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CN111055918B - 一种基于双绕组电机的双电机线控转向系统及其控制方法 - Google Patents

一种基于双绕组电机的双电机线控转向系统及其控制方法 Download PDF

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CN111055918B CN201911308231.8A CN201911308231A CN111055918B CN 111055918 B CN111055918 B CN 111055918B CN 201911308231 A CN201911308231 A CN 201911308231A CN 111055918 B CN111055918 B CN 111055918B
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Abstract

本发明公开了一种基于双绕组电机的双电机线控转向系统及其控制方法，系统包括：方向盘、转向管柱总成、路感总成、双电机转向执行装置、转向控制单元、电磁离合器；本发明融合了双绕组电机的功能，双绕组电机两套绕组同时工作的工作模式，相比于单绕组电机能输出更大的转矩，相比于双绕组电动液压助力转向系统，具备更快的响应速度和更低的能耗。

Description

一种基于双绕组电机的双电机线控转向系统及其控制方法
技术领域
本发明属于汽车转向系统技术领域，具体指代一种基于双绕组电机的双电机线控转向系统及其控制方法。
背景技术
随着汽车智能化程度越来越高，汽车上的各个执行模块都趋于线控化。其中线控转向系统能够提高汽车安全性能，改善驾驶特性，增强操纵性，为驾驶员提供更为真实的路感，成为当前人们研究的热点。
现有线控转向系统中，中国专利申请号为CN201711344340.6中公开了一种两个电机通过行星齿轮机构带动转向器齿条移动，进而带动转向横拉杆移动完成转向动作的转向系统；中国专利申请号为CN201711346835.2中公开了一种将一个电机布置在下转向管柱上，另外两个电机布置在转向横拉杆上，并且根据转向所需力矩的大小来决定工作电机的个数的多电机线控转向系统；但是由于安装空间和成本的限制，线控转向系统的电机往往功率较小，上述双电机线控转向系统存在提供的转向力矩较小的问题，而多电机线控转向系统又存在安装空间大和成本较高的问题。
针对上述问题，中国专利申请号为CN201510946353.5中公开了一种利用双绕组电机带动油泵提供液压助力带动下转向管柱旋转，进而通过转向器带动转向横拉杆运动完成转向动作的双绕组电机电动液压助力转向系统，能够提供较大的转向力矩，但是液压助力又存在能耗较大和响应速度不如电动转向等问题。
发明内容
针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于双绕组电机的双电机线控转向系统及其控制方法，以解决现有技术中难以实现转向系统较大的转向力矩和较快的响应速度的问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明的一种基于双绕组电机的双电机线控转向系统，包括：方向盘、转向管柱总成、路感总成、双电机转向执行装置、转向控制单元、电磁离合器；其中，
所述方向盘连接转向管柱总成，转向管柱总成包括：第一转向管柱、第一转矩传感器、转角传感器；方向盘输入的作用力经过第一转向管柱作用于路感总成上，第一转向管柱上分别固定安装第一转矩传感器、转角传感器；
所述路感总成包括：路感电机、第二转矩传感器、第一蜗轮蜗杆；路感电机输出端经过第二转矩传感器与第一蜗轮蜗杆的蜗轮端连接，第一蜗轮蜗杆的蜗杆端固定在第一转向管柱上；路感电机输出的反馈力矩依次经过第一蜗轮蜗杆、第一转向管柱，传递至方向盘；
所述双电机转向执行装置包括：第一电机模块、双绕组电机模块、转向横拉杆、转向梯形、转向车轮；
第一电机模块包括：第一电机、第三转矩传感器、单向离合器、第二蜗轮蜗杆、第二转向管柱、滚珠丝杆、位移传感器；位移传感器安装在滚珠丝杆上，第一电机的输出端依次通过第三转矩传感器、单向离合器、第二蜗轮蜗杆、第二转向管柱连接到滚珠丝杆的螺母；滚珠丝杆的丝杆端将转向横拉杆打断，滚珠丝杆两端与转向横拉杆被打断的两个端口轴向固定连接；第一电机输出的旋转运动经单向离合器、第二蜗轮蜗杆转换为第二转向管柱的旋转运动，第二转向管柱的旋转运动又经过滚珠丝杆转换为转向横拉杆的位移运动；
双绕组电机模块包括：继电器控制单元、双绕组电机、第一电流传感器、第二电流传感、减速机构；
继电器控制单元包括：继电器控制器及继电器；继电器控制器的输入端连接转向控制单元，继电器控制器的输出端连接继电器；
双绕组电机包括：定子铁芯、转子组件、机座、第一套绕组、第二套绕组、双绕组电机输出轴；
第一套绕组包括A相绕组、B相绕组、C相绕组；第二套绕组包括a相绕组、b相绕组、c相绕组；第一套绕组输入端分为三条支路，分别连接A相绕组输入端、B相绕组输入端、C相绕组输入端；第二套绕组输入端分为三条支路，分别连接a相绕组输入端、b相绕组输入端、c相绕组输入端；
定子铁芯上分布有定子槽，第一套绕组和第二套绕组的同一相绕组之间错开电角度30°嵌放在不同的定子槽中，定子铁芯固定在机座上；第一套绕组的输入端与第一电流传感器连接，第二套绕组的输入端与第二电流传感器连接；
转子组件包括：转子铁芯、转子绕组；转子绕组绕在转子铁芯上，转子铁芯固定在双绕组电机输出轴上；第一套绕组和第二套绕组同时进行工作，产生合成磁场，在转子绕组中产生感应电流，感应电流在磁场的作用下带动转子铁芯旋转，转子铁芯通过双绕组电机输出轴将转矩输出；
减速机构包括：小齿轮、皮带、大齿轮；小齿轮沿轴向固定在双绕组电机输出轴上，皮带连接小齿轮和大齿轮，大齿轮内部带有螺纹，沿轴向套在滚珠丝杆上；
