本發(fā)明屬于商用車轉(zhuǎn)向領(lǐng)域，具體涉及一種用于商用車新型電液轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向特性研究、轉(zhuǎn)向輔助控制策略開發(fā)與驗(yàn)證、轉(zhuǎn)向控制效果監(jiān)測和評價的模擬試驗(yàn)臺。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的液壓泵由發(fā)動機(jī)驅(qū)動，輔助駕駛員達(dá)到轉(zhuǎn)向輕便的效果。但是該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)存在如下缺點(diǎn)：(1)液壓泵由發(fā)動機(jī)驅(qū)動，只要發(fā)動機(jī)啟動，液壓泵就一直不停運(yùn)轉(zhuǎn)，造成能量浪費(fèi)，不符合節(jié)能的理念；(2)不能根據(jù)載荷、車速和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角等信息確定合理的助力值，轉(zhuǎn)向操控舒適性較差。為此，研究人員在傳統(tǒng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上開發(fā)出了電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，電動液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有傳統(tǒng)液壓助力轉(zhuǎn)向的大部分優(yōu)點(diǎn)，既能降低能耗，又能隨車速調(diào)節(jié)助力大小。

商用車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的操縱舒適性直接影響駕駛員的駕駛狀態(tài)，操縱舒適性差的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)會加劇駕駛員的疲勞感和緊張情緒，同時行車危險性也會增加。隨著電控系統(tǒng)在商用車上的迅速發(fā)展和應(yīng)用，在傳統(tǒng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基礎(chǔ)上添加電控系統(tǒng)的想法已經(jīng)開始在國外付出實(shí)踐。國外知名零部件公司ZF開發(fā)出Servoactive產(chǎn)品，該產(chǎn)品在傳統(tǒng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基礎(chǔ)上疊加助力電機(jī)，該助力電機(jī)安裝在轉(zhuǎn)向管柱上，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向助力矢量疊加的功能，類似的產(chǎn)品還有TEDRIVE公司的iHSA轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、Volvo公司的Dynamic轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

這類轉(zhuǎn)向系統(tǒng)極大地改善了商用車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的操縱舒適性，在不增加其他硬件的基礎(chǔ)上可以很方便地集成其他轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng)，如車道保持系統(tǒng)、側(cè)風(fēng)補(bǔ)償技術(shù)、停車輔助技術(shù)等，并且還可以與商用車其他底盤電控系統(tǒng)集成，如電控懸架系統(tǒng)、電控制動系統(tǒng)等。在開發(fā)這種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的同時，控制策略開發(fā)和試驗(yàn)驗(yàn)證環(huán)節(jié)必不可少，如果直接采用實(shí)車試驗(yàn)，試驗(yàn)成本高，試驗(yàn)重復(fù)性較差，人力、物力消耗大。而研究人員也會選擇將開發(fā)的新型轉(zhuǎn)向系統(tǒng)首先在試驗(yàn)臺上加以驗(yàn)證而不是直接裝車路試，這種做法將能夠選擇特定的測試工況監(jiān)測控制策略潛在的問題，大大減低路試的危險性，且整個試驗(yàn)過程受外界環(huán)境影響較小，減少實(shí)車試驗(yàn)所消耗的財(cái)力、物力和人力。

國內(nèi)發(fā)明專利申請公布號為CN104401388A，發(fā)明名稱為：一種智能新型電液轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，申請日為2014年10月23日，申請?zhí)枮?01410566065.2，申請人為北京奧特尼克科技有限公司。該專利文件介紹了一種集成液壓助力和電動助力的智能轉(zhuǎn)向輔助駕駛系統(tǒng)，該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)根據(jù)車輛行駛狀態(tài)可以實(shí)現(xiàn)液壓助力和電動助力同時工作、電動助力單獨(dú)工作、液壓助力單獨(dú)工作三種模式的切換，通過控制電動助力裝置實(shí)現(xiàn)隨速變助力控制，并能實(shí)現(xiàn)自動泊車和主動回正功能。該專利對智能新型電液轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)、工作原理和功能介紹，但對該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)功能的具體實(shí)現(xiàn)方法和功能驗(yàn)證方面未做詳細(xì)描述。

