陳俐 李雄 程小宣 羅來軍 喻凡

（1.上海交通大學(xué)，汽車電子控制技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，上海 200240；2.上海交通大學(xué)，機(jī)械系統(tǒng)與振動(dòng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200240；3.聯(lián)創(chuàng)汽車電子有限公司，上海 201206）

1 前言

線控轉(zhuǎn)向是自動(dòng)駕駛汽車實(shí)現(xiàn)路徑跟蹤與避障避險(xiǎn)必要的關(guān)鍵技術(shù)，其性能直接影響主動(dòng)安全與駕乘體驗(yàn)。在國(guó)際汽車工程師協(xié)會(huì)（Society of Automotive Engi?neers，SAE）發(fā)布的5級(jí)自動(dòng)駕駛體系中：第1級(jí)為駕駛輔助，要求對(duì)轉(zhuǎn)向或加、減速中單獨(dú)一項(xiàng)進(jìn)行自動(dòng)控制；第2級(jí)為部分自動(dòng)駕駛，要求對(duì)轉(zhuǎn)向和加、減速中的2項(xiàng)進(jìn)行自動(dòng)控制；第3級(jí)及以上分別為有條件自動(dòng)駕駛、高度無(wú)人駕駛和完全自動(dòng)駕駛，要求轉(zhuǎn)向逐步與其他子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高度自主協(xié)同[1]。近幾年，自動(dòng)駕駛汽車的研發(fā)與推廣發(fā)展迅速，根據(jù)國(guó)家工業(yè)和信息化部等發(fā)布的《汽車產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》，2025年，高度和完全自動(dòng)駕駛汽車開始進(jìn)入市場(chǎng)[2]，在此背景下，線控轉(zhuǎn)向技術(shù)由于可實(shí)現(xiàn)駕駛員操作和車輛運(yùn)動(dòng)的解耦，可提高緊急情況下轉(zhuǎn)向操作正確性和駕駛員安全性[3]，且采用電機(jī)控制直接驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)車輛轉(zhuǎn)向，因此更容易與車輛其他主動(dòng)安全控制子系統(tǒng)進(jìn)行通訊和集成控制，為自動(dòng)駕駛汽車實(shí)現(xiàn)自主轉(zhuǎn)向提供了良好的硬件基礎(chǔ)，且線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)高級(jí)自動(dòng)駕駛的關(guān)鍵部件之一[4]，因此，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研發(fā)進(jìn)展成為關(guān)注的焦點(diǎn)。

隨著高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（Advanced Driver Assistant Systems，ADAS）如巡航跟蹤、車道保持、自動(dòng)泊車等技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，汽車轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)已先后經(jīng)歷了5個(gè)階段，即最原始的純機(jī)械轉(zhuǎn)向、通用汽車公司首推的液壓助力轉(zhuǎn)向、豐田汽車公司首推的電控液壓助力轉(zhuǎn)向、Koyo首推的新一代電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向和線控轉(zhuǎn)向[5]。與傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不同，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)取消了從轉(zhuǎn)向盤到轉(zhuǎn)向執(zhí)行器之間的機(jī)械連接，完全由電控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，可以擺脫傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的各種限制，汽車轉(zhuǎn)向的力傳遞特性和角度傳遞特性的設(shè)計(jì)空間更大，更方便與自動(dòng)駕駛其他子系統(tǒng)（如感知、動(dòng)力、底盤等）實(shí)現(xiàn)集成，在改善汽車主動(dòng)安全性能、駕駛特性、操縱性以及駕駛員路感方面具有優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也給線控轉(zhuǎn)向核心控制策略提出了新的要求。

本文首先梳理了汽車線控轉(zhuǎn)向技術(shù)的發(fā)展概況以及線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的典型布置方案，然后聚焦核心控制策略，總結(jié)了路感反饋控制和轉(zhuǎn)向執(zhí)行控制的思路、方法、關(guān)鍵技術(shù)以及面臨的挑戰(zhàn)，最后提出線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

2 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)展概況

線控轉(zhuǎn)向的概念起源于20世紀(jì)50年代，其發(fā)展過程如圖1所示。美國(guó)天合（TRW）公司最早提出用控制信號(hào)代替轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向輪之間的機(jī)械連接，之后德國(guó)Kasselmann和Keranen設(shè)計(jì)了早期的線控轉(zhuǎn)向模型[6]。受制于電子控制技術(shù)，直到20世紀(jì)90年代，線控轉(zhuǎn)向技術(shù)才有較大進(jìn)展，美國(guó)、歐洲、日本在線控轉(zhuǎn)向的研發(fā)與推廣方面比較活躍，一些采用線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的概念車陸續(xù)展出。

圖1 線控轉(zhuǎn)向技術(shù)發(fā)展史

2013年，英菲尼迪的“Q50”成為第1款應(yīng)用線控轉(zhuǎn)向技術(shù)的量產(chǎn)車型[7]。該線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由路感反饋總成、轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)和3個(gè)電控單元組成，其中雙轉(zhuǎn)向電機(jī)的電控單元互相實(shí)現(xiàn)備份，可保證系統(tǒng)的冗余性能，轉(zhuǎn)向柱與轉(zhuǎn)向機(jī)間的離合器能夠在線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)自動(dòng)接合，保證緊急工況下依然可實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛轉(zhuǎn)向的機(jī)械操縱。2017年，耐世特（Nexteer）公司開發(fā)了由“靜默轉(zhuǎn)向盤系統(tǒng)”和“隨需轉(zhuǎn)向系統(tǒng)”組成的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)[8]，該系統(tǒng)可隨需轉(zhuǎn)向，在自動(dòng)駕駛時(shí)轉(zhuǎn)向盤可以保持靜止，并可收縮至組合儀表上，從而提供更大的車內(nèi)空間。

