专利参考范本-汽车前后轮主动转向控制系统专利书.doc

说 明 书 技术领域 背景技术 发明内容和质心侧偏角响应，提高汽车侧向动力学性能。 本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：主动转向电子控制单元、方向盘转向角传感器、车速传感器、横摆角速度传感器、侧向加速度传感器、前轮转向电机伺服控制单元、后轮转向电机伺服控制单元、前轮转向执行机构、后轮转向执行机构、前轮、后轮、前轮转向角位移传感器、后轮转向角位移传感器、方向盘，方向盘转向角传感器分别连接主动转向电子控制单元，方向盘转向角传感器一端与方向盘连接，方向盘转向角传感器另一端与前轮转向电机伺服控制单元连接，前轮转向电机伺服控制单元分别与前轮转向角位移传感器和前轮转向执行机构连接，后轮转向电机伺服控制单元分别与后轮转向角位移传感器和后轮转向执行机构连接，前轮转向执行机构连接前轮，后轮转向执行机构连接后轮。 所述的主动转向电子控制单元接收来自方向盘转向角传感器、车速传感器、横摆角速度传感器和侧向加速度传感器的方向盘转向角信号、车速信号、横摆角速度信号和侧向加速度信号进行分析和处理，输出控制信号发送给前轮转向电机伺服控制单元、后轮转向电机伺服控制单元。 所述的前轮转向电机伺服控制单元、后轮转向电机伺服控制单元根据接收的控制信号和前转向角位移信号和后转向角位移信号控制前轮转向执行机构和后轮转向执行机构，实现前、后轮的主动转向。 所述的主动转向电子控制单元设有一模型跟踪控制模块，模型跟踪控制模块包括：前馈控制器和反馈控制器，模型跟踪控制模块采用前馈控制 + 反馈控制结构，其中，根据车辆模型根据方向盘转向角信号和车速信号计算期望的车辆横摆角速度和质心侧偏角； 前馈控制器使前、后轮转向角产生的横摆角速度和质心侧偏角响应满足参考车辆模型的输出响应；反馈控制器使车辆的实际的横摆角速度和质心侧偏角和参考车辆模型之间的误差最小，抑制系统参数变化和外部干扰。 所述的前馈控制器和反馈控制器根据方向盘转向角、车速、横摆角速度和侧向加速度等车辆运行参数，分别产生的控制信号，并综合控制信号后，产生最终的前轮修正转向角和后轮转向角的控制信号，将该信号分别输入到前转向电机伺服控制单元和后转向电机伺服控制单元。 本发明在车辆行驶过程中，当驾驶员转动方向盘或者受到侧向风干扰以及进入两侧地面摩擦系数不同的对开路面时，主动转向电子控制单元根据方向盘转向角传感器、车速传感器、横摆角速度传感器和侧向加速度传感器的信号输入，分析并判断当前车辆的行驶状态，根据参考车辆模型设计前馈控制器，计算前馈控制输入；同时根据横摆角速度信号、车速信号以及侧向加速度信号得出当前车辆的横摆角速度和质心侧偏角，并将其与参考车辆模型的期望值进行比较，计算当前值与期望值之间的误差，并根据该误差设计反馈控制器，计算反馈控制输入。前馈控制输入和反馈控制输入综合后产生最终的控制输入。前、后转向电机伺服控制单元根据该控制输入以及前、后轮转向角位移传感器的输入信号来控制转向执行机构，实现前、后车轮的主动转向。 由于采用了上述方案，本发明所具有的积极效果是： 1.将前轮主动转向和后轮主动转向结合起来，提供两个独立的控制输入，能同时控制和优化车辆的横摆角速度和质心侧偏角响应，提高车辆的侧向动力学性能。 2.改善驾驶员驾驶特性，增强车辆的操纵稳定性。根据车辆行驶工况和运行参数，前后轮主动转向控制系统实时改变前后轮转向角，保证车辆响应跟随参考车辆模型的输出响应。 3.采用转向电机伺服控制，能实现前后轮转向角的精确控制，提高系统的响应速度。 附图说明 图1为本发明实施例的前后轮主动转向系统示意图； 图2为本发明实施例的主动转向控制系统结构框图。 具体实施方式 下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明前提下实施给出，本发明不限于实施例。主动转向电子控制单元1对各种传感器的输入信号进行分析和处理，输出控制信号（前轮修正转向角和后轮转向角）；前轮转向电机伺服控制单元6、后轮转向电机伺服控制单元7接受主动转向电子控制单元1输出的控制信号和前轮转向角位移传感器12及后轮转向角位移传感器13的转向角位移信号，控制前轮转向执行机构8和后轮转向执行机构9，实现前轮10和后轮11的主动转向。 如图2所示，前后轮主动转向控制系统基于模型跟踪控制理论，采用前馈控制+反馈控制结构。参考车辆模型根据方向盘转向角和车速计算期望的横摆角速度和质心侧偏角。质心侧偏角估计器根据车速、横摆角速度和侧向加速度来估算车辆实际的质心侧偏角。前馈控制器根据参考模型的输出响应计算前馈控制输入（）；反馈控制器以车辆的实际的横摆角速度和质心侧偏角和参考车辆模型之间的误差作为输入，基于最优控制理论或者鲁棒控制理论，计算反馈控制输入（），使跟踪误差最小。根据方向盘转向角、车速、横摆角速度和侧向加速度等车辆运行参数，前馈控制器产生的前馈控制信号和反馈控制器