因此，有必要搭建一種集成液壓助力系統(tǒng)和電控系統(tǒng)的商用車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)試驗(yàn)臺，該試驗(yàn)臺能用于商用車新型電液轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向特性的研究、轉(zhuǎn)向輔助控制策略的開發(fā)與驗(yàn)證、商用車轉(zhuǎn)向控制效果的監(jiān)測和評價。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于搭建一種能夠用于研究商用車新型電液轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向特性，開發(fā)和驗(yàn)證轉(zhuǎn)向輔助控制策略，并且監(jiān)測和評價商用車轉(zhuǎn)向控制效果的模擬試驗(yàn)臺。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是按如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種商用車新型電液轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模擬試驗(yàn)臺，包括仿真場景顯示裝置、實(shí)時仿真平臺、液壓助力系統(tǒng)、駕駛員操縱裝置、機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電動助力裝置、轉(zhuǎn)向阻力模擬裝置、基礎(chǔ)臺架和座椅；仿真場景顯示裝置用于實(shí)時顯示車輛行駛狀態(tài)和控制效果；液壓助力系統(tǒng)用于輔助駕駛員完成正常的轉(zhuǎn)向操作；電動助力裝置用于改善轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向特性，集成其他底盤電控系統(tǒng)；轉(zhuǎn)向阻力模擬裝置用于模擬輪胎與地面間的轉(zhuǎn)向阻力，模擬轉(zhuǎn)向路感；駕駛員操縱裝置用于模擬駕駛員在特定工況下的加速行為和制動行為；實(shí)時仿真平臺通過數(shù)據(jù)采集設(shè)備接收傳感器信號，運(yùn)行商用車整車動力學(xué)模型和轉(zhuǎn)向輔助控制策略，并輸出控制信號至電磁離合器、助力電機(jī)、驅(qū)動電機(jī)和阻力模擬電機(jī)；基礎(chǔ)臺架用于連接并固定試驗(yàn)臺各部分；座椅用于支撐駕駛員完成轉(zhuǎn)向操作。

技術(shù)方案中所述的仿真場景顯示裝置由上位機(jī)顯示屏幕和下位機(jī)顯示屏幕組成，上位機(jī)顯示屏幕用于實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，負(fù)責(zé)顯示編程人員開發(fā)、調(diào)試和編譯商用車整車動力學(xué)模型與轉(zhuǎn)向輔助控制策略的操作，并對商用車整車動力學(xué)模型和轉(zhuǎn)向輔助控制策略的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，下位機(jī)顯示屏幕負(fù)責(zé)監(jiān)測下位機(jī)的運(yùn)行情況。

技術(shù)方案中所述的實(shí)時仿真平臺包括上位機(jī)、下位機(jī)，以及連接線束，其中上位機(jī)用于建立商用車整車動力學(xué)模型，開發(fā)動態(tài)轉(zhuǎn)向控制策略和轉(zhuǎn)向輔助控制策略，調(diào)試和編譯商用車整車動力學(xué)與控制策略，下載編譯文件至下位機(jī)，下位機(jī)包括嵌入式控制器、外圍板卡和底座，外圍板卡安裝在機(jī)箱對應(yīng)的插槽中。

技術(shù)方案中所述的實(shí)時仿真平臺通過分析制動踏板開度信號、加速踏板開度信號和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號，辨識駕駛員操作意圖，獲取駕駛員駕駛特性，輔助改善轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向特性，從而驗(yàn)證轉(zhuǎn)向輔助控制策略的合理性。

