一种线控转向系统路感模拟硬件在环仿真平台及仿真方法技术方案

技术编号:15433881 阅读:169 留言:0更新日期:2017-05-25 17:33
本发明专利技术公开了一种线控转向系统路感模拟硬件在环仿真平台,通过虚拟整车模型和仿真环境来模拟真实汽车和行驶工况,并采用PXI实时系统实现路感模拟控制器和整车模型的实时通讯,根据汽车行驶状态参数给驾驶员提供合适的转向盘力矩,优化了驾驶员的转向路感,提供了良好的线控转向系统开发和测试平台,能够在实验室环境下达到实车测试的效果。本发明专利技术还公开了一种线控转向系统路感模拟硬件在环仿真方法。

Hardware in the loop simulation platform of road sense steering system and simulation method

The invention discloses a steer by wire system road-feel simulation hardware in the loop simulation platform, the virtual vehicle model and simulation environment to simulate the real vehicle and driving conditions, real-time communication and using PXI real-time system road-feel simulation controller and vehicle model, according to the driver's steering wheel torque provides suitable state parameters driving. Optimization of the driver's steering feel, provides good steering by wire system development and testing platform, can achieve the real vehicle test results in the laboratory environment. The invention also discloses a hardware in the loop simulation method for the line sense steering system of the wire steering system.

