线控系统

线控系统（共9篇）

线控系统 篇1

制动系统是汽车中的一个重要组成部分, 制动系统包括了行车制动系统、驻车制动系统、应急制动系统等部分, 这些制动系统对于行车安全来说, 起到了至关重要的作用。制动系统功能的发展, 需要利用汽车线进行控制, 如何保证汽车线控制动系统安全性, 对于汽车行业发展来说, 有着至关重要的影响。现阶段, 线控自动系统以“机械结构”对原有的电控系统进行替代, 利用电线对系统进行有效地控制, 以新型的供能方式, 更好地促进汽车行业的智能化发展。ABS系统的应用, 能够在很大程度上提升汽车的安全性, 满足人们的实际需要。现阶段, ABS系统安全性控制过程中, 以CAN总线控制为主, 该控制方法能够极大地提升汽车安全, 使汽车具有较高的性能和水平。

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

[1]宗长富, 李刚, 郑宏宇, 等.线控汽车底盘控制技术研究进展及展望[J].中国公路学报, 2013 (2) :160-176.

[2]于蕾艳, 赵万忠.汽车线控制动系统参数优化研究[J].计算机仿真, 2013 (5) :163-166.

[3]汤锴杰.CAN总线在汽车线控制动系统上的应用[J].汽车实用技术, 2013 (8) :13-16.

[4]卜雷.试论汽车线控制动技术及其发展[J].湖南农机, 2014 (1) :73-74.

[5]蔡军军.汽车线控制动系统的工作原理及关键技术探究[J].企业改革与管理, 2014 (6) :175.

[6]谷兰俊, 程阔华.汽车线控技术的应用与发展前景探讨[J].科技风, 2012 (2) :11-12.

线控系统 篇2

通过线控转向和线控制动两方面阐述线控技术结构原理及在现代汽车电子中的运用.汽车线控技术是将驾驶员的操纵动作经过传感器变成电信号,通过电缆直接传输到执行机构的一种系统.线控系统彻底摆脱了传统机械连接装置,便于实现和其他系统的.集成.

作 者：李华宁 陈小龙 LI Hua-ning CHEN Xiao-long  作者单位：李华宁,LI Hua-ning(南京理工大学,教务处,江苏,南京,210014)

陈小龙,CHEN Xiao-long(江阴职业技术学院,机电工程系,江苏,江阴,214433)

刊 名：苏州市职业大学学报 英文刊名：JOURNAL OF SUZHOU VOCATIONAL UNIVERSITY 年，卷(期)：2009 20(3) 分类号：U461 关键词：线控技术   汽车电子   线控转向   线控制动  

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线控系统 篇3

三星 Level On

Level On是三星最新推出的三款耳机之一，主要针对中高端用户群体，售价1428元。该耳机除了可以欣赏音乐、看电影和玩游戏以外，还可进行通话，是一款名副其实的高端手机线控耳机。

设计精美时尚 可折叠

Level On融合了三星一贯的优质设计风格，精美时尚，给人高端大气的感觉。Level On采用头戴式设计，头梁处采用高弹性海绵垫，手感细腻，佩戴的舒适度不错。而在头梁顶部则印有Level On的logo，增添了不少时尚感。Level On还搭配了一根3.5mm的耳机线，耳机线上带有线控，三个按键大小适中，可以调节音量和接打电话。

在Level On的头环处，设计师别具心思，采用了可折叠式设计，还可以伸缩，一方面便于放置在收纳包里，另一方面则可以满足不同佩戴尺寸的需求。Level On的耳罩与头环连接处是可以活动的，佩戴更方便舒适。此外，其耳罩内部标有左右标识，便于佩戴时分辨左右耳罩。通过佩戴测试发现，耳罩的舒适度和贴合度都不错。

隔音效果好 音质清晰

除了佩戴舒适以外，Level On的耳罩在贴合耳朵的严密性上的表现也是可圈可点的。配合耳罩与头环连接处可活动的特性，很容易使耳罩贴合耳朵。小编戴上耳机后，对于外界的声音几乎没有感觉，隔音效果不错。