技術(shù)方案中所述的液壓助力系統(tǒng)，包括儲油罐、液壓泵、驅(qū)動電機(jī)、單向閥、壓力流量控制閥、溢流閥和相應(yīng)液壓管路，驅(qū)動電機(jī)內(nèi)置的驅(qū)動器接收實(shí)時仿真平臺發(fā)出的驅(qū)動電機(jī)控制信號，進(jìn)而控制液壓泵的轉(zhuǎn)速。

技術(shù)方案中所述的駕駛員操縱裝置包括制動踏板模擬器、制動踏板開度信號傳感器、加速踏板模擬器和加速踏板開度信號傳感器，制動踏板模擬器用于控制商用車整車動力學(xué)模型的減速運(yùn)動，制動踏板開度信號傳感器用于采集駕駛員的制動信號，加速踏板模擬器用于控制商用車整車動力學(xué)模型的加速運(yùn)動，加速踏板開度信號傳感器用于采集駕駛員的加速信號。

技術(shù)方案中所述的機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向管柱、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩傳感器、轉(zhuǎn)向傳動軸和整體循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器采集轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號，將其傳遞給實(shí)時仿真平臺，為實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向阻力矩的精確控制提供計(jì)算依據(jù)；轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩傳感器布置在電動助力裝置的上部，用于測量駕駛員作用在轉(zhuǎn)向軸上的轉(zhuǎn)矩大小，并將其傳遞給實(shí)時仿真平臺，為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力控制策略的開發(fā)提供參考值。

技術(shù)方案中所述的電動助力裝置包括助力電機(jī)、電磁離合器和蝸桿渦輪減速機(jī)構(gòu)，電磁離合器位于助力電機(jī)與蝸桿之間，根據(jù)助力電機(jī)的工作情況實(shí)現(xiàn)接合和斷開，蝸桿渦輪減速機(jī)構(gòu)起減速增扭的作用，助力電機(jī)內(nèi)置的驅(qū)動器接收實(shí)時仿真平臺發(fā)出的助力電機(jī)控制信號，調(diào)節(jié)助力電機(jī)的輸出扭矩，該扭矩通過蝸桿渦輪減速機(jī)構(gòu)傳遞到轉(zhuǎn)向管柱上，輔助駕駛員實(shí)現(xiàn)車道保持、側(cè)向風(fēng)補(bǔ)償、過濾路面顛簸等轉(zhuǎn)向輔助功能。

技術(shù)方案中所述的轉(zhuǎn)向阻力模擬裝置包括轉(zhuǎn)向阻力模擬電機(jī)、轉(zhuǎn)向阻力模擬減速器、連接傳感器和減速器的聯(lián)軸器、轉(zhuǎn)向阻力模擬扭矩傳感器、連接轉(zhuǎn)向器和傳感器的聯(lián)軸器，連接傳感器和減速器的聯(lián)軸器通過平鍵連接阻力模擬減速器的輸出軸和阻力模擬轉(zhuǎn)矩傳感器的輸入軸，連接轉(zhuǎn)向器和傳感器的聯(lián)軸器通過花鍵連接轉(zhuǎn)向阻力模擬扭矩傳感器和整體循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的轉(zhuǎn)向搖臂軸。

技術(shù)方案中所述的基礎(chǔ)臺架包括座椅支撐臺架、機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)固定臺架和轉(zhuǎn)向阻力模擬裝置支撐臺架，座椅支撐臺架包括座椅支撐鋼板和座椅支撐角鋼架；機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)固定臺架包括轉(zhuǎn)向管柱固定架、電動助力裝置固定架、整體循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器固定架、顯示屏幕支撐架；轉(zhuǎn)向阻力模擬裝置支撐臺架包括電機(jī)固定架、減速器固定架、減速器支撐架、轉(zhuǎn)向阻力模擬轉(zhuǎn)矩傳感器支撐架和底座，在底座支撐鋼板上加工有槽孔，便于軸向位置調(diào)節(jié)，在底座支撐鋼板的四個角處分別安裝四個吊耳，方便轉(zhuǎn)向阻力模擬裝置的整體移動，基礎(chǔ)臺架各部分采用螺栓連接，靈活可調(diào)，方便拆卸。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

