專利名稱：應(yīng)用于雙電機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的冗余容錯(cuò)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車轉(zhuǎn)向控制方法，更具體地說，本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于雙電機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的冗余容錯(cuò)控制方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(機(jī)械式、液壓式和電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng))保證了汽車按駕駛員的意志行駛，但是由于其轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比固定，汽車的響應(yīng)特性隨著車速和方向盤轉(zhuǎn)角變化，因此駕駛員必須隨著變化的特性作出補(bǔ)償，從而保證汽車在不同的工況下都能按意愿行駛。但這影響了汽車的操縱穩(wěn)定性和駕駛舒適性。因此，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以自由設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的力傳遞特性和角傳遞特性，給汽車的轉(zhuǎn)向特性設(shè)計(jì)帶來了很大的發(fā)展空間，很多控制算法也隨之發(fā)展。目前國內(nèi)外的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制方法已經(jīng)取得了很多成就。基本上分為三大類第一類是針對單電機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)而發(fā)展的控制方法；第二類是針對前輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向的雙電機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)而發(fā)展的控制方法；第三類是針對四輪線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)而發(fā)展的控制方法，主要是應(yīng)用在電動(dòng)車上。對于同軸電機(jī)的控制國內(nèi)外已開發(fā)出相應(yīng)的方法，這些方法針對電機(jī)之間的協(xié)調(diào)，間隙消除做了很多工作，但是方法也比較復(fù)雜，而且不針對汽車轉(zhuǎn)向領(lǐng)域的特殊需求。目前，國內(nèi)外尚無應(yīng)用于汽車上的針對采用雙電機(jī)結(jié)構(gòu)的前輪非獨(dú)立線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)開發(fā)的雙電機(jī)冗余容錯(cuò)控制方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，在保證線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)既有的操縱穩(wěn)定性和駕駛舒適性的前提下，提供了一種降低算法的復(fù)雜程度和技術(shù)難度， 并提高系統(tǒng)的可靠性和安全性的應(yīng)用于雙電機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的冗余容錯(cuò)控制方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的所述的應(yīng)用于雙電機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的冗余容錯(cuò)控制方法包括如下步驟1.由方向盤處的轉(zhuǎn)角傳感器測出方向盤轉(zhuǎn)角并傳給中央控制器。2.計(jì)算小齒輪目標(biāo)轉(zhuǎn)角。3.中央控制器將小齒輪目標(biāo)轉(zhuǎn)角值發(fā)送給轉(zhuǎn)角電機(jī)控制器，并將小齒輪目標(biāo)轉(zhuǎn)角值作為轉(zhuǎn)角電機(jī)控制器的控制目標(biāo)量。4.轉(zhuǎn)角電機(jī)控制器按照小齒輪目標(biāo)轉(zhuǎn)角值控制轉(zhuǎn)角電機(jī)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)轉(zhuǎn)角。5.轉(zhuǎn)角電機(jī)控制器中的電流傳感器測得轉(zhuǎn)角電機(jī)的工作電流，并由中央控制器實(shí)時(shí)采集此電流值。6.通過查詢中央控制器中已經(jīng)寫入的等電流分配曲線，得到輔助電機(jī)的目標(biāo)工作電流。7.由中央控制器將此目標(biāo)工作電流值發(fā)送給輔助電機(jī)控制器，輔助電機(jī)控制器以
