汽车线控转向系统（共7篇）
汽车线控转向系统 篇1
0引言
没有机械联动装置的线控制转向系统能够改善汽车的主动和被动安全性。考虑到汽车的被动安全性,在汽车前端发生碰撞时,机械联动装置能使驾驶员受到的碰撞机会减少,而对于车辆的主动安全性, 则需要通过电子控制来改善车辆的稳定性和转向轻便性[1]。
线控制转向系统失效会导致驾驶操控的不安全状况。在飞机上,电传操纵系统中的过度冗余能有效避免操纵失效危险。对于汽车,由于成本、体积和重量的增加,不可能在车辆上安装有足够冗余的线控转向系统。
电子稳定控制是通过制动力控制提高车辆的稳定性。目前,许多车辆已经装备有电子稳定控制系统,它是一种能改善车辆稳定性的装置。随着汽车技术的不断提高,电子稳定控制装置将是汽车必备的装置之一。许多车辆上装有驱动转矩分配装置,它通过驱动转矩来增强车辆的稳定性。如今汽车已经通过制动力和驱动力矩独立控制车辆,这些装置假定在正常驾驶没有转向系统失效情况[2]。
本研究提出具有ESC,DTD和SBW的容错系统来处理线控转向系统。该容错系统通过驾驶模拟实验用来评价线控转向失效下的综合系统的性能。基于多样性的汽车线控转向容错能有效改善汽车转向性能,能避免由于线控转向系统中过度冗余造成的成本和体积的增加,有较强的应用价值。
1线控转向系统的基本结构
基本的线控转向系统结构如图1所示。包括:转向轮角传感器;阻力矩装置;转向传动机构;前轮角传感器;电子控制器(ECUs);以及一些传统传感器,用于监控车速、侧向加速度和角速度。
1.1转向装置
典型线控转向装置如图1所示,包括一个滚珠丝杠和一个电机,其他类型的转向装置包括带有减速齿轮的齿轮齿条机构和电机。滚珠丝杠型转向装置具有摩擦小、间隙小和刚度高而表现出更准确、快速的响应[3]。
1.2阻力矩装置
阻力矩装置包括带有减速齿轮的转向轴和电机, 与传统的动力转向相比,线控转向系统的这一部分重量轻并且体积小,有利于舒适性和灵活性设计。
1.3基本控制
基本控制框图如图2所示。前轮参考角δ*=kδ(V)δh是由转向轮角δh和车辆速度V确定的,虚拟传动比不需要机械元素实现,参考阻力矩Tr*由转向轮角δh和车辆速度V确定的[4]。
灵活性参考信号 δ*和T*r是线控转向系统的一个优点。
2转向机构失效
转向机构的失效会造成转向功能的丧失,线控转向机构的状态转换图如图3所示。符号A代表正常状态。 当转向机构在A状态失效时,线控转向系统丧失转向功能并转换到状态B,这种状态驾驶员不能转动车辆。对于转向机构失效,线控转向系统结构是非容错的。
阻扭矩执行机构在状态A处的失效会造成线控制转向系统转换到C状态,该状态驾驶员能无阻力地转动车辆。状态C没有状态B严重。
因此,要解决以上问题,必须加强线控转向系统的容错能力,线控转向系统在部件失效情况下,在降级模式下应该能够保持转向能力。而容错的冗余系统是处理部件失效的一种途径[5]。
3线控转向结构的冗余和多样性
3.1机械备份
当转向执行机构失效时,本研究在转向轮和转向执行机构之间建立一个机械联接。
机械电缆线的备份设计如图4所示,转向轮轴和转向执行机构能通过图4中的机械联动装置来联接, 机械联动装置包括电缆、滑轮和离合器。在转向失效时,离合器通过滑轮轴连接转向轮轴,并把驾驶员施加的转向力通过机械联动装置的电缆传递给转向轮,实现转向功能。
阻力扭矩执行机构可以用来辅助转向力,它类似传统的电动助力转向。驾驶员可以通过转向轮的微小振动等触觉信号获知转向执行机构的失效。控制器通过比较输出的前轮转角和输入的电机电流来检测转向执行机构的失效。
3.2电机备份
该结构有两个多余的电机和ECU,电机的备份设计如图5所示。在主电机失效的情况下,前轮转角传感器将转向失效的信号传递给备用电机。这样,线控转向系统可以通过备用电机进行工作。
3.3机械电缆和电机多样性备份
为了应对多重失效,必须考虑基于多样性的线控结构。带有机械和电子冗余性的系统结构如图6所示[6]。结构的状态转换图如图7所示。当两个转向执行机构由于共同的原因造成了状态A到E或从状态C到F而同时失效,线控制转向系统在状态E或F处仍能维持转向功能,此处,驾驶员可以通过电缆线控制转动车辆。
3.4线控转向外系统备份
一个能减少线控转向系统的失效的可行方法是通过高冗余度和多样性来解决,但是这种方法相对图6的线控制转向系统会增加费用、重量和体积。而对于车载线控转向备份系统,有必要进一步增加转向稳定性,同时要避免由于多过冗余造成费用增加[7]。
4横摆力矩管理
本研究提出一个基于横摆力矩管理的带有SBW、 ESC和DTD的容错转向构架[7],综合控制框图如图8所示。该构架称为横摆—力矩综合控制。这里转向轮作为一个部件,它不仅能操纵前轮,而且也能通过ESC和DTD来管理车辆横摆力矩。
这种综合构架有减缓转向执行机构失效的作用。也就是说,对于转向执行机构的可靠性具有集成减缓作用。这种转向执行机构的双冗余变得更为实用,因为第3备份由ESC和DTD来提供[8]。
4.1操作过程
转向失效开始起综合控制状态转换如图9所示。在相应功能失效后,ESC或DTD在ABCD状态开始失效,可通过停止车辆来处理。这些转换状态在简化图中没有标示出来。在状态E或F处的失效会造成其向状态G的转换。
状态A是正常状态,异常事件被持续监控。当主转向执行器失效时,备用执行器系统没有任何延迟从A状态转换为B状态。出于安全考虑,要求驾驶员停下车辆来确认主执行器失效。
当驾驶员自动停止车辆后,会出现从B状态到状态B的转换。当备份转向执行机构在B状态失效时, 状态E会出现。在状态E,驾驶员能够通过使用综合控制来自主地操纵和停止车辆。
有些驾驶员在状态E中继续驾驶车辆。当阻力矩执行器失效时,会转换到F状态。
当ESC和DTD失效时,会出现转向功能的丧失。
4.2驾驶员操控的优先权
在车辆稳定性控制过程中,主动制动降低了车辆速度。而且,在真实的驾驶情况下,驾驶员的判断和操控应该具有优先性[9]。例如,考虑到前障碍物避让的情况如图10所示。