1.本試驗(yàn)臺在傳統(tǒng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上添加了電動助力裝置，實(shí)現(xiàn)了商用車新型電液轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的開發(fā)和匹配，在此試驗(yàn)臺上可以優(yōu)化商用車轉(zhuǎn)向特性，開發(fā)和驗(yàn)證商用車轉(zhuǎn)向輔助控制策略，以及監(jiān)測和評價商用車轉(zhuǎn)向控制效果，為商用車新型轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功能開發(fā)提供了硬件平臺。

2.本試驗(yàn)臺引入了轉(zhuǎn)向阻力模擬裝置。該裝置將采集的轉(zhuǎn)向阻力模擬扭矩傳感器的信號反饋給實(shí)時仿真平臺，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)向阻力模擬的閉環(huán)控制，這使得本試驗(yàn)臺能夠精確模擬商用車在不同載荷、不同等級路面、不同車速下輪胎和路面間的轉(zhuǎn)向阻力，為駕駛員進(jìn)行轉(zhuǎn)向試驗(yàn)提供了清晰的路感。

3.本試驗(yàn)臺引入了仿真場景顯示裝置和駕駛員操縱裝置，通過分析駕駛員在設(shè)定工況下對轉(zhuǎn)向盤、制動踏板和加速踏板的操作，能夠辨識駕駛員的操作意圖，獲取駕駛員的駕駛特性，對優(yōu)化商用車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向特性提供了參考依據(jù)。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明：

圖1是本發(fā)明所述的商用車新型電液轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模擬試驗(yàn)臺連接示意圖。

圖2是本發(fā)明所述的商用車新型電液轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模擬試驗(yàn)臺硬件布置圖。

圖3是本發(fā)明所述的商用車新型電液轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模擬試驗(yàn)臺阻力模裝置布置圖。

圖4是本發(fā)明所述的商用車新型電液轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模擬試驗(yàn)臺基礎(chǔ)臺架布置圖。

圖5是本發(fā)明所述的商用車新型電液轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模擬試驗(yàn)臺的動態(tài)轉(zhuǎn)向控制策略流程圖。

圖6是本發(fā)明所述的商用車新型電液轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模擬試驗(yàn)臺的電機(jī)電流分配流程圖。

圖中：Ⅰ-仿真場景顯示裝置；Ⅱ-實(shí)時仿真平臺；Ⅲ-液壓助力系統(tǒng)；Ⅳ-駕駛員操縱裝置；Ⅴ-機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；Ⅵ-電動助力裝置；Ⅶ-轉(zhuǎn)向阻力模擬裝置；Ⅷ-基礎(chǔ)臺架；Ⅸ-座椅；1-上位機(jī)顯示屏幕；2-下位機(jī)顯示屏幕；3-上位機(jī)；4-下位機(jī)；5-儲油罐；6-驅(qū)動電機(jī)；7-液壓泵；8-單向閥；9-溢流閥；10-制動踏板；11-制動踏板開度信號傳感器；12-加速踏板；13-加速踏板開度信號傳感器；14-轉(zhuǎn)向盤；15-轉(zhuǎn)向管柱；16-轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器；17-轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩傳感器；18-轉(zhuǎn)向傳動軸；19-整體循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器；20-助力電機(jī)；21-電磁離合器；22-蝸桿渦輪減速機(jī)構(gòu)；23-連接轉(zhuǎn)向器和傳感器的聯(lián)軸器；24-轉(zhuǎn)向阻力模擬扭矩傳感器；25-連接傳感器和減速器的聯(lián)軸器；26-轉(zhuǎn)向阻力模擬減速器；27-轉(zhuǎn)向阻力模擬電機(jī)；28-吊耳；29-轉(zhuǎn)向阻力模擬轉(zhuǎn)矩傳感器支撐架；30-減速器固定架；31-電機(jī)固定架；32-減速器支撐架；33-底座；34-整體循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器固定架；35-顯示屏幕支撐架；36-轉(zhuǎn)向管柱固定架；37-電動助力裝置固定架；38-座椅支撐鋼板；39-座椅支撐角鋼架。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的描述。