4該目標(biāo)工作電流值為控制目標(biāo)，輸出控制電壓，并由輔助電機(jī)控制器中的電流傳感器實(shí)時(shí)反饋輔助電機(jī)的實(shí)際工作電流，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，完成輔助轉(zhuǎn)向的功能；最終在轉(zhuǎn)角電機(jī)與輔助電機(jī)的共同工作下，達(dá)到了小齒輪轉(zhuǎn)角的精確控制，實(shí)現(xiàn)了駕駛員的最終駕駛意愿。8.中央控制器會(huì)監(jiān)測發(fā)動(dòng)機(jī)是否熄火，如果已經(jīng)熄火，則說明汽車本身不再需要轉(zhuǎn)向能力，中央控制器停止工作，如果發(fā)動(dòng)機(jī)未熄火，說明汽車仍需要轉(zhuǎn)向能力，中央控制器繼續(xù)工作。9.中央控制器中的故障診斷程序監(jiān)測轉(zhuǎn)角電機(jī)與輔助電機(jī)的工作狀態(tài)，判斷其是否存在故障，如果不存在故障，則雙電機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)會(huì)繼續(xù)第1步驟到第9步驟的工作程序。10.如果轉(zhuǎn)角電機(jī)與輔助電機(jī)的其中之一發(fā)生故障，首先由中央控制器中的故障診斷程序監(jiān)測轉(zhuǎn)角電機(jī)是否發(fā)生故障，如果是轉(zhuǎn)角電機(jī)發(fā)生故障，則切斷轉(zhuǎn)角電機(jī)電源，屏蔽轉(zhuǎn)角電機(jī)，使其空轉(zhuǎn)，由輔助電機(jī)承擔(dān)全部轉(zhuǎn)向任務(wù)；如果是輔助電機(jī)發(fā)生故障，同理，中央控制器會(huì)屏蔽輔助電機(jī)，切斷電源，使其空轉(zhuǎn)，由轉(zhuǎn)角電機(jī)承擔(dān)全部轉(zhuǎn)向任務(wù)。11.無論是轉(zhuǎn)角電機(jī)或者是輔助電機(jī)發(fā)生故障，中央控制器采用單電機(jī)的控制方法控制剩下的正常工作的電機(jī)，并且對正常工作的電機(jī)實(shí)行的是轉(zhuǎn)角控制。技術(shù)方案中所述的計(jì)算小齒輪目標(biāo)轉(zhuǎn)角包括如下步驟1.由車輛的當(dāng)前狀態(tài)，即車速以及權(quán)利要求1中的第1)步驟中方向盤轉(zhuǎn)角傳感器所測得的方向盤轉(zhuǎn)角，查詢由模糊算法優(yōu)化得到的理想傳動(dòng)比表，得到與車輛當(dāng)前狀態(tài)相匹配的理想傳動(dòng)比值。 2.由方向盤轉(zhuǎn)角和理想傳動(dòng)比值計(jì)算出小齒輪目標(biāo)轉(zhuǎn)角。技術(shù)方案中所述的轉(zhuǎn)角電機(jī)控制器按照小齒輪目標(biāo)轉(zhuǎn)角值控制轉(zhuǎn)角電機(jī)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)轉(zhuǎn)角包括如下步驟1.轉(zhuǎn)角電機(jī)控制器向轉(zhuǎn)角電機(jī)輸入控制電壓。2.通過轉(zhuǎn)角傳感器向轉(zhuǎn)角電機(jī)控制器進(jìn)行轉(zhuǎn)角反饋。3.調(diào)整轉(zhuǎn)角電機(jī)控制器向轉(zhuǎn)角電機(jī)輸入的控制電壓值，最終實(shí)現(xiàn)目標(biāo)轉(zhuǎn)角。技術(shù)方案中所述的對正常工作的電機(jī)實(shí)行轉(zhuǎn)角控制包括如下步驟1.首先由方向盤處的轉(zhuǎn)角傳感器測出方向盤的轉(zhuǎn)角，并且傳給中央控制器。2.計(jì)算小齒輪目標(biāo)轉(zhuǎn)角1)由車輛的當(dāng)前狀態(tài)，即車速以及第1步驟中方向盤轉(zhuǎn)角傳感器所測得的方向盤轉(zhuǎn)角，查詢由模糊算法優(yōu)化得到的理想傳動(dòng)比表，得到與車輛當(dāng)前狀態(tài)相匹配的理想傳動(dòng)比值。2)由方向盤轉(zhuǎn)角和理想傳動(dòng)比值計(jì)算出小齒輪目標(biāo)轉(zhuǎn)角。3.中央控制器將小齒輪目標(biāo)轉(zhuǎn)角值發(fā)送給轉(zhuǎn)角電機(jī)控制器，并將小齒輪目標(biāo)轉(zhuǎn)角值作為轉(zhuǎn)角電機(jī)控制器的控制目標(biāo)量。4.轉(zhuǎn)角電機(jī)控制器按照小齒輪目標(biāo)轉(zhuǎn)角值控制轉(zhuǎn)角電機(jī)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)轉(zhuǎn)角，通過輸入控制電壓，并通過轉(zhuǎn)角反饋實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，把目標(biāo)電流和實(shí)際工作電流作為新的輸入，通過已經(jīng)調(diào)好的PID參數(shù)運(yùn)算出新的電壓值，如果輸入差值不為零，反復(fù)進(jìn)行此步循環(huán)，直到輸入差值為零，最終實(shí)現(xiàn)目標(biāo)轉(zhuǎn)角，完成了維持轉(zhuǎn)向的目的。5.完成轉(zhuǎn)向任務(wù)后中央控制器會(huì)監(jiān)測發(fā)動(dòng)機(jī)是否熄火，如果已經(jīng)熄火，則說明汽車本身不再需要轉(zhuǎn)向能力，轉(zhuǎn)角電機(jī)控制器停止工作；如果發(fā)動(dòng)機(jī)未熄火，說明汽車仍需要轉(zhuǎn)向能力，轉(zhuǎn)角電機(jī)控制器繼續(xù)工作，并持續(xù)第1步驟到第5步驟的循環(huán)工作，完成駕駛員的轉(zhuǎn)向需求。與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果是1.本發(fā)明所述的應(yīng)用于雙電機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的冗余容錯(cuò)控制方法提高了系統(tǒng)的可靠性，并且解決了雙電機(jī)之間的協(xié)調(diào)工作問題，使得兩個(gè)電機(jī)能各自按照控制目標(biāo)量穩(wěn)定工作，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。2.本發(fā)明所述的這種不同控制目標(biāo)的應(yīng)用于雙電機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的冗余容錯(cuò)控制方法簡單化，易于實(shí)現(xiàn)，降低了中央處理器的處理時(shí)間，使得電機(jī)響應(yīng)速度加快，并且工