3 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成與布置方式

3.1 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組成

線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)最顯著的特征為去掉了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中從轉(zhuǎn)向盤到轉(zhuǎn)向執(zhí)行器間的機(jī)械連接，由路感反饋總成、轉(zhuǎn)向執(zhí)行總成、控制器以及相關(guān)傳感器組成，如圖2所示。

路感反饋總成主要包括轉(zhuǎn)向盤、路感電機(jī)、減速器和扭矩轉(zhuǎn)角傳感器，功能是驅(qū)動(dòng)路感電機(jī)實(shí)現(xiàn)控制器給出的反饋力矩指令，對(duì)駕駛員施加合適的路感[9]。

轉(zhuǎn)向執(zhí)行總成主要由轉(zhuǎn)向電機(jī)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向拉桿等部件組成，轉(zhuǎn)向電機(jī)一般為永磁同步直流電機(jī)，轉(zhuǎn)向器多為齒輪齒條結(jié)構(gòu)或者循環(huán)球式結(jié)構(gòu)。該部分工作原理為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向電機(jī)快速、準(zhǔn)確地執(zhí)行控制器給出的轉(zhuǎn)向角指令，實(shí)現(xiàn)車輛的轉(zhuǎn)向功能[10]。

線控轉(zhuǎn)向控制器的功能包括路感反饋控制策略和線控轉(zhuǎn)向執(zhí)行控制策略。路感反饋控制策略根據(jù)駕駛意圖、車輛狀況與路況，過濾不必要的振動(dòng)，實(shí)時(shí)輸出路感反饋力矩指令。線控轉(zhuǎn)向執(zhí)行控制策略依據(jù)車輛運(yùn)動(dòng)控制準(zhǔn)則，提供良好的操縱穩(wěn)定性，實(shí)時(shí)輸出車輪轉(zhuǎn)向角指令?？紤]到可靠性，保證車輛在任何工況下均不失去轉(zhuǎn)向能力，線控轉(zhuǎn)向執(zhí)行控制的冗余防錯(cuò)功能至關(guān)重要。

3.2 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的典型布置方式

根據(jù)轉(zhuǎn)向電機(jī)的數(shù)量、布置位置與控制方式不同，目前線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的典型布置方式可分為5類，即單電機(jī)前輪轉(zhuǎn)向、雙電機(jī)前輪轉(zhuǎn)向、雙電機(jī)獨(dú)立前輪轉(zhuǎn)向、后輪線控轉(zhuǎn)向和四輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向。每種布置方式的代表樣機(jī)與優(yōu)缺點(diǎn)如表1所示。

表1 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)布置方式比較

4 路感反饋控制策略

路感反饋力矩估計(jì)一般有3種方法[11]。第1種為傳感器測(cè)量方法，由于齒條處力矩包含有輪胎力和回正力矩等信息，故測(cè)量數(shù)據(jù)需經(jīng)濾波才能作為反饋力矩；第2種為參數(shù)擬合方法，將反饋力矩設(shè)計(jì)成與其相關(guān)因素的函數(shù)形式；第3種是基于動(dòng)力學(xué)模型的方法，依據(jù)車輛動(dòng)態(tài)響應(yīng)、駕駛員轉(zhuǎn)向盤輸入等狀態(tài)，利用車輛動(dòng)力學(xué)模型估算輪胎回正力矩和需要補(bǔ)償?shù)姆答伭?，進(jìn)而計(jì)算期望的反饋力矩指令。該方法對(duì)車輛狀態(tài)、駕駛風(fēng)格具有自適應(yīng)能力，是目前研究的主流，典型的基于動(dòng)力學(xué)模型的路感反饋控制思路如圖3所示。按照模塊的功能，可以將路感反饋控制策略分為2個(gè)層次，上層控制策略計(jì)算期望的路感反饋力矩，下層控制策略準(zhǔn)確、快速執(zhí)行該反饋力矩。主要控制方法與特點(diǎn)總結(jié)如表2。

圖3 路感反饋控制框圖

4.1 反饋力矩估計(jì)

在利用傳感器進(jìn)行反饋力矩相關(guān)測(cè)量的研究中，文獻(xiàn)[12]、文獻(xiàn)[13]利用扭矩傳感器直接測(cè)量齒條力矩，作為估算反饋力矩的參考，其中，文獻(xiàn)[13]假設(shè)車輛在平滑路面行駛，未考慮路面干擾以及輪胎與路面之間的摩擦。

表2 路感反饋控制策略主要方法

參數(shù)擬合進(jìn)行反饋力矩估計(jì)的研究中，大量文獻(xiàn)通過不同的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角、車速和力矩，將反饋力矩分成回正力矩、摩擦力矩等部分，但不同文獻(xiàn)對(duì)力矩的主要產(chǎn)生原因闡述不同，如文獻(xiàn)[12]提出了較全面的反饋力矩估計(jì)算法，包括主要反饋力矩、摩擦力矩、阻尼力矩、慣性力矩和主動(dòng)回正力矩，其力矩計(jì)算模塊如圖4所示。文獻(xiàn)[14]則將反饋力矩的估算分成了4個(gè)部分，分別與轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角、車輛橫擺角速度、車輛側(cè)向加速度和電機(jī)電流成比例，因此駕駛員能夠在不同車況下獲得相應(yīng)的路感。文獻(xiàn)[15]在計(jì)算力矩時(shí)考慮了阻尼力矩、慣性力矩、輪胎回正力矩和低速時(shí)的頂軸力矩，并由樣車進(jìn)行迂回試驗(yàn)驗(yàn)證了仿真計(jì)算結(jié)果。文獻(xiàn)[16]考慮了反饋電機(jī)電流、車速、前輪轉(zhuǎn)角和側(cè)向加速度等變量，采用模糊算法得到了真實(shí)的路感反饋力矩，提高了駕駛舒適性。其中轉(zhuǎn)角、側(cè)向加速度和反饋力矩的關(guān)系同樣由查圖表得到。