參閱圖1和圖2，本發(fā)明所述的商用車新型電液轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模擬試驗(yàn)臺由仿真場景顯示裝置Ⅰ、實(shí)時仿真平臺Ⅱ、液壓助力系統(tǒng)Ⅲ、駕駛員操縱裝置Ⅳ、機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)Ⅴ、電動助力裝置Ⅵ、轉(zhuǎn)向阻力模擬裝置Ⅶ、基礎(chǔ)臺架Ⅷ和座椅Ⅸ組成。

仿真場景顯示裝置Ⅰ包括上位機(jī)顯示屏幕1和下位機(jī)顯示屏幕2，這兩個顯示屏幕分別與上位機(jī)3、下位機(jī)4連接。其中，上位機(jī)顯示屏幕1用于實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，負(fù)責(zé)顯示編程人員開發(fā)、調(diào)試和編譯商用車整車動力學(xué)模型與控制策略的操作，并對商用車整車動力學(xué)模型和控制策略的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，下位機(jī)顯示屏幕2負(fù)載監(jiān)測下位機(jī)4的運(yùn)行情況。

實(shí)時仿真平臺Ⅱ包括上位機(jī)3、下位機(jī)4，以及連接線束。其中，上位機(jī)3安裝有TruckSim整車動力學(xué)軟件和與下位機(jī)硬件系統(tǒng)兼容的LabVIEW實(shí)時仿真系統(tǒng)軟件，采用TruckSim軟件搭建商用車整車動力學(xué)模型，采用LabVIEW實(shí)時仿真系統(tǒng)軟件開發(fā)動態(tài)轉(zhuǎn)向控制策略和轉(zhuǎn)向輔助控制策略，調(diào)試和編譯商用車整車動力學(xué)與控制策略，下載上述文件至下位機(jī)4，并根據(jù)仿真結(jié)果實(shí)時調(diào)節(jié)控制策略的參數(shù)。下位機(jī)4包括嵌入式控制器、外圍板卡和底座，外圍板卡安裝在機(jī)箱對應(yīng)的板卡插槽中。上位機(jī)3和下位機(jī)4通過網(wǎng)線連接，遵循TCP/IP協(xié)議。外圍板卡采集來自轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器16、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩傳感器17、阻力模擬轉(zhuǎn)矩傳感器24、制動踏板開度傳感器11、加速踏板開度傳感器13的信號，經(jīng)過濾波、相位補(bǔ)償處理，將這些信號送至嵌入式控制器進(jìn)行分析、處理，參與商用車整車動力學(xué)模型和控制策略的實(shí)時仿真運(yùn)算，將決策出的控制電流信號通過通訊接口分別發(fā)送至驅(qū)動電機(jī)6、助力電機(jī)20、電磁離合器21、阻力模擬電機(jī)27和上位機(jī)3。

常規(guī)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括液壓助力系統(tǒng)Ⅲ和機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)Ⅴ。其中，液壓助力系統(tǒng)Ⅲ包括儲油罐5、驅(qū)動電機(jī)6、液壓泵7、單向閥8、溢流閥9和相應(yīng)液壓管路；機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)Ⅴ包括轉(zhuǎn)向盤14、轉(zhuǎn)向管柱15、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器16、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩傳感器17、轉(zhuǎn)向傳動軸18和整體循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器19。轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器16采集轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號，將其傳遞給實(shí)時仿真平臺Ⅱ，為實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向阻力矩的精確控制提供計(jì)算依據(jù)；轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩傳感器17布置在電動助力裝置Ⅵ的上部，用于測量駕駛員作用在轉(zhuǎn)向軸上的轉(zhuǎn)矩大小，并將其傳遞給實(shí)時仿真平臺Ⅱ，為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力控制策略的開發(fā)提供參考值。

