一种基于网络的智能方向盘控制系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于网络的智能方向盘控制系统，其包括：方向盘；角度传感器，用于检测当前状态下所述方向盘角度；扭矩传感器，用于检测当前状态下驾驶员施加给方向盘的力矩；后台网络，用于预存各级固定驾驶员模型和保存特定驾驶员模型，以备选择；方向电机，通过传动机构与所述方向盘连接，用于驱动方向盘转动；电控单元，具有信号采集、数据转换、驾驶意图识别功能，能够根据驾驶员模型、驾驶意图以及当前车速进行综合运算，并输出信号控制所述方向电机。本发明专利技术还提供所述基于网络的智能方向盘控制系统的控制方法。本发明专利技术所述系统能够适应不同驾驶习惯，具有智能化特点，并且其驾驶员模型还能够后台网络进行管理和升级。

【技术实现步骤摘要】
一种基于网络的智能方向盘控制系统及其控制方法
本专利技术涉及一种基于网络的智能方向盘控制系统及其控制方法。
技术介绍
随着科学技术的不断发展和社会水平的日益提高，人们对汽车的需求量也越来越大。据数据统计，2014年国内汽车保有量将近1.4亿，近十年汽车年均增加1100多万辆。汽车数量的逐年攀升，加之生活水平的不断提高，因此，人们对汽车技术的安全性和适用性越来越关注。汽车转向系统是汽车的重要装置之一，大致经历了传统的机械式转向系统(ManualSteering，MS)、液压助力转向系统(HydraulicPowerSteering，HPS)、电控液压助力转向系统(ElectroHydraulicPowerSteering，EHPS)、电动助力转向系统(ElectricPowerSteering，EPS)以及新型的线控转向系统(Steer-By-Wire，SBW)。传统的汽车转向系统保留着方向盘和转向轮之间的机械连接，而新型的汽车线控转向系统取消了方向盘和转向轮之间的机械连接，其减少了路面的冲击，降低了噪声，消除了碰撞时方向柱对驾驶员的伤害，增大了驾驶员腿部活动空间，提高了驾驶舒适度。由于线控转向系统取消了方向盘与转向轮之间的机械连接，导致驾驶员操作方向盘时，没有转向轮反馈回来的阻力，即所谓的路感，因而汽车线控转向系统通常设置有一个方向电机，通过接受电控单元反馈的力矩信号，产生方向盘回正力矩，给驾驶员提供相应的路感。但是，不同驾驶员操作方向盘时，其施加给方向盘的力矩大小各异，因而需要开发一种可以满足不同驾驶员驾驶习惯的方向盘控制系统。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于网络的智能方向盘控制系统，该系统能够适应不同驾驶习惯，具有智能化特点，并且其驾驶员模型还能够后台网络进行管理和升级。本专利技术还提供所述基于网络的智能方向盘控制系统的控制方法。本专利技术所述的基于网络的智能方向盘控制系统包括：方向盘，驾驶员通过操作方向盘进行转向操作。角度传感器，用于检测当前状态下所述方向盘角度，所述角度传感器同轴设置在所述方向盘上。扭矩传感器，用于检测当前状态下驾驶员施加给方向盘的力矩，所述扭矩传感器同轴设置在所述方向盘上。后台网络，用于预存各级固定驾驶员模型和保存特定驾驶员模型，以备选择，通过所述后台网络能够对各级固定驾驶员模型进行升级。具体的，本专利技术所述基于网络的智能方向盘控制系统针对不同驾驶员习惯，在所述后台网络中预先存储多个固定驾驶员模型，其根据力矩大小区别。本专利技术所述后台网络还能够实时记录驾驶过程中的实际驾驶数据记录并保持为特定驾驶员模型。方向电机，通过传动机构与所述方向盘连接。电控单元，具有信号采集、数据转换、驾驶意图识别功能，能够根据驾驶员模型、驾驶意图以及当前车速进行综合运算，并输出信号控制所述方向电机。进一步，本专利技术所述后台网络为CAN总线网络或FlexRay总线网络，根据在线升级需求，可以选择不同的总线通信网络。进一步，所述预存在后台网络中的固定驾驶员模型根据力矩大小区别，依次分为一级固定驾驶员模型、二级固定驾驶员模型、三级固定驾驶员模型。上述基于网络的智能方向盘控制系统的控制方法，包括以下步骤：(1)首次驾驶时，驾驶员根据自己的方向盘操作力度，从预存在后台网络中的各级固定驾驶员模型中选取一固定驾驶员模型。(2)驾驶员转动方向盘时，电控单元获取扭矩传感器和角度传感器分别检测到的力矩信号、方向盘角度信号以及当前汽车状态信号，并转换成数字信号。(3)电控单元根据获取的方向盘角度信号和当前汽车状态，识别出驾驶转向意图，得出方向盘预测转角θsw；(4)电控单元再根据得出的方向盘预测转角θsw和已选定的驾驶员模型中的方向盘施加力矩Tsw以及当前汽车状态，按照如下方程组，综合运算得出方向电机输出力矩Tm：其中：Jsw：方向盘转动惯量；θsw：方向盘预测转角；Bsw：方向盘粘性阻尼系数；k：扭矩传感器刚度；Tsw：方向盘上施加力矩；Tsr：方向盘阻力矩；其中：Jm：方向电机转动惯量、θm：方向电机转角、Bm：方向电机和传动机构的粘性阻尼系数、G：传动机构的传动比、Tm：方向电机输出力矩；(5)电控单元将运算得出的方向电机输出力矩Tm输入方向电机并驱动方向电机转动，方向电机通过传动机构将动力传递至方向盘。