圖4 反饋力矩估算框架[12]

國(guó)內(nèi)外高校在仿真基礎(chǔ)上，將線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)裝備到實(shí)車上，利用車輛模型進(jìn)行估算，進(jìn)一步設(shè)計(jì)了反饋力矩估計(jì)算法。文獻(xiàn)[17]利用整車動(dòng)力學(xué)模型估計(jì)自回正力矩，考慮了轉(zhuǎn)向側(cè)偏角、正壓力和輪胎屬性等參數(shù)。文獻(xiàn)[18]基于非線性車輛模型計(jì)算反饋力矩，考慮了輪胎的非線性及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的摩擦和阻尼參數(shù)，以適應(yīng)側(cè)向加速度過大的情況，同時(shí)，利用加權(quán)函數(shù)補(bǔ)償助力轉(zhuǎn)向功能。該算法可適用于較大側(cè)向加速度和轉(zhuǎn)向輕便性等工況，但是由于摩擦模型的不準(zhǔn)確導(dǎo)致蛇型試驗(yàn)出現(xiàn)了較大誤差。文獻(xiàn)[19]利用樣車展開試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)由于左、右輪胎力和力矩存在明顯差異，導(dǎo)致兩模型不匹配，對(duì)估計(jì)摩擦因數(shù)造成很大誤差，尤其是在側(cè)向加速度由低逐漸增大的關(guān)鍵區(qū)域內(nèi)。

近年來，智能算法也越來越多地被引入反饋力矩估計(jì)。文獻(xiàn)[20]設(shè)計(jì)前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（Feed-forward Neural Network，F(xiàn)NN）方法得到了路感反饋力矩。該文獻(xiàn)提出，在推算反饋力矩時(shí)，隱藏層中的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)應(yīng)該有至少10個(gè)神經(jīng)元。文獻(xiàn)[21]將前軸垂直位移、自回正力矩和前輪轉(zhuǎn)角作為輸入量，基于車輛動(dòng)力學(xué)模型利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法計(jì)算了反饋電機(jī)電流，利用鍵合圖理論建立了車輛前輪系統(tǒng)模型，在干、濕、冰路面分別進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。文獻(xiàn)[22]提出基于遲滯的優(yōu)化反饋力矩算法，通過迂回試驗(yàn)、雙移線試驗(yàn)等跟蹤性驗(yàn)證了算法有效性。

4.2 路感電機(jī)控制

路感電機(jī)需要實(shí)施位移-力矩綜合控制，將上層估計(jì)算法得到的力矩反饋給駕駛員以獲得精準(zhǔn)路感，常用的控制方法為PID反饋控制，并結(jié)合前饋控制用以提高響應(yīng)速度和精度，同時(shí)在路感電機(jī)控制中也應(yīng)該考慮復(fù)雜的干擾因素（如側(cè)向風(fēng)等）對(duì)駕駛員路感的影響。

文獻(xiàn)[23]～文獻(xiàn)[25]對(duì)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中路感電機(jī)采取了PID控制，其中文獻(xiàn)[23]提出了高速換道情況下的力矩控制，由側(cè)向風(fēng)測(cè)試進(jìn)行了反饋力矩控制的調(diào)整。文獻(xiàn)[24]基于阻尼控制和擾動(dòng)觀測(cè)器設(shè)計(jì)了控制器。文獻(xiàn)[25]利用參考模型得到前饋控制環(huán)節(jié)，并結(jié)合反饋與前饋控制對(duì)輪胎力進(jìn)行估計(jì)，反饋包括了線性與非線性的狀態(tài)反饋，前饋為與橫擺力矩、側(cè)向力、縱向力相關(guān)的參考模型，在低摩擦表面進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。

由于磁流變液具有低成本和高可靠性等優(yōu)勢(shì)，一些文獻(xiàn)提出了基于磁流變液的路感反饋控制。文獻(xiàn)[13]利用電機(jī)和磁流變減振器作為產(chǎn)生反饋力矩的執(zhí)行器，力矩跟蹤控制包括前饋與反饋，前饋控制使用了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性來彌補(bǔ)由慣性力矩和粘性摩擦產(chǎn)生的力矩，反饋控制則使用PID控制來補(bǔ)償參考力矩和反饋力矩之間的誤差，最后用正弦、搖擺試驗(yàn)驗(yàn)證了控制算法具有較好性能。文獻(xiàn)[26]、文獻(xiàn)[27]建立了基于磁流變液阻尼器的回正力矩和恢復(fù)力矩模型，隨著阻尼器電流的變化實(shí)現(xiàn)反饋力矩的調(diào)節(jié)，試驗(yàn)證明了該反饋力矩系統(tǒng)可以應(yīng)用于小角度的車輛線控轉(zhuǎn)向。

考慮非線性摩擦和內(nèi)外部擾動(dòng)因素，文獻(xiàn)[28]采用的自抗擾控制包含跟蹤微分器、擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)觀測(cè)器和非線性狀態(tài)反饋。仿真結(jié)果顯示，對(duì)于非線性摩擦擾動(dòng)，自抗擾控制較PID控制具有更強(qiáng)的魯棒性。

4.3 面臨的挑戰(zhàn)

路感反饋控制承擔(dān)著將路面信息反饋給駕駛員的任務(wù)，因此需要同時(shí)滿足準(zhǔn)確性和舒適性要求，隨著車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展，線控轉(zhuǎn)向路感反饋控制面臨的挑戰(zhàn)為：

a.復(fù)雜路況下路感力矩與人因工程的協(xié)調(diào)。路感反饋的評(píng)價(jià)很大程度上依賴于駕駛員主觀評(píng)價(jià)，由于路面信息復(fù)雜多變、駕駛員對(duì)相同路面反饋要求不一，因此復(fù)雜路況下符合不同駕駛風(fēng)格的路感反饋控制是一個(gè)難題。

b.位移、力矩聯(lián)合伺服控制的精度。路感反饋力矩的大小直接影響駕駛員對(duì)路感反饋的評(píng)價(jià)，一般路感電機(jī)的控制以力矩控制為主、轉(zhuǎn)角控制為輔，而在準(zhǔn)確的位置輸出期望的反饋力矩，當(dāng)外部干擾變化劇烈、部件老化時(shí)確?？刂破焚|(zhì)也是一個(gè)難題。

c.隨著自動(dòng)駕駛的發(fā)展，在未來第5級(jí)全自動(dòng)駕駛車上，車輛可完全交由控制器操縱，法規(guī)可能允許駕駛員不需要進(jìn)行轉(zhuǎn)向操控，路感反饋的功能和性能要求可能需要重新定義。