作穩(wěn)定。3.本發(fā)明所述的應(yīng)用于雙電機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的冗余容錯(cuò)控制方法中不同的控制指標(biāo)，使得當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，維修目標(biāo)明確，強(qiáng)化了系統(tǒng)的普及和實(shí)用能力。4.本發(fā)明所述的應(yīng)用于雙電機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的冗余容錯(cuò)控制方法對任何一個(gè)電機(jī)發(fā)生故障，中央控制器都能作出應(yīng)急處理，并且保持汽車的基本轉(zhuǎn)向功能。5.本發(fā)明所述的應(yīng)用于雙電機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的冗余容錯(cuò)控制方法易于與故障診斷程序的鏈接，易于對每個(gè)電機(jī)的工作情況作出判斷，作出裁決。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明圖1是本發(fā)明所述的應(yīng)用于雙電機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的冗余容錯(cuò)控制方法中所涉及的雙電機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理框圖；圖2是本發(fā)明所述的應(yīng)用于雙電機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的冗余容錯(cuò)控制方法中所涉及的雙電機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中雙電機(jī)正常工作時(shí)的控制方案的流程圖；圖3是本發(fā)明所述的應(yīng)用于雙電機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的冗余容錯(cuò)控制方法中所涉及的雙電機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中雙電機(jī)中的輔助電機(jī)發(fā)生故障時(shí)的控制方案的流程圖；圖4是本發(fā)明所述的應(yīng)用于雙電機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的冗余容錯(cuò)控制方法中所涉及的雙電機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中雙電機(jī)中的轉(zhuǎn)角電機(jī)發(fā)生故障時(shí)的控制方案的流程圖；圖5是本發(fā)明所述的應(yīng)用于雙電機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的冗余容錯(cuò)控制方法的控制流程圖；圖6是本發(fā)明所述的應(yīng)用于雙電機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的冗余容錯(cuò)控制方法中所采用的由模糊算法優(yōu)化得到的理想傳動(dòng)比表的軸測投影圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細(xì)的描述本發(fā)明針對的是雙電機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的冗余容錯(cuò)控制方法，所述的雙電機(jī)是指所采用的轉(zhuǎn)角電機(jī)與輔助電機(jī)。轉(zhuǎn)角電機(jī)與輔助電機(jī)之間采用不同的控制目標(biāo)，并且輔助電機(jī)的控制目標(biāo)依賴于轉(zhuǎn)角電機(jī)的工作電流，這樣容易協(xié)調(diào)兩電機(jī)之間的工作關(guān)系，方法簡單，并且針對其中轉(zhuǎn)角電機(jī)發(fā)生故障后，會(huì)做出應(yīng)急處理，采用新的控制方法，即輔助電機(jī)變?yōu)檗D(zhuǎn)角電機(jī)，承擔(dān)全部轉(zhuǎn)向任務(wù)。
