基于线控转向车辆转向盘扭矩预测的开环模型的实验验证

2013-02-18

装备制造技术 2013年1期

（青岛理工大学机械工程学院，山东青岛 2 66033）

汽车线性转向技术（SBW）是指应用智能机电一体化方法来取代应用复杂机械进行转向的新的一代转向技术，其取消了在转向轮和操作员界面（通常指转向盘）之间安装的机械连接。线性转向系统包括转向盘总成、转向执行总成、力矩传感器和转向盘回正力矩电机四个主要部分。其工作原理是通过传感器测量转向盘的转角，将驾驶员的转向意图传递给主控制器，同时，主控制器反馈回来的信号产生转向盘回正力矩，以提供驾驶员相应的转向感觉。

本文针对如何提供真实的转向感觉，如何模拟真实的路感方面做了大量的研究。提供真实的转向感觉是线控转向系统的关键技术，本文通过模拟的方法，建立了转向盘扭矩预测的开环模型，通过由传感器测量转向盘的转角、速度等参数确定转向盘反馈力矩。

1 研究现状

提供真实的转向感觉是SBW汽车发展过程中必须要考虑的重要因素，解决问题的关键是要为SBW汽车研制力矩反馈装置，为驾驶员提供想要的力矩感觉，虽然在怎样达到提供想要的力矩感觉这个问题上众说纷纭，但是根据人体工程学的观点达成的一些共识，在追求SBW汽车转向系统的设计策略上有着重要的意义。

现在面临的挑战是，如何在没有机械连接的前提下提供给驾驶员所需的转向感觉，即怎样反馈转向力矩。在传统的转向系统中，可以通过机械连接，把转向轮上的转矩传递到转向盘上，然而，在没有机械连接的情况下，反馈转向轮上的力矩就就无法解决，所以就有必要制定一些策略来预测从转向轮子系统中反馈回来的力矩。现在有个候选方案来解决模仿常规车辆的转向力矩感觉的问题，就是把在转向轮制动器上采集到的力矩信息反馈到转向盘系统上，但是，现实中车辆一般在比较嘈杂的环境下行驶，而在嘈杂的环境下，测量制动器上的力矩信息是十分昂贵的。所以，在过去提出的大多数预测方案，只是使用了易于实时测量的轮胎道路动态数学模型或动力转向系统的动态数学模型。

2 实验验证

2.1 简述

在本文中，我们要研究的问题是验证一个给定的预测转向力矩的不确定性模型的可靠性。具体的说，我们要研究以下问题：测量在传统车辆中的鉴于离散时间的转向力矩与车轮转向角的之间的实验数据的关系，看实验数据是否适合这个具有给定的不确定性模型的特定实例。在传统车辆中，转向盘的转矩感觉已通过转向盘的转向角与转向盘的转向力矩之间的磁滞曲线得到验证，具体是通过把实验数据叠加到所需的磁滞曲线上验证的。但是，这条曲线不包括动态特性的扭矩感觉，即没有明确考虑扭矩随时间的连续变化。我们的目标就是努力解决这个问题。