Level On在硬件上使用50mm的驱动单元，音质表现尚可，圆润清晰，能有效还原人声，呈现音乐的层次感，尤其擅长分辨并呈现背景音。Level On在低频的表现算是优秀级别，下潜度很不错。不过在高音上表现一般。个人感觉，Level On比较适合听流行音乐。

总结：适合追求高端体验的土豪级时尚达人使用

Level On定位高端，设计精美，光外表便足以俘虏很多用户的心。Level On不仅能给用户带来极致的音乐体验，还能为用户带来更多的关注目光。不过1428元的售价也许只适合追求高端体验的土豪级时尚达人使用了。

Jabra Step Wireless

Jabra Step Wireless是由Jabra（捷波朗）新推出的一款无线立体声运动耳机，而其独特的线控设计也让其成为颇有特色的手机线控耳机。一经推出便受到广大消费者的追捧。

外形简约人性化

Jabra Step Wireless的外包装虽然简约却显得很高端。包装内装载的配件包括一根USB充电线和二套不同尺寸的听筒硅胶套。将Jabra Step Wireless拿在手，第一感觉是很轻，仅重16.5克，佩戴起来感觉很轻盈，不会对耳朵造成负担。Jabra Step Wireless采用了亲和皮肤的硅胶材质，手感不错。由于材质的原因，整个耳机很柔软，可以糅合成很小的一块，便于携带。

Jabra Step Wireless的外形简约，符合人体美学设计。其耳机单元采用绕耳式设计，造型符合耳朵的轮廓，能很好地贴合耳朵，佩戴起来比较舒适。该耳机由两个耳机单元组成，采用充电设计，且电池、提示灯、USB接口都与右侧的耳机单元集成在一起。两个耳机单元部分由一根搭载了麦克风与功能按键的线连接在一起。佩戴耳机时该线环绕在颈部后面，使用线上的功能按键时稍显不便。

蓝牙连接 中频音段表现突出

作为一款蓝牙耳机，Jabra Step Wireless的便捷性不言而喻。它支持最新的蓝牙4.0标准，配对很方便，小编仅用10秒就完成了蓝牙配对。更值得一提的是，其可以通过蓝牙匹配PC、平板等大型设备，扩展了其功能性和实用性。不过，Jabra Step Wireless作为一款运动型的蓝牙耳机，更适合手机等轻便型的移动设备。

作为一款中端价格的蓝牙耳机，其音质表现给小编带来了小小的惊喜。尤其是在中频音段的表现，堪称完美。由于其支持最新蓝牙技术标准，可传输更大的数据带宽，因此可以展现声音的细节部分。小编经过试听发现，在听中音频段的流行音乐时，其能完美地呈现声音的细节，体现音乐的层次感，还原人声，表现突出，而在低频段的表现也可圈可点。不过略有不足是其高音部分，没能呈现出高原的那种高亢空灵的感觉。

总结：适合追求便捷性的运动达人使用

作为一款运动型的蓝牙耳机，Jabra Step Wireless的表现可圈可点。配合其硅胶材质，该耳机在耐用性和便捷性上都有很不错的表现。最重要的是售价仅399元，如此亲民的价格，适合大部分追求便捷性的运动达人们使用。

ToPlay（听不累）OGS-H315-ATW（iVM）

健康且听不累的悬挂导音式耳机

长时间使用耳机，耳朵也会累，甚至会产生疼痛感。而ToPlay（听不累）OGS-H315-ATW（iVM）耳机则是一款主打舒适、安全、健康的悬挂式手机线控耳机。

听筒设计新颖 自由调节声音

ToPlay（听不累）OGS-H315-ATW（iVM）耳机外形的亮点在于听筒，设计新颖，采用一次成型技术，整体形状像耳朵的轮廓，包含3大部分：导音管、前腔共鸣和可塑型耳挂。这款耳机带有一个3.5mm三段式镀金线控，可以自由调节声音大小，响应较快且兼容性不错，可支持市面上大部分品牌手机。另外还配有一个小巧的线夹，便于用户在户外运动时将耳机线夹在衣领上。

