汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)研究進展綜述

劉杰

摘 要：本文主要針對汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)展開研究，先闡述了線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成和布置方式，然后在路感反饋控制策略中，主要論述了反饋力矩估計、路感電機控制等，最后結(jié)合車輛運動狀態(tài)控制、轉(zhuǎn)向執(zhí)行控制等，以此來對線控轉(zhuǎn)向執(zhí)行控制策略進行論述，旨在將汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的應用價值充分發(fā)揮出來，致力于車輛行駛安全性目標的實現(xiàn)。

關鍵詞：汽車線控;自動駕駛;路感反饋控制

對于自動駕駛汽車來說，在實現(xiàn)路徑跟蹤方面，線控轉(zhuǎn)向是重要的一大技術(shù)，其性能對主動安全和駕乘體驗產(chǎn)生了極大的影響。現(xiàn)階段，自動駕駛汽車的推廣力度大大增強，對汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃進行分析，在未來，將會實現(xiàn)完全自動駕駛汽車，針對線控轉(zhuǎn)向技術(shù)，可以給予駕駛員操作和車輛運動館的解耦一定的保障，即使面對緊急情況，也有助于將轉(zhuǎn)向操作正確性提升上來，并確保駕駛員安全行駛目標的實現(xiàn)，而且線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，在高級自動駕駛中發(fā)揮著重要的作用，所以應對線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究予以高度重視。

1 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成和布置方式

1.1 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組成

對線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點進行分析，主要是從轉(zhuǎn)向盤到轉(zhuǎn)向執(zhí)行器間的機械連接，其構(gòu)成主要包括路感反饋總成、轉(zhuǎn)向執(zhí)行總成等。其中，在路感反饋總成中，對其功能進行分析，主要是驅(qū)動路感點擊，有助于給予控制器給出的反饋力矩指令一定的保障，確保駕駛員駕駛的路感具有較高的適宜性。

1.2 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的典型布置方式

轉(zhuǎn)向電機的數(shù)量和布置位置具有一定的差異性，對線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的典型布置方式進行分析，主要包括雙電機前輪轉(zhuǎn)向、雙電機獨立前輪轉(zhuǎn)向等。

2 路感反饋控制策略

2.1 反饋力矩估計

在反饋力矩相關測量過程中，要加強傳感器的應用，借助扭矩傳感器的應用，可以對齒條力矩進行直接測量，為估算反饋力矩提供一定的依據(jù)。

目前，諸多高校在仿真基礎、在實車上，具備線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)裝備，加強車輛模型的應用，確保估算的準確性，進一步對反饋力矩估計算法的設計創(chuàng)造條件。在文獻中[1]，借助整車動力學模型，對自回正力矩進行估計，對相關參數(shù)進行分析，如轉(zhuǎn)向側(cè)偏角和正壓力等。而結(jié)合非線性車輛模型，對反饋力矩進行計算，對輪胎的非線性的阻尼參數(shù)進行分析，確保與側(cè)向加速度過大情況形成高度的適應性，同時加強加權(quán)函數(shù)的應用，給予助力轉(zhuǎn)向功能相應的補償。該算法在較大側(cè)向加速度等工況中具有較高的適用性，但是如果摩擦模型的準確性難以保證，會造成蛇型試驗誤差的出現(xiàn)。

參數(shù)擬合，可以為反饋力矩估計提供很大的幫助，諸多文獻借助不同的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角和車速等，合理劃分反饋力矩，將其劃分為不同部分，但是不同文獻針對力矩的產(chǎn)生原因，具有不同的解釋，如相關文獻中，對反饋力矩估計算法的要求較高，其力矩計算模塊如圖1所示。

2.2 路感電機控制

路感電機，應對位移-力矩綜合控制的實施予以高度重視，及時反饋上層估計算法獲取的力矩反饋，將駕駛員路感的精準性提升上來，PID反饋控制，在控制方法中比較常見，并對前饋控制進行分析，確保響應速度的穩(wěn)步提升，同時在路感電機控制中，也要對復雜的干擾因素進行分析，以免影響到駕駛員路感。

在線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，路感電機通過PID控制的應用，基于高速換道的情況下，對力矩控制予以了高度重視，借助側(cè)向風測試，以此來合理化調(diào)整反饋力矩控制。結(jié)合相關文獻，通過參考模型，確保前饋控制環(huán)節(jié)的順利獲取，并在輪胎力的估計方面，主要借助反饋和前饋控制，其中在反饋環(huán)節(jié)中，線性和非線性的狀態(tài)反饋為重要的構(gòu)成內(nèi)容。

3 線控轉(zhuǎn)向執(zhí)行控制策略

3.1 車輛運動狀態(tài)控制

要想確保預期車輛運動狀態(tài)目標的順利實現(xiàn)，應對傳動比控制予以高度重視，具體來說：對其目標進行分析，旨在實現(xiàn)高速時轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定性。通常來說，傳動比在低速情況下，取值比較小。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，由于傳動軸機械結(jié)構(gòu)限制的消除，所以傳動比具有較為廣闊的設計空間。

在文獻[2]中，對變增益的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)角傳動比控制策略展開了設計，側(cè)向加速度增益不變，在高速段設計中得到了充分體現(xiàn)，而在低速段中，主要結(jié)合主觀評價試驗，以此來對傳動比進行確定。

3.2 轉(zhuǎn)向執(zhí)行控制

在上層控制的指令中，轉(zhuǎn)向執(zhí)行器具有較強的接受能力，借助電機或液壓系統(tǒng)，為跟蹤控制提供一定的幫助，將車輪轉(zhuǎn)角控制的精準性提升上來。在控制轉(zhuǎn)向電機過程中，對線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的不確定參數(shù)進行分析，加強轉(zhuǎn)向電機自適應前饋扭矩控制器的設計，加強齒條速度誤差的應用，以此來對參數(shù)估計器進行計算。同時，在對轉(zhuǎn)向電機的控制過程中，將電流傳感器予以去除，將高頻電流注入到控制中去，確保轉(zhuǎn)向點擊電流環(huán)的閉環(huán)控制的實現(xiàn)。

4 結(jié)束語

總之，對于線控轉(zhuǎn)向來說，在自動駕駛中發(fā)揮著重要的作用，由于自動駕駛汽車的智能化水平大大提升，線控轉(zhuǎn)向控制策略，在環(huán)境適應性和駕駛智能化等方面的作用不容忽視。在當前駕駛輔助階段發(fā)展到完全自動駕駛階段中，要想與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)要求相符，線控轉(zhuǎn)向控制策略應進行進一步改進。

參考文獻：

[1]趙建書，魯秀偉，陶松，曹俊芳，程詩瀚.線控技術(shù)在汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的應用分析[J].時代汽車，2019（04）：140-141.

[2]周偉東，李雋杰，邵宏亮.淺談轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對車輛交通安全的影響和發(fā)展趨勢[J].凈月學刊，2017（05）：120-123.