一種電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，該電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)向機械部分、液壓助力部分、信號傳感器部分和電子控制單元ECU，駕駛員通過轉(zhuǎn)向機械部分做出轉(zhuǎn)向指令，多個信號傳感器將車速信號，方向盤轉(zhuǎn)角信號，電機轉(zhuǎn)速信號等傳遞給電控單元ECU，由ECU發(fā)出指令給液壓助力部分，驅(qū)動液壓油實現(xiàn)理想的轉(zhuǎn)向助力；同時，對電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進行多目標優(yōu)化，以轉(zhuǎn)向路感、靈敏度、能耗為目標，通過協(xié)同優(yōu)化方法，對電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的機械參數(shù)、液壓系統(tǒng)部分參數(shù)進行優(yōu)化設(shè)計，使得轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向路感、靈敏度、能耗的綜合性能更優(yōu)。
【專利說明】
-種電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型設(shè)及汽車電控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)領(lǐng)域，特別是一種電控液壓助力轉(zhuǎn)向系 統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是一種在汽車轉(zhuǎn)向時根據(jù)方向盤轉(zhuǎn)角，車速信號，控制轉(zhuǎn) 向油累驅(qū)動電機轉(zhuǎn)速，給轉(zhuǎn)向系統(tǒng)累油，使得轉(zhuǎn)向液壓缸兩側(cè)產(chǎn)生一定壓差助力車輪轉(zhuǎn)向 的新型汽車動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，目前廣泛應用于汽車動力轉(zhuǎn)向中。相比傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系 統(tǒng)，電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)擁有更好的汽車高速行駛時的操縱感覺和動態(tài)響應W及行駛過 程中經(jīng)濟性等優(yōu)勢，由于該系統(tǒng)W電機代替發(fā)動機直接驅(qū)動液壓累，車速和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)速將 影響電機轉(zhuǎn)速的大小，在車速低、轉(zhuǎn)向盤角速度大時，ECU響應使得油累驅(qū)動電機轉(zhuǎn)速增大， 增大液壓油流量，增大轉(zhuǎn)向助力;反之，電機轉(zhuǎn)速降低，系統(tǒng)提供的助力減小。
[0003] 但是在現(xiàn)有的電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究中，一方面，電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 的機械、液壓元件參數(shù)設(shè)置對汽車轉(zhuǎn)向的路感、靈敏度的影響鮮有人研究，而在實際操作 中，路感、靈敏度等由駕駛員直接體驗，對駕駛員的操縱感覺影響甚大;另一方面，現(xiàn)有的電 控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其轉(zhuǎn)向能耗仍然較大，仍有很大的節(jié)能潛力，而且針對機液電=個學 科對W上路感，靈敏度，能耗綜合優(yōu)化的報道尚未見公開。 【實用新型內(nèi)容】
[0004] 針對上述問題，本實用新型提供一種電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，并基于該系統(tǒng)，提出 綜合考慮機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)參數(shù)、電機參數(shù)、轉(zhuǎn)閥參數(shù)、液壓累參數(shù)的機液電多學科協(xié)同優(yōu)化方 法，本實用新型是運樣實現(xiàn)的：