在平直的高速公路上主车周围有两辆车辆,一辆为II,而另外一辆为III。
假设主车驾驶员在如图9所示的状态E或F发现了前方障碍物。驾驶员避让障碍物并且通过如下操控与随后而来的车辆II发生追尾碰撞:
(1)加速到某一比右边的车辆III要高的车速;
(2)在车辆III前面的车道变换;
(3)在车辆I在最右边的车道停止。
因为车辆必须加速,在车道变换过程中系统必须通过DTD获得模摆力矩。这种控制模式安装的算法如图11所示。
在正常状态下,ESC和DTD都不被操纵。车辆的模摆角速度完全靠转向执行机构来控制(I),当主备用转向执行机构失效时(II),驾驶员目的是检测(III)。 在加速情况下,为了加速,横摆力矩通过DTD来控制(IV)。相反,ESC被激活(V)。
5车辆动态模拟
基于多样性的汽车线控转向容错构架可以通过驾驶模拟器来验证。参与测试的是一位具有10多年驾驶经验的中年人。
5.1驾驶模拟器
驾驶模拟器是用来对驾驶员—车辆闭环系统进行模拟测试的。驾驶舱运动通过六轴执行器来模拟。视觉信息通过显示屏提供给驾驶员。车辆的行为由类似的四轮车辆模型来计算[10]。
5.2驾驶任务
在前障碍避让情况下,驾驶员的操控如图10所示。当车辆I在平直的高速公路上行驶时,转向执行机构出现同步失效。测试者要求通过在最右边的车道上变换车道来停止车辆来避让前障碍和后车II和III的追尾。在危险情况下,这种操控是唯一可行的避免事故的方法。测试者不知道线控转向失效的时间也不知道障碍物出现的时间。车辆速度为30.2 m/s, 并且处于状态E处。要模拟的问题是综合控制是否能使驾驶员通过使用转向车轮、加速踏板和制动踏板来执行安全指令。
5.3模拟结果
与加速踏板活塞、制动踏板活塞、转向轮角、纵向力、横摆角度、车辆速度、侧向位移和报警信号相关的时间序列如图12所示。
首先,驾驶员操纵加速踏板的目的是超车到车辆III的右方;其次,通过操纵转向轮来变换车道;结果, 通过DTD来获得横摆角速度并且完成超车。在获得足够的横摆角速度后,驾驶员回正转向轮使车辆直行,制动踏板用于停止车辆。通过ESC横摆角速度减少。车辆能安全停车。
图12显示的结果是针对单个试验者而言的。这说明了存在有易发生严重转向失效的情况,容错控制的汽车转向具有较好的操纵性能,实验证明这种方法能改善车辆的转向性能,提高车辆的安全性和可靠性。
6结束语
(1)容错横摆力矩管理通过SBW、ESC和DTD来实现。在线控制转向系统失效的情况下,根据驾驶员的旨意,能激活ESC或DTD。
(2)驾驶员—车辆闭环系统模拟表明,在前障碍避让过程中,基于多样性的汽车线控转向容错能有效处理转向失效。
(3)基于多样性的汽车线控转向容错构架在SBW系统内没有过多冗余,它能够改善车辆的安全性和可靠性。
汽车线控转向系统 篇2
1 线控制动系统概述
线控制动系统起始于20世纪末, 该技术实现了汽车电子技术与网络通信技术的有机结合, 更好地提升了汽车的自动化和智能化发展水平。线控技术在自动领域成为汽车行业发展的一个新的方向。线控制动系统中, 涉及到了EHB系统、EMB系统[1]。关于线控制动系统具体情况, 我们可以从下面的分析中得知。
1.1 EHB系统
EHB系统是电液制动系统, 该系统介于传统制动系统和电子机械制动系统之间, 既包含了电子控制系统的内容, 又对液压控制系统结构进行了有效把握。EHB系统在应用过程中, 主要由踏板传感器、电子控制器、制动执行机构等部分构成, 在进行工作时, 由踏板传感器发挥控制信号, 之后将信号传递给ECU进行计算, 从而对制动力大小进行衡量, 进行汽车制动。EHB系统在应用过程中, 具有较高的可靠性, 并且噪音相对较小, 系统元件在布置过程中, 能够有效地节约空间[2]。EHB系统在应用过程中, 也存在了一定的局限性, 例如, 需要制动液, 并且存在一定的制动液泄漏隐患。
1.2 EMB系统
EMB系统在应用过程中, 采取了一种“干”式线控制动系统方式, 所谓的“干式”主要是指EMB系统在进行制动过程中, 取消了液压机构和制动管道, 这种控制方式利用电机进行控制命令执行。EMB系统在进行汽车制动过程中, 能够对系统结构进行有效简化, 省去了大量的零部件应用;在应用过程中, 与EHB系统相比, EMB系统不存在泄露隐患, 具有更高的安全性;在进行控制过程中, 能够极大地提升命令响应效率, 具有较高的制动精度。除此之外, EMB系统在应用过程中, 有利于更好地实现汽车一体化控制, 并且在对EMB系统进行维修过程中, 较为方便。结合线控制动系统发展情况来看, EMB系统相对于EHB系统来说, 具有更大的发展前景, 在进行汽车线控制动系统安全性控制过程中, 如何对EMB系统进行有效应用, 成为汽车行业发展过程中必须考虑的一个重要议题[3]。
2 汽车线控制动系统安全控制技术的应用
汽车线控制动系统安全控制技术在应用过程中, 更加注重于控制系统设计的安全性、可靠性和智能性, 针对于这一情况, 汽车线控制动系统在设计和应用过程中, 要注重对当下线控制动系统特点进行把握, 保证设计和应用具有先进性和可靠性。
2.1 CAN总线设计的可行性分析
在进行汽车线控制动系统安全控制技术应用过程中, CAN总线设计具有较高的可靠性, 这与CAN总线设计自身的特点有着密切的联系。CAN总线设计应用过程中, 采取双向传输、多分支形式的通信网络, 具有较高的开放性和可操作性, 在应用时, 能够对信号传输问题进行有效解决, 从而更好地保证线控制动系统具有较高的智能性和可靠性。CAN总线在汽车线控制动系统安全性控制技术应用时, 注重与ABS系统进行有效结合, 根据不同的网络标准, 发挥不同的功能和作用[4]。美国在对CAN总线应用时, 将其分为A、B、C三类, A类传输速率低于10kbps, B类速率在100kbps以下, C类速率在500kbps~1Mbps之间, C类CAN总线能够对ECU、ABS系统进行有效控制, 并且具有较高的网络速度。在对CAN总线进行设计过程中, 把握其可行性, 对于提升汽车线控制动系统可靠性来说, 具有重要影响。