佩戴舒适 听不累

该耳机采用无压迫式单点悬挂式设计，听筒很自然地紧贴耳朵，佩戴的舒适感较好。耳机听筒采用导音式设计，不塞住耳朵，最大限度地解决了耳塞式耳机造成耳朵疼痛的问题。

这款耳机另一特点是轻便，戴在耳朵上几乎感觉不到重量。小编实际体验发现，导音式的设计让声音更自然地传入耳朵，长时间使用耳朵也感觉不到有压迫感和不适感，的确有听不累的良好体验。

音质平稳清净

当然，耳机最重要的还是其音质。该耳机采用18mm的驱动单元，灵敏度97dB，频响范围16Hz-20KHz，阻抗32欧。小编选用了最近比较火的专辑《我的青春高八度》作为试听的音乐，该专辑融合了中国好声音众多人气学员，歌曲风格多样。

通过试听，小编发现该耳机的音质平稳清净，虽然低频质感表现稍有不足，但是下潜力的表现不错；在中频的表现上比较均衡，能有效还原人声，对于慢节奏的音乐能展现其层次感；而在高频上有时候会出现音质不清晰的情况，高频音段表现有待完善。由于其采用传导传音的方式，相对于耳塞式耳机其密封性略显不足，不过却比耳塞式耳机舒适很多。

总结：适合关注耳朵健康的达人使用

该耳机主打的理念是健康、舒适、安全，佩戴的舒适感比耳塞式耳机强悍很多，长时间佩戴使用都不会让耳朵产生不适感。而且导音式的设计让声音更自然地传入耳朵，能有效防止耳朵受到伤害，对于关注耳朵健康的达人是一个不错的选择。目前，仅需299元就能将这款耳朵的健康伴侣带回家。

线控系统 篇4

一、DAS 系统组成

如图2所示, 这套线控转向系统的构成与传统转向系统结构类似, 也是由转向盘、转向柱、转向机组成。不同之处在于它多了3组ECU电子控制单元、转向盘后的转向动作回馈器、离合器以及自动防故障系统、电源等辅助系统等。

1.前轮转向模块

前轮转向模块包括前轮转角传感器、转向执行电机、电机控制器和前轮转向组件等。其功能是将测得的前轮转角信号反馈给主控制器, 并接受主控制器的命令, 控制完成转向盘所要求的前轮转角, 实现驾驶员的转向意图。

2.主控制器

主控制器对采集的信号进行分析处理, 判别汽车的运动状态, 向转向盘回正电机和转向电机发送命令, 控制2个电机协调工作。主控制器还可以对驾驶员的操作指令进行识别, 判定在当前状态下驾驶员的转向操作是否合理。当汽车处于非稳定状态或驾驶员发出错误指令时, 前轮线控转向系统将自动进行稳定控制或将驾驶员错误的转向操作屏蔽, 以合理的方式自动驾驶车辆, 使汽车尽快恢复到稳定状态。

3.转向盘模块

转向盘模块包括转向盘组件、转向盘转角传感器、力矩传感器、转向盘回正力矩电机。其主要功能是将驾驶员的转向意图 (通过测量转向盘转角) 转换成数字信号并传递给主控制器, 同时主控制器向转向盘回正电机发送控制信号, 产生转向盘回正力矩, 以提供给驾驶员相应的路感信息。

4.自动防故障系统

自动防故障系统是线控转向系的重要模块, 它包括一系列的监控和实施算法, 针对不同的故障形式和故障等级做出相应的处理, 以求最大限度地保持汽车的正常行驶。作为应用最广泛的交通工具之一, 汽车的安全性是必须首先考虑的因素, 是一切研究的基础, 因而故障的自动检测和自动处理是线控转向系统最重要的功能之一。它采用严密的故障检测和处理逻辑, 以最大限度地提高汽车安全性能。