[0005] 提供一種電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)向機械部分、液壓助力部分、信號傳感器 部分和電子控制單元ECU;
[0006] 所述轉(zhuǎn)向機械部分包括依次連接的轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)閥、齒輪齒條轉(zhuǎn)向器W及兩 端連有車輪的轉(zhuǎn)向橫拉桿，轉(zhuǎn)向橫拉桿上設(shè)有液壓缸，轉(zhuǎn)向軸上設(shè)有扭矩傳感器；
[0007] 液壓助力部分包括順序連接的油壺，吸、回油管路，雙作用葉片累，連接轉(zhuǎn)閥與液 壓缸的液壓缸進油管路和液壓缸回油管路，與雙作用葉片累直接相連的葉片累驅(qū)動電機， 即無刷直流電機，轉(zhuǎn)閥不僅與轉(zhuǎn)向軸、齒輪齒條轉(zhuǎn)向器機械連接，還與葉片累、液壓缸通過 液壓管路相連；
[000引所述傳感器部分包括轉(zhuǎn)向軸上的扭矩傳感器，車速傳感器，電機轉(zhuǎn)速傳感器，與液 壓缸相連的壓力傳感器，方向盤轉(zhuǎn)角傳感器，縱向加速度傳感器，橫擺角速度傳感器；
[0009] 所述電子控制單元ECU與各傳感器部件連接，接收各傳感器部件發(fā)出的電信號，并 向葉片累驅(qū)動電機發(fā)出控制信號。
[0010] 結(jié)合該系統(tǒng)，提供一種電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的多目標優(yōu)化方法，該方法包括如 下步驟：
[0011] I)建立電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型、整車動力學模型，其中電控液壓助力轉(zhuǎn)向模 型包括轉(zhuǎn)向盤模型、輸入和輸出軸模型、轉(zhuǎn)閥模型、齒輪齒條模型、轉(zhuǎn)向累模型、葉片累驅(qū)動 電機模型、輪胎模型；
[0012] 2)建立優(yōu)化指標模型，包括轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能耗模型、靈敏度模型、路感模型，將運=個 模型作為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計的評價指標，建立轉(zhuǎn)向系統(tǒng)優(yōu)化目標函數(shù)；同時W轉(zhuǎn)向靈敏度的能 量值范圍作為約束條件，建立電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)多目標優(yōu)化模型；
[0013] 3)將定子厚度B，電機與油累的轉(zhuǎn)動慣量Jm,轉(zhuǎn)矩傳感器剛度Ks小齒輪半徑液壓 缸活塞面積Ap轉(zhuǎn)閥閥口間隙寬度W，作為電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計變量；
[0014] 4)采用協(xié)同優(yōu)化方法對電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進行結(jié)構(gòu)分解，對系統(tǒng)進行劃分， 劃分為轉(zhuǎn)向能耗系統(tǒng)，靈敏度系統(tǒng)，路感系統(tǒng);總系統(tǒng)采用多島遺傳算法，子系統(tǒng)采用化PQL 算法，對電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在步驟4)中設(shè)計變量進行優(yōu)化，得到最優(yōu)解。
[0015] 所述無刷直流電機的相應模型為：電機根據(jù)ECU傳遞的控制信號，調(diào)節(jié)PWM占空比， 使得電機按一定轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，W電機轉(zhuǎn)速作為反饋，調(diào)節(jié)電機占空比，此為外反饋，同時，電機 受負載影響，負載在轉(zhuǎn)速變化下也將發(fā)生相應變化，此時，通過內(nèi)反饋，對電流進行調(diào)節(jié)，構(gòu) 成內(nèi)反饋。通過內(nèi)外反饋，更快的實現(xiàn)電機控制，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。