2.2 CAN总线在汽车线控制动系统安全控制技术的应用分析
2.2.1 CAN总线控制动系统结构
CAN总线在汽车线控制动系统安全控制技术中应用, 要注重对CAN总线进行有效设计, 保证其能够在实际应用过程中, 发挥有效作用。在对CAN总线设计过程中, 需要考虑到CAN高低双绞线、总线电阻以及相应的信号检测情况。CAN总线控制动系统结构涉及到了多个节点, 这些节点根据其在CAN系统中的功能, 可分为信号采集节点和信号控制节点。在对这些节点功能发挥过程中, 主要利用了CAN总线的信号传输功能, 从而实现汽车线控制动系统作用[5]。
2.2.2 CAN节点电路设计
实现汽车线控制动系统安全控制技术过程中, 需要对CAN节点电路进行有效设计, 保证CAN通信协议能实现数据信息的有效传输, 进而保证CAN线控制动系统发挥真正作用。CAN网络协议形式存在较大的差异, 并且有着不同的功能, 这样一来, 为了更好地保证汽车线控制动系统安全控制目标, 就需要采用不同的CAN控制器。在进行CAN节点电路设计过程中, 本文主要以TJA1050T芯片为主, 该芯片具有较好的物理性能, 能够与CAN总线进行有效连接, 实现与控制器之间的信息数据传输[6]。
2.3 汽车线控制动系统安全控制关键技术
利用CAN总线进行线控制动系统设计过程中, 要注重把握安全控制的关键技术手段, 从以下几点保证CAN控制系统具有较好的性能:第一, 加强对车内电源系统的有效开发, 能够为汽车提供可靠地供电系统, 保证汽车线控制动系统有足够的电能;第二, 加强实时容错控制系统结构的设计, 能够提升系统安全性和可靠性。这一过程中, 需要考虑到元件、单元、系统之间的设计符合要求, 保证控制动系统具有较好的性能;第三, 加强系统网络协议构建, 保证各个节点控制能够实现有效的数据信息传输。这样一来, 才能够更好地提升汽车线控制动系统的安全性和可靠性。
3 结论
综上所述, 我们可以看出, 汽车线控制动系统安全控制技术的应用, 注重实现通信技术与互联网技术的有机融合, 提升线控制动系统的智能性, 更好地保证汽车线控制动系统的安全性和可靠性。在这一过程中, 要注重对CAN总线控制技术的应用, 提升制动系统的制动效能, 减少布线, 提升制动系统的可控性。
参考文献
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汽车线控转向系统 篇3
为从根本上解决上述问题, 丰田公司开发了线控换档系统, 消除换档杆与变速器之间的机械连接。本系统适用于混合动力汽车, 通过电控方式选择前进挡, 倒挡和空挡, 采用电动开关来啮合或断开驻车机构。
1 线控换档系统的功能
1.1 大幅度改进换档的操作性;
1.2 解决人的误操作;
1.3 改进空间利用率, 换档机构小型化;
1.4 仪表板设计更加先进。
为减小换档操作力和发生人为误操作, 换档手柄在司机的手松开时, 能立即自动回到预先的位置。为了优化换档模式和选择驻车位置, 驻车开关与换档杆各自独立。换档操作力仅为传统换档杆操作力的五分之一 (见图1) , 采用新的换档模式 (图2) , 图中的P, R, N, D, B分别表示驻车, 倒档, 空档, 直接档和发动机制动。换档杆可容易地手尖操作, 完全改变了换档的感觉。
2 线控换档系统结构
线控换档系统由下列主要部件组成 (图3) :换档操纵机构、混合动力模块、驻车控制模块、电源ECU、驻车执行器、混合动力变速桥和换档位置指示灯等。这些部件的主要功能如下:
换档操纵机构。为人机接口, 可使司机以舒适的方式换档, 由换档杆和驻车开关组成。
混合动力模块。主要功能是控制混合动力系统。此外, 此ECU影响换档控制。若要啮合驻车, 此ECU向驻车控制ECU发出命令, 以便换入前进档、倒档和空档。此ECU直接控制混合动力电机。
驻车控制ECU。控制驻车执行器, 与混合动力ECU发出的命令相一致。
驻车执行器。由开关磁阻电机和摆线减速器组成。执行器操纵变速桥的驻车机构。
电源ECU。控制电源, 例如, 如果换档杆不在P位置, 不能切断电源。
换档位置指示灯。表明目前换档位置。
由此看出, 线控换档系统由许多协同工作的部件组成。下面分析线控换档的工作原理, 主要包括换档模块部分, 驻车执行器部分和防止人为误操作部分等。
3 换档操纵机构
换档操纵机构结构紧凑, 布置在仪表盘上。整个机构由换档杆和驻车开关组成。换档杆约80mm长, 比普通换档杆短一半。在仪表板上占据不大的空间, 尺寸为100mm (宽) ×150mm (高) ×170mm (长) 。
换档操纵机构可以使司机能够轻松舒适地换档。线控换档系统完全按人机工程设计, 其舒适程度是其他类型换档机构无法比拟的。
司机松开换档手柄后, 手柄会立即自动回到原始预定的位置。换档模式也很简单, 司机很容易记住。若司机想要换到某个档位, 不用考虑目前的档位。因为换档操作完成后换档杆会自动回到初始位置。换档时, 换档杆只有一个停止位置, 不用担心换档不到位或换档杆移动过位。换入前进档或倒档, 需要两步完成, 以使司机确认完成换档操作, 增强安全性。
驻车开关用于啮合驻车执行器, 为触点式, 使用方便。
4 驻车执行器
驻车装置应满足下列性能要求:
a.输出性能。能提供适当力矩, 确保在坡道上能分离驻车机构
b.响应性能。在正常使用时, 具有很高的响应度, 确保司机可舒适地操纵驻车机构。
c.易于安装。由于结构紧凑, 可在有限空间安装。
d.可靠性。具有高可靠性, 与汽车使用寿命一致。
驻车执行器有下列部件组成:开关磁阻电机、摆线减速器和转角传感器。开关磁阻电机用作驱动力, 摆线减速器放大力矩, 转角传感器检测电机转角。
4.1 开关磁阻电机
