一种基于混杂理论的人机共驾型电动助力转向系统及控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106275061A(43)申请公布日2017.01.04(21)申请号201610839790.1(22)申请日2016.09.21(71)申请人江苏大学地址212013江苏省镇江市京口区学府路301号(72)发明人华一丁江浩斌陈龙徐兴李傲雪蔡骏宇耿国庆马世典(51)Int.Cl.B62D5/04(2006.01)B62D6/00(2006.01)B62D113/00(2006.01)B62D119/00(2006.01)B62D117/00(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图2页(54)发明名称一种基于混杂理论的人机共驾型电动助力转向系统及控制方法(57)摘要本发明公开了一种基于混杂理论的人机共驾型电动助力转向系统及控制方法，属于智能汽车无人转向领域，人机共驾型电动助力转向系统包括前置转矩/转角传感器、后置转矩/转角传感器、人机共驾型电动助力转向混杂控制器、切换监督控制器、转向电机、转向轴、减速机构以及齿轮齿条机构。本发明还提供一种基于混杂理论的人机共驾型电动助力转向系统的控制方法，基于混杂切换系统建立最优运行状态下的人机共驾型电动助力转向系统转向调节控制系统，将整个运行工程中的复杂问题分解成为单一工况下控制问题的合成，从而实现人机共驾型电动助力转向系统复杂建模和控制。本发明控制系统稳定性高，控制方法容易实现，可以满足车辆不同的转向工况。CN106275061ACN106275061A权利要求书1/2页1.一种基于混杂理论的人机共驾型电动助力转向系统，其特征在于，包括前置转矩/转角传感器(1)、后置转矩/转角传感器(2)、人机共驾型电动助力转向混杂控制器(3)、切换监督控制器(4)、转向电机(5)、转向轴(6)、减速机构(7)及齿轮齿条机构(8)；所述转向轴(6)与齿轮齿条机构(8)通过齿轮啮合，所述转向轴(6)从上至下依次安装有前置转矩/转角传感器(1)、减速机构(7)及后置转矩/转角传感器(2)，所述减速机构(7)与转向电机(5)通过联轴器连接；所述转向电机(5)与人机共驾型电动助力转向混杂控制器(3)通过导线连接，所述人机共驾型电动助力转向混杂控制器(3)通过电流控制转向电机(5)；所述人机共驾型电动助力转向混杂控制器(3)还通过导线分别与前置转矩/转角传感器(1)、后置转矩/转角传感器(2)、切换监督控制器(4)连接，分别用于采集转矩/转角值、监督人机共驾型电动助力转向混杂控制器(3)在各种工作模式下是否正常工作；所述切换监督控制器(4)在电动助力转向当前系统的运行工况、内部离散事件和外部离散事件下共同发生作用，切换监督控制器(4)的输入、输出都是多维变量，既含有连续变量，也含有离散变量；所述人机共驾型电动助力转向混杂控制器(3)包括信号调理模块、微处理器以及驱动模块，信号调理模块用于调理前置转矩/转角传感器(1)、后置转矩/转角传感器(2)的信号，去除信号中较大的干扰和杂波；微处理器用于产生控制转向电机(5)的控制策略；驱动模块是指通过微处理器发出的PWM信号调整比例线圈中的电流大小，从而驱动转向电机(5)工作。2.根据权利要求1所述的一种基于混杂理论的人机共驾型电动助力转向系统，其特征在于，所述人机共驾型电动助力转向混杂控制器(3)包含五种工作模式，分别为机驾“驱动小转角”模式m1、机驾“驱动大转角”模式m2、机驾“回正”模式m3、机驾“阻尼”模式m4以及人驾“助力”模式m5。3.根据权利要求2所述的一种基于混杂理论的人机共驾型电动助力转向系统，其特征在于，在人驾模式下，转向电机(5)充当助力电机，辅助驾驶员进行人工转向；在机驾模式下，转向电机(5)充当驱动电机，实现无驾驶员参与的自动转向操作。4.一种基于混杂理论的人机共驾型电动助力转向系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)，建立仿人转向规则库；步骤2)，根据人机共驾型电动助力转向系统所处的转向工况，分析系统的混杂特性，作为判断人机共驾型电动助力转向混杂控制器(3)工作模式的依据之一；步骤3)，根据前置转矩/转角传感器(1)采集的实时转矩/转角值，对实时转矩/转角值求导数得到转角速度值，并对转角速度值进行分析，判断实时转矩的阈值及转角速度的阈值，作为判断人机共驾型电动助力转向混杂控制器(3)工作模式的依据之二；步骤4)，根据系统工作模式的依据之一、二，最终确定当前人机共驾型电动助力转向混杂控制器(3)应选择哪种工作模式；与此同时，确定人机共驾型电动助力转向系统的最优控制方式；步骤5)，通过对实时转矩的阈值及转角速度的阈值地判断，并根据系统内部和外部的离散输入信号，对人机共驾型电动助力转向混杂控制器(3)的工作模式进行混杂切换。5.根据权利要求4所述的一种基于混杂