發(fā)明者侯斌, 華俊, 尚雯雯, 張鳳登, 張瑋, 王臻, 王闖, 胡羽, 范科發(fā) 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)