【技术实现步骤摘要】
一种线控转向系统路感模拟硬件在环仿真平台及仿真方法
本专利技术涉及汽车转向
,尤其涉及一种线控转向系统路感模拟硬件在环仿真平台及仿真方法。
技术介绍
传统汽车转向系统包括机械转向系统、液压助力转向系统、电动助力转向系统,它们共同的特点是在转向盘与转向轮之间都是采用机械连接,实现汽车的转向行为。但是这种机械连接使得转向盘与转向轮之间的角传动比为一定值,这样很难兼顾汽车低速时的转向轻便性和高速时的操纵稳定性,无法满足不同车速下驾驶员对转向盘力矩的需求。此外,当汽车在颠簸或者坑洼路面上行驶时,很容易出现转向盘力矩突变或者转向盘抖动现象,然而这种现象会导致驾驶员很难操控转向盘,造成驾驶员的驾驶负担,这是驾驶员不希望发生的。而新型的汽车线控转向(Steer-by-Wire)系统由于取消了转向盘与转向轮之间的机械连接,为汽车转向特性的设计带来了很大的空间。与传统汽车转向系统相比线控转向系统的优势在于:1、取消了复杂的转向柱使得在发生交通事故时最大程度地减轻了转向柱对驾驶员造成的伤害,提高了汽车的行驶安全性;2、转向盘与转向轮之间的角传动比可以自由设计,从而彻底解决了传统转向系统转向“轻”与“灵”的矛盾,改善了汽车的操控性能;3、转向盘力矩可以根据驾驶员的需求自由设计,根据汽车行驶状态参数设计的转向盘力矩能够消除因地面颠簸或者坑洼等产生的不利信息,改善驾驶员的转向路感及驾驶舒适性;4、在实车上汽车各系统的传感器信号可以通过总线技术实现数据的实时交互及共享,为将来底盘集成线控系统以及智能驾驶提供条件;5、由于线控转向系统质量轻、占用空间小以及便于集成等优点,其也将成为新能源汽车发展必不可少的一部分。对汽车线控转向系统的研发需要进行大量的试验,最好的方法是通过实车道路试验以获得最佳的转向特性和路感。但是实车道路试验具有一些明显的限制:1、实车道路试验的方法耗资大、开发周期长,并且存在一定的风险,需要专门的试验人员;2、实车道路试验需要进行不同工况和环境下的测试,对场地的要求比较苛刻,很难寻找到合适的场地。基于上述原因,开发一个线控转向系统硬件在环仿真平台就成为一种迫切需求。专利技术专利一种线控转向系统的路感电机控制方法(申请号201010138785.0)根据转向盘转角信号和转向电机电流信号得到转向盘的目标反馈力矩,与实际力矩进行PI控制输出电压信号至路感电机。转向电机的电流虽然能够充分反映路面的信息,但是也将路面的颠簸、坑洼等不利信息反馈给驾驶员,容易造成转向盘的抖动或转向盘力矩的突变,增加驾驶员的转向负担。技术专利线控转向汽车路感模拟执行装置(申请号201120233164.0)公开了一种采用磁流变液阻尼器、扭簧及扭簧随动件的路感模拟执行装置,这种装置没有考虑到汽车的实际行驶状态,只是利用磁流变液的特性给驾驶员提供反馈力矩,对路感的要求不高。专利技术专利一种汽车线控转向仿真试验台架方向盘路感模拟装置(申请号201310278277.6)公开了一种采用阻尼电机产生阻尼的仿真试验台架方向盘路感模拟装置,虽然该方法能够使驾驶员获取一定的路感,但是只考虑了转向盘转角对路感的影响,而没有考虑车速以及侧向加速度等汽车状态参数对路感的影响,所模拟的路感不够真实,并且所搭建的试验台架缺少整车动力学实时仿真模型,不能够实现虚拟试验场用于实时监测试验过程。
技术实现思路
为解决
技术介绍
中存在的技术问题,本专利技术提出一种线控转向系统路感模拟硬件在环仿真平台。本专利技术提出的一种线控转向系统路感模拟硬件在环仿真平台,包括:路感系统、转向盘、换挡装置、油门踏板、工控机、PXI实时系统;转向盘上设有转角传感器,油门踏板上设有油门踏板传感器;PXI实时系统与油门踏板传感器连接用于从油门踏板传感器获取油门踏板位移信号,PXI实时系统与换挡装置连接用于从换挡装置获取档位信号,PXI实时系统与转角传感器连接用于从转角传感器获取转向盘转角信号,工控机上设有仿真系统,所述仿真系统与PXI实时系统连接用于根据PXI实时系统接收的油门踏板位移信号、档位信号生成车速信号并根据车速信号和转向盘转角信号生成侧向加速度信号,并将车速信号和侧向加速度信号发送给PXI实时系统;路感系统包括路感电机和路感电机控制器,路感电机控制器与PXI实时系统连接从PXI实时系统获取车速信号、转向盘转角信号、侧向加速度信号并根据所接收的车速信号、转向盘转角信号、侧向加速度信号生成路感电机的目标电流信号,路感电机控制器与路感电机连接获取路感电机的工作电流信号并根据所述目标电流信号和所述工作电流信号控制路感电机工作。优选地,还包括转向柱和蜗轮蜗杆减速器,转向盘安装在转向柱上,转角传感器、转矩传感器均设置在转向柱上,蜗轮蜗杆减速器与转向柱连接,蜗轮蜗杆减速器的输入端与路感电机的输出端连接。优选地,转向柱上设有转矩传感器,PX1实时系统与转矩传感器连接用于从转矩传感器获取转向盘的转矩信号,工控机通过PXI实时系统获取转矩信号。优选地,PXI实时系统上设有数据采集卡和CAN通讯卡,数据采集卡用于采集转矩信号、油门踏板位移信号、档位信号并输出车速信号,CAN通讯卡用于采集转角信号并输出侧向加速度信号。优选地,所述仿真系统采用CarSim软件和LabVIEW软件建立联合仿真模型,其中CarSim软件用于建立整车模型,LabVIEW软件用于编写数据处理和显示程序。本专利技术还提出一种基于上述线控转向系统路感模拟硬件在环仿真平台的仿真方法,其特征在于,包括下列步骤:S1、采集辅助对象的工作状态信号和路感电机的实时工作信号;S2、根据S1中所采集的工作状态信号生成车辆行驶状态模拟信号,从而生成路感电机的目标工作信号;S3、路感电机控制器根据S2中生成的路感电机的目标工作信号和S1中获取的路感电机的实时工作信号输出相应的反馈信号。优选地,所述辅助对象的工作状态信号包括转向盘的转角信号、换挡装置的档位信号、油门踏板的油门踏板位移信号。优选地,所述车辆行驶状态模拟信号包括车速信号、转向盘转角信号、侧向加速度信号,路感电机的目标工作信号为路感电机的目标电流,路感电机的实时工作信号为路感电机的工作电流。本专利技术中,所提出的线控转向系统路感模拟硬件在环仿真平台和仿真方法,通过虚拟整车模型和仿真环境来模拟真实汽车和行驶工况,并采用PXI实时系统实现路感模拟控制器和整车模型的实时通讯,根据汽车行驶状态参数给驾驶员提供合适的转向盘力矩,优化了驾驶员的转向路感,提供了良好的线控转向系统开发和测试平台,能够在实验室环境下达到实车测试的效果。附图说明图1为本专利技术提出的一种线控转向系统路感模拟硬件在环仿真平台的结构示意图。图2为本专利技术提出的一种线控转向系统路感模拟硬件在环仿真平台的试验一的双纽线试验结果的曲线图。图3为本专利技术提出的一种线控转向系统路感模拟硬件在环仿真平台的试验二的中心区特性试验结果的曲线图。具体实施方式参照图1,本专利技术提出的一种线控转向系统路感模拟硬件在环仿真平台,包括:路感系统、转向盘1、换挡装置8、油门踏板9、工控机、PXI实时系统;转向盘1上设有转角传感器2,油门踏板9上设有油门踏板传感器10;PXI实时系统与油门踏板传感器10连接用于从油门踏板传感器10获取油门踏板位移信号,PXI实时系统与换挡装置8连接用于从本文档来自技高网
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一种线控转向系统路感模拟硬件在环仿真平台及仿真方法