为满足前面性能要求, 采用开关磁阻电动机作动力源。这种电机较薄, 并且能发出较大扭矩, 有较快的响应速度。电机没有电刷或磁块, 有很高磁性。对于开关磁阻电机, 三相线圈沿圆周布置在定子外圈。若电流按顺序流入线圈, 则产生使内圈转子旋转的力。转角传感器的可高精度地检测转子的转角。可以优化电流作用于线圈的时刻, 从而能够精确控制转子的旋转运动。因此开关磁阻电机对于产生控制驻车执行器的驱动力起到关键作用。
4.2 摆线减速器
摆线减速器用于增大开关磁阻电机的驱动力。摆线减速器较薄并且有较大减速比。偏心园盘由电机转子驱动。偏心盘若旋转一周, 输出轴旋转一个齿。内齿轮有61个齿。外齿轮有60个齿。这样减速比为61。摆线减速器放大电机的力矩, 使驻车机构在需任何需要扭矩的情况下可靠地啮合, 如汽车停在坡道上时。
驻车执行器由驻车ECU控制。驻车ECU利用转角传感器提供的信息精确地控制驻车机构的啮合和分离。转角传感器只用于确定相对位置, 不能检测绝对位置。因此在实施控制之前, ECU要确定基准位置。执行器利用两个编码器检测旋转角度。驻车机构分离的时间为0.14s, 而啮合的时间为0.16s, 具有很高的响应速度。
4.3 防止误操作的措施
对于传统的换档杆, 从硬件结构上防止人为的误操作发生, 如在换档杆上安装换档锁止机构或换档按钮, 或在变速桥上安装换档控制机构。这些使换档杆或变速桥更为复杂。
对于线控换档机构, 只靠ECU的控制就可完全防止发生误操作, 不需要采用基于硬件的措施。传统的换档杆机械地连接到变速桥内的换档机构, 直接传递换档动作。而在线控换档系统中, 可以通过判断采取措施。若ECU检测到不正确的操作, 会将档位控制在安全的范围, 并且警告司机, 例如:
只有在司机采下制动踏板时, 司机才能从P档换入其它档位。若汽车正在向前行驶时, 司机挂入R档位, 变速器会进入空挡。若在倒车时, 司机将换档杆移到D或B位置, 也是如此。只有在D位时司机才能将换档杆移到B档位,
5 结论
丰田普锐斯 (PRIUS) 混合动力汽车采用新型的线控换档系统。新开发的驻车执行器通过电子装置操作驻车机构, 大大减小换档操作力。该系统采用全新的换档模式, 实现换档操纵机构优化布置, 此外还具有防止误操作功能。
参考文献
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现代汽车的线控技术 篇4
线控制动系统
1.线控制动系统结构与工作原理
线控制动系统BBW (braking-by-wire) 取代以液压或气压为主的传统制动系统, 制动力不是由液压或气压装置而是由电动机来提供。安装在制动器踏板上的传感器测量驾驶员的制动意图, 并将信号传给控制器, 控制器发出控制信号, 控制制动电动机实现制动。
线控制动系统目前分为两类。一种为电子液压制动系统EHB (Electro-hydraulic Brake System) , 另一种为电子机械制动系统EMB (Electro-mechanical Brake System) 。
(1) EHB系统EHB是将电子系统与液压系统相结合的制动系统, 由电子系统控制, 液压作为备用系统提供动力, 以确保当系统的电子部分出现故障时还能保证系统的制动能力。主要由电子踏板、电子控制单元 (ECU) 、液压执行元件 (液压泵) 等组成。电子踏板主要由制动踏板和踏板行程模拟器 (角度位置传感器) 组成 (见图1) 。在EHB系统中, 制动踏板和制动器之间的液压连接是断开的, 带有踏板行程模拟器和电子传感器的电子踏板模块代替了传统的制动踏板。驾驶员的意图通过传感器传递到电子控制单元 (ECU) , 而车轮制动与传统的制动一样。正常工作情况下备用阀关闭, 控制器通过由液压泵驱动的电动机进行制动。当控制器处于故障模式时, 备用阀打开, 常规液压制动系统起作用, 实施制动。
1.制动器 2.备用阀 3.制动踏板传感器 4.液压泵
(2) EMB系统EMB系统与EHB的最大区别在于完全取消了液压或气压制动部件, 在轮边增加电子机械制动机构, 直接形成制动, EMB是制动系统的发展方向。图2为EMB系统示意图。EMB系统的电子控制器根据电子踏板模块传感器的位移和速度信号, 结合车速等其他传感器信号, 向车轮制动模块的电动机发出信号, 控制其电流和转子转角, 进而产生所需的制动力, 达到制动的目的。在EMB系统中, 常规制动系统中的液压系统 (主缸、真空增压装置、液压管路等) 均被电子机械系统所代替, 而液压盘和鼓式制动器的调节器被电动机驱动装置所代替。由于没有独立的主动备用制动系统, 为确保安全, 要求系统具有备用的电源和进行容错控制的冗余通信链。
2.线控制动系统的特点
(1) 减少了制动管路及制动系统的阀类元件, 节省了空间, 减轻了质量, 减少了制动液的使用, 有利于环保。
(2) 制动执行器和制动踏板之间无液压和机械连接, 缩短了制动响应时间, 提高了制动性能。同时线控制动能优化ABS和ESP的功能。
(3) 易于进行改进和增加功能, 可以并入汽车CAN通信网络进行集中管理和共享信息。
线控节气门系统
1.线控节气门系统结构与工作原理
传统的节气门控制方式是驾驶员通过踩节气门踏板, 由节气门拉杆直接控制发动机节气门的开度, 从而获得加、减速。而线控节气门用一套传感器、执行器以及电子控制单元代替机械连接, 驾驶员仍通过踩节气门踏板控制拉杆, 拉杆不是直接连接到节气门, 而是连着一个节气门踏板位置传感器, 也就是说驾驶员的动作与节气门的动作之间是通过电子元件的电信号联系的。
线控节气门系统主要由节气门踏板、加速踏板位置传感器、控制单元ECU、节气门控制电动机和节气门执行机构组成 (见图3) 。加速踏板位置传感器安装在节气门踏板内部, 随时监测节气门踏板的位置。当监测到节气门踏板位置发生变化时, 能瞬间将此信号送往ECU, ECU对收集到的相关传感器信号进行运算处理, 计算出一个控制信号, 通过线路送到节气门控制电动机继电器, 节气门控制电动机驱动节气门执行机构, 从而控制节气门的开合程度。