5 線控轉(zhuǎn)向執(zhí)行控制策略

線控轉(zhuǎn)向執(zhí)行控制根據(jù)當(dāng)前路況、車輛行駛狀態(tài)及性能要求，提出控制目標(biāo)（如目標(biāo)路徑、期望的車輛運(yùn)動(dòng)響應(yīng)、駕乘舒適性等）和約束條件，并對(duì)難以直接測(cè)量的狀態(tài)或參數(shù)進(jìn)行狀態(tài)觀測(cè)和參數(shù)辨識(shí)，綜合控制目標(biāo)和約束條件等信息計(jì)算出期望的車輪轉(zhuǎn)角指令，由轉(zhuǎn)向電機(jī)執(zhí)行。典型的控制框圖如圖5所示，根據(jù)模塊的功能，可以將線控轉(zhuǎn)向控制執(zhí)行分為2個(gè)層次：上層控制策略進(jìn)行車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)控制，主要有變傳動(dòng)比控制和車輛穩(wěn)定性控制2種方法，以計(jì)算期望的車輪轉(zhuǎn)角；下層控制策略準(zhǔn)確、快速地實(shí)現(xiàn)該車輪轉(zhuǎn)角。主要控制方法與特點(diǎn)總結(jié)如表3。

考慮到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是汽車安全的關(guān)鍵部件，冗余與容錯(cuò)設(shè)計(jì)在前述的布置方式中已作為一個(gè)不可忽視的因素，它們也是線控轉(zhuǎn)向執(zhí)行控制的重要主題。

圖5 線控轉(zhuǎn)向執(zhí)行控制框圖

表3 線控轉(zhuǎn)向執(zhí)行控制策略主要算法

5.1 車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)控制

以實(shí)現(xiàn)預(yù)期車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為目標(biāo)，線控轉(zhuǎn)向控制策略主要有2種思路：變傳動(dòng)比控制和車輛穩(wěn)定性控制。

5.1.1 變傳動(dòng)比控制

變傳動(dòng)比控制的目標(biāo)為高速時(shí)轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定性和低速時(shí)轉(zhuǎn)向的靈活性。一般而言，傳動(dòng)比在低速時(shí)取值較小，高速時(shí)取值較大。由于線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)去除了傳動(dòng)軸機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制，因此傳動(dòng)比的設(shè)計(jì)空間更大。

文獻(xiàn)[29]設(shè)計(jì)了隨車速變化的函數(shù)關(guān)系變傳動(dòng)比特性，并基于變傳動(dòng)比設(shè)計(jì)了線性二次調(diào)節(jié)器主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。文獻(xiàn)[30]根據(jù)期望橫擺速度增益不變和期望側(cè)向加速度增益不變分別設(shè)計(jì)了傳動(dòng)比控制策略，并將兩者結(jié)合設(shè)計(jì)了第3種控制策略，合理分配兩種控制策略的車速適應(yīng)范圍，可達(dá)到最佳的變動(dòng)傳動(dòng)比控制效果。文獻(xiàn)[31]設(shè)計(jì)了變?cè)鲆娴木€控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)角傳動(dòng)比控制策略，高速段設(shè)計(jì)為側(cè)向加速度增益不變，中速段設(shè)計(jì)為橫擺角速度增益不變，低速段根據(jù)主觀評(píng)價(jià)試驗(yàn)來確定傳動(dòng)比。

除根據(jù)車輛運(yùn)動(dòng)響應(yīng)增益來確定不同的傳動(dòng)比策略外，文獻(xiàn)[32]文獻(xiàn)[33]分別利用遺傳算法和模糊控制理論設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)變傳動(dòng)比特性。奔馳公司[44]通過設(shè)計(jì)變模數(shù)齒條實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)變傳動(dòng)比特性控制。

5.1.2 車輛穩(wěn)定性控制

以車輛動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)的車輛穩(wěn)定性控制已有豐富的研究成果，在線控轉(zhuǎn)向執(zhí)行控制中，由于車輛行駛工況復(fù)雜、車輛參數(shù)時(shí)變、狀態(tài)動(dòng)態(tài)變化以及駕駛員風(fēng)格各異，對(duì)車輛穩(wěn)定性控制的自適應(yīng)性和魯棒性提出了較高甚至極限需求，成為了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究重點(diǎn)。

PID方法在工業(yè)控制領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，但是傳統(tǒng)PID控制不能實(shí)現(xiàn)參數(shù)自整定，不能滿足線控轉(zhuǎn)向要求。文獻(xiàn)[34]設(shè)計(jì)了基于分?jǐn)?shù)階PID控制理論的線控轉(zhuǎn)向控制器，利用優(yōu)化算法計(jì)算分?jǐn)?shù)階5個(gè)參數(shù)，并利用遞歸算法Oustaloup擬合了分?jǐn)?shù)階PID控制器，驗(yàn)證了分?jǐn)?shù)階PID控制的魯棒性。文獻(xiàn)[35]利用模糊PID對(duì)線控轉(zhuǎn)向執(zhí)行控制進(jìn)行研究，建立二自由度車輛模型計(jì)算理想橫擺角速度和質(zhì)心側(cè)偏角，將實(shí)際值與理想值的偏差作為控制器輸入，設(shè)計(jì)自適應(yīng)模糊PI控制器輸出期望的前輪轉(zhuǎn)角，實(shí)現(xiàn)基于線控轉(zhuǎn)向的車輛穩(wěn)定性控制。文獻(xiàn)[36]設(shè)計(jì)模糊PI控制器對(duì)車身側(cè)傾進(jìn)行控制，利用車輪上方垂直載荷與車輛所有載荷比值的實(shí)際值和門限值偏差作為輸入，計(jì)算期望轉(zhuǎn)向角。