[0016] 經(jīng)過Iaplace變換，無刷直流電機速度響應為：
[0017]
[0018] 其中，La為電機電感，J為電機轉(zhuǎn)動慣量，。為電機電阻，Bv為電機粘滯阻尼系數(shù)，Kl 為電機阻力矩系數(shù)，Kt為電機轉(zhuǎn)矩系數(shù)，Ke為電機反感電動勢系數(shù)，Ud為電機母線電壓，W為 電機轉(zhuǎn)動角速度。
[0019] 步驟2)中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能耗量化公式為：
[0020] E = Pm-1oss+P v-loss+P pump-loss
[0021] 其中Pm-Ioss為電機能量損耗，Pv-Ioss為轉(zhuǎn)閥能量損耗，Ppump-lMS為液壓累能量損耗，E 為總能量損耗；
[0022]
[0023]
[0024]
[0025]
[0026]
[0027]
[002引
[0029] 其中，A為閥間隙的油流量面積，N為轉(zhuǎn)閥閥口數(shù)，L為轉(zhuǎn)閥口狹口長度，W為轉(zhuǎn)閥閥 口間隙寬度，Cq為閥間隙的流量系數(shù)，Qs為轉(zhuǎn)閥進油量，&為齒輪齒條位移；
[0030] Ppump-Ioss = Psqn-PsQs
[0031
[0032
[0033
[0034
[0035] 式中，S(S)為經(jīng)拉普拉斯變換后的前輪轉(zhuǎn)角，0s(s)為經(jīng)拉普拉斯變換后的方向盤 轉(zhuǎn)角，e(s)為經(jīng)拉普拉斯變換后的橫擺加速度，(1) (S)為經(jīng)拉普拉斯變換后的質(zhì)屯、側(cè)偏角， Wr (S)為經(jīng)拉普拉斯變換后的橫擺角速度，n為雙作用葉片累的轉(zhuǎn)速，m為轉(zhuǎn)向輸出軸到前輪 的傳動比，a為汽車質(zhì)屯、到前軸距離，U為汽車車速，d為車輛1/2輪距，Ei為側(cè)傾轉(zhuǎn)向系數(shù)，ki、 k2為前輪側(cè)偏剛度，mr為齒條質(zhì)量，Jm為電機與油累的轉(zhuǎn)動慣量，Br為齒條阻尼系數(shù)，Bm為電 機與油累的粘性阻尼系數(shù)，nv為油累的容積效率，Cq為閥間隙的流量系數(shù)，K為電機助力系 數(shù)，Ka為轉(zhuǎn)向助力電機轉(zhuǎn)矩系數(shù)，Ks為轉(zhuǎn)矩傳感器剛度，Ktt為轉(zhuǎn)向軸與扭桿的綜合剛度;路 感量化心.
[0036]
[0037] 式中，Th為轉(zhuǎn)向盤輸入轉(zhuǎn)矩，Tr為轉(zhuǎn)向螺桿的助力轉(zhuǎn)矩，q為累的排量，B為定子厚 度，R2為定子長軸半徑，Ri為定子短軸半徑，Z為葉片累葉片數(shù)，t為葉片厚度。
[0038] 所述步驟2)中，電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)優(yōu)化的目標函數(shù)f(x)為：
[0039]
[0040] AT : It價阻四mi VXi;戶jit々IMJI曰記巾XJC少巧率范圍（0, W日）的頻域能量平均值，優(yōu)化方
案中CO 0 = 40Hz ;靈敏度函數(shù)f (X2)為路面信息有效頻率范圍（0，《 0)的頻域能量平均值;f (X3)為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能耗；
[0041 ] 在優(yōu)化過程中，函數(shù)滿足2.8 X 1(T6 < f (X2) < 8.6 X 1(T6的約束條件。
[0042] 在所述步驟4)中，其結(jié)構(gòu)或?qū)嵤┝鞒虨椋航⒍嗄繕藚f(xié)同優(yōu)化模型，W轉(zhuǎn)向路感， 靈敏度，能耗的綜合數(shù)學模型f (X)作為系統(tǒng)級優(yōu)化目標，再分別W轉(zhuǎn)向路感、靈敏度、能耗 為子系統(tǒng)，構(gòu)建多學科協(xié)同優(yōu)化模型；
[0043] 系統(tǒng)級優(yōu)化模型：
[0044]
[0045] 式中，Z為系統(tǒng)級優(yōu)化器中的設(shè)計變量向量;f (Z)為系統(tǒng)級優(yōu)化器的目標函數(shù);Ri 為系統(tǒng)級優(yōu)化器和子系統(tǒng)級優(yōu)化器的等式一致性約束條件，同時，也是各個子系統(tǒng)的目標 函數(shù)，松弛因子e在此取0.001;