2.线控节气门系统的特点
(1) 减少了机械零件, 减轻了系统质量, 改善了起步的平顺性。
(2) 线控节气门的控制比传统节气门精确, 发动机能够根据汽车的各种行驶信息, 精确调节进入气缸的燃油空气混合气, 改善发动机的燃烧状况, 从而大大提高了汽车的动力性和经济性。
(3) 线控节气门系统集成了加速控制、怠速控制及巡行控制等, 实现信息共享, 并用同一执行器控制节气门, 提高了操控稳定性。
结语
汽车线控技术给汽车设计提供了新思路, 对汽车电子技术、控制技术、网络技术等提出了新的要求。线控技术研究的难点在于传感器的精度, ECU硬件的可靠性、抗干扰性, 控制算法的可靠性, 执行机构的快速性, 不同系统ECU之间通信的实时性, 动力电源的高效性等。目前线控技术在汽车上的应用还不成熟, 但随着电子产品成本的降低, 控制技术的逐步完善, 汽车开发的节能、环保和安全要求的日益强烈, 线控技术必将得到越来越广泛的应用。
汽车线控转向系统 篇5
近些年来,线控技术(X-By-Wire)以其显著的优点在车辆领域得到越来越多的重视。其中,线控转向(Steer-By-Wire)取消了方向盘与转向车轮间的机械连接,使用电机驱动转向系统以控制车辆的转向运动,同时由电机模拟产生转向时的方向盘阻力矩[1]。这样不仅简化了车辆的装配与设计,而且车辆转向的力传递特性与角传递特性还可以自行设计,使车辆的操纵性和舒适性得到较大提高[2,3,4]。本文设计的线控液压转向系统,基于拖拉机全液压转向系统,综合了线控技术和液压技术的优点,兼具偏转车轮转向系的操纵特性和液压转向操纵系的轻便性,为农业车辆转向系统研究提供了一个新的技术发展空间。
1 线控液压转向系统总体设计
1.1 线控液压转向系统组成
线控液压转向系统的主要构成包括方向盘模块、液压转向模块和ECU模块,如图1所示。其中,方向盘模块主要由方向盘组件、转角和转矩传感器、路感模拟电机总成等组成。与传统全液压转向系统相比,本系统液压转向模块为更好地实现转向功能,使用电液比例换向阀相关组件取代原有的全液压转向器;ECU模块实现了方向盘转矩的闭环控制,将转向阻力信息反馈给方向盘,产生路感。
1.2 线控液压转向系统工作过程
线控液压转向系统具体的工作过程为:当方向盘转动时,ECU接收转角和转矩信号,并进行分析处理,进而控制转向执行系统的电液比例换向阀,实现车轮转向;与此同时,拖拉机实际转角信号通过油缸位移传感器反馈到ECU,完成前轮转角的闭环控制;拖拉机转向阻力信息则通过油压压力传感器传送到ECU,经过计算后,ECU控制路感电机输出方向盘反馈力矩,即路感信息。
2 线控液压转向系统各模块设计
2.1 方向盘模块
方向盘模块的结构如图2所示。该模块主要用于将驾驶员的转向意图传递给ECU,再由ECU控制液压转向模块;同时,根据拖拉机的不同转向状态,由路感电机对路感信息进行反馈。其中,方向盘转角传感器用来判断驾驶员的转向意图,通过检测转向盘转动的速度和角度,提供输入信号到ECU,该信号形成前轮转角的闭环控制。转矩传感器用来检测路感电机的实际输出转矩,形成路感电机转矩的闭环控制。本系统选用直流无刷电动机作为路感电机,其响应迅速,调速范围较宽,体积与质量均能满足装配要求。
1.方向盘 2.联轴器 3.电机减速器 4.直流无刷电机5.电机驱动器 6.ECU 7.电流传感器 8.转角传感器 9.转矩传感器
路感反馈控制过程为:油压压力传感器将拖拉机转向阻力信号发送给ECU;ECU向路感电机发出理想转矩控制信号,通过电流控制器输出电压控制量控制电机输出转矩;同时,实际电机输出转矩经转矩传感器测得并输入到模糊PID控制器,形成对车辆转向过程中路感的反馈控制。
2.2 液压转向模块
线控液压转向和全液压转向最终的执行机构和动力源相同,但油路换向阀差异较大。其中,全液压转向系统主要通过全液压转向器实现液压流向控制,而本系统的液压模块主要通过电液比例换向阀实现液压流量和流向控制,其主要结构如图3所示。当拖拉机转向时,电液比例换向阀根据控制电信号的脉宽占空比变化,通过控制对应边的磁铁吸合阀芯运动,改变电磁铁的开度大小,进而控制系统的流量,以实现对转向油缸位移量的控制。
前轮转角闭环控制过程为:发动机发动,飞轮带动液压油泵工作;当驾驶员转动方向盘时,转角传感器将信号传递给ECU,同时ECU接受到转向油缸的位移信号;经过计算并发出指令,控制相应的比例电磁铁,使电液比例换向阀产生相应的流向和流量控制;转向油缸根据液压流向和流量的变化产生转向位移,因转向油缸活塞杆到转向轮之间为刚性连接,即活塞杆位移与转向轮转角存在正比例关系,故实际和目标前轮转角均可换算成相应的油缸位移。这样,目标油缸位移和实际油缸位移经模糊PID控制器实现前轮转角的闭环控制。
1.油缸位移传感器 2.溢流阀 3.双向补油阀 4.单向阀5.调速电机 6.齿轮泵 7.液压油箱 8.滤油泵9.放大器 10.电液换向比例阀 11.液压油缸 12.液压压力传感器
2.3 ECU模块
ECU模块控制原理如图4所示。
ECU根据方向盘转角信号控制液压系统,完成车轮转向。同时,通过路感电机转矩信号和转向油缸压力信号控制路感电机产生期望反力。
ECU模块中,两个闭环控制均采用模糊PID控制。其中,前轮转角闭环控制的输入为目标油缸位移和实际油缸位移的偏差,路感电机转矩闭环控制的输入为电机转矩目标值和实际值的偏差。以前轮转角的模糊PID控制为例,其控制回路如图5所示。s为转向油缸目标位移,s′为转向油缸实际位移,e=s-s′为油缸位移误差。该控制系统双输入三输出,其中二输入为偏差E和偏差变化率Ec,三输出为PID参数KP,K1和KD。
3 基于MATLAB/SimMechanics线控液压转向系统仿真