參閱圖1，本發(fā)明是在硬件已經(jīng)作出冗余的優(yōu)勢情況下，通過優(yōu)異的控制方法(優(yōu)秀計(jì)算機(jī)程序)來提高雙電機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的可靠性和協(xié)調(diào)能力?？刂瞥绦蚰鼙ＷC兩電機(jī)按照各自的控制目標(biāo)協(xié)調(diào)工作，當(dāng)其中一個(gè)電機(jī)發(fā)生故障時(shí)，仍可通過其中另一個(gè)電機(jī)獨(dú)立完成轉(zhuǎn)向任務(wù)。圖中是表示本發(fā)明所述的應(yīng)用于雙電機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的冗余容錯(cuò)控制方法中所涉及的雙電機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理。雙電機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括中央控制器、轉(zhuǎn)角電機(jī)控制器、輔助電機(jī)控制器、輔助電機(jī)、轉(zhuǎn)角電機(jī)、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)角傳感器與2套結(jié)構(gòu)相同的蝸輪蝸桿減速器。所述的轉(zhuǎn)向器包括殼體、一根齒條與兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的小齒輪。轉(zhuǎn)向器內(nèi)的一根齒條與兩個(gè)小齒輪嚙合，兩個(gè)小齒輪的回轉(zhuǎn)軸線與齒條的縱向?qū)ΨQ線垂直，左端小齒輪與輔助電機(jī)的輸出軸采用一套蝸輪蝸桿減速器相連接，右端小齒輪與轉(zhuǎn)角電機(jī)的輸出軸也采用一套蝸輪蝸桿減速器相連接。轉(zhuǎn)角電機(jī)與輔助電機(jī)采用完全相同型號的電機(jī)，輔助電機(jī)與轉(zhuǎn)角電機(jī)和轉(zhuǎn)向器的連接結(jié)構(gòu)形式完全相同，輔助電機(jī)與轉(zhuǎn)角電機(jī)的輸出軸與蝸桿同軸， 采用內(nèi)花鍵連接。蝸輪軸與小齒輪軸同軸，采用內(nèi)花鍵連接。在齒條兩端通過球頭式萬向節(jié)連接左右兩轉(zhuǎn)向輪的梯形臂。在轉(zhuǎn)角電機(jī)的減速器的蝸輪軸上端安裝有轉(zhuǎn)角傳感器，通過該傳感器測得與轉(zhuǎn)角電機(jī)連接的小齒輪實(shí)際轉(zhuǎn)角值實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角電機(jī)的轉(zhuǎn)角控制反饋。雙電機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)共采用三個(gè)控制器，即中央控制器，轉(zhuǎn)角電機(jī)控制器與輔助電機(jī)控制器，轉(zhuǎn)角電機(jī)控制器與輔助電機(jī)控制器只負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)角和目標(biāo)電流的實(shí)現(xiàn)，其它的運(yùn)算和控制程序全部都由中央控制器來實(shí)現(xiàn)。在轉(zhuǎn)角電機(jī)控制器和輔助電機(jī)控制器內(nèi)都安裝有電流控制器，用來測得轉(zhuǎn)角電機(jī)和輔助電機(jī)的工作電流。參閱圖2，在雙電機(jī)都正常工作時(shí)，首先是中央控制器根據(jù)方向盤轉(zhuǎn)角和車速查閱基于模糊控制修訂的理想傳動(dòng)比控制表算出小齒輪的目標(biāo)轉(zhuǎn)角，圖6中給出了理想傳動(dòng)比查詢表，再由轉(zhuǎn)角電機(jī)控制器根據(jù)算得的目標(biāo)轉(zhuǎn)角來控制轉(zhuǎn)角電機(jī)轉(zhuǎn)到目標(biāo)轉(zhuǎn)角。與此同時(shí)，由轉(zhuǎn)角電機(jī)控制器中的電流傳感器測得的轉(zhuǎn)角電機(jī)工作電流，并把此電流值時(shí)時(shí)的傳給中央控制器，中央控制器再根據(jù)設(shè)定好的兩電機(jī)電流關(guān)系曲線時(shí)時(shí)的運(yùn)算出輔助電機(jī)的目標(biāo)工作電流，基于目前兩個(gè)電機(jī)采用的是結(jié)構(gòu)完全相同的電機(jī)，所以優(yōu)化好的曲線為等電流關(guān)系曲線，再由輔助電機(jī)控制器來控制輔助電機(jī)按照目標(biāo)電流工作。由此兩個(gè)電機(jī)就可以按此規(guī)律協(xié)調(diào)的工作，完成轉(zhuǎn)向任務(wù)。參閱圖3，由中央控制器中的故障診斷程序時(shí)時(shí)的監(jiān)控著雙電機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的兩個(gè)電機(jī)的工作狀態(tài)，當(dāng)輔助電機(jī)發(fā)生故障時(shí)，中央控制器會(huì)根據(jù)電機(jī)的輸入輸出差立即診斷出來，并立刻作出應(yīng)急處理，屏蔽發(fā)生故障的輔助電機(jī)，使其不再工作，而且應(yīng)用于雙電機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的冗余容錯(cuò)控制方法也由雙電機(jī)控制變?yōu)閱坞姍C(jī)控制，并且由轉(zhuǎn)角電機(jī)獨(dú)立承擔(dān)全部轉(zhuǎn)向任務(wù)。參閱圖4，由中央控制器中的故障診斷程序時(shí)時(shí)的監(jiān)控著雙電機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的兩個(gè)電機(jī)的工作狀態(tài)，當(dāng)轉(zhuǎn)角電機(jī)發(fā)生故障時(shí)，中央控制器會(huì)根據(jù)電機(jī)的輸入輸出差立即診斷出來，并立刻作出應(yīng)急處理，屏蔽發(fā)生故障的轉(zhuǎn)角電機(jī)，使其不再工作，而且應(yīng)用于雙電機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的冗余容錯(cuò)控制方法也由雙電機(jī)控制變?yōu)閱坞姍C(jī)控制，此時(shí)輔助電機(jī)變?yōu)檗D(zhuǎn)角控制，由輔助電機(jī)獨(dú)立承擔(dān)全部轉(zhuǎn)向任務(wù)。