所述转向控制单元包括：主控制器和车辆其它状态单元；主控制器的输入端与上述各传感器电气连接，并获取第一转矩信号、第二转矩信号、第三转矩信号、第一电流信号、第二电流信号、转角信号、转向横拉杆位移信号；车辆其它状态单元为主控制器提供当前车辆状态的车速信号和横摆角速度信号；主控制器的输出端连接路感总成、电磁离合器、第一电机、继电器控制单元；
所述电磁离合器包括：衔铁、主动轴、从动轴、电磁铁、摩擦片组；主动轴沿轴向固定在第一转向管柱，从动轴沿轴向固定在第二转向管柱，衔铁套在主动轴上，可轴向移动，电磁铁固定在主动轴上，摩擦片组固定在从动轴上，电磁铁位于衔铁与摩擦片组之间；主控制器输出的电磁离合器控制信号来控制线圈的通断电，进而控制电磁离合器的结合与分离。
进一步地，所述双绕组电机输出轴相对于转向横拉杆平行布置，经减速机构连接到滚珠丝杆上；双绕组电机输出轴的旋转运动转换为小齿轮的旋转运动，小齿轮的旋转运动通过皮带转换为大齿轮的旋转运动，大齿轮的旋转运动通过滚珠丝杆转换为转向横拉杆的位移运动。
进一步地，所述滚珠丝杆的螺母带动滚珠丝杆的位移和大齿轮旋转带动所述丝杆的位移在转向横拉杆上进行叠加，进而带动转向梯形和转向车轮完成转向动作。
进一步地，所述双绕组电机为无刷直流电机。
进一步地，所述第一电流传感器和第二电流传感器为霍尔电流传感器。
进一步地，所述主控制器包括信号处理单元、转向决策单元、转向数据库、诊断单元、故障报警单元、电机驱动单元和电磁离合器驱动单元；信号处理单元与上述各传感器电气连接，获取各传感器实时采集的信号，同时信号处理单元与上述车辆其它状态单元电气连接，获取车辆的其它状态信号；转向决策单元分别通过车载通讯线路接收信号处理单元、转向数据库和诊断单元的输入信号，经过计算通过车载通讯线路分别向电机驱动单元和电磁离合器驱动单元输出指令，电机驱动单元输出路感电机、第一电机、双绕组电机的控制信号，电磁离合器驱动单元输出电磁离合器控制信号，完成转向动作的控制过程。
进一步地，所述电磁铁包括线圈、磁轭；线控转向正常时，线圈不通电，磁轭与衔铁分离，摩擦片组不传递转矩，电磁离合器分离；线控转向失效时，线圈通电，磁轭吸合衔铁，将摩擦片组压紧，摩擦片组通过摩擦力传递转矩，电磁离合器结合；方向盘的转矩通过第一转向管柱、电磁离合器、第二转向管柱、滚珠丝杆传递给转向横拉杆、转向梯形和转向车轮，完成转向动作。
本发明的一种基于双绕组电机的双电机线控转向系统的控制方法，基于上述系统，包括以下步骤：
1)根据车辆驾驶情况，输入方向盘转角；
2)信号处理单元实时接收转角信号，第一转矩信号，第二转矩信号，第三转矩信号，第一电流信号，第二电流信号，转向横拉杆位移信号，车速信号，横摆角速度信号，通过计算得到当前车辆状态信号，并传输给转向决策单元；
3)转向决策单元根据转向数据库中存储的各个车辆状态下期望的车辆前轮转角和期望的驾驶路感对上述当前车辆状态信号进行转向决策计算，得到下一时刻期望的车辆前轮转角，并计算出下一时刻期望的车辆前轮转角对应的转向横拉杆位移；同时还得到下一时刻期望的驾驶路感，并计算出下一时刻期望的驾驶路感对应的转向管柱力矩；转向决策单元向电机驱动单元和电磁离合器控制单元输出指令；
4)诊断单元在车辆行驶过程中，检测系统是否正常工作，电机驱动单元根据转向决策单元的输出指令，选择不同的工作模式，分别输出路感电机控制信号、第一电机控制信号、包含第一套绕组和第二套绕组工作状态的双绕组电机控制信号，继电器控制器根据双绕组电机控制信号判断第一套绕组和第二套绕组工作状态，进而控制继电器内部触点的连接方式；同时，电磁离合器驱动单元根据转向决策单元的输出指令输出电磁离合器控制信号，控制电磁离合器的结合和分离。
进一步地，所述步骤4)电机驱动单元工作模式的选择具体包括以下步骤：
41)当系统所需助力转矩小于等于第一电机所能提供的最大助力转矩，单向离合器闭合，启动第一电机，第一电机作为转角电机，转向横拉杆位移取决于第一电机；
42)当系统所需助力转矩大于第一电机所能提供的最大助力转矩，小于等于第一电机和双绕组电机第一套绕组工作所能提供的最大助力转矩之和，单向离合器闭合，第一电机作为转角电机满负荷工作，继电器触点a连接触点c，触点b连接触点d，启动双绕组电机的第一套绕组作为转矩电机，转向横拉杆位移取决于第一电机和双绕组电机的第一套绕组；
43)当系统所需助力转矩大于第一电机和双绕组电机第一套绕组工作所能提供的最大助力转矩之和，小于等于第一电机和双绕组电机两套绕组同时工作所能提供的最大助力转矩之和，单向离合器闭合，第一电机作为转角电机满负荷工作，同时启动双绕组电机的两套绕组，继电器触点a连接触点c，触点b连接触点d，触点a连接触点e，触点b连接触点f，双绕组电机的两套绕组同时工作作为转矩电机，转向横拉杆位移取决于第一电机和双绕组电机的两套绕组；
44)当系统所需助力转矩大于第一电机和双绕组电机两套绕组同时工作所能提供的最大助力转矩之和，第一电机和双绕组电机同时满负荷工作，电磁离合器单元同时控制电磁离合器闭合，线控转向和机械转向同时进行，单向离合器闭合，第一电机作为转角电机，继电器触点a连接触点c，触点b连接触点d，触点a连接触点e，触点b连接触点f，双绕组电机两套绕组同时工作作为转矩电机，转向横拉杆位移取决于第一电机、双绕组电机的两套绕组和方向盘输入的力矩；
45)当第一电机故障时，单向离合器断开，继电器触点a连接触点c，触点b连接触点d，触点a连接触点e，触点b连接触点f，双绕组电机作为转角电机，转向横拉杆位移取决于双绕组电机的两套绕组，触发故障报警单元，提醒驾驶员故障信息；
46)当双绕组电机两套绕组均故障时，继电器所有触点断开，单向离合器闭合，第一电机作为转角电机，转向横拉杆位移取决于第一电机，触发故障报警单元；
47)当第一电机故障且双绕组电机的第一套绕组故障时，单向离合器断开，继电器触点a连接触点e，触点b连接触点f，双绕组电机的第二套绕组作为转角电机，转向横拉杆位移取决于双绕组电机的第二套绕组，触发故障报警单元，提醒驾驶员故障信息；