SimMechanics是Simulink物理建模产品之一。该产品扩展了Simulink的建模能力,可以建立机械多体动力学系统模型,并对其进行仿真分析[5]。本文应用MATLAB/SimMechanics,在JS-504拖拉机整车参数的基础上,建立了整车模型、线控液压转向系统模型及其辅助计算模块,用于检验转向特性与路感电机特性,研究相应的控制策略。
3.1 系统建模
系统模型由方向盘总成模型、液压总成模型、转向桥总成模型、ECU模型、车轮模型和路面模型等组成。方向盘模块输出目标转角,并实时转换成液压油缸位移数据。ECU模块通过模糊PID控制油缸位移,实现车轮转向的控制;与此同时,ECU通过油压压力信号计算轮胎所受扭矩MZ,进而得出加载在方向盘上的目标转矩值,通过直流无刷电机产生阻力,形成路感。
ECU模块仿真由液压缸选择部分和闭环控制部分组成。因JS-504拖拉机为单缸转向,故模型设置右转向时,右缸作用;左转向时,左缸作用。液压缸选择模块根据方向盘转角输入方向选择合适的油缸工作,闭环控制部分则是实现前轮转角和电机转矩的闭环控制,两者均采用模糊PID控制策略。
3.2 仿真试验
3.2.1 仿真系统输入
仿真模型试验参数见表1所示。其中,拖拉机数据取自JS-504拖拉机,路面模型数据取自基于时域的积分白噪声模型。图6为原全液压转向系统传动比曲线。因所选油缸左右截面积相等,故传动比曲线左右基本对称,本系统仿真中仍选用该传动比。
驾驶员在转向时,转向角是连续变化的,因此本文选择正弦曲线作为系统输入。仿真完成了拖拉机在15km/h速度下右转、回正、左转再回正的过程,其方向盘右转和左转的最大角度均为600°。
3.2.2 仿真结果
1)前轮转角闭环控制。
仿真结果表明,模糊PID控制对油缸位移和速度的控制效果要明显优于常规PID控制。仿真时间20s左右的局部放大图显示,PID控制比模糊PID控制有较大的滞后性和粘滞性。其中,模糊PID控制的超调小于0.5°,滞后小于0.1s,对前轮转角控制效果良好,如图7和图8所示。
相应的车轮转角曲线如图9所示。在方向盘正弦输入时,转向轮在线控液压转向系统的各项控制下实现了向左向右分别达到最大转角。其中,左轮右转最大角度为31°,左转最大角度为38°;右轮右转最大角度为37°,左转最大角度为31°。对比前文全液压传动比曲线,按照角传动16计算,仿真结果与原全液压转向数据基本相符。
2)路感电机闭环控制。
仿真采集到的车轮回正力矩曲线如图10所示。比较左右车轮回正力矩可知:拖拉机右转向时,右侧车轮所受回正力矩较小,左侧车轮所受回正力矩较大;而当拖拉机左转向时,左侧车轮所受回正力矩较小,右侧车轮所受回正力矩较大。该仿真结果表明,拖拉机转向时的车轮回正力矩值,外侧为内侧的3～4倍,即车辆的侧向稳定性直接受到转向性能影响[6]。
相应的路感电机的力矩仿真曲线如图11所示。根据图10分析可知:在拖拉机右转向时,路感电机反馈力矩以左侧车轮回正力矩为主;而拖拉机左转向时,路感电机反馈力矩以右侧车轮回正力矩为主。图11表明,路感电机在模糊PID控制下,电机转矩实际值与目标值跟随性良好,具有良好的鲁棒性和较强的自适应性,能实时地向方向盘反馈路感信息,适应本系统的需求。
4 结论
1)试验证明,本文设计的拖拉机线控液压转向系统简化了转向部分的液压回路,综合了线控转向和液压转向的优点。基于模糊PID控制策略,结合油缸位移传感器和方向盘转角传感器等器件,实现了前轮转角的闭环控制和路感电机转矩的闭环控制,很好地控制了前轮的转向性能和路面阻力信息的反馈。
2)通过MATLAB/SimMechanics对整个线控液压转向系统的建模仿真表明,该系统前轮转角闭环控制迟滞较小,延时较短;路感电机反馈控制中,轮胎受力随着转向方向的不同而受力分布不均,且以外侧车轮受力为主,电机输出转矩与目标转矩跟随性良好。
摘要：设计了一种基于模糊PID控制的线控液压转向系统,详细介绍了该系统的结构组成、工作原理和控制策略。与全液压转向相比,线控液压转向系统采用线控转向技术,取消了方向盘与车辆转向轮之间的刚性连接;采用模糊PID控制作为系统的控制算法,结合传感器技术实现了前轮转角闭环控制及路感反馈控制。最后,用MATLAB/SimMechanics完成整个系统的仿真试验。经检验,系统具有响应快速、精确、数字化和结构简单等特点。
关键词：农业车辆,线控液压转向,模糊PID
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汽车线控转向系统 篇6
控制器局域网 (CAN) 是广泛应用在车辆控制系统中的现场总线技术之一, 最初是20世纪80年代德国Bosch公司开发用于汽车的总线通信协议的标准。近几年, 国内学者在农业机械自动驾驶与导航、虚拟仪表以及电液悬挂等方面的研究取得较大进展。工程应用的典型协议有SAEJ1939、ISO11783、CANOpen等。
在国内外重型农用拖拉机智能控制系统中, 各子控制系统 (如高压共轨电喷柴油机综合控制、电液悬挂与液压输出智能控制、自动变速控制、GPS自动路径规划与导航控制等) 并不是相对孤立的, 而是通过CAN建立PLC控制网络系统, 实现各系统的通信与协调控制。根据整机控制的要求, 将分属不同控制的运行状态信息按照优先级, 通过CAN发布给整个控制网络, 实现信息实时共享, 完成不同的控制功能。例如由GPS导航系统产生的滑转率信息发布给控制网络后, 电液悬挂与液压输出智能控制系统和自动变速控制系统按照各自的控制策略进行耕深调整和换挡操作。约翰迪尔公司和凯斯纽荷兰公司均在其重型拖拉机上配备了智能控制网络, 以Sauer-Danfoss公司为代表的工业自动控制开发商也已面向拖拉机制造厂商、大型农场提供智能控制网络的配套与技术服务。
本应用以控制器C3作为线控转向主控制器, 使用交互式图形显示器IC6600作为人机交互控制器和虚拟仪表显示器, 完成转向控制模式转换和拖拉机行驶状态显示等功能。通过节点标识符ID的分配、关键节点控制程序的设计, 实现拖拉机的线控转向功能。