(6)在驾驶过程中，后台网络会自动记录本次驾驶的实际数据，驾驶结束时保存为特定驾驶员模型，以便下次驾驶直接选择调用。进一步，所述各级固定驾驶员模型可以通过后台网络进行升级。本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术中的驾驶员模型，根据力矩大小区别，依次分为一、二、三级固定驾驶员模型，依次表示力矩较大、适中、较小，因而驾驶员模型具有多样性，能够满足不同驾驶员的驾驶习惯，并且能够根据实际的驾驶数据自动实时记录从而最终保存为一个特定驾驶员模型，便于同一驾驶员下次驾驶时直接选择调用，实现了智能化。(2)本专利技术的各级固定驾驶员模型能够通过后台网络进行管理和升级，以使驾驶员模型更加优化。附图说明图1为本专利技术的结构框图。图2为方向电机的控制结构框图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。如图1所示，本专利技术所述基于网络的智能方向盘控制系统包括：方向盘1；角度传感器2，用于检测当前状态下所述方向盘角度；扭矩传感器3，用于检测当前状态下驾驶员施加给方向盘的力矩；后台网络7，用于预存各级固定驾驶员模型和保存特定驾驶员模型，以备选择，通过所述后台网络能够对各级固定驾驶员模型进行升级；方向电机5，通过传动机构4与所述方向盘1连接；电控单元6，具有信号采集、数据转换、驾驶意图识别功能，能够根据驾驶员模型、驾驶意图以及当前车速进行综合运算，并输出信号控制所述方向电机5。本专利技术中，针对不同驾驶员习惯，所述预存在后台网络7中的固定驾驶员模型根据力矩大小区别，依次分为一级固定驾驶员模型、二级固定驾驶员模型、三级固定驾驶员模型，依次表示力矩较大、适中、较小。本专利技术所述后台网络7为CAN总线网络或FlexRay总线网络，根据在线升级需求，可以选择不同的总线通信网络。上述基于网络的智能方向盘控制系统的控制方法，包括以下步骤：(1)首次驾驶时，驾驶员根据自己的方向盘操作力度，从预存在后台网络中的各级固定驾驶员模型中选取一固定驾驶员模型。(如果驾驶员不选择而直接驾驶，则采用默认驾驶员模型，在本专利技术中默认驾驶员模型为二级固定驾驶员模型，即力矩适中。)(2)驾驶员转动方向盘时，电控单元6通过其信号采集功能获取扭矩传感器3和角度传感器2分别检测到的力矩信号、方向盘角度信号以及当前汽车状态信号，并转换成数字信号。(3)电控单元6根据获取的方向盘角度信号和当前汽车状态识别出驾驶转向意图，得出方向盘预测转角θsw。(4)电控单元6再根据得出的方向盘预测转角θsw和已选定的驾驶员模型中的方向盘施加力矩Tsw以及当前汽车状态，按照如下方程组，综合运算得出方向电机输出力矩Tm：其中：Jsw：方向盘转动惯量；θsw：方向盘预测转角；Bsw：方向盘粘性阻尼系数；k：扭矩传感器刚度；Tsw：方向盘上施加力矩；Tsr：方向盘阻力矩；其中：Jm：方向电机转动惯量、θm：方向电机转角、Bm：方向电机和传动机构的粘性阻尼系数、G：传动机构的传动比、Tm：方向电机输出力矩；(5)电控单元6将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于网络的智能方向盘控制系统，其特征在于，包括：方向盘(1)；角度传感器(2)，用于检测当前状态下所述方向盘角度；扭矩传感器(3)，用于检测当前状态下驾驶员施加给方向盘的力矩；后台网络(7)，用于预存各级固定驾驶员模型和保存特定驾驶员模型，以备选择，通过所述后台网络能够对各级固定驾驶员模型进行升级；方向电机(5)，通过传动机构(4)与所述方向盘连接；电控单元(6)，具有信号采集、数据转换、驾驶意图识别功能，能够根据驾驶员模型、驾驶意图以及当前车速进行综合运算，并输出信号控制所述方向电机。

【技术特征摘要】
1.一种汽车智能化方向盘系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)首次驾驶时，驾驶员根据自己的方向盘操作力度，从预存在后台网络中的各级固定驾驶员模型中选取一固定驾驶员模型；(2)驾驶员转动方向盘时，电控单元获取扭矩传感器和角度传感器分别检测到的力矩信号、方向盘角度信号以及当前汽车状态信号，并转换成数字信号；(3)电控单元根据获取的方向盘角度信号和当前汽车状态识别出驾驶转向意图，得出方向盘预测转角θsw；(4)电控单元再根据得出的方向盘预测转角θsw和已选定的驾驶员模型中的方向盘施加力矩Tsw以及当前汽车状态，按照如下方程组，综合运算得出方向电机输出力矩Tm：其中：Jsw：方向盘转动惯量；θsw：方向盘预测转角；Bsw：方向盘粘性阻尼系数；k：扭矩传感器刚度；Tsw：方向盘上施加力矩；Tsr：方向盘阻力矩；其中：Jm：方向电机转动惯量、θm：方向电机转角、Bm：方向电机和传动机构的粘性阻尼系数、G：传动机构的传动比、Tm：方向电机输出力矩；(5)电控单元将运算得出的方向电机输出力矩Tm输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：程安宇，蒋小龙，谢明，孟小峰，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85