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(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115771559A(43)申请公布日2023.03.10(21)申请号202211481201.9B62D137/00(2006.01)(22)申请日2022.11.24(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市秦淮区御道街29号南京航空航天大学(72)发明人张寒蒋文韬李源浩(74)专利代理机构江苏圣典律师事务所32237专利代理师于瀚文(51)Int.Cl.B62D5/04(2006.01)B62D6/00(2006.01)G06F17/11(2006.01)G06F17/16(2006.01)B62D101/00(2006.01)B62D113/00(2006.01)权利要求书7页说明书14页附图1页(54)发明名称一种双电机线控转向系统及其主动容错控制方法(57)摘要本发明提供了一种双电机线控转向系统及其主动容错控制方法,所述方法包括:车辆前轮转角跟踪控制器、车辆稳定性控制器以及基于变参数模型(LPV)设计的非线性模型控制方法。前轮转角跟踪控制器与稳定性控制器是基于线性二次型调节器(LQR)以及最优控制算法设计的,包括:求解理想前轮转角;建立车辆双电机转向执行系统的动力学模型;根据理想前轮转角与转向系统动力学模型,设计转角跟踪控制器及稳定性控制器。双电机主动容错控制包括:通过双电机转矩传感器与前轮转角跟踪控制器输出的控制转矩比较,计算故障系数,将转向执行机构模型优化为含电机故障参数的变参数(LPV)非线性结构。本发明能够保障双电机故障后的车辆安全性。CN115771559ACN115771559A权利要求书1/7页1.一种双电机线控转向系统,其特征在于,包括信息采集模块、前轮转角跟踪控制模块、变参数模块和转向执行模块;所述信息采集模块包括方向盘(1)、方向盘转角传感器(2)、车速传感器(6)、左侧电机转矩转速传感器(7)、右侧电机转矩转速传感器(12)、控制模块(4);所述方向盘转角传感器(2)与转向管柱固定连接,方向盘转角传感器(2)负责采集由驾驶员输入方向盘的转角信号,并将采集到的信号发送给控制模块(4);所述车速传感器(6)安装在车辆前轮内,用于获得车辆实时车速,并发送给控制模块(4);所述转向执行模块包括执行电机M1(5)、执行电机M2(13)、左侧减速器(8)、右侧减速器(11)、左侧电机转矩转速传感器(7)、右侧电机转矩转速传感器(12)、左侧传动齿轮(9)、右侧传动齿轮(10)和转向横拉杆;所述左侧电机转矩转速传感器(7)与执行电机M1(5)的输出轴相连,所述右侧电机转矩转速传感器(12)与执行电机M2(13)的输出轴相连,左侧电机转矩转速传感器(7)与右侧电机转矩转速传感器(12)接受对应电机的转速信号,并将双电机的转速信号发送给控制模块(4);所述前轮转角跟踪控制模块接收来自控制模块(4)的信号,包括方向盘转角信号和前轮车速信号,设计随不同车速情况变化的汽车传动比,通过最优控制方法以及线性二次型调节器LQR对前轮转角进行跟踪反馈,计算双电机最优控制率,即双电机输出转矩;同时,在双电机发生故障后,接收变参数模型的双电机故障系数,在线性二次型调节器LQR前轮反馈的基础上设计鲁棒性控制方法;所述变参数模块基于线性变参数模型设计,用于接收来自控制模块(4)的双电机转角信号,通过与线性二次型调节器控制器的输出控制转矩比较,计算各电机的故障系数,将系统优化为包含故障参数的非线性模型。2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述转向执行模块通过双电机转向执行系统的动力学模型,接收来自前轮转角跟踪控制模块中LQR控制器所计算的双电机控制转矩,计算在控制信号下转向执行系统所得的实际前轮转角。3.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述左侧电机转矩转速传感器(7)连接在执行电机M1(5)的输出轴上,所述右侧电机转矩转速传感器(12)连接在执行电机M2(13)的输出轴上;所述执行电机M1(5)通过左侧减速器(8)和左侧传动齿轮(9)相连,所述执行电机M2(13)通过右侧减速器(11)和右侧传动齿轮(10)相连;所述左侧传动齿轮(9)、右侧传动齿轮(10)同时和所述齿条啮合;所述齿条与转向横拉杆固连;转向横拉杆分别连接左右车前轮(6)。4.一种双电机线控转向系统的主动容错控制方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1,建立理想前轮转角与方向盘转角关系,设计变传动比,求解理想前轮转角;步骤2,建立车辆双电机转向执行系统及其动力学模型;步骤3,根据理想前轮转角与双电机转向执行系统的动力学模型,设计转角跟踪控制器;步骤4,根据电机转矩传感器信号与线性二次型调节器LQR输出的控制信号,设计双电机故障系数,并完成电机容错控制。2CN115771559A权利