優(yōu)化算法在線控轉(zhuǎn)向執(zhí)行控制中得到應(yīng)用，文獻(xiàn)[37]設(shè)計(jì)了全狀態(tài)觀測(cè)器和線性二次整定（LQR）控制器，利用灰箱辨識(shí)出線控轉(zhuǎn)向模型參數(shù)，解決了電液執(zhí)行系統(tǒng)的非線性帶來的影響。文獻(xiàn)[38]根據(jù)車輛轉(zhuǎn)向跟隨性和穩(wěn)定性控制中產(chǎn)生的額外側(cè)向力，提出了一種基于線性二次型調(diào)節(jié)器的主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（AFS）最優(yōu)控制策略，利用AFS補(bǔ)償由于非對(duì)稱制動(dòng)力分配而產(chǎn)生的橫擺和側(cè)傾。文獻(xiàn)[39]～文獻(xiàn)[42]針對(duì)AFS設(shè)計(jì)了橫擺角速度和質(zhì)心側(cè)偏角反饋的LQR最優(yōu)控制算法，針對(duì)難測(cè)變量質(zhì)心側(cè)偏角設(shè)計(jì)了狀態(tài)觀測(cè)器，文獻(xiàn)[43]利用線性二次高斯（LQG）和回路轉(zhuǎn)換復(fù)原法設(shè)計(jì)了控制器。

針對(duì)車輛在行駛過程中可能出現(xiàn)的干擾，例如側(cè)向風(fēng)等，文獻(xiàn)[44]設(shè)計(jì)了前饋控制器提前對(duì)系統(tǒng)受到的擾動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，以傳遞函數(shù)形式表達(dá)前輪轉(zhuǎn)角與車輛橫擺角速度之間的關(guān)系，控制策略在高速雙移線和側(cè)向風(fēng)干擾工況下進(jìn)行了驗(yàn)證。文獻(xiàn)[45]利用橫擺角速度和質(zhì)心側(cè)偏角偏差值分別設(shè)計(jì)了前饋控制器和反饋控制器，用來計(jì)算期望的轉(zhuǎn)向電機(jī)力矩。

針對(duì)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)建模和車輛動(dòng)力學(xué)模型中的一些參數(shù)不確定性，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者設(shè)計(jì)了魯棒控制[46-49]。文獻(xiàn)[48]考慮輪胎力不確定性，使用具有逆乘數(shù)不確定度的H∞分析，結(jié)果表明，在高頻干擾下，魯棒穩(wěn)定性的界限僅由前輪側(cè)向力的標(biāo)稱梯度與最小梯度之間的比值定義，而在低頻下，魯棒穩(wěn)定性的約束則表示為前向速度的函數(shù)。文獻(xiàn)[49]則將車輛動(dòng)力學(xué)模型中的一些不確定性參數(shù)，例如將車速、前后輪側(cè)偏剛度視為不確定性參數(shù)，設(shè)計(jì)μ控制器。文獻(xiàn)[50]考慮了主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的狀態(tài)延遲對(duì)車輛設(shè)計(jì)了側(cè)向動(dòng)力學(xué)魯棒控制。

滑模變結(jié)構(gòu)控制可以根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)表現(xiàn)（例如狀態(tài)變量偏差及偏差導(dǎo)數(shù)等），按照既定規(guī)則發(fā)生變化，迫使系統(tǒng)按照預(yù)先設(shè)定的“滑模面”進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)移運(yùn)動(dòng)，該方法與被控對(duì)象參數(shù)攝動(dòng)無(wú)關(guān)，且無(wú)需對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行辨識(shí)，文獻(xiàn)[51]～文獻(xiàn)[58]針對(duì)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采取了不同形式的滑模變結(jié)構(gòu)控制。文獻(xiàn)[51]通過對(duì)不同的滑模面進(jìn)行積分，運(yùn)用李雅普洛夫直接法研究了滑?？刂频姆€(wěn)定性，同時(shí)分析了線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型和混沌運(yùn)動(dòng)，設(shè)計(jì)了車輛橫擺角速度穩(wěn)定的滑模控制器，仿真試驗(yàn)顯示，該滑?？刂破骺梢詫㈨憫?yīng)延遲控制在1 s以內(nèi)。文獻(xiàn)[52]、文獻(xiàn)[53]將自適應(yīng)控制與滑模控制相結(jié)合，設(shè)計(jì)了自適應(yīng)滑模控制器，將線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)下層轉(zhuǎn)向電機(jī)到前輪轉(zhuǎn)角視為一個(gè)二階系統(tǒng)，并將輪胎受到的回正力矩和地面摩擦視為轉(zhuǎn)向控制中的外部擾動(dòng)因素，利用自適應(yīng)估計(jì)律估計(jì)了回正力矩，基于滑模控制的反饋控制器對(duì)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向角誤差進(jìn)行了跟蹤控制。文獻(xiàn)[54]利用自適應(yīng)滑模控制器設(shè)計(jì)了車輛狀態(tài)穩(wěn)定性控制器，應(yīng)用卡爾曼算法對(duì)車輪側(cè)偏剛度進(jìn)行估計(jì)，建立了自適應(yīng)全局快速滑?？刂?。文獻(xiàn)[55]指出在傳統(tǒng)基于滑模控制的線性超平面中，跟蹤誤差漸進(jìn)收斂到零且閉環(huán)控制系統(tǒng)中始終存在震顫問題，該文獻(xiàn)終端滑模控制使誤差在有限時(shí)間里收斂到零。文獻(xiàn)[49]應(yīng)用擴(kuò)展卡爾曼濾波對(duì)車輛橫擺角速度和質(zhì)心側(cè)偏角進(jìn)行估計(jì)，對(duì)車輛參數(shù)不確定性進(jìn)行了μ魯棒控制，設(shè)計(jì)了快速終端滑?？刂破鳌Ｎ墨I(xiàn)[52]設(shè)計(jì)了自適應(yīng)終端滑?？刂破鳎\(yùn)用李亞普洛夫方法對(duì)參數(shù)不確定性邊界和外部擾動(dòng)進(jìn)行了估計(jì)，通過實(shí)車雙移線和斜坡轉(zhuǎn)向試驗(yàn)表明，最大轉(zhuǎn)向角誤差為0.041 1 rad，均方根誤差最小為0.012 3 rad。