二、DAS 系统工作原理

一方面, 驾驶员通过操纵转向盘, 把转角和转矩信号传给主控制器, 主控制器接受车辆状态信息并按照预设程序对转角和转矩信号进行处理, 输出激励信号给转向执行电机, 以使车辆转向;另一方面, 路感反馈信号亦传给主控制器, 主控制器对其处理后向路感反馈电机发出激励信号, 路感反馈电机便能模拟传统转向系统的路感信息, 从而使驾驶者获取转向路感。车载网络承担了整个系统的信号传递工作, 使采集到的各个信号形成一个有机整体。

三、DAS 系统特点

1.反应速度快

DAS摒弃了传统的机械结构, 改由电子信号控制, 由于反应速度快可以让驾驶员的操控感受更直接, 理论上讲, 应用这项技术的车辆在弯道行驶时, 更容易达到理论上的最佳行驶路线。

2.舒适性好

没有了机械连接的“负担”, 这套系统将过滤掉多数不必要的振动。也就是说当行驶在崎岖路面, 特别是车辙比较明显的道路上时, 转向盘不会再因路面的剧烈变化而产生过度振动, 驾车者能更平稳的把控转向盘。也许您会担心路感问题, 这方面日产早有考虑。ECU在收集到路面情况以及车辆跳动信息后, 会发送电子信号指令给转向回馈动作器, 随后转向回馈动作器会模拟出当下车辆行驶时所处的环境所需的回馈力度。

3.提高汽车安全性能

去除了转向柱等机械连接, 完全避免了撞车事故中转向柱对驾驶员的伤害;智能化的ECU根据汽车的行驶状态判断驾驶员的操作是否合理, 并做出相应的调整;当汽车处于极限工况时, 能够自动对汽车进行稳定控制。万一电子系统出现故障也可以手动操纵车辆, 因为进行控制的ECU即电子控制单元设置了3组, 互相起到备用功能, 一组出现问题马上就会有备用系统发挥作用。如果不幸3组全部出现故障, 那转向柱与转向机间的离合器会立即接合, 形成与传统转向系统相同的结构, 以保证正常驾驶。

4.改善驾驶特性, 增强操纵性

基于车速、牵引力控制以及其它相关参数基础上的转向比率 (转向盘转角和车轮转角的比值) 不断变化, 低速行驶时, 转向比率低, 可以减少转弯或停车时转向盘转动的角度;高速行驶时, 转向比率变高, 可以获得更好的直线行驶条件。

5.可选择驾驶感受及扩展功能

DAS系统还可以与Drive ModeSelector技术协同工作, 为驾驶员提供4种不同的预设驾驶模式以及1个自定义驾驶模式选择功能。这样可以让驾驶员依照不同的驾驶习惯以及路面情况改变车辆转向系统的反应。此外DAS系统还可以与Activelane control (车道保持系统) 配合, 如图3所示, 当位于车辆内后视镜后部的摄像头发现车辆偏离车道时, DAS系统会适时启动并自动输入转向信号, 帮助车辆回到正确的行驶轨迹上, 从而避免事故的发生。

四、结束语

线控系统 篇5

一、汽车线控制动技术的发展现状

为提高汽车驾驶的安全性和可靠性, 设计安全性能的容错控制结构, 欧盟开启了汽车线传电控系统的研究。这一系统装有电线和电子作动器, 这一点区别于传统的机械和液压系统。它是由计算机控制驾驶员发出的命令, 并将其转化为一定的电子信号驱动电子作动器工作。

汽车线控技术的研究兴起于20世纪90年代, 这一研究最初由世界上的一些知名的汽车公司组织的。瑞典SKF集团2001年展出的第一款Bertone-SKFFILO概念车使用了SKF的线控技术。这一技术的使用解决了方向盘、加速和制动踏板等机械操控方式的问题。2002年, 装有线控技术和燃料电池技术的Autonomy (自主魔力) 跑车由美国通用汽车公司推出。德尔福公司于2004年研发了一种通过电动制动钳来操控后轮制动的混合线控制动系统。世界上第一款EMB汽车由澳大利亚PBR公司于2005年开发, 而后这家公司又与美国通用汽车公司开发了Sequel概念汽车。