參閱圖5與圖6，本發(fā)明所述的應(yīng)用于雙電機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的冗余容錯(cuò)控制方法的步驟如下1.由方向盤處的轉(zhuǎn)角傳感器測出當(dāng)前方向盤轉(zhuǎn)角并時(shí)時(shí)傳給中央控制器；2.計(jì)算小齒輪目標(biāo)轉(zhuǎn)角1)由車輛的當(dāng)前狀態(tài)，即車速以及第1步驟中方向盤轉(zhuǎn)角傳感器所測得的方向盤轉(zhuǎn)角，查詢由模糊算法優(yōu)化得到的理想傳動(dòng)比表，得到與車輛當(dāng)前狀態(tài)相匹配的理想傳動(dòng)比值；參閱圖6，理想傳動(dòng)比的具體原理橫擺角速度的計(jì)算公式為r = GrfwSfw = GrfwSsw /isw = GrfwGsSsw其中為從前輪轉(zhuǎn)角Sfw到汽車橫擺角速度響應(yīng)的轉(zhuǎn)向增益，穩(wěn)態(tài)條件下有 ‘； isw為從方向盤轉(zhuǎn)角Ssw到汽車前輪轉(zhuǎn)角Sfw的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比，isw= δ sw/ δ fw ；
Gs為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)角傳動(dòng)比isw的倒數(shù)。從橫擺角速度公式可以看出，只要設(shè)定合理的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比，是在任何車速下G^G5 恒為常數(shù)，這可以保證橫擺角速度增益不變，這種增益不變的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比稱為SBW系統(tǒng)理想傳動(dòng)比。圖中的理想傳動(dòng)比三維表就是在任何已知車速和方向盤轉(zhuǎn)角下，通過方向盤轉(zhuǎn)角到橫擺角速度的增益不變，并基于模糊控制優(yōu)化而確定的理想傳動(dòng)比。2)由方向盤轉(zhuǎn)角和理想傳動(dòng)比值計(jì)算出小齒輪目標(biāo)轉(zhuǎn)角；3.中央控制器將小齒輪目標(biāo)轉(zhuǎn)角值發(fā)送給轉(zhuǎn)角電機(jī)控制器，并將小齒輪目標(biāo)轉(zhuǎn)角值作為轉(zhuǎn)角電機(jī)控制器的控制目標(biāo)量；4.轉(zhuǎn)角電機(jī)控制器按照小齒輪目標(biāo)轉(zhuǎn)角值控制轉(zhuǎn)角電機(jī)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)轉(zhuǎn)角1)轉(zhuǎn)角電機(jī)控制器向轉(zhuǎn)角電機(jī)輸入控制電壓；2)通過轉(zhuǎn)角傳感器向轉(zhuǎn)角電機(jī)控制器進(jìn)行轉(zhuǎn)角反饋；3)調(diào)整轉(zhuǎn)角電機(jī)控制器向轉(zhuǎn)角電機(jī)輸入的控制電壓值，最終實(shí)現(xiàn)目標(biāo)轉(zhuǎn)角；即通過轉(zhuǎn)角反饋實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，把目標(biāo)轉(zhuǎn)角和實(shí)際轉(zhuǎn)角的差值為新的輸入，通過已經(jīng)調(diào)好PID參數(shù)運(yùn)算出新的電壓值，如果輸入差值不為零，反復(fù)進(jìn)行此步循環(huán)，直到輸入差值為零，最終實(shí)現(xiàn)目標(biāo)轉(zhuǎn)角；5.與此同時(shí)，轉(zhuǎn)角電機(jī)控制器中的電流傳感器實(shí)時(shí)測得轉(zhuǎn)角電機(jī)的工作電流，并由中央控制器實(shí)時(shí)采集此電流值；6.在中央控制器中已經(jīng)寫入轉(zhuǎn)角電機(jī)與輔助電機(jī)之間的工作電流關(guān)系曲線，此曲線是通過將轉(zhuǎn)向阻力功率按兩個(gè)電機(jī)的功率比分配給兩個(gè)電機(jī)而得到的。由于電機(jī)的扭矩與電機(jī)的工作電流成正比，所以基于目前采用的是兩個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同的電機(jī)，并且額定參數(shù)完全相同，所得的曲線是等電流分配曲線，通過查詢該關(guān)系曲線，得到輔助電機(jī)的目標(biāo)工作電流；7.由中央控制器將此目標(biāo)工作電流值發(fā)送給輔助電機(jī)控制器，輔助電機(jī)控制器
以該目標(biāo)工作電流值為控制目標(biāo)，輸出控制電壓，并由輔助電機(jī)控制器中的電流傳感器實(shí)
時(shí)反饋輔助電機(jī)的實(shí)際工作電流，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，完成輔助轉(zhuǎn)向的功能；最終在轉(zhuǎn)角電機(jī)與
輔助電機(jī)的共同工作條件下，達(dá)到了小齒輪轉(zhuǎn)角的精確控制，實(shí)現(xiàn)了駕駛員的最終駕駛意 IM .