48)当第一电机故障且双绕组电机的第二套绕组故障时，单向离合器断开，继电器触点a连接触点c，触点b连接触点d，双绕组电机的第一套绕组作为转角电机，转向横拉杆位移取决于双绕组电机的第一套绕组，触发故障报警单元，提醒驾驶员故障信息；
49)当双绕组电机的第一套绕组故障时，单向离合器闭合，第一电机作为转角电机，继电器触点a连接触点e，触点b连接触点f，双绕组电机的第二套绕组作为转矩电机，转向横拉杆位移取决于第一电机和双绕组电机的第二套绕组，触发故障报警单元，提醒驾驶员故障信息；
50)当双绕组电机的第二套绕组故障时，单向离合器闭合，第一电机作为转角电机，继电器触点a连接触点c，触点b连接触点d，双绕组电机的第一套绕组作为转矩电机，转向横拉杆位移取决于第一电机和双绕组电机的第一套绕组，触发故障报警单元，提醒驾驶员故障信息；
51)当第一电机和双绕组电机的两套绕组均出现故障时，单向离合器断开，继电器所有触点均断开，电磁离合器闭合，转向横拉杆位移取决于方向盘输入的转矩，触发故障报警单元，并提示驾驶员进行紧急制动操作。
进一步地，所述步骤4)具体还包括：路感电机输出的反馈力矩通过第一蜗轮蜗杆作用在第一转向管柱上，然后传递至方向盘，给驾驶员提供驾驶路感；第一电机输出的助力力矩经单向离合器、第二蜗轮蜗杆、第二转向管柱作用在滚珠丝杆上，转化为转向横拉杆的位移；双绕组电机输出的助力转矩经减速机构作用在滚珠丝杆上，转化为转向横拉杆的位移；第一电机和双绕组电机对转向横拉杆作用的位移进行叠加，并向转向梯形和转向车轮输出，转换为下一时刻的前轮转角。
进一步地，所述步骤4)具体还包括：采用模糊PID控制，能实时调整控制器参数，具体步骤如下：
52)在车辆行驶过程中，转向决策单元计算出下一时刻期望的转向横拉杆位移xc，位移传感器采集当前时刻转向横拉杆实际位移x；
53)以下一时刻期望的转向横拉杆位移和当前时刻转向横拉杆实际位移的偏差e和偏差变化率ec作为控制器的输入量；
54)偏差e和偏差变化率ec经由模糊控制器的模糊推理，按照模糊规则输出调节量ΔKp、ΔKi、ΔKd，实施对PID控制器的参数Kp、Ki、Kd进行调整，保证对转向横拉杆位移的控制效果；随车辆动态参数的实时调整之后的PID控制参数为：
Figure BDA0002323747550000051
其中，Kp0、Ki0、Kd0为PID控制器的初始参数；
55)循环上述控制，直至达到期望的转向横拉杆位移，完成转向动作。
进一步地，上述模糊PID控制具体还包括：
56)输入量偏差e和偏差变化率ec的模糊论域分别为[-10,10]、[-1,1]，输出量ΔKp、ΔKi、ΔKd的模糊论域分别为[-3,3]、[-0.6,0.6]、[-3,3]；输入输出量模糊集均为{NB，NS，NM，ZO，PS，PM，PB}＝{负大，负中，负小，零，正小，正中，正大}；输入输出量的模糊论域值均为{-3，-2，-1,0,1,2,3}，输入输出量的均服从三角隶属度函数曲线分布；
57)模糊控制规则如下：当偏差e较大时，取较大的ΔKp和较小的ΔKi、ΔKd值；当偏差e中等时，取较小的ΔKp和适中的ΔKi、ΔKd值；当偏差e较小时，取较大的ΔKp、ΔKi值，取适中的ΔKd值；当偏差ec较大时，取较小的ΔKd值；当偏差ec较小时，取适中的ΔKd值；
58)根据以上模糊控制规则，建立ΔKP、ΔKi、ΔKd的模糊规则表，从而得到模糊PID控制器调整后的控制参数。
本发明的有益效果：
本发明融合了双绕组电机的功能，双绕组电机两套绕组同时工作的工作模式，相比于单绕组电机能输出更大的转矩，相比于双绕组电动液压助力转向系统，具备更快的响应速度和更低的能耗；
本发明具有电机、电机绕组双重硬件冗余功能；单个电机出现故障，由另一个电机驱动完成转向动作；双绕组电机的单个绕组出现故障，由另一个绕组驱动完成转向动作，进一步提高的双电机线控转向系统的可靠性，增强了车辆安全性；
本发明采用模糊PID控制方法，可根据车辆当前状态对控制器的参数进行实时调整，具有较强的抗干扰能力和较好的鲁棒性，保证了转向执行的精准度和车辆行驶的安全性。
附图说明
图1为本发明基于双绕组电机的双电机线控转向系统原理结构框图；
图2为本发明电机驱动单元工作模式切换流程图；
图3为本发明双绕组电机工作模式切换原理结构图；
图4为本发明控制方法流程图；
图5为本发明模糊PID控制原理结构图；
图中，1-方向盘，2-转角传感器，3-第一转向管柱，4-第一转矩传感器，5-第一蜗轮蜗杆，6-电磁离合器，7-第一电机，8-第三转矩传感器，9-单向离合器，10-第二蜗轮蜗杆，11-第二转向管柱，12-转向车轮，13-转向梯形，14-转向横拉杆，15-螺母，16-滚珠丝杆，17-位移传感器，18-减速机构，19-双绕组电机输出轴，20-第二套绕组，21-第一套绕组，22-第二电流传感器，23-继电器控制单元，24-双绕组电机模块，25-第一电流传感器，26-车辆其它状态单元，27-主控制器，28-路感电机，29-第二转矩传感器；
A-转角信号，B-第一转矩信号，C-第二转矩信号，D-第三转矩信号，E-第一电流信号，F-第二电流信号，G-转向横拉杆位移信号，H-第一电机控制信号，I-双绕组电机控制信号，J-路感电机控制信号，K-电磁离合器控制信号，M-车速信号，N-横摆角速度信号；
T-系统所需助力转矩，T1-第一电机所能提供最大助力转矩，Td1-双绕组电机第一套绕组所能提供最大助力转矩，Td1+Td2-双绕组电机两套绕组所能提供的最大助力转矩。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
参照图1至图3所示，本发明的一种基于双绕组电机的双电机线控转向系统，包括：方向盘1、转向管柱总成、路感总成、双电机转向执行装置、转向控制单元、电磁离合器6；其中
所述方向盘1连接转向管柱总成，转向管柱总成包括：第一转向管柱3、第一转矩传感器4、转角传感器2；方向盘1输入的作用力经过第一转向管柱3作用于路感总成上，第一转向管柱3上分别固定安装第一转矩传感器4、转角传感器2；