目前, 又出现了机电制动器EMB, 其按照结构形式的不同, 可以分为机电鼓式制动器和机电盘式制动器。其中, 机电盘式制动器又分为无自增力和自增力两种形式。机电盘式制动器具有较高的稳定性, 结构设计简单、质量好且尺寸大小适中, 具有比鼓式制动器更为广阔的市场前景。

二、汽车线控制动系统的工作原理

线控制动系统结构由带有踏板感应器的电子踏板模块, 计算和控制用传感器组, 电子控制单元ECU (Electronic Controller Unit) , 四个独立的电机制动模块EMB (Electro-Mechanical Brake) , 电源模块和电子通信网络构成 (如图所示) 。

BBW系统结构的工作原理是, 制动踏板被驾驶员踩下后, 制动力可以由传感器检测出来, 而后通过ECU测算最佳制动力, 制动力输送到四个轮子的独立制动模块EMB, 一些扭矩响应可由电机执行器来执行, 从而实现制动。此外制动距离的控制可由BBW结合路面状况、车速等信息实施, 同时BBW系统也可以及时的结合驾驶员的动作意图作出必要的反应。这一结构设计具有使车辆结构发生根本的简化, 制动响应时间缩短, 制动控制的鲁棒性增强, 易于与其他控制功能快速集成, 维护简单的突出优势。

三、汽车线控制动的关键技术分析

BBW系统使汽车性能有了一个极大的提升, 这一系统成为现代汽车区别于传统汽车的显著特点。然而, 这一系统实现全面推广还存有一定的差距, 尤其很多关键技术的亟待破解成为最大的制约障碍。

首先, 车用42V电源系统开发。电动执行装置的设计借助于42V供电系统。另外, BBW的轮子实现制动也需要42V电源, 因为12V电源系统提供的电能太小, 还不足以用来驱动重量太沉的轮子, 而对于更重的盘式制动器则需要更多的动力。还有, 此外, 42V电源系统的采用可以极大减少所需消耗的动能, 尤其是紧急制动时汽车能耗的节省效果更明显, 因为这一电源系统配备了整合式起动马达兼发电机。然而, 42V电源系统的开发还得解决绝缘、耐压、噪声、电化学腐蚀以及电弧放电等问题。这些问题的解决可以极大的提高电源系统的性能。

其次, 实时容错控制系统结构的设计。BBW使用面临的最大难题是安全性和可靠性。其主要原因在于:第一, 地面是汽车的一个最大的考验。与地面的经常接触和碰撞, 使得汽车的线路容易出现故障, 导致BBW发出的电子信号失效, 这对于汽车来说绝对是一个灾难。第二, BBW系统的安全性、可靠性可以通过采用可靠性分析、事件树分析、故障树分析等方法来提高, 但并不是说通过如上所说的方法可以规避任何灾难的发生。因此, BBW控制系统要考虑对元件、单元或子系统, 甚至软件做冗余设计, 同时在研究设计阶段要考虑到成本、空间、重量等因素。

再次, 基于时间触发网络协议的高速容错实时总线。为提高汽车的安全性和可靠性, 为了保证信息传输的的及时和安全, 需要装有一个高速率、可靠和支持容错的车载网络协议, 构建一个安全关键性分布式实时控制系统, 以保证及时完成严格时序和定时刷新的重任。因此, 对车载网络协议有非常严格的要求, 必须满足消息传输时间是实时和确定性的, 同时网络协议还必须是高速率、可靠和支持容错的。

参考文献

[1]马春生, 胡经耀, 张金换, 等.子结构方法在汽车侧面碰撞仿真中的应用[J].清华大学学报 (自然科学版) , 2010, (2) :290-294.