乃 Οι、，8.完成轉(zhuǎn)向任務(wù)后中央控制器會(huì)監(jiān)測發(fā)動(dòng)機(jī)是否熄火，如果已經(jīng)熄火，則說明汽車本身不再需要轉(zhuǎn)向能力，中央控制器停止工作。如果發(fā)動(dòng)機(jī)未熄火，說明汽車仍需要轉(zhuǎn)向能力，中央控制器繼續(xù)工作；9.中央控制器中的故障診斷程序會(huì)監(jiān)測轉(zhuǎn)角電機(jī)與輔助電機(jī)的工作狀態(tài)，判斷其是否存在故障，如果不存在故障，則雙電機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)會(huì)繼續(xù)循環(huán)第1步驟到第9步驟的工作程序；10.如果轉(zhuǎn)角電機(jī)與輔助電機(jī)中有一個(gè)電機(jī)發(fā)生故障，首先由中央控制器中的故障診斷程序監(jiān)測轉(zhuǎn)角電機(jī)是否發(fā)生故障，如果是轉(zhuǎn)角電機(jī)發(fā)生故障，則切斷轉(zhuǎn)角電機(jī)電源， 屏蔽轉(zhuǎn)角電機(jī)，使其空轉(zhuǎn)，由輔助電機(jī)承擔(dān)全部轉(zhuǎn)向任務(wù)；如果是輔助電機(jī)發(fā)生故障，同理， 中央控制器會(huì)屏蔽輔助電機(jī)，切斷電源，使其空轉(zhuǎn)，由轉(zhuǎn)角電機(jī)承擔(dān)全部轉(zhuǎn)向任務(wù)；11.無論是轉(zhuǎn)角電機(jī)或者是輔助電機(jī)發(fā)生故障，中央控制器采用單電機(jī)的控制方法控制剩下的正常工作的電機(jī)，并且對正常工作的電機(jī)實(shí)行的是轉(zhuǎn)角控制。所述的對正常工作的電機(jī)實(shí)行轉(zhuǎn)角控制包括如下步驟1.首先由方向盤處的轉(zhuǎn)角傳感器測出當(dāng)前方向盤的轉(zhuǎn)角，并且傳給中央控制器；2.計(jì)算小齒輪目標(biāo)轉(zhuǎn)角1)由車輛的當(dāng)前狀態(tài)，即車速以及第1步驟中方向盤轉(zhuǎn)角傳感器所測得的方向盤轉(zhuǎn)角，查詢由模糊算法優(yōu)化得到的理想傳動(dòng)比表，得到與車輛當(dāng)前狀態(tài)相匹配的理想傳動(dòng)比值；2)由方向盤轉(zhuǎn)角和理想傳動(dòng)比值計(jì)算出小齒輪目標(biāo)轉(zhuǎn)角；3.中央控制器將此目標(biāo)轉(zhuǎn)角值發(fā)送給轉(zhuǎn)角電機(jī)控制器，并將此轉(zhuǎn)角值作為轉(zhuǎn)角電機(jī)控制器的控制目標(biāo)量；4.由轉(zhuǎn)角電機(jī)控制器按照目標(biāo)轉(zhuǎn)角值控制轉(zhuǎn)角電機(jī)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)轉(zhuǎn)角，通過輸入控制電壓，并通過轉(zhuǎn)角反饋實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，把目標(biāo)轉(zhuǎn)角和實(shí)際轉(zhuǎn)角的差值為新的輸入，通過已經(jīng)調(diào)好的PID參數(shù)，運(yùn)算出新的電壓值，如果輸入差值不為零，反復(fù)進(jìn)行此步循環(huán)，直到輸入差值為零，最終實(shí)現(xiàn)目標(biāo)轉(zhuǎn)角，完成了維持轉(zhuǎn)向的目的；5.完成轉(zhuǎn)向任務(wù)后中央控制器會(huì)監(jiān)測發(fā)動(dòng)機(jī)是否熄火，如果已經(jīng)熄火，則說明汽車本身不再需要轉(zhuǎn)向能力，轉(zhuǎn)角電機(jī)控制器停止工作。如果發(fā)動(dòng)機(jī)未熄火，說明汽車仍需要轉(zhuǎn)向能力，轉(zhuǎn)角電機(jī)控制器繼續(xù)工作，并持續(xù)第1步驟到5步驟的循環(huán)工作，完成駕駛員時(shí)時(shí)的轉(zhuǎn)向需求。