1基于CAN的硬件系统
1.1主控制器C3构成
C3是一款适用于工程车辆控制的可编程控制器, 支持CAN2.0B和SAEJ1939通信协议。设计可靠, 具有多种标准电气接口, 可根据应用需求进行灵活配置。控制器采用密封的铸铝壳体, 外部电气线路通过42芯防水连接器与控制器连接, 壳体上有一个4芯接口, 用于控制器的在线调试。防护等级IP66。工作温度范围:-40℃~85℃;供电电压范围:10V~36V DC。
C3采用频率为16MHz的16位中央处理器, 配备1MB的Flash存储器和512KB的静态RAM。系统集成+6V开关电源电路、时钟电路、RS-232驱动电路和CAN控制器驱动电路。外围接口包括2路CAN接口、RS232插座、+5V电源插座和42芯连接器。通过42芯连接器与外部电气连接, 实现控制器输入输出功能, 并配有I/O跳线板。当JPx断开时, 对应端口的分配如表1所示。IOx端口为输入功能, 短接为输出功能。
表1中字母P代表PWM输出, 字母I代表数字量输入, 字母O代表数字量输出, 字母N代表计数器输入, AIN代表模拟量输入, UBP1、UBP2代表系统供电正电源, GND代表系统地, AGND代表模拟地输出, CAN1H、CAN1L为CAN总线接口1, CAN2H、CAN2L为CAN总线接口2。C3控制器多数I/O端口均具有两个或两个以上的功能, I/O复用端口的输入输出功能可通过跳线选择。
1.2系统功能
拖拉机线控转向系统主要包括主控制器C3、柴油机综合控制ECU、交互式图形显示器、GPS模块、方向盘智能节点以及C3外围输入、输出电路。控制系统通过前后机架间的凸轮机构将线位移传感器信号转换为前后机架间的转角信号。
控制网络的主要功能如表2所示。
线控转向系统主要设备参数如表3所示。
1.3物理层的技术条件
CANH、CANL以及数字输入、输出信号的通信物理介质 (线束) 用线径为0.6 mm2双绞线。最大双绞间距小于25节/m, 节点与总线间距离小于0.3 m, 节点与节点间距离大于0.1 m。CANH、CANL间配置两个120Ω并联电阻, 线延迟小于5 ns/m, 传输速率为250 kb/s。
2软件系统
主控制器C3、交互式图形显示器IC6600使用支持IEC-61131标准的Co De Sys Runtime System软件, 由德国3S公司制作, 其工作原理是“基于实时系统的驱动器”, 可以和编程系统进行实时通信, 从而达到在线调试的功能。
在拖拉机智能控制网络结构中, 柴油机综合控制ECU、方向盘智能节点SASA负责完成相关信息的采集与处理, 并定期向总线发布, 由C3、IC6600负责信息接收, 经内部用户循环程序调用、处理和相互通信完成线控转向、专家智能控制与虚拟仪表的相关功能。
在系统上电或复位后, C3的监控主程序对系统寄存器进行初始化设置, 并完成系统检测;通过对CAN模块及网络进行管理, 实现网络通信, 并对整个系统的工作状况进行监测, 完成显示和报警等功能。C3主要向IC6600发布包括机架转向角度、理论车速、牵引力、左右转向和燃油位等整机状态的数据。
在线控转向系统调试、停车再启动、转向控制模式转换等阶段, 均需建立方向盘转角与整机转角间线性对应关系, 这涉及转向稳定性与安全性问题。由于在线控转向控制中用增量式控制方法, 0位校正控制程序可选择性操作, 0位校正应在整机速度为0时进行。0位校正控制程序流程图如图1所示。
3小结
汽车线控转向系统 篇7
在传统车辆中车辆的转向系统传动比是固定的, 驾驶员一般根据自己的驾势技术和经验来控制方向盘及处理各种异常状况, 这对驾驶员的应变能力有较高要求。线控转向系统彻底抛弃了传统转向系统的机械传动部分, 将转向操作系统和转向执行系统在机械结构上完全分离, 通过改变整个系统的传动比, 调节车辆转向时的力传递特性, 从而减轻了驾驶员的负担, 提高人-车闭环系统的主动安全性能[2]。
本控制策略能短时间预测车身姿态, 提出了车辆侧翻危险状态的判断依据, 使线控转向系统提前作出反应, 避免危险状态的发生。
1 车身行驶姿态的预测
汽车本身是个复杂的动力学系统, 外界干扰的影响以及自身复杂动力学特性使得对汽车各状态参数的预测变得更加困难。
利用AR模型开展对行驶姿态进行预测研究的最大优点是仅仅利用汽车运动本身的历史数据作为时间序列, 寻找其中规律, 最终建立预测模型展开预测, 而不需要考虑风阻系数、路面功率谱特性及驾驶员操纵特性等信息。
1.1 车辆姿态预测模型
如下结构的模型称为p阶自回归模型 (auto-regressive model, AR) , 简记为AR (p) 模型[3]。
式 (1) 中, 时间序列{yt;1, 2, …, N}是已知的测量数据, 并假定其为零均值平稳随机序列, N为测量的数据个数。φ1, φ2, …, φp是模型的待估参数, 为自回归系数, s为时间点, p是模型的阶数, εt为服从均值为0, 方差为σε2的互相独立的白噪声序列, 且对任意的s<t, 都有ys与εs不相关。
将t=p+1, p+2, …, N (N≥2p) 代入式 (1) 得:
定义:
则式 (3) 可改为
式 (4) 中, 为φN的某一估计值, 估计的目标函数J取为:
在这里求得最佳的, 使得
2.2 预测模型参数的确定
运用模型参数的最小二乘估计方法, 序列{yt;t=1, 2, …, N}满足AR模型, 使目标函数J极小的估计参数称为系数向量φN=[φ1φ2…φp]的最小二乘估计。对式 (1求导并令其为0, 可得模型系数的最小二乘估计为:
2.3 车辆姿态预测结果
传感器测量的侧倾加速度曲线绘制图形如图1所示。采样频率为4 Hz, 采样时间为120 s, 利用Matlab工具进行编程建模预测。前60 s数据 (总共240个) 用来建模, 后60 s数据检验模型预测效果。