所述路感总成包括：路感电机28、第二转矩传感器29、第一蜗轮蜗杆5；路感电机28输出端经过第二转矩传感器29与第一蜗轮蜗杆5的蜗轮端连接，第一蜗轮蜗杆5的蜗杆端固定在第一转向管柱3上；路感电机28输出的反馈力矩依次经过第一蜗轮蜗杆5、第一转向管柱3，传递至方向盘1；
所述双电机转向执行装置包括：第一电机模块、双绕组电机模块24、转向横拉杆14、转向梯形13、转向车轮12；
第一电机模块包括：第一电机7、第三转矩传感器8、单向离合器9、第二蜗轮蜗杆10、第二转向管柱11、滚珠丝杆16、位移传感器17；位移传感器17安装在滚珠丝杆16上，第一电机7的输出端依次通过第三转矩传感器8、单向离合器9、第二蜗轮蜗杆10、第二转向管柱11连接到滚珠丝杆16的螺母15；滚珠丝杆16的丝杆端将转向横拉杆14打断，滚珠丝杆16两端与转向横拉杆14被打断的两个端口轴向固定连接；第一电机7输出的旋转运动经单向离合器9、第二蜗轮蜗杆10转换为第二转向管柱11的旋转运动，第二转向管柱11的旋转运动又经过滚珠丝杆16转换为转向横拉杆14的位移运动；
双绕组电机模块24包括：继电器控制单元23、双绕组电机、第一电流传感器25、第二电流传感22、减速机构18；
继电器控制单元23包括：继电器控制器及继电器；继电器控制器的输入端连接转向控制单元，继电器控制器的输出端连接继电器；
双绕组电机包括：定子铁芯、转子组件、机座、第一套绕组21、第二套绕组20、双绕组电机输出轴19；
第一套绕组包括A相绕组、B相绕组、C相绕组；第二套绕组包括a相绕组、b相绕组、c相绕组；第一套绕组输入端分为三条支路，分别连接A相绕组输入端、B相绕组输入端、C相绕组输入端；第二套绕组输入端分为三条支路，分别连接a相绕组输入端、b相绕组输入端、c相绕组输入端；
定子铁芯上分布有定子槽，第一套绕组和第二套绕组的同一相绕组之间错开电角度30°嵌放在不同的定子槽中，定子铁芯固定在机座上；第一套绕组的输入端与第一电流传感器连接，第二套绕组的输入端与第二电流传感器连接；
转子组件包括：转子铁芯、转子绕组；转子绕组绕在转子铁芯上，转子铁芯固定在双绕组电机输出轴上；第一套绕组和第二套绕组同时进行工作，产生合成磁场，在转子绕组中产生感应电流，感应电流在磁场的作用下带动转子铁芯旋转，转子铁芯通过双绕组电机输出轴将转矩输出；
减速机构包括：小齿轮、皮带、大齿轮；小齿轮沿轴向固定在双绕组电机输出轴上，皮带连接小齿轮和大齿轮，大齿轮内部带有螺纹，沿轴向套在滚珠丝杆16上；
所述转向控制单元包括：主控制器27和车辆其它状态单元26；主控制器27的输入端与上述各传感器电气连接，并获取第一转矩信号、第二转矩信号、第三转矩信号、第一电流信号、第二电流信号、转角信号、转向横拉杆位移信号；车辆其它状态单元为主控制器提供当前车辆状态的车速信号和横摆角速度信号；主控制器的输出端连接路感总成、电磁离合器、第一电机、继电器控制单元；
所述电磁离合器6包括：衔铁、主动轴、从动轴、电磁铁、摩擦片组；主动轴沿轴向固定在第一转向管柱3，从动轴沿轴向固定在第二转向管柱11，衔铁套在主动轴上，可轴向移动，电磁铁固定在主动轴上，摩擦片组固定在从动轴上，电磁铁位于衔铁与摩擦片组之间；主控制器输出的电磁离合器控制信号来控制线圈的通断电，进而控制电磁离合器的结合与分离。
其中，所述双绕组电机输出轴19相对于转向横拉杆14平行布置，经减速机构18连接到滚珠丝杆16上；双绕组电机输出轴19的旋转运动转换为小齿轮的旋转运动，小齿轮的旋转运动通过皮带转换为大齿轮的旋转运动，大齿轮的旋转运动通过滚珠丝杆16转换为转向横拉杆14的位移运动；
其中，所述滚珠丝杆的螺母15带动滚珠丝杆的位移和大齿轮旋转带动所述丝杆16的位移在转向横拉杆14上进行叠加，进而带动转向梯形13和转向车轮12完成转向动作。
其中，所述双绕组电机为无刷直流电机。
其中，所述第一电流传感器和第二电流传感器为霍尔电流传感器。
其中，所述主控制器包括信号处理单元、转向决策单元、转向数据库、诊断单元、故障报警单元、电机驱动单元和电磁离合器驱动单元；信号处理单元与上述各传感器电气连接，获取各传感器实时采集的信号，同时信号处理单元与上述车辆其它状态单元电气连接，获取车辆的其它状态信号；转向决策单元分别通过车载通讯线路接收信号处理单元、转向数据库和诊断单元的输入信号，经过计算通过车载通讯线路分别向电机驱动单元和电磁离合器驱动单元输出指令，电机驱动单元输出路感电机、第一电机、双绕组电机的控制信号，电磁离合器驱动单元输出电磁离合器控制信号，完成转向动作的控制过程；诊断单元用于检测车辆行驶过程中系统是否正常工作；故障报警单元用于提醒驾驶员故障信息；转向数据库中存储的各车辆状态下期望的车辆前轮转角和期望的驾驶路感。
其中，所述电磁铁包括：线圈、磁轭；线控转向正常时，线圈不通电，磁轭与衔铁分离，摩擦片组不传递转矩，电磁离合器分离；线控转向失效时，线圈通电，磁轭吸合衔铁，将摩擦片组压紧，摩擦片组通过摩擦力传递转矩，电磁离合器结合；方向盘的转矩通过第一转向管柱、电磁离合器、第二转向管柱、滚珠丝杆传递给转向横拉杆、转向梯形和转向车轮，完成转向动作。
参照图4所示，本发明的一种基于双绕组电机的双电机线控转向系统的控制方法，基于上述系统，包括以下步骤：
1)根据车辆驾驶情况，输入一个方向盘转角；
2)信号处理单元实时接收转角信号A，第一转矩信号B，第二转矩信号C，第三转矩信号D，第一电流信号E，第二电流信号F，转向横拉杆位移信号G，车速信号M，横摆角速度信号N，通过计算得到当前车辆状态信号，并传输给转向决策单元；
3)转向决策单元根据转向数据库中存储的各个车辆状态下期望的车辆前轮转角和期望的驾驶路感对上述当前车辆状态信号进行转向决策计算，得到下一时刻期望的车辆前轮转角，并计算出下一时刻期望的车辆前轮转角对应的转向横拉杆位移；同时还得到下一时刻期望的驾驶路感，并计算出下一时刻期望的驾驶路感对应的转向管柱力矩；转向决策单元向电机驱动单元和电磁离合器控制单元输出指令；
