汽车线控转向系统研究进展综述

刘杰

摘 要：本文主要针对汽车线控转向系统展开研究，先阐述了线控转向系统的组成和布置方式，然后在路感反馈控制策略中，主要论述了反馈力矩估计、路感电机控制等，最后结合车辆运动状态控制、转向执行控制等，以此来对线控转向执行控制策略进行论述，旨在将汽车线控转向系统的应用价值充分发挥出来，致力于车辆行驶安全性目标的实现。

关键词：汽车线控;自动驾驶;路感反饋控制

对于自动驾驶汽车来说，在实现路径跟踪方面，线控转向是重要的一大技术，其性能对主动安全和驾乘体验产生了极大的影响。现阶段，自动驾驶汽车的推广力度大大增强，对汽车产业中长期发展规划进行分析，在未来，将会实现完全自动驾驶汽车，针对线控转向技术，可以给予驾驶员操作和车辆运动馆的解耦一定的保障，即使面对紧急情况，也有助于将转向操作正确性提升上来，并确保驾驶员安全行驶目标的实现，而且线控转向系统，在高级自动驾驶中发挥着重要的作用，所以应对线控转向系统的研究予以高度重视。

1 线控转向系统的组成和布置方式

1.1 线控转向系统组成

对线控转向系统的特点进行分析，主要是从转向盘到转向执行器间的机械连接，其构成主要包括路感反馈总成、转向执行总成等。其中，在路感反馈总成中，对其功能进行分析，主要是驱动路感点击，有助于给予控制器给出的反馈力矩指令一定的保障，确保驾驶员驾驶的路感具有较高的适宜性。

1.2 线控转向系统的典型布置方式

转向电机的数量和布置位置具有一定的差异性，对线控转向系统的典型布置方式进行分析，主要包括双电机前轮转向、双电机独立前轮转向等。

2 路感反馈控制策略

2.1 反馈力矩估计

在反馈力矩相关测量过程中，要加强传感器的应用，借助扭矩传感器的应用，可以对齿条力矩进行直接测量，为估算反馈力矩提供一定的依据。

目前，诸多高校在仿真基础、在实车上，具备线控转向系统装备，加强车辆模型的应用，确保估算的准确性，进一步对反馈力矩估计算法的设计创造条件。在文献中[1]，借助整车动力学模型，对自回正力矩进行估计，对相关参数进行分析，如转向侧偏角和正压力等。而结合非线性车辆模型，对反馈力矩进行计算，对轮胎的非线性的阻尼参数进行分析，确保与侧向加速度过大情况形成高度的适应性，同时加强加权函数的应用，给予助力转向功能相应的补偿。该算法在较大侧向加速度等工况中具有较高的适用性，但是如果摩擦模型的准确性难以保证，会造成蛇型试验误差的出现。

参数拟合，可以为反馈力矩估计提供很大的帮助，诸多文献借助不同的转向盘转角和车速等，合理划分反馈力矩，将其划分为不同部分，但是不同文献针对力矩的产生原因，具有不同的解释，如相关文献中，对反馈力矩估计算法的要求较高，其力矩计算模块如图1所示。

2.2 路感电机控制

路感电机，应对位移-力矩综合控制的实施予以高度重视，及时反馈上层估计算法获取的力矩反馈，将驾驶员路感的精准性提升上来，PID反馈控制，在控制方法中比较常见，并对前馈控制进行分析，确保响应速度的稳步提升，同时在路感电机控制中，也要对复杂的干扰因素进行分析，以免影响到驾驶员路感。

在线控转向系统中，路感电机通过PID控制的应用，基于高速换道的情况下，对力矩控制予以了高度重视，借助侧向风测试，以此来合理化调整反馈力矩控制。结合相关文献，通过参考模型，确保前馈控制环节的顺利获取，并在轮胎力的估计方面，主要借助反馈和前馈控制，其中在反馈环节中，线性和非线性的状态反馈为重要的构成内容。

3 线控转向执行控制策略

3.1 车辆运动状态控制

要想确保预期车辆运动状态目标的顺利实现，应对传动比控制予以高度重视，具体来说：对其目标进行分析，旨在实现高速时转向的稳定性。通常来说，传动比在低速情况下，取值比较小。线控转向系统，由于传动轴机械结构限制的消除，所以传动比具有较为广阔的设计空间。

在文献[2]中，对变增益的线控转向系统角传动比控制策略展开了设计，侧向加速度增益不变，在高速段设计中得到了充分体现，而在低速段中，主要结合主观评价试验，以此来对传动比进行确定。

3.2 转向执行控制

在上层控制的指令中，转向执行器具有较强的接受能力，借助电机或液压系统，为跟踪控制提供一定的帮助，将车轮转角控制的精准性提升上来。在控制转向电机过程中，对线控转向系统的不确定参数进行分析，加强转向电机自适应前馈扭矩控制器的设计，加强齿条速度误差的应用，以此来对参数估计器进行计算。同时，在对转向电机的控制过程中，将电流传感器予以去除，将高频电流注入到控制中去，确保转向点击电流环的闭环控制的实现。

4 结束语

总之，对于线控转向来说，在自动驾驶中发挥着重要的作用，由于自动驾驶汽车的智能化水平大大提升，线控转向控制策略，在环境适应性和驾驶智能化等方面的作用不容忽视。在当前驾驶辅助阶段发展到完全自动驾驶阶段中，要想与转向系统要求相符，线控转向控制策略应进行进一步改进。

参考文献：

[1]赵建书，鲁秀伟，陶松，曹俊芳，程诗瀚.线控技术在汽车转向系统中的应用分析[J].时代汽车，2019（04）：140-141.

[2]周伟东，李隽杰，邵宏亮.浅谈转向系统对车辆交通安全的影响和发展趋势[J].净月学刊，2017（05）：120-123.