一種主動后輪轉向的快速控制原型實現方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種主動后輪轉向的快速控制原型實現方法，屬于轉向控制系統領域。
【背景技術】
[0002]隨著現代汽車技術的發展，越來越多的汽車走進家庭，交通事故頻繁發生，人們對汽車的轉向操縱性能和行駛穩定性的要求日益提高。汽車轉向系統的好壞直接影響著汽車的操縱穩定性，如何設計高效的轉向系統逐漸成為汽車研究以及設計的熱點之一。主動后輪轉向系統相對于傳統的前輪轉向系統，可以有效地提高汽車低速轉向時的機動性和高速轉向時的操縱穩定性，改善車輛的動態性能。
[0003]目前，對主動后輪轉向系統的研究一般采用數值仿真、臺架試驗、樣車試驗的方式進行，開發周期長，成本高。隨著嵌入式計算機技術、實時仿真的發展，快速控制原型技術得到了迅猛發展。快速控制原型是在系統開發的初期階段，通過快速地建立控制對象和控制器的模型，并對整個系統進行多次離線和在線的測試來驗證控制方案的可行性，實現于產品研發的算法設計階段與具體實現階段之間。
[0004]要實現主動后輪轉向的快速開發，就需要有集成良好、便于使用的建模與設計、離線仿真、實時開發及測試工具。快速控制原型就是利用某種手段將工程師開發的算法下載到某個計算機硬件平臺中，該計算機硬件平臺在實時條件下運行模擬控制器，通過實際1/0設備與被控對象實物連接，驗證算法的可靠性和準確度，可以將算法開發的錯誤及不當之處消除于設計初期，不僅提高了研發速度，還降低了研發成本。
【發明內容】
[0005]本發明的各個方面致力于提供一種主動后輪轉向的快速控制原型實現方法，適用于模擬控制系統軟件、調試產品級系統，尤其適用于后輪主動轉向控制器的開發。
[0006]—種主動后輪轉向的快速控制裝置，其特征在于，包括后輪主動轉向系統、工控機
(14)、接線端子板(15)、顯示器(16);所述后輪主動轉向系統包括轉向盤(1)、轉向軸(2)、前輪轉向執行機構(3)、后輪轉向執行機構(4)、后輪轉向電機(5)、輪轂電機(6)、轉向盤轉角傳感器(7)、橫擺角速度傳感器(8)、側向加速度傳感器(9)、后輪轉向電機位移傳感器
(10)、輪速傳感器(11)、后輪轉向電機控制器(12)、輪轂電機控制器(13);轉向盤轉角傳感器(7)、橫擺角速度傳感器(8)、側向加速度傳感器(9)、后輪轉向電機位移傳感器(10)、輪速傳感器(11)、后輪轉向電機控制器(12)、輪轂電機控制器(13)通過信號線與接線端子板
(15)連接，用于信號的輸入與輸出，后輪轉向電機(5)與后輪轉向執行機構⑷連接，后輪轉向電機(5)通過信號線與后輪轉向電機控制器(12)連接，輪轂電機控制器(13)通過信號線與輪轂電機(6)連接，所述顯示器(16)與工控機(14)通過串口線連接，實現串口通信，用于顯示工控機運行的結果，工控機(14)與接線端子板(15)通過串口線連接，其擴展槽中內嵌數據采集卡(21)。
[0007] —種主動后輪轉向的快速控制原型實現方法，其特征在于:轉向盤轉角傳感器
[7]采集轉向盤轉角δ，進而轉化為前輪轉角δ￡，后輪轉向電機位移傳感器(10)采集后輪轉角輪速傳感器(11)采集車輪的輪速，經換算得到當前的車速u，駕駛員操縱轉向盤
(1)，根據Sf，δι^是否變化切換轉向模式:當δ f不變化，前輪轉向系統失效，即前輪轉角處于一個非零轉角的工況下，為后輪轉向模式，運用車輛橫向運動控制計算當前使車輛運行在理想的車道上所需要的后輪轉角，運用模型預測控制理論跟蹤后輪轉角，使誤差最小化，以保證行駛至所需的路徑或者停止到一個安全的地方；當Sf，均發生變化時，為主動后輪轉向模式，根據Sf，Syu計算出理想的橫擺角速度ωρ橫擺角速度傳感器(8)采集實際的橫擺角速度ω，利用魯棒控制理論對橫擺角速度的差值Δ ω (Δ ω = ω-ωΓ)進行控制，輸出一個附加的后輪轉角S 反饋給汽車，從而實現對后輪主動轉向汽車橫擺角速度的控制。
[0008]1、本發明應用于后輪采用輪轂電機驅動的電動汽車上，能夠提高車輛的轉向穩定性，改善車輛系統的動態性能，并能在前輪轉向失效情況下保證車輛的操縱穩定性。
[0009]2、本發明能夠快速驗證主動后輪轉向控制算法與策略的正確性與可行性，能夠使設計的錯誤與缺陷在產品開發前解決，降低了開發成本，提高了開發效率，縮短了開發周期。
[0010]3、本發明可以通過使用MATLAB/Simulink等相關軟件轉化為C代碼移植到真實控制器中，降低了控制器開發難度與成本，提高了開發速度。
【附圖說明】
[0011]圖1 一種主動后輪轉向的快速控制原型實現方法的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0012]下面參考附圖詳細描述本發明的示例性實施例。
[0013]如圖1所示，一種主動后輪轉向的快速控制原型實現方法的結構示意圖。首先，對主動后輪轉向系統進行動力學分析，建立其數學模型，根據已建立的數學模型，在工控機
[14]中MATLAB/Simulink軟件平臺建立控制器模型(18)、后輪主動轉向系統的車輛動力學模型(17)、輸入信號處理模塊(19)、輸出信號處理模塊(20)。利用仿真工具對主動后輪轉向系統進行離線數字仿真驗證控制器的有效性。其次，轉向盤轉角傳感器(7)、橫擺角速度傳感器(8)、側向加速度傳感器(9)、后輪轉向電機位移傳感器(10)、輪速傳感器(11)、后輪轉向電機控制器(12)、輪轂電機控制器(13)直接連接接線端子板(15)，為輸入信號；接線端子板(15)經后輪轉向電機控制器(12)與后輪轉向電機(5)連接，接線端子板(15)經輪轂電機控制器(13)與輪轂電機(6)連接，為輸出信號；工控機(14)與顯示器(16)串口線連接，用于監視運行結