4)诊断单元在车辆行驶过程中，检测系统是否正常工作，电机驱动单元根据转向决策单元的输出指令，选择不同的工作模式，分别输出路感电机控制信号J、第一电机控制信号H、包含第一套绕组和第二套绕组工作状态的双绕组电机控制信号I，继电器控制器根据双绕组电机控制信号判断第一套绕组和第二套绕组工作状态，进而控制继电器内部触点的连接方式；同时，电磁离合器驱动单元根据转向决策单元的输出指令输出电磁离合器控制信号K，控制电磁离合器的结合和分离。
所述步骤4)电机驱动单元工作模式的选择具体包括以下步骤：
41)当系统所需助力转矩T小于等于第一电机所能提供的最大助力转矩T1，单向离合器闭合，启动第一电机，第一电机作为转角电机，转向横拉杆位移取决于第一电机；
42)当系统所需助力转矩大于第一电机所能提供的最大助力转矩，小于等于第一电机和双绕组电机第一套绕组工作所能提供的最大助力转矩Td1之和，单向离合器闭合，第一电机作为转角电机满负荷工作，继电器触点a连接触点c，触点b连接触点d，启动双绕组电机的第一套绕组作为转矩电机，转向横拉杆位移取决于第一电机和双绕组电机的第一套绕组；
43)当系统所需助力转矩大于第一电机和双绕组电机第一套绕组工作所能提供的最大助力转矩之和，小于等于第一电机和双绕组电机两套绕组同时工作所能提供的最大助力转矩Td1+Td2之和，单向离合器闭合，第一电机作为转角电机满负荷工作，同时启动双绕组电机的两套绕组，继电器触点a连接触点c，触点b连接触点d，触点a连接触点e，触点b连接触点f，双绕组电机的两套绕组同时工作作为转矩电机，转向横拉杆位移取决于第一电机和双绕组电机的两套绕组；
44)当系统所需助力转矩大于第一电机和双绕组电机两套绕组同时工作所能提供的最大助力转矩之和，第一电机和双绕组电机同时满负荷工作，电磁离合器单元同时控制电磁离合器闭合，线控转向和机械转向同时进行，单向离合器闭合，第一电机作为转角电机，继电器触点a连接触点c，触点b连接触点d，触点a连接触点e，触点b连接触点f，双绕组电机两套绕组同时工作作为转矩电机，转向横拉杆位移取决于第一电机、双绕组电机的两套绕组和方向盘输入的力矩；
45)当第一电机故障时，单向离合器断开，继电器触点a连接触点c，触点b连接触点d，触点a连接触点e，触点b连接触点f，双绕组电机作为转角电机，转向横拉杆位移取决于双绕组电机的两套绕组，触发故障报警单元，提醒驾驶员故障信息；
46)当双绕组电机两套绕组均故障时，继电器所有触点断开，单向离合器闭合，第一电机作为转角电机，转向横拉杆位移取决于第一电机，触发故障报警单元，提醒驾驶员故障信息；
47)当第一电机故障且双绕组电机的第一套绕组故障时，单向离合器断开，继电器触点a连接触点e，触点b连接触点f，双绕组电机的第二套绕组作为转角电机，转向横拉杆位移取决于双绕组电机的第二套绕组，触发故障报警单元，提醒驾驶员故障信息；
48)当第一电机故障且双绕组电机的第二套绕组故障时，单向离合器断开，继电器触点a连接触点c，触点b连接触点d，双绕组电机的第一套绕组作为转角电机，转向横拉杆位移取决于双绕组电机的第一套绕组，触发故障报警单元，提醒驾驶员故障信息；
49)当双绕组电机的第一套绕组故障时，单向离合器闭合，第一电机作为转角电机，继电器触点a连接触点e，触点b连接触点f，双绕组电机的第二套绕组作为转矩电机，转向横拉杆位移取决于第一电机和双绕组电机的第二套绕组，触发故障报警单元，提醒驾驶员故障信息；
50)当双绕组电机的第二套绕组故障时，单向离合器闭合，第一电机作为转角电机，继电器触点a连接触点c，触点b连接触点d，双绕组电机的第一套绕组作为转矩电机，转向横拉杆位移取决于第一电机和双绕组电机的第一套绕组，触发故障报警单元，提醒驾驶员故障信息；
51)当第一电机和双绕组电机的两套绕组均出现故障时，单向离合器断开，继电器所有触点均断开，电磁离合器闭合，转向横拉杆位移取决于方向盘输入的转矩，触发故障报警单元，并提示驾驶员进行紧急制动操作。
所述步骤4)具体还包括：路感电机输出的反馈力矩通过第一蜗轮蜗杆作用在第一转向管柱上，然后传递至方向盘，给驾驶员提供驾驶路感；第一电机输出的助力力矩经单向离合器、第二蜗轮蜗杆、第二转向管柱作用在滚珠丝杆上，转化为转向横拉杆的位移；双绕组电机输出的助力转矩经减速机构作用在滚珠丝杆上，转化为转向横拉杆的位移；第一电机和双绕组电机对转向横拉杆作用的位移进行叠加，并向转向梯形和转向车轮输出，转换为下一时刻的前轮转角。
参照图5所示，所述步骤4)具体还包括：采用模糊PID控制，能实时调整控制器参数，具体步骤如下：
52)在车辆行驶过程中，转向决策单元计算出下一时刻期望的转向横拉杆位移xc，位移传感器采集当前时刻转向横拉杆实际位移x；
53)以下一时刻期望的转向横拉杆位移和当前时刻转向横拉杆实际位移的偏差e和偏差变化率ec作为控制器的输入量；
54)偏差e和偏差变化率ec经由模糊控制器的模糊推理，按照模糊规则输出调节量ΔKp、ΔKi、ΔKd，实施对PID控制器的参数Kp、Ki、Kd进行调整，使得PID控制参数对汽车转向的各种运动状态有很好的控制效果，保证对转向横拉杆位移的控制效果；随车辆动态参数的实时调整之后的PID控制参数为：
Figure BDA0002323747550000111
其中，Kp0、Ki0、Kd0为PID控制器的初始参数；
55)循环上述控制，直至达到期望的转向横拉杆位移，完成转向动作。
上述模糊PID控制具体还包括：
56)输入量偏差e和偏差变化率ec的模糊论域分别为[-10,10]、[-1,1]，输出量ΔKp、ΔKi、ΔKd的模糊论域分别为[-3,3]、[-0.6,0.6]、[-3,3]；输入输出量模糊集均为{NB，NS，NM，ZO，PS，PM，PB}＝{负大，负中，负小，零，正小，正中，正大}；输入输出量的模糊论域值均为{-3，-2，-1,0,1,2,3}，输入输出量的均服从三角隶属度函数曲线分布；
57)模糊控制规则如下：当偏差e较大时，取较大的ΔKp和较小的ΔKi、ΔKd值；当偏差e中等时，取较小的ΔKp和适中的ΔKi、ΔKd值；当偏差e较小时，取较大的ΔKp、ΔKi值，取适中的ΔKd值；当偏差ec较大时，取较小的ΔKd值；当偏差ec较小时，取适中的ΔKd值；