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线控系统 篇6

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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线控系统 篇7

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

装载机线控转向角度测量控制研究 篇8

线控转向系统指通过微电子技术连接并控制转向系统的各个元件来代替传统的机械或液压连接。用传感器记录驾驶者的转向数据, 然后通过数据线将信号传递给车上的微计算机, 计算机综合这些和其它信号做出判断后, 再控制车辆的转向角度, 实现了方向盘与转向执行部分之间的无机械和液压连接的线控转向。工程应用中, 控转向系统可以根据不同的工况来调节方向盘的转动圈数, 分为行走模式和作业模式, 这样就能在很大程度上降低劳动者工作强度。紧急情况下, 为避免驾驶者的错误判断, 这个系统还会忽略驾驶者的转向输入, 平稳地将车保持在最安全的状态[1]。

装载机作为一种装卸成堆散料和进行轻度挖掘的专用工程机械, 已被广泛应用到建筑工地、矿山、港口、仓库、料场等国民经济的各个方面, 成为现代化建设的重要装备[2]。转向系统是决定工程车辆安全性和作业效率的关键总成。轮式装载机为实现良好的转弯性能多采用销轴铰接形式, 该车辆的车架由前后两段车架组成, 前、后车架采用销轴铰接联接, 并由油缸使前后车架保持或改变相对夹角而使车辆以不同的弯道行驶半径在地面运行[3]。

随着应用场合工况要求的提高和现代技术的发展, 车辆转向系统的性能需要进一步提高, 解决原有的转向系统中存在着灵敏度不可调节、没有路感等问题, 为提高转向性能, 科技工作者致力于研究线控转向技术。由于取消了方向盘和转向轮之间的机械连接, 完全摆脱了传统转向系统的各种限制, 因此使车辆的设计、装配大为简化, 而且还可以自由设计车辆转向的力传递特性和角传递特性, 给车辆转向特性的设计带来无限的空间, 是车辆转向系统的重大革新[4]。

1 装载机线控转向系统的组成

线控转向系统通常由以下四部分组成, 具有力反馈的电子方向盘, 液压系统, 转向油缸及电控单元。系统组成如图1所示。线控转向系统以MCU为核心, 检测来自力反馈电机、方向盘转角传感器、压差传感器、车架转角传感器等的信号, 计算并得出相应的动作指令, 控制比例减压阀的位移, 进而控制流量放大阀的位移即改变液压缸的行程, 实现转向控制。

1.方向盘;2.力反馈电机;3.方向盘转角传感器;4.微控制器MCU;5.比例减压阀;6.溢流阀;7.控制泵;8.转向泵;9.油箱;10.流量放大阀;11.压差传感器;12.转向液压缸;13.车架转角传感器

2 装载机线控转向角度检测装置的设计

现有的技术方案是在转向油缸的两端跨接安装直线位移传感器, 通过测量转向油缸的伸缩量来间接测量车辆的转向角度, 然而所需的传感器长度很大, 转向油缸所处的位置低, 接近地面, 工作过程中传感器容易受到洒落奔跳的物料的冲击, 以致破坏。铰接车辆的前后车架铰接处装有球铰, 两者之间存在着复杂的相对转动, 若检测装置设计不合理, 易引起车辆转向角度测量误差, 导致转向控制失误, 故如何准确测得前后车架的相对转向角度成为线控转向系统研究中的关键问题。

(1) 角度检测装置的组成。本文设计的用于轮式装载机转向角度检测装置, 能够准确测得前后车架的相对转向角度, 即装载机转向角度, 且能够消除因前后车架发生相对扭转、俯仰而引起的转角误差, 检测铰接车架转向角度采用轴角编码器, 直接检测装载机转向角度数据更精确。将传统两个液压缸使用的压力传感器改为压差传感器, 不仅简化系统, 也为设计路感也提供了更精确的数据。设计的轮式装载机转向角度检测装置如图2与图3所示。

1.前车架;2.支架;3.小同步带轮轴;4.轴承端盖;5.小同步带轮;6.联轴器;7.车架角位移传感器;8.同步带;9.大同步带轮;10.大同步带轮轴;11.销轴压板;12.后车架;13.销轴

