袁子洋 葉佳 李波 任浩潔 王大鵬

摘要：對(duì)于整個(gè)汽車控制系統(tǒng)來講，汽車轉(zhuǎn)向控制構(gòu)成了其中的關(guān)鍵要素。在目前的現(xiàn)狀下，智能化手段已經(jīng)全面適用于汽車控制系統(tǒng)，其中包含與之相應(yīng)的不同算法。具體在涉及到線控系統(tǒng)的布置與設(shè)計(jì)時(shí)，關(guān)鍵在于靈活選擇滑?？刂品ā⒔?jīng)典控制法、PID控制法與魯棒控制法等。與此同時(shí)，關(guān)于轉(zhuǎn)向控制也要緊密結(jié)合汽車系統(tǒng)本身具備的不同特性，從而實(shí)現(xiàn)因地制宜的靈活轉(zhuǎn)向控制。

關(guān)鍵詞：汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng);轉(zhuǎn)向控制;具體措施

中圖分類號(hào)：U463.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-9129（2018）06-0100-02

Research on Steering Control of Vehicle Steering System

YUAN Ziyang*， YE Jia， LI Bo， REN Haojie， WANG Dapeng

（China University of Petroleum （East China）， Shandong Qingdao， 266580， China）

Abstract：For the entire vehicle control system， vehicle steering control constitutes a key element. In the current situation， the intelligent means has been fully applied to the vehicle control system， which contains different algorithms corresponding to it. Specifically， when it comes to the layout and design of the line control system， the key lies in the flexible selection of the sliding mode control method， the classical control method， the PID control method and the robust control method. At the same time， the steering control should also be closely integrated with the different characteristics of the vehicle system itself， so as to achieve flexible steering control according to local conditions.

Keywords： automobile steer-by-wire steering system; steering control; specific measures

引用：魏袁子洋， 葉佳， 李波， 等. 汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向控制研究[J]. 數(shù)碼設(shè)計(jì)， 2018， 7（6）： 100-100.

Cite：YUAN Ziyang， YE Jia， LI Bo， et al. Research on Steering Control of Vehicle Steering System[J]. Peak Data Science， 2018， 7（6）： 100-100.

引言

從轉(zhuǎn)向控制的基本特征來講，線控轉(zhuǎn)向的核心原理就在于連接系統(tǒng)電線，通過運(yùn)用機(jī)械連接的方式來牢固銜接轉(zhuǎn)向輪與轉(zhuǎn)向盤等關(guān)鍵部件。由此可見，運(yùn)用汽車轉(zhuǎn)向控制在客觀上有助于保障汽車舒適度與操縱穩(wěn)定性，同時(shí)也顯著優(yōu)化了整車能夠達(dá)到的控制性能^[1]。因此近些年以來，技術(shù)人員針對(duì)線控式的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)正在予以深入探究，因地制宜運(yùn)用與之相適應(yīng)的轉(zhuǎn)向控制算法來優(yōu)化汽車性能。

1? 汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的核心原理

對(duì)于SBW也可稱之為線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，此類系統(tǒng)指的是借助機(jī)械連接以及電線連接的方式來靈活操控汽車轉(zhuǎn)向輪以及汽車轉(zhuǎn)向盤等相關(guān)裝置，確保將上述的汽車關(guān)鍵部件都置于線控操作中。由此可見，SBW系統(tǒng)最為突顯的優(yōu)勢(shì)就在于保證整車能夠達(dá)到的舒適度與穩(wěn)定性，依照線控的思路與原理來全面操控汽車駕駛。在目前的現(xiàn)狀下，較多國外學(xué)者以及國內(nèi)學(xué)者都在著眼于線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的綜合性研發(fā)，其中的研發(fā)側(cè)重點(diǎn)就在于關(guān)鍵線控轉(zhuǎn)向技術(shù)^[2]。

具體在實(shí)踐中，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)通常來講都會(huì)包含系統(tǒng)控制器、感應(yīng)轉(zhuǎn)向盤的反饋模塊、系統(tǒng)執(zhí)行模塊與其他模塊。針對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在設(shè)置了上述模塊的前提下，整個(gè)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)就能擁有靈活度更高的汽車轉(zhuǎn)向控制。近些年以來，技術(shù)人員針對(duì)汽車轉(zhuǎn)向模塊、轉(zhuǎn)向控制齒輪與其他裝置都設(shè)置了上述的線控系統(tǒng)，其中包含微型汽車以及輕型汽車等。線控系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)向器就會(huì)受到系統(tǒng)減速器以及轉(zhuǎn)向電動(dòng)機(jī)引發(fā)的驅(qū)動(dòng)作用，從而實(shí)現(xiàn)了靈活度更高的汽車轉(zhuǎn)向控制。

2? 具體的轉(zhuǎn)向控制技術(shù)要點(diǎn)

截至目前，針對(duì)汽車轉(zhuǎn)向裝置運(yùn)用的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)日益突顯了獨(dú)有的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，其中包含了非線性建模、估計(jì)車輛參數(shù)、分析不確定性參數(shù)、辨識(shí)車輛模型以及構(gòu)建轉(zhuǎn)向意圖等要點(diǎn)^[3]。通過運(yùn)用全方位的線控轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)方式，就能確保整車性能符合現(xiàn)階段的智能駕駛基本要求，從而實(shí)現(xiàn)了全方位的無人駕駛操控。因此面對(duì)智能化的當(dāng)前轉(zhuǎn)型趨勢(shì)，針對(duì)汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有必要關(guān)注如下的線控轉(zhuǎn)向技術(shù)要點(diǎn)：

