【摘 要】
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线控转向控制系统取消除转向盘和转向执行机构之间的机械连接,利用搭载多种传感器的电子系统控制转向电机与路感电机实现转向操作,是智能车辆安全行驶的重要系统之一。为了保证线控转向系统能精准稳定的执行转向,本文展开了多传感器融合的线控转向系统研究,主要研究内容如下:(1)根据线控转向系统工作原理,设计多传感器融合的线控转向系统硬件方案。以线控转向系统的转向精准度和稳定性作为控制目标,分析转向电机与路感电机
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线控转向控制系统取消除转向盘和转向执行机构之间的机械连接,利用搭载多种传感器的电子系统控制转向电机与路感电机实现转向操作,是智能车辆安全行驶的重要系统之一。为了保证线控转向系统能精准稳定的执行转向,本文展开了多传感器融合的线控转向系统研究,主要研究内容如下:(1)根据线控转向系统工作原理,设计多传感器融合的线控转向系统硬件方案。以线控转向系统的转向精准度和稳定性作为控制目标,分析转向电机与路感电机、转速传感器、转角传感器和电流电压传感器的功能及特性,并进行选型。(2)为了满足转向系统的模拟路感和转角跟随的设计要求,本文提出了一种积分变结构与扰动观测器复合的滑模控制方法,利用扩张滑模观测器观测电机参数变化及负载转矩的扰动值,并将扰动值作为速度控制器的补偿,以增强滑模控制的抗干扰能力。在此基础上,设计模糊角传动比,在滑模调速控制器上加入位置控制器实现方向盘与转向电机的转角跟随。其次,设计力传动比将转向电机的反馈力矩转换成电流控制路感电机,从而模拟路感信息反馈给驾驶员获取舒适的操纵性。最后,设计路感电机与转向电机的控制电路,并将控制策略嵌入到控制器中验证路感电机与转向电机协同控制的有效性。(3)为了能提供安全可靠的转向决策,本文设计了倾角传感器、角度传感器及车速传感器采集电路,以获取线控转向系统的转向信息。同时,提出了Kalman滤波与数字滤波相结合的滤波方式,滤除总线电压和车速信息中的电磁干扰。其次,利用角度传感器与多点采样过零检测法测量方向盘角度,再以角度传感器测量数据为基准对多点采样过零检测法测量数据进行矫正,提高方向盘转角与电机转角的跟随精度。最后,利用JY901B传感器内部的动力解算和Kalman滤波,削弱采集转向姿态信息而产生的系统误差和干扰噪声,并将各个传感器采集的转向信息上传到显示界面,实现线控转向系统的转向数据实时检测。验证控制方法的有效性,采用示波器测试电机硬件电路的控制信号,并结合电机控制平台验证路感电机与转向电机协同控制的性能。同时利用传感器监测线控转向系统的转向姿态,保障线控转向系统安全稳定的操纵性。
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