[0046] W轉(zhuǎn)向靈敏度作為第一子系統(tǒng)，則子系統(tǒng)一優(yōu)化模型為：
[0047]
[004引 I型為；
[0049]
[0050] I 型為：
[0化1 ]
[0052] 在總系統(tǒng)中按照選取多島遺傳算法作為優(yōu)化算法，在子系統(tǒng)中都選取化PQL算法 作為優(yōu)化算法，按照默認步長進行優(yōu)化，得到最終的優(yōu)化結(jié)果。
[0053] 本實用新型采用W上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有W下技術(shù)效果：
[0054] (1)本實用新型綜合考慮汽車轉(zhuǎn)向過程中的路感、靈敏度、轉(zhuǎn)向能耗，進行了多學 科優(yōu)化，從優(yōu)化結(jié)果來看，有效的提高了轉(zhuǎn)向路感，使得轉(zhuǎn)向靈敏度滿足要求，仍在合適的 范圍之內(nèi)，同時降低了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的能耗。
[0055] (2)本實用新型提出的針對電控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的多學科協(xié)同優(yōu)化方法，與其他針 對總系統(tǒng)的優(yōu)化方法相比，顯著降低總的優(yōu)化運算時間。
[0056] (3)本實用新型提出的針對電控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的多學科協(xié)同優(yōu)化方法采用多島遺 傳算法與NLP化算法結(jié)合的方式，兼顧了優(yōu)化運算速度與準確性，最優(yōu)解更具全局性。
【附圖說明】
[0057] W下將結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明：
[0058] 圖1為電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0059] 圖中，1、轉(zhuǎn)向盤;2、扭矩傳感器;3、轉(zhuǎn)向軸;4、齒輪齒條轉(zhuǎn)向器;5、車輪;6、液壓缸 回油管路;7、液壓缸;8、液壓缸活塞;9、液壓缸進油管路；10、轉(zhuǎn)閥回油管路；11、液壓油箱； 12、雙作用葉片累；13、油累驅(qū)動電機;14、轉(zhuǎn)閥進油管路;15、累油電機轉(zhuǎn)速控制信號；16、電 子控制單元ECU; 17、電機轉(zhuǎn)速信號；18、車速信號；19、縱向加速度信號；20、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信 號；21、橫擺角速度信號；22、液壓缸壓差信號；23、轉(zhuǎn)矩傳感器信號；24、轉(zhuǎn)閥；25、轉(zhuǎn)向橫拉 桿。
【具體實施方式】
[0060] 本實用新型提供一種電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，為使本實用新型的目的，技術(shù)方案 及效果更加清楚，明確，W及參照附圖并舉實例對本實用新型進一步詳細說明。應當理解， 此處所描述的具體實施僅用W解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0061 ]實施例1電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)
[0062] 如圖1所示，一種電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)向機械部分、液壓助力部分、信號 傳感器部分和電子控制單元ECU 16;
[0063] 其中，轉(zhuǎn)向機械單元包括依次連接的轉(zhuǎn)向盤1、轉(zhuǎn)向軸3、轉(zhuǎn)閥24、齒輪齒條轉(zhuǎn)向器4 W及兩端連有車輪5的轉(zhuǎn)向橫拉桿25,橫拉桿上還設(shè)有液壓缸7,液壓液壓缸活塞8位于液壓 缸中7中；
[0064] 液壓助力部分包括順序連接的液壓油箱11，雙作用葉片累12,與雙作用葉片累直 接相連的油累驅(qū)動電機13,轉(zhuǎn)閥24與雙作用葉片累12通過轉(zhuǎn)閥進油管路14連接，轉(zhuǎn)閥24與 液壓油箱11之間設(shè)有液壓回油管路10,并且轉(zhuǎn)閥24與液壓缸7之間設(shè)有液壓缸進油管路9和 液壓缸回油管路6;