58)根据以上模糊控制规则，建立表1-表3所示的ΔKP、ΔKi、ΔKd的模糊规则表，从而得到模糊PID控制器调整后的控制参数。如下：
表1
Figure BDA0002323747550000121
表2
Figure BDA0002323747550000122
表3
Figure BDA0002323747550000123
Figure BDA0002323747550000131
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于双绕组电机的双电机线控转向系统，其特征在于，包括：方向盘、转向管柱总成、路感总成、双电机转向执行装置、转向控制单元、电磁离合器；其中，
所述方向盘连接转向管柱总成，转向管柱总成包括：第一转向管柱、第一转矩传感器及转角传感器；方向盘输入的作用力经过第一转向管柱作用于路感总成上，第一转向管柱上分别固定安装第一转矩传感器、转角传感器；
所述路感总成包括：路感电机、第二转矩传感器及第一蜗轮蜗杆；路感电机输出端经过第二转矩传感器与第一蜗轮蜗杆的蜗轮端连接，第一蜗轮蜗杆的蜗杆端固定在第一转向管柱上；路感电机输出的反馈力矩依次经过第一蜗轮蜗杆、第一转向管柱，传递至方向盘；
所述双电机转向执行装置包括：第一电机模块、双绕组电机模块、转向横拉杆、转向梯形、转向车轮；
第一电机模块包括：第一电机、第三转矩传感器、单向离合器、第二蜗轮蜗杆、第二转向管柱、滚珠丝杆、位移传感器；位移传感器安装在滚珠丝杆上，第一电机的输出端依次通过第三转矩传感器、单向离合器、第二蜗轮蜗杆、第二转向管柱连接到滚珠丝杆的螺母；滚珠丝杆的丝杆端将转向横拉杆打断，滚珠丝杆两端与转向横拉杆被打断的两个端口轴向固定连接；第一电机输出的旋转运动经单向离合器、第二蜗轮蜗杆转换为第二转向管柱的旋转运动，第二转向管柱的旋转运动又经过滚珠丝杆转换为转向横拉杆的位移运动；
双绕组电机模块包括：继电器控制单元、双绕组电机、第一电流传感器、第二电流传感、减速机构；
继电器控制单元包括：继电器控制器及继电器；继电器控制器的输入端连接转向控制单元，继电器控制器的输出端连接继电器；
双绕组电机包括：定子铁芯、转子组件、机座、第一套绕组、第二套绕组、双绕组电机输出轴；
第一套绕组包括A相绕组、B相绕组、C相绕组；第二套绕组包括a相绕组、b相绕组、c相绕组；第一套绕组输入端分为三条支路，分别连接A相绕组输入端、B相绕组输入端、C相绕组输入端；第二套绕组输入端分为三条支路，分别连接a相绕组输入端、b相绕组输入端、c相绕组输入端；
定子铁芯上分布有定子槽，第一套绕组和第二套绕组的同一相绕组之间错开电角度30°嵌放在不同的定子槽中，定子铁芯固定在机座上；第一套绕组的输入端与第一电流传感器连接，第二套绕组的输入端与第二电流传感器连接；
转子组件包括：转子铁芯、转子绕组；转子绕组绕在转子铁芯上，转子铁芯固定在双绕组电机输出轴上；第一套绕组和第二套绕组同时进行工作，产生合成磁场，在转子绕组中产生感应电流，感应电流在磁场的作用下带动转子铁芯旋转，转子铁芯通过双绕组电机输出轴将转矩输出；
减速机构包括：小齿轮、皮带、大齿轮；小齿轮沿轴向固定在双绕组电机输出轴上，皮带连接小齿轮和大齿轮，大齿轮内部带有螺纹，沿轴向套在滚珠丝杆上；
所述转向控制单元包括：主控制器和车辆其它状态单元；主控制器的输入端与上述各传感器电气连接，并获取第一转矩信号、第二转矩信号、第三转矩信号、第一电流信号、第二电流信号、转角信号、转向横拉杆位移信号；车辆其它状态单元为主控制器提供当前车辆状态的车速信号和横摆角速度信号；主控制器的输出端连接路感总成、电磁离合器、第一电机、继电器控制单元；
所述电磁离合器包括：衔铁、主动轴、从动轴、电磁铁、摩擦片组；主动轴沿轴向固定在第一转向管柱，从动轴沿轴向固定在第二转向管柱，衔铁套在主动轴上，可轴向移动，电磁铁固定在主动轴上，摩擦片组固定在从动轴上，电磁铁位于衔铁与摩擦片组之间；主控制器输出的电磁离合器控制信号来控制线圈的通断电，进而控制电磁离合器的结合与分离。
2.根据权利要求1所述的基于双绕组电机的双电机线控转向系统，其特征在于，所述双绕组电机输出轴相对于转向横拉杆平行布置，经减速机构连接到滚珠丝杆上；双绕组电机输出轴的旋转运动转换为小齿轮的旋转运动，小齿轮的旋转运动通过皮带转换为大齿轮的旋转运动，大齿轮的旋转运动通过滚珠丝杆转换为转向横拉杆的位移运动。
3.根据权利要求1所述的基于双绕组电机的双电机线控转向系统，其特征在于，所述滚珠丝杆的螺母带动滚珠丝杆的位移和大齿轮旋转带动所述丝杆的位移在转向横拉杆上进行叠加，进而带动转向梯形和转向车轮完成转向动作。
4.根据权利要求1所述的基于双绕组电机的双电机线控转向系统，其特征在于，所述双绕组电机为无刷直流电机。
5.根据权利要求1所述的基于双绕组电机的双电机线控转向系统，其特征在于，所述第一电流传感器和第二电流传感器为霍尔电流传感器。
6.根据权利要求1所述的基于双绕组电机的双电机线控转向系统，其特征在于，所述主控制器包括：信号处理单元、转向决策单元、转向数据库、诊断单元、故障报警单元、电机驱动单元和电磁离合器驱动单元；信号处理单元与上述各传感器电气连接，获取各传感器实时采集的信号，同时信号处理单元与上述车辆其它状态单元电气连接，获取车辆的其它状态信号；转向决策单元分别通过车载通讯线路接收信号处理单元、转向数据库和诊断单元的输入信号，经过计算通过车载通讯线路分别向电机驱动单元和电磁离合器驱动单元输出指令，电机驱动单元输出路感电机、第一电机、双绕组电机的控制信号，电磁离合器驱动单元输出电磁离合器控制信号，完成转向动作的控制过程。
7.根据权利要求1所述的基于双绕组电机的双电机线控转向系统，其特征在于，所述电磁铁包括线圈及磁轭；线控转向正常时，线圈不通电，磁轭与衔铁分离，摩擦片组不传递转矩，电磁离合器分离；线控转向失效时，线圈通电，磁轭吸合衔铁，将摩擦片组压紧，摩擦片组通过摩擦力传递转矩，电磁离合器结合；方向盘的转矩通过第一转向管柱、电磁离合器、第二转向管柱、滚珠丝杆传递给转向横拉杆、转向梯形和转向车轮，完成转向动作。
