（青島理工大學機械工程學院，山東 青 島 2 66033）

汽車線性轉(zhuǎn)向技術(shù)（SBW）是指應用智能機電一體化方法來取代應用復雜機械進行轉(zhuǎn)向的新的一代轉(zhuǎn)向技術(shù)，其取消了在轉(zhuǎn)向輪和操作員界面（通常指轉(zhuǎn)向盤）之間安裝的機械連接。線性轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)向盤總成、轉(zhuǎn)向執(zhí)行總成、力矩傳感器和轉(zhuǎn)向盤回正力矩電機四個主要部分。其工作原理是通過傳感器測量轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角，將駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖傳遞給主控制器，同時，主控制器反饋回來的信號產(chǎn)生轉(zhuǎn)向盤回正力矩，以提供駕駛員相應的轉(zhuǎn)向感覺。

本文針對如何提供真實的轉(zhuǎn)向感覺，如何模擬真實的路感方面做了大量的研究。提供真實的轉(zhuǎn)向感覺是線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，本文通過模擬的方法，建立了轉(zhuǎn)向盤扭矩預測的開環(huán)模型，通過由傳感器測量轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角、速度等參數(shù)確定轉(zhuǎn)向盤反饋力矩。

1 研究現(xiàn)狀

提供真實的轉(zhuǎn)向感覺是SBW汽車發(fā)展過程中必須要考慮的重要因素，解決問題的關(guān)鍵是要為SBW汽車研制力矩反饋裝置，為駕駛員提供想要的力矩感覺，雖然在怎樣達到提供想要的力矩感覺這個問題上眾說紛紜，但是根據(jù)人體工程學的觀點達成的一些共識，在追求SBW汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設計策略上有著重要的意義。

現(xiàn)在面臨的挑戰(zhàn)是，如何在沒有機械連接的前提下提供給駕駛員所需的轉(zhuǎn)向感覺，即怎樣反饋轉(zhuǎn)向力矩。在傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，可以通過機械連接，把轉(zhuǎn)向輪上的轉(zhuǎn)矩傳遞到轉(zhuǎn)向盤上，然而，在沒有機械連接的情況下，反饋轉(zhuǎn)向輪上的力矩就就無法解決，所以就有必要制定一些策略來預測從轉(zhuǎn)向輪子系統(tǒng)中反饋回來的力矩?，F(xiàn)在有個候選方案來解決模仿常規(guī)車輛的轉(zhuǎn)向力矩感覺的問題，就是把在轉(zhuǎn)向輪制動器上采集到的力矩信息反饋到轉(zhuǎn)向盤系統(tǒng)上，但是，現(xiàn)實中車輛一般在比較嘈雜的環(huán)境下行駛，而在嘈雜的環(huán)境下，測量制動器上的力矩信息是十分昂貴的。所以，在過去提出的大多數(shù)預測方案，只是使用了易于實時測量的輪胎道路動態(tài)數(shù)學模型或動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學模型。

2 實驗驗證

2.1 簡述

在本文中，我們要研究的問題是驗證一個給定的預測轉(zhuǎn)向力矩的不確定性模型的可靠性。具體的說，我們要研究以下問題：測量在傳統(tǒng)車輛中的鑒于離散時間的轉(zhuǎn)向力矩與車輪轉(zhuǎn)向角的之間的實驗數(shù)據(jù)的關(guān)系，看實驗數(shù)據(jù)是否適合這個具有給定的不確定性模型的特定實例。在傳統(tǒng)車輛中，轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)矩感覺已通過轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向角與轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向力矩之間的磁滯曲線得到驗證，具體是通過把實驗數(shù)據(jù)疊加到所需的磁滯曲線上驗證的。但是，這條曲線不包括動態(tài)特性的扭矩感覺，即沒有明確考慮扭矩隨時間的連續(xù)變化。我們的目標就是努力解決這個問題。

2.2 測試條件

在試驗中使用的車輛是配備了液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的SUV類車，所有的測試都是在干燥的瀝青路面上和在不同的常數(shù)縱波測試條件下獲得的實驗數(shù)據(jù)。需要說明的是，在任何給定的測試中，縱向速度都是保持恒定的，所有的測試均假定是在司機緊緊握住方向盤的條件下進行的。

1.3 不確定性模型的驗證

本文所考慮的不確定性模型由一個標稱模型和不確定參數(shù)的界限構(gòu)成。該模型在這里建立了一個從輪胎轉(zhuǎn)向角到轉(zhuǎn)向盤力矩的系統(tǒng)，其在本質(zhì)上是開環(huán)的，沒有用于校正模型的關(guān)于轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩或輪胎制動力的反饋信息。

γ為Δ的2誘導范數(shù)的上限；為特普利茨矩陣，可以由標稱模型的相關(guān)知識和實驗數(shù)據(jù)來構(gòu)造；

Tk、Yk為原始測量的濾波形式。

3 結(jié)束語

圖1給出了標稱模型預測ν=60 km/h時的轉(zhuǎn)向力矩與實驗數(shù)據(jù)的吻合程度，我們可以看出實驗數(shù)據(jù)和模型的預測值之間存在著誤差，但根據(jù)我們的研究結(jié)果表明，當車輛的速度在10~100 km/h或3~30 m/s，方向盤的轉(zhuǎn)向幅度在0~60°時，不確定性模型沒有失效。

圖1 預測模型的性能圖（ν=60 km/h）

基于這些結(jié)果，可以得出結(jié)論，擬議在SBW車中使用的不確定性模型是一個很好的開環(huán)模型結(jié)構(gòu)。

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