[0065] 傳感器部分包括轉(zhuǎn)向軸上的扭矩傳感器2，車速傳感器，電機轉(zhuǎn)速傳感器，與液壓 缸相連的壓力傳感器，方向盤轉(zhuǎn)角傳感器，縱向加速度傳感器，橫擺角速度傳感器，由他們 傳遞對應的信號給ECU16。
[0066] 當駕駛員有轉(zhuǎn)向操作時，扭矩傳感器2傳遞轉(zhuǎn)矩傳感器信號23到ECU16,同時， ECU16接收來自對應信號傳感器的車速信號18、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號20、橫擺角速度信號21，分 析運些信號，查找ECU16預制的Map圖，由ECU16向油累驅(qū)動電機13傳遞累油電機轉(zhuǎn)速控制信 號15,控制電機轉(zhuǎn)速，油累驅(qū)動電機13直接驅(qū)動雙作用葉片累12從油箱11中累油到轉(zhuǎn)閥24 中，油液在轉(zhuǎn)閥24處分流，一部分液壓油通過液壓缸進油管路9流入液壓缸7-側(cè)，在液壓缸 7兩側(cè)產(chǎn)生壓差，推動液壓缸活塞8移動，液壓缸7另一側(cè)的液壓油再由回油管路6流回轉(zhuǎn)閥 26,最終流回液壓油箱11，由液壓缸7兩側(cè)的壓差為電控液壓助力轉(zhuǎn)向提供助力，同時，一方 面ECU 16接收來自油累驅(qū)動電機13的電機轉(zhuǎn)速信號17，對電機轉(zhuǎn)速進行PID控制，對傳遞給 電機的轉(zhuǎn)速控制信號15進行修正，另一方ECU16接收來自與液壓缸相連的壓力傳感器傳遞 的液壓缸壓差信號22,與理想的助力壓力進行比較，通過魯棒控制方法，調(diào)節(jié)電機電壓輸 出，使得壓力維持在理想值附近（± 1 % )，幫助駕駛員完成轉(zhuǎn)向。
[0067]實施例2多學科協(xié)同優(yōu)化方法
[006引本實施例中，所使用的建模軟件為MATLAB-Simuli址，優(yōu)化軟件為isight;
[0069] 本實施例采用實施例1所述系統(tǒng)進行多學科優(yōu)化計算，具體步驟如下：
[0070] 步驟1:依據(jù)《轉(zhuǎn)閥式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)建模與仿真分析》（石培吉，北京理工大 學）、《無刷直流電機控制系統(tǒng)》(夏長亮，科學出版社）、《電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計研 究》(張君君，江蘇大學）、《電動液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制策略及其能耗分析方法》(蘇建寬等， 機械設(shè)計與制造)文獻公開的方法，建立電動液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型、整車動力學模型，W 及能耗模型，其中電動液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型包括電機模型、轉(zhuǎn)向盤模型、齒輪齒條模型、 轉(zhuǎn)向累模型、轉(zhuǎn)閥模型、輸入和輸出軸模型、液壓位置伺服控制模型、輪胎模型，通過建立轉(zhuǎn) 向系統(tǒng)模型、能耗模型，為后續(xù)步驟的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)仿真及優(yōu)化奠定基礎(chǔ)；
[0071 ]步驟2:建立優(yōu)化指標模型，包括轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能耗模型、靈敏度模型、路感模型，將運 =個數(shù)學模型作為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計的評價指標；
[0072] 其中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能耗量化公式為：
[0073] E = Pm-1oss+P v-loss+P pump-loss
[0074] 其中Pm-Idss為電機能量損耗，Pv-Idss為轉(zhuǎn)閥能量損耗，Ppump-lDss為液壓累能量損耗，E 為總能量損耗
[007引 Pm-Ioss = Udi-時 iw [0076；
[0077：
[0078；
[0079；
[0080；
