本发明专利技术涉及用于汽车主动转向系统的控制装置，该装置包括ＡＦＳ目标转角确定模块、助位移电机调节模块、ＥＰＳ目标转矩确定模块、助力电机调节模块和协调控制模块；其中ＡＦＳ目标转角确定模块结合协调控制模块为助位移电机调节模块提供目标转角值，ＥＰＳ目标转矩确定模块为助力电机调节模块提供出目标转矩值，协调控制模块通过ＣＡＮ总线与ＥＳＰ控制单元进行通讯；所述ＡＦＳ目标转角确定模块包括目标传动比设定子模块、目标转角计算子模块和期望横摆角速度计算子模块；其中，目标传动比设定子模块，根据车速ｕ和理想角传动比曲线计算传动比Ｒ；目标转角计算子模块，根据转向盘转角θＳ和传动比Ｒ计算目标转角值θｍ４ｄ。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及主动转向系统的控制装置，特别地，本专利技术涉及主动前轮转向系统与 电动助力转向系统及电子稳定性程序的协调控制装置。
技术介绍
提高操纵稳定性和转向轻便性是汽车转向系统发展的趋势，目前，国内外汽车生 产商大多在新车型上装备了动力转向系统，该系统使得汽车在转向时获得一个额外的助 力，从而大大地降低了驾驶员的体力消耗，提高了舒适性。但该系统只提供助力功能，不能 根据车辆行驶工况及操纵稳定性要求实施主动转向，不能对驾驶员的转向误操作或外界干 扰进行有效补偿，因此不能减小驾驶员在高速驾驶时的精神负担。已公开的专利CN1749081A提出了一种融合主动转向功能的电动助力转向系统 (EPS)，该系统在传统的EPS系统基础上加装了转向盘转角传感器和横摆角速度传感器，在 电子控制单元(ECU)内增加了稳定性控制模块，当ECU接收到转向盘转角传感器、横摆角速 度传感器及估算的侧向加速度信号时，鲁棒稳定性控制器会输出助力矩修正量，依靠助力 电机实施主动转向，从而改善车辆的稳定性能。但由于该系统缺少实现变传动比功能的传 动机构，其实现的主动转向功能与线控转向系统(SBW)中通过电机和控制器实施的基于可 变传动比的主动转向功能是有区别的，因此该系统不能很好地解决极限工况下的操稳性问 题。为了解决这个问题，日本专利NO. 2005-247214提出了一种电动转向系统，该系统 包括一套可变齿轮传动系统(VGS)和一套电动助力转向系统，可变齿轮传动系统利用电机 和行星齿轮机构向转向轮提供附加转角来调整角传动比；电动助力转向系统利用电机提 供助力矩辅助驾驶员操纵转向盘。该系统在提高转向系统整体性能的同时，也存在以下问 题(1)由于该系统是在传统的EPS基础上加装了一套可变齿轮传动机构和一个电 机，这大大增加了转向系统的重量和惯性矩，因此可能会降低转向系统的灵敏性，导致转向 传动机构响应缓慢，当转向盘高速转动时，驾驶员需要施加的力矩就会增大，作用时间也会 加长；(2)该系统具有主动转向功能，能够解决车辆过度转向、轻度不足转向和对开路面 附着系数等极限工况下的操稳性问题，但要求轮胎处于线性工作区域。因此若要提高全工 况下的操稳性，就必需对AFS系统和车辆稳定性控制系统(如ESP)进行集成控制，如何协 调控制各系统是技术的关键。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种用于汽车主动转向系统的控制 装置，该装置改善汽车转向系统转向灵敏性，本专利技术的进一步目的还在于对主动转向系统 与电子稳定性程序进行协调控制。实现本专利技术目的的技术方案是一种用于汽车主动转向系统的控制装置，该装置包括EPS目标转矩确定模块、助力电机调节模块、AFS目标转角确定模块、助位移电机调节 模块以及协调控制模块；其中，EPS目标转矩确定模块输出目标转矩控制信号至助力电机 调节模块，AFS目标转角确定模块结合协调控制模块为助位移电机调节模块提供目标转角， 协调控制模块通过CAN总线与ESP控制单元进行通讯；所述AFS目标转角确定模块包括目标传动比设定子模块，用于根据车速u和理想 角传动比公式计算传动比R ；目标转角计算子模块，用于根据转向盘转角θ s和传动比R计 算目标转角0m4d ；期望横摆角速度计算子模块，根据转向盘转角θ s和车速U计算期望横摆角速度 Yd, Yd与实测的横摆角速度信号Y相减得到车辆系统稳态误差，将误差值乘以反馈增益 K0可计算出目标转角反馈修正值；AFS目标转角确定模块将目标转角计算模块输出的目标转角、目标转角反馈修正 值和协调控制模块输出的目标转角协调控制量三者相加可得到目标转角控制信号<formula>formula see original document page 5</formula>其中，θ m4d = Kb θ s，Kb为直流增益，与转向系统的传动比R相关。上述技术方案将目标转角计算模块输出的目标转角θ m4d、目标转角的反馈修正值 K0 (Y-Yd)、协调控制模块输出的目标转角协调控制量Δ θ三者之和作为目标转角控制信 号，提高车辆在高速时的行驶稳定性和低速时的转向轻便性。