駕駛員操縱裝置Ⅳ包括制動踏板模擬器10、制動踏板開度信號傳感器11、加速踏板模擬器12和加速踏板開度信號傳感器13。其中，制動踏板模擬器10用于控制商用車整車動力學(xué)模型的減速運(yùn)動，制動踏板開度信號傳感器11用于采集駕駛員的制動信號，加速踏板模擬器12用于控制商用車整車動力學(xué)模型的加速運(yùn)動，加速踏板開度信號傳感器13用于采集駕駛員的加速信號。實(shí)時仿真平臺Ⅱ通過分析制動踏板開度信號、加速踏板開度信號和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號，辨識駕駛員的操作意圖，獲取駕駛員的駕駛特性，輔助改善轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向特性，從而驗(yàn)證轉(zhuǎn)向輔助控制策略的合理性。

電動助力裝置Ⅵ包括助力電機(jī)20、電磁離合器21和蝸桿渦輪減速機(jī)構(gòu)22。對于助力電機(jī)20，其內(nèi)置的驅(qū)動器接收實(shí)時仿真平臺Ⅱ發(fā)出的控制電流信號，助力電機(jī)20根據(jù)該控制電流信號的大小調(diào)節(jié)輸出扭矩，該輸出扭矩通過蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)傳遞到轉(zhuǎn)向管柱15上，輔助駕駛員實(shí)現(xiàn)車道保持、側(cè)向風(fēng)補(bǔ)償、過濾路面顛簸等轉(zhuǎn)向輔助功能。電磁離合器21位于助力電機(jī)20與蝸桿渦輪減速機(jī)構(gòu)22之間，來自實(shí)時仿真平臺Ⅱ的控制電流信號控制電磁離合器21的分離與結(jié)合，實(shí)現(xiàn)輸出扭矩的傳遞與中斷。對于蝸桿渦輪減速機(jī)構(gòu)22，蝸桿通過齒輪嚙合帶動渦輪轉(zhuǎn)動，蝸桿渦輪減速機(jī)構(gòu)22起減速增扭的作用。

參考圖3，轉(zhuǎn)向阻力模擬裝置Ⅶ包括轉(zhuǎn)向阻力模擬電機(jī)27、轉(zhuǎn)向阻力模擬減速器26、連接傳感器和減速器的聯(lián)軸器25、轉(zhuǎn)向阻力模擬扭矩傳感器24、連接轉(zhuǎn)向器和傳感器的聯(lián)軸器23。阻力模擬電機(jī)27由配套的驅(qū)動器驅(qū)動，連接傳感器和減速器的聯(lián)軸器25通過平鍵連接轉(zhuǎn)向阻力模擬減速器26的輸出軸和阻力模擬轉(zhuǎn)矩傳感器24的輸入軸，連接轉(zhuǎn)向器和傳感器的聯(lián)軸器23通過花鍵連接轉(zhuǎn)向阻力模擬扭矩傳感器24和整體循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器19的轉(zhuǎn)向搖臂軸，阻力模擬電機(jī)27的驅(qū)動器接收實(shí)時仿真平臺Ⅱ發(fā)出的阻力模擬信號，帶動減速器來模擬不同工況下輪胎與路面之間的轉(zhuǎn)向阻力。阻力模擬轉(zhuǎn)矩傳感器24采集減速器減速增扭之后的扭矩值，并將其傳遞給實(shí)時仿真平臺Ⅱ，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向阻力模擬的閉環(huán)控制。本實(shí)例的阻力模擬電機(jī)27采用EMB-75DRA22系列電機(jī)，額定功率為7.5Kw，減速器26采用型號為PX285的3級行星減速器，減速比為100:1，連接傳感器和減速器的聯(lián)軸器25采用JMⅡ型無沉孔基本型膜片聯(lián)軸器，轉(zhuǎn)向阻力模擬扭矩傳感器24采用型號為ZH07系列的扭矩傳感器，量程為5000N.m。