針對(duì)終端滑模控制在提高收斂速度的同時(shí)帶來的奇異性問題，文獻(xiàn)[56]將快速奇異終端滑?？刂疲‵ast Nonsingular Terminal Sliding Mode Control，F(xiàn)NTSMC）與自適應(yīng)估計(jì)相結(jié)合，設(shè)計(jì)了線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)自適應(yīng)快速非奇異終端滑?？刂疲ˋdaptive Fast Nonsingular Terminal Sliding Mode Control，AFNTSMC），將自適應(yīng)估計(jì)得到的回正力矩同時(shí)用于路感反饋控制和轉(zhuǎn)向角擾動(dòng)補(bǔ)償控制。

轉(zhuǎn)向控制模型較復(fù)雜，一些不依賴于具體精確的物理模型同時(shí)又能保證控制器精確控制的智能控制算法近期得到研究。文獻(xiàn)[57]、文獻(xiàn)[58]分別利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制與滑?？刂葡嘟Y(jié)合，設(shè)計(jì)了自適應(yīng)徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)滑?？刂坪托〔：窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)滑?？刂?，對(duì)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向角跟蹤進(jìn)行了控制。文獻(xiàn)[59]～文獻(xiàn)[62]利用模型預(yù)測(cè)控制，同時(shí)針對(duì)車輛動(dòng)力學(xué)模型中不確定性參數(shù)進(jìn)行估計(jì)，設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)向模型預(yù)測(cè)控制器。

針對(duì)車輛穩(wěn)定性控制要求，采取線控轉(zhuǎn)向技術(shù)能更易于實(shí)現(xiàn)四輪轉(zhuǎn)向和集成控制。通過對(duì)后輪施加轉(zhuǎn)角，文獻(xiàn)[63]、文獻(xiàn)[64]也證實(shí)了四輪轉(zhuǎn)向可大大提高車輛轉(zhuǎn)向時(shí)的穩(wěn)定性，同時(shí)，文獻(xiàn)[65]通過四輪轉(zhuǎn)向和制動(dòng)集成控制進(jìn)一步增強(qiáng)了車輛的穩(wěn)定性，文獻(xiàn)[66]、文獻(xiàn)[67]通過對(duì)主動(dòng)轉(zhuǎn)向和主動(dòng)橫擺力矩等進(jìn)行集成控制增強(qiáng)了系統(tǒng)轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定性。文獻(xiàn)[68]通過魯棒增益控制對(duì)主動(dòng)轉(zhuǎn)向和懸架系統(tǒng)進(jìn)行了集成控制，增強(qiáng)了車輛的行駛穩(wěn)定性。

5.2 轉(zhuǎn)向執(zhí)行控制

轉(zhuǎn)向執(zhí)行器接受上層控制的指令，通過對(duì)電機(jī)或者液壓系統(tǒng)進(jìn)行跟蹤控制確保車輪轉(zhuǎn)角控制的精確性。

文獻(xiàn)[69]、文獻(xiàn)[70]設(shè)計(jì)PID控制對(duì)線控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)下層液壓缸進(jìn)行了控制，控制精度較傳統(tǒng)液壓助力轉(zhuǎn)向高。文獻(xiàn)[45]、文獻(xiàn)[71]將前輪轉(zhuǎn)角誤差作為輸入變量，設(shè)計(jì)PID控制器。

文獻(xiàn)[72]在控制轉(zhuǎn)向電機(jī)時(shí)考慮了線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的不確定參數(shù)，設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)向電機(jī)自適應(yīng)前饋扭矩控制器，利用齒條速度誤差設(shè)計(jì)了參數(shù)估計(jì)器。文獻(xiàn)[73]、文獻(xiàn)[74]利用模糊控制設(shè)計(jì)了電機(jī)模糊PID控制器，有效增強(qiáng)了電機(jī)控制的魯棒性。文獻(xiàn)[75]在對(duì)轉(zhuǎn)向電機(jī)進(jìn)行控制時(shí)，去掉電流傳感器，通過在控制中注入高頻電流實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)向電機(jī)電流環(huán)的閉環(huán)控制。文獻(xiàn)[76]圍繞無(wú)人車底層控制，針對(duì)全線控車輛利用反饋線性化思想設(shè)計(jì)了橫擺角速度跟蹤算法，實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)車的遙控行駛。

由于線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)存在相耦合車輪轉(zhuǎn)向角控制和駕駛員手感力矩控制，為了協(xié)調(diào)這2類控制，文獻(xiàn)[77]～文獻(xiàn)[81]利用了雙向控制的思想，即雙向控制路感力矩和車輪轉(zhuǎn)角。線控轉(zhuǎn)向雙向控制主要有力反饋-位置差型雙向控制和力差-位置反饋型雙向控制以及兩種綜合形式的雙向控制，可以實(shí)現(xiàn)很好的控制精度。