【技术保护点】
一种线控转向系统路感模拟硬件在环仿真平台,其特征在于,包括:路感系统、转向盘(1)、换挡装置(8)、油门踏板(9)、工控机、PXI实时系统;转向盘(1)上设有转角传感器(2),油门踏板(9)上设有油门踏板传感器(10);PXI实时系统与油门踏板传感器(10)连接用于从油门踏板传感器(10)获取油门踏板位移信号,PXI实时系统与换挡装置(8)连接用于从换挡装置(8)获取档位信号,PXI实时系统与转角传感器(2)连接用于从转角传感器(2)获取转向盘转角信号,工控机上设有仿真系统,所述仿真系统与PXI实时系统连接用于根据PXI实时系统接收的油门踏板位移信号、档位信号生成车速信号并根据车速信号和转向盘转角信号生成侧向加速度信号,并将车速信号和侧向加速度信号发送给PXI实时系统;路感系统包括路感电机(6)和路感电机控制器(7),路感电机控制器(7)与PXI实时系统连接从PXI实时系统获取车速信号、转向盘转角信号、侧向加速度信号并根据所接收的车速信号、转向盘转角信号、侧向加速度信号生成路感电机(6)的目标电流信号,路感电机控制器(7)与路感电机(6)连接获取路感电机(6)的工作电流信号并根据所述目标电流信号和所述工作电流信号控制路感电机(6)工作。...

【技术特征摘要】
1.一种线控转向系统路感模拟硬件在环仿真平台,其特征在于,包括:路感系统、转向盘(1)、换挡装置(8)、油门踏板(9)、工控机、PXI实时系统;转向盘(1)上设有转角传感器(2),油门踏板(9)上设有油门踏板传感器(10);PXI实时系统与油门踏板传感器(10)连接用于从油门踏板传感器(10)获取油门踏板位移信号,PXI实时系统与换挡装置(8)连接用于从换挡装置(8)获取档位信号,PXI实时系统与转角传感器(2)连接用于从转角传感器(2)获取转向盘转角信号,工控机上设有仿真系统,所述仿真系统与PXI实时系统连接用于根据PXI实时系统接收的油门踏板位移信号、档位信号生成车速信号并根据车速信号和转向盘转角信号生成侧向加速度信号,并将车速信号和侧向加速度信号发送给PXI实时系统;路感系统包括路感电机(6)和路感电机控制器(7),路感电机控制器(7)与PXI实时系统连接从PXI实时系统获取车速信号、转向盘转角信号、侧向加速度信号并根据所接收的车速信号、转向盘转角信号、侧向加速度信号生成路感电机(6)的目标电流信号,路感电机控制器(7)与路感电机(6)连接获取路感电机(6)的工作电流信号并根据所述目标电流信号和所述工作电流信号控制路感电机(6)工作。2.根据权利要求1所述的线控转向路感模拟硬件在环仿真平台,其特征在于,还包括转向柱(3)和蜗轮蜗杆减速器(5),转向盘(1)安装在转向柱(3)上,转角传感器(2)、转矩传感器(4)均设置在转向柱(3)上,蜗轮蜗杆减速器(5)与转向柱(3)连接,蜗轮蜗杆减速器(5)的输入端与路感电机(6)的输出端连接。3.根据权利要求2所述的线控转向路感模拟硬件在环仿真平台,其特征在于,转向柱(3)上设有转矩传感器(4),PX...

【专利技术属性】
技术研发人员:赵林峰陈无畏从光好黄鹤徐磊王俊
申请(专利权)人:合肥工业大学
类型:发明
国别省市:安徽,34

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