在图2和图3中, 销轴压板与销轴焊接固定联接, 销轴压板与后车架通过螺栓固定联接, 前车架与后车架由销轴铰接联接, 该装置主要由支架、小同步带轮轴、轴承端盖、小同步带轮、联轴器、轴角编码器、同步带、大同步带轮和大同步带轮轴构成;支架通过螺栓固定联接在前车架上, 小同步带轮轴通过轴承安装在支架的轴承座上, 小同步带轮通过键固定联接在小同步带轮轴上, 轴角编码器通过螺栓固定联接在支架的上端, 轴角编码器的输入轴通过联轴器与小同步带轮轴固定联接, 大同步带轮通过键固定联接在大同步带轮轴上, 所述大同步带轮轴与销轴同轴心线焊接固定联接, 同步带安装在小同步带轮和大同步带轮上。

轴承端盖通过螺栓固定安装在支架的轴承座上端。轴角编码器的轴心线与小同步带轮轴的轴心线同心安装。前车架与后车架由销轴铰接联接后, 前后车架保持零度角转向时, 划出一条垂直通过销轴13的轴心线的前后车架左右对称线O-O, 支架通过螺栓安装在使小同步带轮轴的轴心线垂直通过对称线O-O、并使小同步带轮轴的轴心线与销轴的轴心线平行的位置处。小同步带轮与大同步带轮安装于同一平面上。

(2) 角度检测装置的角度检测原理。当轮式装载机转向时, 在转向油缸的推动下, 前车架与后车架之间会相对转过一定角度, 由于大同步带轮与后车架固定联接, 故同步带会带动小同步带轮转过一定角度, 从而使与小同步带轮轴3联接的转角传感器转过相应角度, 产生电信号输出, 根据同步带轮间的传动比得到前后车架的相对转向角度。当前车架与后车架发生相对扭转、俯仰时, 柔性的同步带发生轻微扭动, 避免了因前车架与后车架相对扭转、俯仰而引起的小同步带轮的附加转动带来的附加转角误差, 从而实现准确测量轮式装载机转向角度的目的。

3 装载机线控转向工作原理

本文对线控转向进行了创新设计, 优化了角度检测, 并且采纳一个压差传感器取代原有两个压力传感器。设计的线控转向系统工作原理如图4所示。

当驾驶员转动方向盘时, 方向盘轴角编码器检测方向盘的转角信号, 同时车架轴角编码器检测装载机转向角度信号, 这两个信号同时送到MCU, MCU对方向盘转角信号与装载机转向角信号进行比较, 如果差值不为零, 则根据差值的大小及符号输出控制指令, 经过功率放大后驱动比例减压阀输出相应的控制压力, 控制流量放大阀主阀芯的位移, 从而使车辆实现转向;如果差值为零, 则MCU输出给比例减减压阀的电流变为零, 此时控制压力也变为零, 流量放大阀主阀芯回到中位, 车辆停止转向。

在转向系中安装有压差传感器, 当转向或在崎岖不平的路面上行驶时, 系统压力变化, 压差传感器将压差信号转换为电信号送到MCU, 经过计算后向电子方向盘系统提供反馈力矩信号, 以使驾驶员能感受到合适的路感。

4 结论

本文对装载机线控转向原理与结构进行了创新设计, 采用直接检测装载机转向角度信号的设计方案, 该装置为装载机提供了一种切实可行的装载机转向角度检测功能。转向角度检测装置采用同步带结构, 避免了因前车架与后车架相对扭转、俯仰而引起的小同步带轮的附加转动带来的附加转角误差, 并且能够承受部分来自外界的扰动, 从而实现了准确测量轮式装载机转向角度的目的。优化精简液压缸压力检测, 为线控转向的路感提供了更为精确的数据, 使装载机线控转向的性能进一步提升。在工程车辆的实际运用中, 线控转向可设置作业模式和行走模式, 极大解放了人力, 是车辆智能化的重要方向。线控转向技术必然会在工程车辆中得到广泛的应用。

参考文献

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线控系统 篇9

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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