[0081；
[0082] 其中，AP為液壓缸活塞面積，A為閥間隙的油流量面積，N為轉(zhuǎn)閥閥口數(shù)，L為轉(zhuǎn)閥口 狹口長度，W為轉(zhuǎn)閥閥口間隙寬度，Cq為閥間隙的流量系數(shù)，Qs為轉(zhuǎn)閥進油量，Xr為齒輪齒條 位移；
[0083] Ppump-Ioss = Psqn-PsQs
[0084]
[0085]
[0086]
[0087]
[0088] 式中，S(S)為經(jīng)拉普拉斯變換后的前輪轉(zhuǎn)角，0s(s)為經(jīng)拉普拉斯變換后的方向盤 轉(zhuǎn)角，e(s)為經(jīng)拉普拉斯變換后的橫擺加速度，(1) (S)為經(jīng)拉普拉斯變換后的質(zhì)屯、側(cè)偏角， Wr(S)為經(jīng)拉普拉斯變換后的橫擺角速度，n為雙作用葉片累的轉(zhuǎn)速，n為轉(zhuǎn)向輸出軸到前輪 的傳動比，a為汽車質(zhì)屯、到前軸距離，U為汽車車速，d為為車輛1/2輪距，El為側(cè)傾轉(zhuǎn)向系數(shù)， kl、k2為前輪側(cè)偏剛度，mr為齒條質(zhì)量，巧為小齒輪半徑，nl為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角到前輪 轉(zhuǎn)角的傳動比Jm為電機與油累的轉(zhuǎn)動慣量，化為齒條阻尼系數(shù)，Bm為電機與油累的粘性阻 尼系數(shù)，nv為油累的容積效率，Cq為閥間隙的流量系數(shù)，K為電機助力系數(shù)，Ka為轉(zhuǎn)向助力電 機轉(zhuǎn)矩系數(shù)，Ks為轉(zhuǎn)矩傳感器剛度，kTT為轉(zhuǎn)向軸與扭桿的綜合剛度；
[0089] 路感量化公式為：
[0090]
[0091] 式中，Th為轉(zhuǎn)向盤輸入轉(zhuǎn)矩，Tr為轉(zhuǎn)向螺桿的助力轉(zhuǎn)矩，q為粟的排量，B為定子厚 度，R2為定子長軸半徑，Ri為定子短軸半徑，Z為葉片累葉片數(shù)，t為葉片厚度；
[0092] 3) W轉(zhuǎn)向路感，靈敏度，能耗建立轉(zhuǎn)向系統(tǒng)優(yōu)化目標函數(shù)，同時W轉(zhuǎn)向靈敏度的能 量值范圍作為約束條件，建立電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)多目標優(yōu)化模型，電控液壓助力轉(zhuǎn)向 系統(tǒng)優(yōu)化的目標函數(shù)f(x)為：
[0093]
[0094] 式中：路感函數(shù)f (Xi)為路面信息有效頻率范圍(0，《〇)的頻域能量平均值，優(yōu)化方 案中CO 0 = 40Hz ;靈敏度函數(shù)f (X2)為路面信息有效頻率范圍（0，《 0)的頻域能量平均值;f (X3)為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能耗；
[0095] 在優(yōu)化過程中，函數(shù)滿足2.8 X 1(T6 y (X2) < 8.6 X 1(T6的約束條件；
[0096] 4)將定子厚度B，電機與油累的轉(zhuǎn)動慣量Jm,轉(zhuǎn)矩傳感器剛度Ks,小齒輪半徑液 壓缸活塞面積Ap,轉(zhuǎn)閥閥口間隙寬度W，作為電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計變量；
[0097] 5)采用協(xié)同優(yōu)化方法對電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進行結(jié)構(gòu)分解，對系統(tǒng)進行劃分， 劃分為轉(zhuǎn)向能耗系統(tǒng)，靈敏度系統(tǒng)，路感系統(tǒng)?？傁到y(tǒng)采用多島遺傳算法，子系統(tǒng)采用化PQL 算法，對電控那個液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)4)中設(shè)計變量進行優(yōu)化，得到最優(yōu)解。優(yōu)化目標函數(shù)值 低于優(yōu)化前，則認為優(yōu)化有效。
[0098] 所述協(xié)同優(yōu)化方法，其特征在于，其結(jié)構(gòu)或?qū)嵤┝鞒虨椋?br>[0099] 51)建立多目標協(xié)同優(yōu)化模型，W轉(zhuǎn)向路感，靈敏度，能耗的綜合數(shù)學模型f (X)作 為系統(tǒng)級優(yōu)化目標，再分別W轉(zhuǎn)向路感、靈敏度、能耗為子系統(tǒng)，構(gòu)建多學科協(xié)同優(yōu)化模型。