8.一种基于双绕组电机的双电机线控转向系统的控制方法，基于上述权利要求1-7中任意一项系统，其特征在于，包括以下步骤：
1）根据车辆驾驶情况，输入方向盘转角；
2）信号处理单元实时接收转角信号，第一转矩信号，第二转矩信号，第三转矩信号，第一电流信号，第二电流信号，转向横拉杆位移信号，车速信号，横摆角速度信号，通过计算得到当前车辆状态信号，并传输给转向决策单元；
3）转向决策单元根据转向数据库中存储的各个车辆状态下期望的车辆前轮转角和期望的驾驶路感对上述当前车辆状态信号进行转向决策计算，得到下一时刻期望的车辆前轮转角，并计算出下一时刻期望的车辆前轮转角对应的转向横拉杆位移；同时还得到下一时刻期望的驾驶路感，并计算出下一时刻期望的驾驶路感对应的转向管柱力矩；转向决策单元向电机驱动单元和电磁离合器控制单元输出指令；
4）诊断单元在车辆行驶过程中，检测系统是否正常工作，电机驱动单元根据转向决策单元的输出指令，选择不同的工作模式，分别输出路感电机控制信号、第一电机控制信号、包含第一套绕组和第二套绕组工作状态的双绕组电机控制信号，继电器控制器根据双绕组电机控制信号判断第一套绕组和第二套绕组工作状态，进而控制继电器内部触点的连接方式；同时，电磁离合器驱动单元根据转向决策单元的输出指令输出电磁离合器控制信号，控制电磁离合器的结合和分离。
9.根据权利要求8所述的基于双绕组电机的双电机线控转向系统的控制方法，其特征在于，所述步骤4）电机驱动单元工作模式的选择具体包括以下步骤：
41）当系统所需助力转矩小于等于第一电机所能提供的最大助力转矩，单向离合器闭合，启动第一电机，第一电机作为转角电机，转向横拉杆位移取决于第一电机；
42）当系统所需助力转矩大于第一电机所能提供的最大助力转矩，小于等于第一电机和双绕组电机第一套绕组工作所能提供的最大助力转矩之和，单向离合器闭合，第一电机作为转角电机满负荷工作，继电器触点a连接触点c，触点b连接触点d，启动双绕组电机的第一套绕组作为转矩电机，转向横拉杆位移取决于第一电机和双绕组电机的第一套绕组；
43）当系统所需助力转矩大于第一电机和双绕组电机第一套绕组工作所能提供的最大助力转矩之和，小于等于第一电机和双绕组电机两套绕组同时工作所能提供的最大助力转矩之和，单向离合器闭合，第一电机作为转角电机满负荷工作，同时启动双绕组电机的两套绕组，继电器触点a连接触点c，触点b连接触点d，触点a连接触点e，触点b连接触点f，双绕组电机的两套绕组同时工作作为转矩电机，转向横拉杆位移取决于第一电机和双绕组电机的两套绕组；
44）当系统所需助力转矩大于第一电机和双绕组电机两套绕组同时工作所能提供的最大助力转矩之和，第一电机和双绕组电机同时满负荷工作，电磁离合器单元同时控制电磁离合器闭合，线控转向和机械转向同时进行，单向离合器闭合，第一电机作为转角电机，继电器触点a连接触点c，触点b连接触点d，触点a连接触点e，触点b连接触点f，双绕组电机两套绕组同时工作作为转矩电机，转向横拉杆位移取决于第一电机、双绕组电机的两套绕组和方向盘输入的力矩；
45）当第一电机故障时，单向离合器断开，继电器触点a连接触点c，触点b连接触点d，触点a连接触点e，触点b连接触点f，双绕组电机作为转角电机，转向横拉杆位移取决于双绕组电机的两套绕组，触发故障报警单元，提醒驾驶员故障信息；
46）当双绕组电机两套绕组均故障时，继电器所有触点断开，单向离合器闭合，第一电机作为转角电机，转向横拉杆位移取决于第一电机，触发故障报警单元，提醒驾驶员故障信息；
47）当第一电机故障且双绕组电机的第一套绕组故障时，单向离合器断开，继电器触点a连接触点e，触点b连接触点f，双绕组电机的第二套绕组作为转角电机，转向横拉杆位移取决于双绕组电机的第二套绕组，触发故障报警单元，提醒驾驶员故障信息；
48）当第一电机故障且双绕组电机的第二套绕组故障时，单向离合器断开，继电器触点a连接触点c，触点b连接触点d，双绕组电机的第一套绕组作为转角电机，转向横拉杆位移取决于双绕组电机的第一套绕组，触发故障报警单元，提醒驾驶员故障信息；
49）当双绕组电机的第一套绕组故障时，单向离合器闭合，第一电机作为转角电机，继电器触点a连接触点e，触点b连接触点f，双绕组电机的第二套绕组作为转矩电机，转向横拉杆位移取决于第一电机和双绕组电机的第二套绕组，触发故障报警单元，提醒驾驶员故障信息；
50）当双绕组电机的第二套绕组故障时，单向离合器闭合，第一电机作为转角电机，继电器触点a连接触点c，触点b连接触点d，双绕组电机的第一套绕组作为转矩电机，转向横拉杆位移取决于第一电机和双绕组电机的第一套绕组，触发故障报警单元，提醒驾驶员故障信息；
51）当第一电机和双绕组电机的两套绕组均出现故障时，单向离合器断开，继电器所有触点均断开，电磁离合器闭合，转向横拉杆位移取决于方向盘输入的转矩，触发故障报警单元，并提示驾驶员进行紧急制动操作。
10.根据权利要求8所述的基于双绕组电机的双电机线控转向系统的控制方法，其特征在于，所述步骤4）具体还包括：路感电机输出的反馈力矩通过第一蜗轮蜗杆作用在第一转向管柱上，然后传递至方向盘，给驾驶员提供驾驶路感；第一电机输出的助力力矩经单向离合器、第二蜗轮蜗杆、第二转向管柱作用在滚珠丝杆上，转化为转向横拉杆的位移；双绕组电机输出的助力转矩经减速机构作用在滚珠丝杆上，转化为转向横拉杆的位移；第一电机和双绕组电机对转向横拉杆作用的位移进行叠加，并向转向梯形和转向车轮输出，转换为下一时刻的前轮转角。
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Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111055918B (zh) * 2019-12-18 2021-01-08 南京航空航天大学 一种基于双绕组电机的双电机线控转向系统及其控制方法