5.3 線控轉(zhuǎn)向執(zhí)行容錯(cuò)控制

在線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，由于電子元件失效或者控制系統(tǒng)環(huán)境發(fā)生變化（例如存在較大側(cè)向力[82]）時(shí)均可能導(dǎo)致線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)失效，一旦發(fā)生，后果非常嚴(yán)重。為了提高線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的安全性，需要充分考慮轉(zhuǎn)向執(zhí)行系統(tǒng)的容錯(cuò)能力。在過去20年間，線控轉(zhuǎn)向的容錯(cuò)控制也越來越吸引研究者的注意[83]，在被動(dòng)容錯(cuò)和主動(dòng)容錯(cuò)方面開展了一些研究。

線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)被動(dòng)容錯(cuò)方案主要是指采取額外裝置，在系統(tǒng)失效時(shí)備份裝置可以保證不失去轉(zhuǎn)向能力，典型的有機(jī)械轉(zhuǎn)向軸備份和作動(dòng)器備份。英菲尼迪Q50采用安裝了離合器裝置的轉(zhuǎn)向軸備份，在線控系統(tǒng)失效時(shí)離合器接合可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向功能，屬于典型的被動(dòng)容錯(cuò)方案，此外文獻(xiàn)[84]還采取了備用電機(jī)備份，在轉(zhuǎn)向電機(jī)出現(xiàn)失效時(shí)備用電機(jī)通過離合器接合可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向功能，與轉(zhuǎn)向軸備份一起實(shí)現(xiàn)雙備份容錯(cuò)控制。

由于被動(dòng)容錯(cuò)控制需要額外的機(jī)械機(jī)構(gòu)或者作動(dòng)器部件，且額外部件僅在失效時(shí)工作，因此結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，多為現(xiàn)階段線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)法規(guī)出現(xiàn)前的過渡方案，因此越來越多的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用主動(dòng)容錯(cuò)方案。

狀態(tài)觀測(cè)器的引入，可以在不直接依賴于傳感器的情況下獲取所需變量，大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的容錯(cuò)性能，如擾動(dòng)觀測(cè)器[85]、龍貝格觀測(cè)器[86]和基于卡爾曼濾波的狀態(tài)觀測(cè)器[87]等，文獻(xiàn)[88]設(shè)計(jì)了未知輸入變量觀測(cè)器，提高了系統(tǒng)的故障診斷性能。文獻(xiàn)[89]針對(duì)線控轉(zhuǎn)向控制器的CAN總線通訊，利用多核ECU實(shí)現(xiàn)冗余多線程控制，提高了快速誤差檢測(cè)的能力。文獻(xiàn)[90]基于線性矩陣不等式設(shè)計(jì)了線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)魯棒H∞滑模觀測(cè)器，提高了傳感器的冗余性能。文獻(xiàn)[91]設(shè)計(jì)了非線性滑模觀測(cè)器和長(zhǎng)范圍預(yù)測(cè)器，基于丟番圖辨識(shí)的長(zhǎng)范圍預(yù)測(cè)器可以提高故障診斷的效率，臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)果表明該預(yù)測(cè)器對(duì)系統(tǒng)整體的魯棒性沒有造成影響。文獻(xiàn)[92]設(shè)計(jì)了自適應(yīng)診斷觀測(cè)器，可以根據(jù)作動(dòng)器的效率缺失自適應(yīng)地改變控制策略。文獻(xiàn)[93]、文獻(xiàn)[94]利用卡爾曼濾波對(duì)前輪轉(zhuǎn)角傳感器和電機(jī)參數(shù)進(jìn)行了估計(jì)，增強(qiáng)了傳感器故障或者電機(jī)突變故障時(shí)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的冗余防錯(cuò)控制。

除利用狀態(tài)觀測(cè)器實(shí)現(xiàn)冗余控制外，多電子元器件的主動(dòng)容錯(cuò)控制方法也越來越多，文獻(xiàn)[95]設(shè)計(jì)了線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)雙電機(jī)冗余控制，利用自適應(yīng)衰減卡爾曼濾波設(shè)計(jì)故障診斷系統(tǒng)，分別對(duì)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)角閉環(huán)控制進(jìn)行故障檢測(cè)，雙電機(jī)分別采用轉(zhuǎn)角閉環(huán)控制和扭矩閉環(huán)控制。文獻(xiàn)[96]、文獻(xiàn)[97]采取多傳感器冗余方式提高系統(tǒng)的容錯(cuò)性能。文獻(xiàn)[98]設(shè)計(jì)了雙控制同步備份，并分別利用CAN、CANFD和FlexRay進(jìn)行通訊測(cè)試。

提高線控轉(zhuǎn)向控制算法的魯棒性和容錯(cuò)性實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)控制依然是目前采用比較多的方式。文獻(xiàn)[99]設(shè)計(jì)了基于δ因子的容錯(cuò)模型預(yù)測(cè)控制器，通過δ因子構(gòu)建以線性矩陣不等式為基礎(chǔ)的故障檢測(cè)觀測(cè)器，用以估計(jì)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的故障。文獻(xiàn)[100]、文獻(xiàn)[101]針對(duì)線控轉(zhuǎn)向輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車，在出現(xiàn)側(cè)滑或者電機(jī)作動(dòng)器失效時(shí)，利用線性變參數(shù)理論設(shè)計(jì)了上層重構(gòu)容錯(cuò)控制器重新分配各輪力矩，確保了故障發(fā)生時(shí)的系統(tǒng)可控制性能。文獻(xiàn)[102]將線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制分為車輛運(yùn)動(dòng)的基本控制器和車輛舒適性的額外控制器2類，并將其隔離控制，通過限制額外控制器部分的輸出范圍，減少此部分傳感器失效帶給線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的影響。文獻(xiàn)[103]基于多維高斯隱式馬爾科夫模型對(duì)線控轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)角傳感器設(shè)計(jì)了容錯(cuò)控制策略。文獻(xiàn)[104]利用加權(quán)廣義逆的直接橫擺力矩控制，對(duì)線控轉(zhuǎn)向和線控制動(dòng)中的傳感器容錯(cuò)進(jìn)行了控制。文獻(xiàn)[105]基于遺忘因子的遞歸最小二乘法對(duì)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的永磁同步電機(jī)進(jìn)行了容錯(cuò)控制。文獻(xiàn)[106]在線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)失效時(shí)，通過引入較高的滑移率抵抗車輛的橫擺運(yùn)動(dòng)，使車輛保持接近穩(wěn)定的操作狀態(tài)，提高了線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的容錯(cuò)性能。文獻(xiàn)[107]通過設(shè)計(jì)反饋加前饋雙控制實(shí)現(xiàn)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)角控制，利用修正卡爾曼濾波設(shè)計(jì)了前輪轉(zhuǎn)角防錯(cuò)控制，提高了系統(tǒng)整體的冗余性能。

