基于线控转向的主动转向控制策略解析 .pdfVIP

基于线控转向的主动转向控制策略解析

发布时间：2023-01-29T05:53:55.986Z来源：《科技新时代》2022年9月16期作者：朱联邦

[导读]随着相关技术的发展，

朱联邦

安徽江淮汽车集团股份有限公司安徽合肥230601

摘要：随着相关技术的发展，促进了电子技术、汽车控制技术、人工智能等技术发展，智能汽车已经是未来汽车发展的重要趋势，线

控转向技术的出现，非常符合当下汽车发展需求，运用线控转向改变了机械转向结构，而且灵活性更强，同时还有效地改善和提高了汽车

转向的特性。因此加强对线控技术研究，符合汽车行业的未来发展。

关键词：线控转向；主动转向；控制策略

转向系统是汽车底盘当中不可缺少的部分﹐主要的作用就是在静止和行驶状态下，根据驾驶员驾驶意图行驶。从汽车诞生开始转向系

统也在不断地更新，而线控转向技术的出现，有效地改善了汽车转向特征。随着科技的不断发展，无人驾驶、自动驾驶、智能汽车等先进

技术的出现，促进了汽车技术发展，尤其是线控技术不断成熟的情况下，使这些先进的汽车安全性更高，稳定性更强。线控转向作为全新

的转向系统，不仅拥有机械转向功能，还具备了一些其他特征。所以探索线控转向技术探索，可以很大程度推动汽车行业发展。

1线控转向系统基本情况分析

1.1系统构成

完整的线控转向系统，主要有以下三个部分构成。第一，是ECU控制器。ECU是重要的控制单元，也是线控转向系统的核心，主要功

能就是接收、处理、输出各种相关控制信号。当ECU接收到输入转向意图信号时，车辆就会立刻响应和反馈这个信号，然后根据预先设置

的策略输出控制指令，从而控制转向系统机，不仅保证了输出转角，同时也完成了驾驶意图，通过这些信息可以确保驾驶者能够感知汽车

运行状态，还有路面的相关信息。第二，是方向盘模块。驾驶员输入转向意图时，通过传感器将意图转换为物理信号，然后转换成数字信

号，并传递到ECU控制单元。当电机接收到ECU信号指令以后，就会做出相应动作，保证驾驶者可以感知运行状态。第三，是转向执行模

块。是转向意图的执行机构，由转向机、转向执行电机、减速器、车轮、各类传感器构成。根据转向执行电机接收到的ECU控制信号，做

出相应动作来完成驾驶意图。

1.2工作原理分析

当驾驶员将转向意图输入到方向盘转角时，通过方向盘上的传感器，可以将其转换为电信号，然后输入到ECU控制单元当中，这时

ECU会根据设置好的控制算法来决策出转角，同时输出电信号控制转向执行电机，当转角达到期望转角以后，控制电机会在一定时间内保

持这个转角不变，然后控制车辆沿着期望方向运动。当完成转向操作过程，驾驶员如果松开方向盘，方向盘这时就会自动回到中间位置，

这时ECU控制单元就会检测到这个操作过程，车轮就会恢复到直线行驶状态。

2主动转向控制策略

在实际运行中，汽车经常会处于非稳态情况下行驶，如果行驶过程中出现过度转向、不足转向、路面附着系数变化情况，就会导致汽

车状态出现急剧恶化，导致横摆力矩发生突变，从而影响汽车操纵稳定性，这种情况非常容易出现失控情况。在非稳状态下行驶，要想确

保汽车能够稳定行驶，应用主轮转控制器，可以监测行驶中的危险状态，并主动干预危险状态，之后通过实时校正前轮转角方式调整横摆

力矩，确保汽车可以在非稳态情况下稳定行驶。

2.1总体结构

首先，控制变量选择。汽车行驶如果只靠驾驶员操作，那么很难实现稳定控制。比如进入附着系数比较低的路面，车辆很容易出现侧

滑和失控，这时仅依靠驾驶员修正，很难平稳地操控汽车，一旦出现操作不当，就会加剧侧滑和失控。在这样的情况下，需要主动转向控

制器介入，在输入转角上附加前轮转角来实现主动干预，从而有效地改善紧急情况下的汽车稳定性。主动前轮转向控制，主要有两个任

务，一个是稳定性控制，另一个是运行轨迹保持。通常用横摆角速度描述操纵稳定性，用质心侧偏角描述运行轨迹保持。当前主动转向控

制系统主要是通过横摆角速度进行反馈控制，对极限工况下调节汽车状态，从而实现行驶稳定。但是只采用横摆角速度反馈控制，虽然可

以确保横摆角速度比较理想，但是一旦出现质心侧偏角，就无法保证汽车稳定。随着质心侧偏角的不断增大，一旦出现失稳情况就很难恢

复。汽车运行中不能出现较大质心侧偏角，所以要对质心侧偏角进行控制，从而有效的控制汽车稳定性，保证不会出现大的质心侧偏角，

全面地提高跟随能力。其次，控制结构设计。主动轮转向的特点就是可以独立于驾驶员，通过状态响应可以计算出前轮转角，并通过对前

轮转角修正进行主动干预。

2.2滑模变结构控制分析

滑模变结构控制是一类比较特殊的控制方