作为本专利技术的进一步改进，所述EPS目标转矩确定模块，包括计算目标转矩的助 力系数K(U)设定子模块、助力矩计算子模块、转向盘转速计算子模块、权重系数火(么)计算 子模块和助力矩补偿量计算子模块五个子模块，用于根据扭矩传感器信号、转向盘转角信 号和估算的转向盘转速计算目标助力矩；其中，助力系数K(U)设定子模块和助力矩计算子 模块，用于计算输出常规助力矩值Tal，常规助力矩值Tal为转向轴扭矩Th与比例系数K(U) 之积；转向盘转速计算子模块、权重系数火(么)计算子模块和助力矩补偿量计算子模块，用 于计算输出补偿助力矩值Ta2，补偿助力矩值Ta2为转向盘转角θ s与权重系数火(式)之积，其 中，权重系数尤(么)随转向盘转速的提高而变大；常规助力矩值和助力矩补偿量值叠加后得 到目标助力矩Tarrf。在车速一定的情况下，本专利技术所述控制装置，根据转向盘转速计算助力矩补偿量， 结合依据车速计算的常规助力矩对EPS系统实施控制，因此是一种优选的助力矩计算方 法，能够解决因增加AFS系统而而导致的转向系统惯性矩增大的问题，进一步提高了转向 轻便性和转向灵敏性。作为本专利技术的进一步改进，所述协调控制模块包括侧向加速度估算子模块和协调 控制量计算子模块；整个协调控制系统还包括AFS控制单元、AFS执行机构、ESP控制单元和 ESP执行机构；AFS控制单元和AFS机构组成AFS控制回路；ESP控制单元和ESP执行机构 组成ESP控制回路；侧向加速度估算子模块根据横摆角速度信号和前轮转角信号估算侧向 角速度ay，并把计算结果输出给协调控制量计算子模块，根据已设定的算法，协调控制模块 向AFS控制单元和ESP控制单元分别输出目标转角协调控制量Δ θ、横摆力矩补偿量ΔΜ， 两控制单元结合各自信号处理单元提供的传感器信号值计算出相应的控制量值，对整车系统进行稳定性控制。整个协调控制系统分为三层协调层、控制层和执行层，各层之间相互 关联，构成一个闭环控制回路。作为本专利技术的进一步改进，所述协调控制模块依据侧向加速度值把轮胎的工作区 域分为线性区域、非线性区域和饱和区域三段，根据输入的侧向加速度信号值，判别轮胎所 处的工作区域，参考此时的质心侧偏角，通过分配主动转向系统的协调控制量△ θ和稳定 性控制系统的协调控制量Δ M来进行相应的控制线性区域，由AFS控制回路单独控制；非 线性区域，由AFS控制回路和ESP控制回路联合控制；饱和区域，由ESP控制回路单独控制。附图说明图1是本专利技术实施例的汽车主动转向系统结构示意图；图2是本专利技术实施例的主动转向系统控制装置方框图；图3是本专利技术实施例的助力控制模块方框图；图4是本专利技术实施例的可变传动比控制模块方框图； 图5是本专利技术实施例的可变传动比特性曲线；图6是本专利技术实施例的协调控制系统方框具体实施例方式本专利技术优选主动前轮转向系统(AFS)、电动助力转向系统(EPS)和电子稳定性程 序(ESP)作为实施例，但本实施例不限制本专利技术，凡是采用与本专利技术相似结构或相似变化 的控制装置均应列入本专利技术的保护范围，例如，本本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于汽车主动转向系统的控制装置，该装置包括ＡＦＳ目标转角确定模块、助位移电机调节模块、ＥＰＳ目标转矩确定模块、助力电机调节模块和协调控制模块；其中ＡＦＳ目标转角确定模块结合协调控制模块为助位移电机调节模块提供目标转角值，ＥＰＳ目标转矩确定模块为助力电机调节模块提供出目标转矩值，协调控制模块通过ＣＡＮ总线与ＥＳＰ控制单元进行通讯；所述ＡＦＳ目标转角确定模块包括目标传动比设定子模块、目标转角计算子模块和期望横摆角速度计算子模块；其中，目标传动比设定子模块，根据车速ｕ和理想角传动比曲线计算传动比Ｒ；目标转角计算子模块，根据转向盘转角θ↓［Ｓ］和传动比Ｒ计算目标转角值θ↓［ｍ４ｄ］；期望横摆角速度计算子模块，根据转向盘转角θ↓［Ｓ］和车速ｕ计算期望横摆角速度γ↓［ｄ］，γ↓［ｄ］与实测的横摆角速度信号γ相减得到车辆系统稳态误差，该误差值乘以反馈增益Ｋ↓［β］即为目标转角反馈修正值；ＡＦＳ目标转角确定模块将目标转角计算模块输出的目标转角值、目标转角反馈修正值和协调控制模块输出的目标转角协调控制量三者相加得到目标转角控制信号：θ↓［ｍ４ｒｅｆ］＝Ｋ↓［ｂ］θ↓［ｓ］＋Ｋ↓［β］（γ－γ↓［ｄ］）＋Δθ其中，θ↓［ｍ４ｄ］＝Ｋ↓［ｂ］θ↓［Ｓ］，Ｋ↓［ｂ］为直流增益，与转向系统的传动比Ｒ相关。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：商高高，洪泽，罗石，谢振国，张超，曹为欣，
申请(专利权)人：江苏长江环境科技工程有限公司，商高高，洪泽，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]
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