FlexRay總線具有高速率、支持多級(jí)別容錯(cuò)能力等優(yōu)點(diǎn)，在線控轉(zhuǎn)向容錯(cuò)控制中得到了大量的應(yīng)用，如歐洲“SPARC”[108]、“HAVEit”[109]、“SafeCar”[110]等項(xiàng)目應(yīng)用FlexRay總線技術(shù)開發(fā)了線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，GM公司“Sequel”實(shí)車[111]、韓國(guó)“HanilProTech”模擬器[112]、印度“ELVEEGOCIRCUITS”[113]等都采用了FlexRay技術(shù)實(shí)現(xiàn)線控轉(zhuǎn)向中的信息通訊。

智能控制算法在容錯(cuò)控制中也得到一些應(yīng)用，文獻(xiàn)[114]首先建立粗糙集模型減少了線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的冗余信息，并應(yīng)用粒子群優(yōu)化算法優(yōu)化后的徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)故障準(zhǔn)則，提高了系統(tǒng)的容錯(cuò)性能。文獻(xiàn)[115]利用MATLAB工具箱TrueTime，基于自適應(yīng)的模糊推理系統(tǒng)設(shè)計(jì)了網(wǎng)絡(luò)層面的故障診斷系統(tǒng)。文獻(xiàn)[116]基于ISO 26262利用蟻群算法對(duì)包括線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在內(nèi)的整車安全性進(jìn)行了分級(jí)劃分，提高了系統(tǒng)的容錯(cuò)性能。

5.4 面臨的挑戰(zhàn)

在自動(dòng)駕駛條件下，特別是在復(fù)雜路況和行駛環(huán)境中，需要規(guī)劃出安全路徑，并且準(zhǔn)確、快速實(shí)現(xiàn)路徑跟蹤，而現(xiàn)有的控制算法在環(huán)境適應(yīng)性方面尚不足，因此，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)面臨著一系列挑戰(zhàn)：

a.目前已有的較成熟的轉(zhuǎn)向執(zhí)行控制策略大多僅實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向助力功能，不能滿足自動(dòng)駕駛環(huán)境下線控轉(zhuǎn)向執(zhí)行控制的要求。特別對(duì)于復(fù)雜的路況和交通環(huán)境下，需要研發(fā)自適應(yīng)和魯棒性強(qiáng)的線控轉(zhuǎn)向執(zhí)行算法。

b.隨著自動(dòng)駕駛進(jìn)程的進(jìn)一步發(fā)展，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)需要與其他（感知、底盤、動(dòng)力等）自動(dòng)駕駛控制子系統(tǒng)進(jìn)行高度融合與協(xié)同，復(fù)雜度和可靠性是挑戰(zhàn)。

c.在自動(dòng)駕駛由第2級(jí)發(fā)展到第4級(jí)的過程中，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)需正確判別緊急狀態(tài)、準(zhǔn)確識(shí)別駕駛員意圖，實(shí)現(xiàn)提前預(yù)判緊急工況、規(guī)劃道路動(dòng)態(tài)安全邊界、輔助駕駛員進(jìn)行自動(dòng)緊急轉(zhuǎn)向等駕駛行為，因此，需要解決駕駛員干預(yù)與自動(dòng)駕駛控制策略間的融合與協(xié)同問題。

6 結(jié)論和展望

線控轉(zhuǎn)向是自動(dòng)駕駛的關(guān)鍵組成部分，隨著自動(dòng)駕駛汽車的智能化程度逐漸提高，線控轉(zhuǎn)向控制策略在環(huán)境適應(yīng)性、駕駛智能化以及可靠性方面遇到新的挑戰(zhàn)。為了滿足自動(dòng)駕駛從當(dāng)前駕駛輔助階段逐漸發(fā)展至完全自動(dòng)駕駛階段對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的要求，線控轉(zhuǎn)向控制策略亟待在幾方面進(jìn)行研究：

a.復(fù)雜路況、復(fù)雜交通環(huán)境條件下線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的自適應(yīng)性和魯棒性，駕駛風(fēng)格各異的人因工程協(xié)同性；

b.極端工況下的失效模式和冗余容錯(cuò)控制策略；

c.線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)樣機(jī)的實(shí)車裝載與實(shí)車性能驗(yàn)證，為市場(chǎng)推廣與應(yīng)用奠定基礎(chǔ)；

d.考慮復(fù)雜工況，滿足良好的操縱穩(wěn)定性與車輛駕乘人員舒適性感受的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的操穩(wěn)分析和評(píng)價(jià)指標(biāo)；

e.隨著汽車電動(dòng)化進(jìn)程的發(fā)展，整車電器元件和功率進(jìn)一步增加，整車電源電壓易出現(xiàn)波動(dòng)，影響線控轉(zhuǎn)向作動(dòng)器的伺服控制精度，因此需開展更高電壓的車載電源（如48 V車載電源）供電下的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與控制研發(fā)。

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