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专利号: 2023103911655
申请人: 合肥工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种多轴转向车辆后轴的线控液压转向系统的转向控制方法,所述多轴转向车辆后轴的线控液压转向系统包括:机械传动模块、液压模块、电子控制模块;

其中,所述机械传动模块包括:车桥与转向横拉杆;所述液压模块包括:液压油泵、对中自锁油缸、油箱、细滤器、粗滤器、溢流阀、单向阀、两个三位四通比例换向阀、三个两位四通电磁阀;

所述液压油泵的高压端分别与所述单向阀的一端和溢流阀相连;所述液压油泵的低压端与所述粗滤器的出油口相连,所述粗滤器的进油口与所述油箱相连;所述单向阀的另一端与所述细滤器的进油口相连;所述细滤器的出油口直接流向两个比例换向阀、并通过一个电磁阀间接流向另外两个电磁阀;所述对中自锁油缸的一端与车桥相连,另一端通过连杆与转向横拉杆相连;

所述电子控制模块包括:控制模块ECU、加速度传感器、车速传感器、第三轴转角传感器、第一轴转角传感器、横摆角速度传感器;其中,所述加速度传感器用于测量车辆的侧向加速度;所述车速传感器用来测量车辆的车速;所述第一、第三轴转角传感器分别用于测量多轴转向车辆最前轴和多轴转向车辆后轴的转角;所述横摆角速度传感器用于测量车辆的横摆角速度;其特征在于,所述控制方法包括如下步骤:步骤1.所述控制模块ECU采集最前轴的转角信号、车速信号、侧向加速度信号ay、横摆角速度信号,并判断线控液压转向系统是否正常工作,若正常工作,则进入步骤3;若检测到故障或异常,则进入步骤2;

步骤2.控制两个比例换向阀处于截止状态,使得油液通过三个电磁阀流入所述对中自锁油缸中,从而使得多轴转向车辆后轴的转向轮对中锁死,结束流程;

步骤3.当侧向加速度信号ay≤p1×g,则进入步骤4;

当侧向加速度ay>p1×g时,则进入步骤5;其中,g为重力加速度;p1表示侧向角速度阈值参数,且p1∈[0.1,0.4];

步骤4.以多轴转向车辆后轴的转向抗磨损性为控制目标,计算多轴转向车辆后轴的目标转角δ3d,并执行步骤6;

步骤5.以多轴转向车辆的转向操纵稳定性为控制目标,采用线性时变的模型预测控制器LTV‑MPC计算多轴转向车辆后轴的目标转角δ3d,并执行步骤6;

步骤6.所述转角传感器将多轴转向车辆后轴车轮的实际转角δ3反馈给控制模块ECU,使得所述控制模块ECU根据目标转角δ3d与实际转角δ3,利用模糊PID控制方法计算出两个比例控制阀的控制电信号,从而实现对多轴转向车辆后轴转角的闭环反馈控制。

2.根据权利要求1所述的多轴转向车辆后轴的线控液压转向系统的转向控制方法,其特征在于:所述步骤4中是利用式(1)计算出多轴转向车辆后轴的目标转角δ3d:式(1)中:L3为第三轴与第四轴轴距;L为整车轴距;δ1为多轴转向车辆最前轴的转角。

3.根据权利要求1所述的多轴转向车辆后轴的线控液压转向系统的转向控制方法,即线性时变的模型预测控制器LTV‑MPC,其特征在于:所述步骤5包括:步骤5.1.利用式(2)构建线性化轮胎力方程:

式(2)中:FYi为第i轴轮胎的侧向力,αi为第i轴轮胎的侧偏角, 为第i轴轮胎在当前侧偏角 处的名义侧偏刚度,并由式(4)得到; 为第i轴轮胎的残余侧向力,并由式(3)得到;i=1,2,3,4;

式(3)中: 表示第i轴轮胎在当前侧偏角 处的侧向力;

步骤5.2.利用式(4)计算多轴车辆操稳性控制的理想跟踪参数:

*

式(4)中,ωrd为理想横摆角速度;βd为理想质心侧偏角; 表示参考横摆角速度;β 表示参考质心侧偏角;ωrmax表示最大横摆角速度;βmax表示最大质心侧偏角;sgn()代表符号函数,并有:式(5)~式(8)中:p2为最大横摆角速度参数;p3为最大质心侧偏角参数;a11、a12、a21、a22分别为四个矩阵元素;b11、b12、b13、b21、b22、b23分别为六个矩阵元素;m为车辆质量;ωr为汽车横摆角速度;u、v分别代表汽车质心速度在x和y轴的分量;l1、l2、l3和l4分别为第一、二、三、四轴到汽车质心的距离;δ2、δ3分别代表第二、三轴转角;Iz为汽车绕z轴的转动惯量;β为汽车质心侧偏角;μ为路面附着系数;第四轴为车辆的最后轴;

步骤5.3.利用式(9)构建多轴车辆操稳性控制时的线性时变的模型预测控制器LTV‑MPC的滚动优化模型,并采用二次规划法对所述滚动优化模型进行求解,从而得到目标转角δ3d;

式(9)中:j表示任意一个预测时域,且j=1,2,3…,Np,Np为预测时域;k为离散采样时刻点;u表示控制输入,即第三轴转角;y为系统输出,即质心侧偏角和横摆角速度;y(k)表示k时刻的系统输出,即k时刻的系统输出的质心侧偏角和横摆角速度;u(k)表示k时刻的控制输入,即k时刻的第三轴转角;Δu(k)表示k时刻的控制输入的增量,即k时刻的第三轴转角增量;umin为第三轴转角的限制最小值;umax为第三轴转角的限制最大值;Δumax为第三轴转角增量的限制最大值;ymax为系统质心侧偏角和横摆角速度的限制最大值;ε为松弛因子;

JLTV‑MPC表示滚动优化模型的目标函数,并有:

式(10)中,Q和R为两个权重矩阵;ρ为松弛因子ε的权重系数;xref(k)表示k时刻的理想跟踪参数。

4.一种电子设备,包括存储器以及处理器,其特征在于,所述存储器用于存储支持处理器执行权利要求1‑3中任一所述转向控制方法的程序,所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的程序。

5.一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器运行时执行权利要求1‑3中任一所述转向控制方法的步骤。