CN111422251B (zh) * 2020-05-25 2024-01-26 吉林大学 一种具有多种转向模式的无人驾驶汽车转向系统及其控制方法
CN111674457B (zh) * 2020-05-26 2022-04-08 南京航空航天大学 基于驾驶员特性的主动前轮转向系统及其控制方法
CN111654125A (zh) * 2020-06-04 2020-09-11 大连智鼎科技有限公司 一种多工作模式永磁同步电机及其控制方法
CN112366754B (zh) * 2021-01-13 2021-05-07 天津民昌科技有限公司 一种抽油机用多绕组电机自发电微电网系统
CN112874628A (zh) * 2021-02-02 2021-06-01 南京经纬达汽车科技有限公司 一种具有失效防护功能的线控冗余转向系统及其控制方法
CN113071558B (zh) * 2021-03-22 2022-04-05 南京航空航天大学 一种双电机智能线控转向系统及其控制方法
CN113212547B (zh) * 2021-06-11 2022-04-22 南京航空航天大学 一种商用车可变传动比电动转向系统及其控制方法
DE102021210841B3 (de) * 2021-09-28 2023-02-09 Volkswagen Aktiengesellschaft Lenksystem und Verfahren zum Betreiben eines Lenksystems
CN114454950B (zh) * 2021-12-30 2022-12-23 南京航空航天大学 一种双电机线控转向系统及其容错控制方法
CN114537357A (zh) * 2022-03-07 2022-05-27 北京英创汇智科技有限公司 用于无人驾驶汽车的双绕组线控冗余制动系统
CN114524019A (zh) * 2022-03-17 2022-05-24 南京航空航天大学 一种商用车双绕组双电机线控转向系统及其控制方法
SE2250437A1 (en) * 2022-04-06 2023-10-07 Chassis Autonomy Sba Ab Electrical steering system and related method
WO2023195904A1 (en) * 2022-04-06 2023-10-12 Chassis Autonomy Sba Ab A steer-by-wire steering assembly
CN119032041A (zh) * 2022-04-13 2024-11-26 深圳引望智能技术有限公司 一种转向控制装置、转向系统和汽车
CN114834524B (zh) * 2022-05-16 2023-02-14 北京理工大学 一种多模式双余度主动转向系统总成及控制方法
CN115140161B (zh) * 2022-08-10 2024-07-30 江苏大学 一种具有差动转向功能的线控转向容错系统及方法
CN116985898B (zh) * 2023-08-31 2024-01-30 北京理工大学 一种用于线控转向系统的角度伺服控制方法和装置
CN117799697B (zh) * 2024-02-29 2024-07-12 中国第一汽车股份有限公司 线控转向控制系统、控制方法及其车辆

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004217015A (ja) * 2003-01-14 2004-08-05 Honda Motor Co Ltd 操舵装置
JP4504121B2 (ja) * 2004-07-02 2010-07-14 本田技研工業株式会社 車両の操舵装置
JP4475049B2 (ja) * 2004-08-02 2010-06-09 日産自動車株式会社 車両用操舵装置
CN104760612A (zh) * 2015-03-09 2015-07-08 长安大学 一种双电机电动助力转向系统及其助力转向方法
EP3398832B1 (en) * 2015-12-28 2021-04-28 Mitsubishi Electric Corporation Steer-by-wire electrical power steering device, and control method therefor
CN106515843B (zh) * 2016-11-10 2018-12-04 北京理工大学 一种混合型线控转向系统
CN107953928A (zh) * 2017-12-15 2018-04-24 南京航空航天大学 一种双电机冗余线控转向装置及其控制方法
CN108045430B (zh) * 2018-01-02 2024-08-06 中国第一汽车股份有限公司 双冗余电动转向装置
CN208007056U (zh) * 2018-01-16 2018-10-26 郑州宇通客车股份有限公司 电动车辆及其转向助力系统、双源双绕组电机
CN209258223U (zh) * 2018-12-01 2019-08-16 南京天航智能装备研究院有限公司 一种双电机线控复合转向系统
CN109850008B (zh) * 2019-02-25 2020-07-28 南京航空航天大学 一种双电机双电源线控转向系统及其容错控制方法
CN111055918B (zh) * 2019-12-18 2021-01-08 南京航空航天大学 一种基于双绕组电机的双电机线控转向系统及其控制方法

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CN111055918A (zh) 2020-04-24

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