參考圖4，基礎(chǔ)臺架Ⅷ包括座椅支撐臺架、機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)固定臺架和轉(zhuǎn)向阻力模擬裝置支撐臺架三大部分。其中，座椅支撐臺架包括座椅支撐鋼板38和座椅支撐角鋼架39，用于固定實(shí)車座椅Ⅸ，輔助實(shí)驗(yàn)員上下試驗(yàn)臺，座椅支撐角鋼架39采用不同尺寸的角鋼焊接而成，實(shí)車座椅Ⅸ底部通過六根螺栓與座椅支撐鋼板38連接；機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)固定臺架包括轉(zhuǎn)向管柱固定架36、電動助力裝置固定架37、整體循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器固定架34、顯示屏幕支撐架35，機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)固定臺架整體結(jié)構(gòu)分為三層，頂層為用于放置上位機(jī)顯示屏幕1和下位機(jī)顯示屏幕2，中間層用于固定駕駛員操縱裝置Ⅳ，底層用于固定液壓助力系統(tǒng)Ⅲ和整體循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器19；轉(zhuǎn)向阻力模擬裝置支撐臺架用于固定轉(zhuǎn)向阻力模擬裝置Ⅶ，包括電機(jī)固定架31、減速器固定架30、減速器支撐架32、轉(zhuǎn)向阻力模擬轉(zhuǎn)矩傳感器支撐架29和底座33，在底座33支撐鋼板的四個角處分別安裝四個吊耳28，方便轉(zhuǎn)向阻力模擬裝置的整體移動，同時在底座33支撐鋼板上加工有槽孔，一方面用于固定支撐架和固定架，另一方面用于調(diào)整各個支撐架和固定架的軸向位置，方便定位。基礎(chǔ)臺架各部分采用螺栓連接，靈活可調(diào)，方便拆卸。

參考圖5，商用車新型電液轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的動態(tài)轉(zhuǎn)向控制策略流程為：

控制策略利用檢測到的車速信號和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩信號，參考嵌入的轉(zhuǎn)向助力曲線，采用查表的方式，決策出控制電機(jī)的電流信號，根據(jù)電機(jī)電流分配策略確定施加到驅(qū)動電機(jī)和助力電機(jī)的電流值。驅(qū)動電機(jī)通過內(nèi)置的電流傳感器信號監(jiān)測電流信號的大小，通過PID算法實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)電流的閉環(huán)控制，助力電機(jī)通過內(nèi)置的電流傳感器信號監(jiān)測電流信號的大小，通過PID算法實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)電流的閉環(huán)控制。其中，車速信號由實(shí)時仿真平臺Ⅱ模擬仿真得到，轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩信號通過轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩傳感器17經(jīng)過濾波、相位補(bǔ)償方法得到，采用的轉(zhuǎn)向助力曲線通過駕駛員理想轉(zhuǎn)向手力數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)向盤阻力數(shù)據(jù)運(yùn)算得到。

參考圖6，電機(jī)電流分配策略如下：

電機(jī)電流的分配策略根據(jù)轉(zhuǎn)向阻力值T的大小分為三個部分，其中，T值取絕對值，T_max為轉(zhuǎn)向阻力的最大值，滿足0<T₁<T_max，T₁<T₂<T_max。

當(dāng)0<T<T₁時，液壓助力系統(tǒng)Ⅲ不工作，電動助力裝置Ⅵ工作，由實(shí)時仿真平臺Ⅱ決策的電機(jī)電流完全作用在助力電機(jī)20上，作用在助力電機(jī)20電流的大小取決于車速和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩大小，驅(qū)動電機(jī)6不工作。