2.1? 關(guān)于魯棒控制

汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)本身涉及到多種多樣的不可確定因素，此類因素主要應(yīng)當(dāng)包含參數(shù)變化、高頻動(dòng)力學(xué)與其他系統(tǒng)特征。除此以外，由于受到駕駛工況給汽車本身性能帶來的突顯影響，應(yīng)當(dāng)因地制宜運(yùn)用魯棒控制的措施，對(duì)于線控系統(tǒng)能夠達(dá)到的穩(wěn)定性以及魯棒性予以全方位的保證。通過運(yùn)用魯棒控制來實(shí)現(xiàn)上述的線控系統(tǒng)改進(jìn)，即可排除某些潛在性的駕駛因素影響，對(duì)于整車性能也給予了更高層次的提升與優(yōu)化。

例如針對(duì)電動(dòng)汽車如果要實(shí)現(xiàn)輪轂控制，則關(guān)鍵在于橫擺狀態(tài)下的魯棒穩(wěn)定性。具體在實(shí)現(xiàn)綜合性的魯棒控制中，對(duì)于整車有必要設(shè)置干擾觀測(cè)器與轉(zhuǎn)向角度控制，確保運(yùn)用內(nèi)環(huán)控制器來實(shí)現(xiàn)與之有關(guān)的各項(xiàng)控制操作。近些年以來，已有某些國外學(xué)者正在著眼于探究輪轂控制的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，借助仿真驗(yàn)證的方式來全面優(yōu)化了汽車穩(wěn)定性^[4]。尤其是在配備外環(huán)跟蹤控制或者轉(zhuǎn)向干擾的前提下，車輛橫擺就能夠保證符合穩(wěn)定性與安全性。

2.2? 關(guān)于經(jīng)典控制

在線控轉(zhuǎn)向技術(shù)的控制范圍內(nèi)，經(jīng)典控制主要涉及到汽車反饋控制與PID控制，對(duì)于上述兩類的線控轉(zhuǎn)向方式都應(yīng)當(dāng)將其納入經(jīng)典控制。具體在實(shí)踐中，運(yùn)用PID控制的側(cè)重點(diǎn)在于避免表現(xiàn)為過大的汽車橫擺偏差，確保能夠靈活掌控各個(gè)時(shí)間段的擺角速度，同時(shí)也要修正其中的前輪轉(zhuǎn)角偏差。汽車如果表現(xiàn)為高速運(yùn)行的狀態(tài)，那么還可以借助雙向移動(dòng)試驗(yàn)的方式來測(cè)定PID算法是否能達(dá)到應(yīng)有的精準(zhǔn)度。經(jīng)過測(cè)量可見，PID算法具備了優(yōu)良的汽車控制性能，針對(duì)轉(zhuǎn)向控制能夠予以全方位的優(yōu)化。

此外，經(jīng)典控制算法還應(yīng)當(dāng)包含反饋控制，此類算法主要針對(duì)汽車在某個(gè)時(shí)間段出現(xiàn)的橫擺狀態(tài)而言。通過運(yùn)用反饋控制，能夠確保汽車始終處在優(yōu)良的穩(wěn)定狀態(tài)中，而不至于突發(fā)安全事故。反饋控制主要涉及到橫擺角度、前輪轉(zhuǎn)向角與其他的角度控制，運(yùn)用反饋系數(shù)的方式來分析汽車目前的橫擺阻尼并且完成運(yùn)動(dòng)解耦的有關(guān)操作。與此同時(shí)，關(guān)于反饋控制有必要權(quán)衡其中的橫擺阻尼與側(cè)向運(yùn)動(dòng)解耦，從而達(dá)到最優(yōu)的汽車運(yùn)動(dòng)阻尼^[5]。

2.3? 關(guān)于滑?？刂?/p>

從動(dòng)態(tài)控制的角度講，運(yùn)用滑?？刂颇軌蛴行?yīng)對(duì)處于變化中的汽車行駛狀態(tài)，從而顯著優(yōu)化了汽車控制的綜合性能?；？刂品椒ㄓ兄诤?jiǎn)化整個(gè)的運(yùn)算流程，因而在進(jìn)行建模時(shí)并不涉及到擾動(dòng)性與對(duì)象參數(shù)，在此前提下實(shí)現(xiàn)了快速響應(yīng)的基本目標(biāo)。在目前看來，滑模控制系統(tǒng)已經(jīng)能適用于非線性的自適應(yīng)系統(tǒng)，通過運(yùn)用自適應(yīng)的方式來實(shí)現(xiàn)針對(duì)滑動(dòng)增益值的精確運(yùn)算。

3? 結(jié)束語

經(jīng)過分析可見，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)本身具備一體化的突顯特征，因此可以靈活適用于多種多樣的汽車類型。這主要是由于，汽車線控裝置設(shè)有主動(dòng)控制的性能，其針對(duì)轉(zhuǎn)向輪與其他汽車部件都能納入控制范圍內(nèi)。在目前看來，技術(shù)人員已經(jīng)能夠憑借線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)用于完成智能駕駛，對(duì)于整車穩(wěn)定性予以全方位的保障。與此同時(shí)，運(yùn)用上述的轉(zhuǎn)向控制措施也有助于駕駛員避免承受較高負(fù)擔(dān)，此類技術(shù)因而構(gòu)成了現(xiàn)階段的核心汽車控制技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

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