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于雙電機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的冗余容錯(cuò)控制方法，其特征在于，所述的應(yīng)用于雙電機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的冗余容錯(cuò)控制方法包括如下步驟1)由方向盤處的轉(zhuǎn)角傳感器測出方向盤轉(zhuǎn)角并傳給中央控制器；2)計(jì)算小齒輪目標(biāo)轉(zhuǎn)角；3)中央控制器將小齒輪目標(biāo)轉(zhuǎn)角值發(fā)送給轉(zhuǎn)角電機(jī)控制器，并將小齒輪目標(biāo)轉(zhuǎn)角值作為轉(zhuǎn)角電機(jī)控制器的控制目標(biāo)量；4)轉(zhuǎn)角電機(jī)控制器按照小齒輪目標(biāo)轉(zhuǎn)角值控制轉(zhuǎn)角電機(jī)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)轉(zhuǎn)角；5)轉(zhuǎn)角電機(jī)控制器中的電流傳感器測得轉(zhuǎn)角電機(jī)的工作電流，并由中央控制器實(shí)時(shí)采集此電流值；6)通過查詢中央控制器中已經(jīng)寫入的等電流分配曲線，得到輔助電機(jī)的目標(biāo)工作電流；7)由中央控制器將此目標(biāo)工作電流值發(fā)送給輔助電機(jī)控制器，輔助電機(jī)控制器以該目標(biāo)工作電流值為控制目標(biāo)，輸出控制電壓，并由輔助電機(jī)控制器中的電流傳感器實(shí)時(shí)反饋輔助電機(jī)的實(shí)際工作電流，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，完成輔助轉(zhuǎn)向的功能；最終在轉(zhuǎn)角電機(jī)與輔助電機(jī)的共同工作下，達(dá)到了小齒輪轉(zhuǎn)角的精確控制，實(shí)現(xiàn)了駕駛員的最終駕駛意愿；8)中央控制器會(huì)監(jiān)測發(fā)動(dòng)機(jī)是否熄火，如果已經(jīng)熄火，則說明汽車本身不再需要轉(zhuǎn)向能力，中央控制器停止工作，如果發(fā)動(dòng)機(jī)未熄火，說明汽車仍需要轉(zhuǎn)向能力，中央控制器繼續(xù)工作；9)中央控制器中的故障診斷程序監(jiān)測轉(zhuǎn)角電機(jī)與輔助電機(jī)的工作狀態(tài)，判斷其是否存在故障，如果不存在故障，則雙電機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)會(huì)繼續(xù)第1)步驟到第9)步驟的工作程序；10)如果轉(zhuǎn)角電機(jī)與輔助電機(jī)的其中之一發(fā)生故障，首先由中央控制器中的故障診斷程序監(jiān)測轉(zhuǎn)角電機(jī)是否發(fā)生故障，如果是轉(zhuǎn)角電機(jī)發(fā)生故障，則切斷轉(zhuǎn)角電機(jī)電源，屏蔽轉(zhuǎn)角電機(jī)，使其空轉(zhuǎn)，由輔助電機(jī)承擔(dān)全部轉(zhuǎn)向任務(wù)；如果是輔助電機(jī)發(fā)生故障，同理，中央控制器會(huì)屏蔽輔助電機(jī)，切斷電源，使其空轉(zhuǎn)，由轉(zhuǎn)角電機(jī)承擔(dān)全部轉(zhuǎn)向任務(wù)；11)無論是轉(zhuǎn)角電機(jī)或者是輔助電機(jī)發(fā)生故障，中央控制器采用單電機(jī)的控制方法控制剩下的正常工作的電機(jī)，并且對正常工作的電機(jī)實(shí)行的是轉(zhuǎn)角控制。
2.按照權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于雙電機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的冗余容錯(cuò)控制方法，其特征在于，所述的計(jì)算小齒輪目標(biāo)轉(zhuǎn)角包括如下步驟1)由車輛的當(dāng)前狀態(tài)，即車速以及權(quán)利要求1中的第1)步驟中方向盤轉(zhuǎn)角傳感器所測得的方向盤轉(zhuǎn)角，查詢由模糊算法優(yōu)化得到的理想傳動(dòng)比表，得到與車輛當(dāng)前狀態(tài)相匹配的理想傳動(dòng)比值；2)由方向盤轉(zhuǎn)角和理想傳動(dòng)比值計(jì)算出小齒輪目標(biāo)轉(zhuǎn)角。
3.按照權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于雙電機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的冗余容錯(cuò)控制方法，其特征在于，所述的轉(zhuǎn)角電機(jī)控制器按照小齒輪目標(biāo)轉(zhuǎn)角值控制轉(zhuǎn)角電機(jī)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)轉(zhuǎn)角包括如下步驟1)轉(zhuǎn)角電機(jī)控制器向轉(zhuǎn)角電機(jī)輸入控制電壓；2)通過轉(zhuǎn)角傳感器向轉(zhuǎn)角電機(jī)控制器進(jìn)行轉(zhuǎn)角反饋；3)調(diào)整轉(zhuǎn)角電機(jī)控制器向轉(zhuǎn)角電機(jī)輸入的控制電壓值，最終實(shí)現(xiàn)目標(biāo)轉(zhuǎn)角。