[0100] 系統(tǒng)級優(yōu)化模型：
[0101]
[0102] 式中，Z為系統(tǒng)級優(yōu)化器中的設(shè)計變量向量;F(Z)為系統(tǒng)級優(yōu)化器的目標函數(shù);Ri 為系統(tǒng)級優(yōu)化器和子系統(tǒng)級優(yōu)化器的等式一致性約束條件，同時，也是各個子系統(tǒng)的目標 函數(shù)，松弛因子e在此取0.001。
[0103] W轉(zhuǎn)向靈敏度作為第一子系統(tǒng)，則子系統(tǒng)一優(yōu)化模型為：
[0104]
[0105] 型為：
[0106]
[0107] 型為：
[010 引
[0109] 通巧上答《統(tǒng)的候型分化，電巧汲壓助力轉(zhuǎn)問系統(tǒng)的多學科協(xié)同優(yōu)化模型可表 述為:根據(jù)W上模型，在isight軟件中建立對應的電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)多學科協(xié)同優(yōu)化 模型，在總系統(tǒng)中按照選取多島遺傳算法作為優(yōu)化算法，在子系統(tǒng)中都選取NLP化算法作為 優(yōu)化算法，按照默認步長進行優(yōu)化，得到最終的優(yōu)化結(jié)果。
[0110] 優(yōu)化工況為汽車WSOkmA行駛，方向盤轉(zhuǎn)動角度為25°
[0111] 表1協(xié)同優(yōu)化前后各設(shè)計變量及性能指標對比表
[0112]
[0113] 經(jīng)比較，轉(zhuǎn)向路感有所提高，轉(zhuǎn)向靈敏度在合理范圍之內(nèi)，轉(zhuǎn)向能量消耗降低，優(yōu) 化效果顯著。
[0114] W上所述，僅為本實用新型較佳的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不 局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型掲露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到 的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護范圍應該 W權(quán)利要求的保護范圍為準。
【主權(quán)項】
1. 一種電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，包括轉(zhuǎn)向機械部分、液壓助力部分、信號 傳感器部分和電子控制單兀E⑶； 所述轉(zhuǎn)向機械部分包括依次連接的轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)閥、齒輪齒條轉(zhuǎn)向器以及兩端連 有車輪的轉(zhuǎn)向橫拉桿，轉(zhuǎn)向橫拉桿上設(shè)有液壓缸，轉(zhuǎn)向軸上設(shè)有扭矩傳感器； 所述液壓助力部分包括順序連接的油壺，吸、回油管路，雙作用葉片栗，連接轉(zhuǎn)閥與液 壓缸的液壓缸進油管路和液壓缸回油管路，與雙作用葉片栗直接相連的葉片栗驅(qū)動電機， 轉(zhuǎn)閥不僅與轉(zhuǎn)向軸、齒輪齒條轉(zhuǎn)向器機械連接，還與葉片栗、液壓缸通過液壓管路相連； 所述傳感器部分包括轉(zhuǎn)向軸上的扭矩傳感器，車速傳感器，電機轉(zhuǎn)速傳感器，與液壓缸 相連的壓力傳感器，方向盤轉(zhuǎn)角傳感器，縱向加速度傳感器，橫擺角速度傳感器； 所述電子控制單元ECU與各傳感器部件連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，所述葉片栗驅(qū)動電 機為無刷直流電機。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，所述電子控制單元 ECU用于接收各傳感器部件發(fā)出的電信號，并向葉片栗驅(qū)動電機發(fā)出控制信號。
【文檔編號】B62D5/06GK205524447SQ201620260576
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年3月31日
【發(fā)明人】崔滔文, 趙萬忠, 王春燕
【申請人】南京航空航天大學