當(dāng)T₁<T<T₂時，液壓助力系統(tǒng)Ⅲ工作，電動助力裝置Ⅵ不工作，由實(shí)時仿真平臺Ⅱ決策的電機(jī)電流完全作用在驅(qū)動電機(jī)6上，作用在驅(qū)動電機(jī)6電流的大小取決于車速和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩大小，助力電機(jī)20不工作。

當(dāng)T₂<T<T_max時，液壓助力系統(tǒng)Ⅲ和電動助力裝置Ⅵ同時工作，由實(shí)時仿真平臺Ⅱ決策的電機(jī)電流包括驅(qū)動電機(jī)6的電流和助力電機(jī)20的電流，其中，由于液壓助力系統(tǒng)Ⅲ恒流量工作，作用在驅(qū)動電機(jī)6的電流是恒定的，作用在助力電機(jī)20的電流值取決于車速和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩大小。

應(yīng)用方法舉例：

本發(fā)明以車道保持系統(tǒng)的控制策略開發(fā)和驗(yàn)證為例來說明商用車新型電液轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模擬試驗(yàn)臺的工作流程，其他駕駛員輔助系統(tǒng)的控制算法的開發(fā)和驗(yàn)證流程均與此類似。

(1)在上位機(jī)3的LabVIEW實(shí)時仿真系統(tǒng)軟件中開發(fā)車道保持的控制算法，采用TruckSim整車動力學(xué)軟件中建立商用車整車動力學(xué)模型，設(shè)置TruckSim整車動力學(xué)模型與LabVIEW實(shí)時仿真系統(tǒng)軟件開發(fā)的車道保持控制算法的輸入和輸出接口。

(2)設(shè)置仿真條件，如道路場景、路面附著系數(shù)、風(fēng)阻系數(shù)等，設(shè)置仿真參數(shù)，如仿真步長、仿真時間等。完成上述設(shè)置后，TruckSim整車動力學(xué)模型與LabVIEW實(shí)時仿真系統(tǒng)軟件開發(fā)的控制算法共同組成驗(yàn)證車道保持控制算法的聯(lián)合仿真環(huán)境。在沒有攝像頭的情況下可通過車輛位置信息間接得到車輛和車道的相對位置關(guān)系，本試驗(yàn)臺采用此法獲得車輛與車道間的相對位置關(guān)系。

(3)利用LabVIEW實(shí)時仿真系統(tǒng)軟件下載上述編譯文件至下位機(jī)4進(jìn)行實(shí)時仿真運(yùn)行。在實(shí)時仿真運(yùn)行過程中，上位機(jī)顯示屏幕1顯示車輛和控制算法的實(shí)時運(yùn)行狀態(tài)，下位機(jī)顯示屏幕2顯示實(shí)時仿真系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

(4)駕駛員根據(jù)設(shè)定的工況對轉(zhuǎn)向盤14、制動踏板10和加速踏板12進(jìn)行操縱，實(shí)時仿真平臺Ⅱ定時對轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩信號、轉(zhuǎn)向阻力模擬裝置Ⅶ中的轉(zhuǎn)矩信號、制動踏板10的開度信號、加速踏板12的開度信號進(jìn)行采集，通過車道保持控制算法的判斷和分析，在保證轉(zhuǎn)向系統(tǒng)正常工作的情況下，對電動助力裝置Ⅵ的助力電機(jī)20發(fā)出控制電流信號，控制車輛不發(fā)生車道偏離。

(5)在上位機(jī)顯示屏幕1實(shí)時觀察控制算法的控制效果，通過模型仿真計(jì)算的數(shù)據(jù)分析控制算法的控制精度，實(shí)現(xiàn)車道保持算法的合理性驗(yàn)證。

最后說明的是,以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。