根据递推最小二乘估计公式 (6) 由前60 s数据可计算得模型的参数为2.477 3, -2.621 0, 1.482 0, -0.381 9。因此该模型可表示为:
由于采样频率设置为4 Hz, 要得到1 s预测值, 需要向前预测4步, 要得到2 s预测值, 则要向前预测8步, 其预测公式为:
从第60 s开始分别计算得到向前4步及8步的预测值, 每增加一个新数据, 就用新的数据替代旧的数据, 这样就可以得到一序列的向前4步和向前8步预测值, 也即得到了一序列的1 s及2 s预测值。将最终所得到的侧倾角速度在1 s及2 s实验值与预测值对如图1所示。
通过计算可得出, 侧倾角速度1 s预测的平均相对误差很小, 2 s预测的平均相对误差则相对前者较大。对车辆行驶姿态的预报只需要有预测很短的时间的状态就可以提前避免危险的发生, 这种预报只需要预报不到1 s的姿态变化[3], 是一种极短期的预报。江苏大学罗石AR模型的基于侧倾角速度预测预测时间0.5 s能达到良好效果, 预测时间越长误差越大。综合考虑预测准确性和所需预测时间, 故本控制策略采用的0.3 s预测。
2侧翻控制的安全区间的设定
车辆侧翻与车辆行驶时的侧倾情况直接相关。通过两个参数判定侧翻的危险程度, 一个参数是临界侧翻角和当前角度的距离, 另一个参数是在当前角度下到发生侧翻所需要的时间。侧倾平面内刚性汽车的模型[4]如图2所示;其中FZ0、FZ1为左右轮上地面法向作用力, FY0、FY1为地面侧向反作用力mgsinθ, mgcosθ分别是重力再水平地面和垂直地面的分力, ay是汽车侧向加速度。
车辆侧倾角的计算公式如式 (6) 。
式 (6) 中, β和ωx分别为当前侧倾角和侧倾角速度, 通过车身姿态测量的四元素法可以求解β和ωx。βt为车辆经过t时刻后的侧倾角度。假设车辆向左侧倾为正, 则计算车辆向左侧翻时间为, 车辆向右侧翻时间为为, 当达到侧翻所需时间小于0时, 表示车辆在该侧不可能发生侧翻 (不考虑已经发生侧翻的情况, 即不考虑|β|>βg的情况) 。
本文将车辆侧翻危险程度分为5个安全等级, 定义为{W1, W2, W3, W4, W5}, 其中W1表示最危险, W5表示最安全, 分别对应不同的传动比调节系数的范围。得到安全区间如图4所示 (以15°为侧翻临界值) :
由图4中的W4、W5区间可知, 车辆会在行驶中会产生一侧倾角, 但是使车辆的侧倾角速度控制在一定范围内, 仍然能够使车辆安全行驶;而由W1、W2区间可知, 此时车辆的侧倾角并不是很大, 但是其侧倾角速度却相对较大, 即车辆快速的向着危险行驶状态变化, 此时车辆其实已经进入了危险行驶状态。
3 侧翻危险姿态的变传动比模糊控制
以图4建立的安全范围区间为基础, 构建模糊规则以变传动比控制, 决策输入的参数为侧倾角速度和侧倾角预测值, 将侧翻时间和侧倾角作为模糊规则输入, 将传动比修正系数[5,6]作为模糊决策输出。系统计算侧翻时间, 当系统计算出在车辆在3 s内发生侧翻时, 系统进行传动比系数模糊调整。侧翻时间的模糊子集被划分为五个{S, MS, M, MB, B}, 分别对应于小、中小、中、中大、大五种情况, 相对的论域是 (0, 3) , 侧倾角度模糊子集分为十个{NG, NB, NM, NS, NZ, PZ, PS, PM, PB, PG}, 相对的论域为 (-15, 15) , 输出的调整系数模糊子集分为五个{W1, W2, W3, W4, W5}, 相对的论域为 (0.5, 1) 。根据系统的安全等级可以得到了50条决策规则如表1。
4 车辆侧翻时主动安全控制策略的仿真
根据CARSIM提供的车辆模型在Simulink下建立基于主动安全的变传动比控制的控制模型[7]如图5所示。此系统中车辆姿态预测是关键, 该预测是基于AR模型算法的基础上编制的S函数, 该模型能够实现姿态预测。
车辆主动安全控制仿真了NHTSA的“鱼钩”操控实验, 该试验要求当车辆达到所需要的速度后, 驾驶员将方向盘沿一个方向快速转动270°, 然后将汽车沿相反的方向快速转向540°。本测试是模拟驾驶员避开路面上突然出现的障碍物时可能采取的行动。本文仿真所采用的驾驶员转向盘输入曲线如图6所示[8]。
分别针对汽车在不同的行驶状态时, 进行仿真对比。
通过比较两种车辆行驶过程中的侧向加速度以及侧倾角值, 我们可以明显看出有侧翻控制车辆则行驶状态良好, 而没有进行主动安全控制的车辆很快发生了侧翻。
由图7可看出车辆在侧翻危险状态下, 通过线控转向变传动比控制能较好的预防侧翻, 可以达到较好的主动安全控制效果。
通过图8比较可以看出, 在安全行驶姿态下, 侧翻控制不影响汽车的正常行驶。
通过图9仿真可以明显的看出当车辆正常行驶时该控制策略对于车辆的行驶几乎没有影响。
5 结论
综合以上仿真表明当车辆出现危险姿态时本控制策略在能使线控转向系统提前做出反应, 从而抑制汽车侧翻, 避开危险状态。不影响车辆的正常行驶。
(1) 汽车行驶姿态AR预测模型能够在短时间内准确地预测汽车的行驶状态, 为判断汽车是否处于危险姿态提供依据。
(2) 汽车安全区间的设定方法, 为汽车侧翻临界状态的判定以及线控转向系统的变传动比防侧翻控制提供了理论依据。
摘要：在车辆上增加侧防翻控制能够有效地增强汽车的主动安全性能。运用AR模型测量车辆的行驶参数, 在车身姿态参数测量基础上短期地对参数做出预测。以预测结果为依据设定汽车侧翻安全区间以控制汽车。在线控转向 (steer-by-wire) 控制器中建立控制策略, 改变传动比让SBW系统提前反应, 从而防止车辆侧翻, 避免危险行驶状态。仿真结果显示侧翻控制能较好地保持汽车操纵稳定性, 而又不影响汽车安全行驶。该控制能有效地抑制汽车侧翻及提高车辆的主动安全性能。
关键词：变传动比,线控转向,姿态预测,侧翻,AR模型,操纵稳定性
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