4.按照權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于雙電機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的冗余容錯(cuò)控制方法，其特征在于，所述的對正常工作的電機(jī)實(shí)行轉(zhuǎn)角控制包括如下步驟1)首先由方向盤處的轉(zhuǎn)角傳感器測出方向盤的轉(zhuǎn)角，并且傳給中央控制器；2)計(jì)算小齒輪目標(biāo)轉(zhuǎn)角(1)由車輛的當(dāng)前狀態(tài)，即車速以及第1)步驟中方向盤轉(zhuǎn)角傳感器所測得的方向盤轉(zhuǎn)角，查詢由模糊算法優(yōu)化得到的理想傳動(dòng)比表，得到與車輛當(dāng)前狀態(tài)相匹配的理想傳動(dòng)比值；(2)由方向盤轉(zhuǎn)角和理想傳動(dòng)比值計(jì)算出小齒輪目標(biāo)轉(zhuǎn)角；3)中央控制器將小齒輪目標(biāo)轉(zhuǎn)角值發(fā)送給轉(zhuǎn)角電機(jī)控制器，并將小齒輪目標(biāo)轉(zhuǎn)角值作為轉(zhuǎn)角電機(jī)控制器的控制目標(biāo)量；4)轉(zhuǎn)角電機(jī)控制器按照小齒輪目標(biāo)轉(zhuǎn)角值控制轉(zhuǎn)角電機(jī)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)轉(zhuǎn)角，通過輸入控制電壓，并通過轉(zhuǎn)角反饋實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，把目標(biāo)電流和實(shí)際工作電流作為新的輸入，通過已經(jīng)調(diào)好的PID參數(shù)運(yùn)算出新的電壓值，如果輸入差值不為零，反復(fù)進(jìn)行此步循環(huán)，直到輸入差值為零，最終實(shí)現(xiàn)目標(biāo)轉(zhuǎn)角，完成了維持轉(zhuǎn)向的目的；5)完成轉(zhuǎn)向任務(wù)后中央控制器會(huì)監(jiān)測發(fā)動(dòng)機(jī)是否熄火，如果已經(jīng)熄火，則說明汽車本身不再需要轉(zhuǎn)向能力，轉(zhuǎn)角電機(jī)控制器停止工作；如果發(fā)動(dòng)機(jī)未熄火，說明汽車仍需要轉(zhuǎn)向能力，轉(zhuǎn)角電機(jī)控制器繼續(xù)工作，并持續(xù)第1)步驟到第5)步驟的循環(huán)工作，完成駕駛員的轉(zhuǎn)向需求。
全文摘要
本發(fā)明公開了應(yīng)用于雙電機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的冗余容錯(cuò)控制方法，步驟為由方向盤處的轉(zhuǎn)角傳感器測出方向盤轉(zhuǎn)角并傳給中央控制器；根據(jù)方向盤轉(zhuǎn)角和理想傳動(dòng)比計(jì)算小齒輪目標(biāo)轉(zhuǎn)角；中央控制器將此目標(biāo)轉(zhuǎn)角值發(fā)送給轉(zhuǎn)角電機(jī)控制器；由轉(zhuǎn)角電機(jī)控制器按照目標(biāo)轉(zhuǎn)角值對轉(zhuǎn)角電機(jī)實(shí)行閉環(huán)控制；由電流傳感器測得轉(zhuǎn)角電機(jī)的工作電流；查詢等電流分配曲線得到輔助電機(jī)的目標(biāo)工作電流；中央控制器將此目標(biāo)工作電流值發(fā)送給輔助電機(jī)控制器，由輔助電機(jī)控制器按目標(biāo)電流值對輔助電機(jī)實(shí)行閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)了小齒輪轉(zhuǎn)角的精確控制；中央控制器會(huì)監(jiān)測發(fā)動(dòng)機(jī)是否熄火；中央控制器監(jiān)測兩電機(jī)是否存在故障；電機(jī)發(fā)生故障時(shí)中央控制器對正常工作的電機(jī)實(shí)行的是轉(zhuǎn)角控制。
文檔編號B62D5/04GK102320325SQ20111017171
公開日2012年1月18日 申請日期2011年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月24日
發(fā)明者吳仁軍, 宗長富, 張?zhí)? 張澤星, 方兆強(qiáng), 李勃, 邢海濤, 鄭宏宇, 郭珍波, 麥莉 申請人:吉林大學(xué), 重慶長安汽車股份有限公司