汽车线控转向系统转向控制研究

袁子洋 叶佳 李波 任浩洁 王大鹏

摘要：对于整个汽车控制系统来讲，汽车转向控制构成了其中的关键要素。在目前的现状下，智能化手段已经全面适用于汽车控制系统，其中包含与之相应的不同算法。具体在涉及到线控系统的布置与设计时，关键在于灵活选择滑模控制法、经典控制法、PID控制法与鲁棒控制法等。与此同时，关于转向控制也要紧密结合汽车系统本身具备的不同特性，从而实现因地制宜的灵活转向控制。

关键词：汽车线控转向系统;转向控制;具体措施

中图分类号：U463.4文献标识码：A文章编号：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. 汽车线控转向系统转向控制研究[J]. 数码设计， 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

从转向控制的基本特征来讲，线控转向的核心原理就在于连接系统电线，通过运用机械连接的方式来牢固衔接转向轮与转向盘等关键部件。由此可见，运用汽车转向控制在客观上有助于保障汽车舒适度与操纵稳定性，同时也显著优化了整车能够达到的控制性能^[1]。因此近些年以来，技术人员针对线控式的汽车转向系统正在予以深入探究，因地制宜运用与之相适应的转向控制算法来优化汽车性能。

1  汽车线控转向系统的核心原理

对于SBW也可称之为线控转向系统，此类系统指的是借助机械连接以及电线连接的方式来灵活操控汽车转向轮以及汽车转向盘等相关装置，确保将上述的汽车关键部件都置于线控操作中。由此可见，SBW系统最为突显的优势就在于保证整车能够达到的舒适度与稳定性，依照线控的思路与原理来全面操控汽车驾驶。在目前的现状下，较多国外学者以及国内学者都在着眼于线控转向系统的综合性研发，其中的研发侧重点就在于关键线控转向技术^[2]。

具体在实践中，线控转向系统通常来讲都会包含系统控制器、感应转向盘的反馈模块、系统执行模块与其他模块。针对转向系统在设置了上述模块的前提下，整个转向系统就能拥有灵活度更高的汽车转向控制。近些年以来，技术人员针对汽车转向模块、转向控制齿轮与其他装置都设置了上述的线控系统，其中包含微型汽车以及轻型汽车等。线控系统在运行时，转向器就会受到系统减速器以及转向电动机引发的驱动作用，从而实现了灵活度更高的汽车转向控制。

2  具体的转向控制技术要点

截至目前，针对汽车转向装置运用的线控转向系统日益突显了独有的技术优势，其中包含了非线性建模、估计车辆参数、分析不确定性参数、辨识车辆模型以及构建转向意图等要点^[3]。通过运用全方位的线控转向设计方式，就能确保整车性能符合现阶段的智能驾驶基本要求，从而实现了全方位的无人驾驶操控。因此面对智能化的当前转型趋势，针对汽车转向系统有必要关注如下的线控转向技术要点：

2.1  关于鲁棒控制

汽车转向系统本身涉及到多种多样的不可确定因素，此类因素主要应当包含参数变化、高频动力学与其他系统特征。除此以外，由于受到驾驶工况给汽车本身性能带来的突显影响，应当因地制宜运用鲁棒控制的措施，對于线控系统能够达到的稳定性以及鲁棒性予以全方位的保证。通过运用鲁棒控制来实现上述的线控系统改进，即可排除某些潜在性的驾驶因素影响，对于整车性能也给予了更高层次的提升与优化。

例如针对电动汽车如果要实现轮毂控制，则关键在于横摆状态下的鲁棒稳定性。具体在实现综合性的鲁棒控制中，对于整车有必要设置干扰观测器与转向角度控制，确保运用内环控制器来实现与之有关的各项控制操作。近些年以来，已有某些国外学者正在着眼于探究轮毂控制的线控转向系统，借助仿真验证的方式来全面优化了汽车稳定性^[4]。尤其是在配备外环跟踪控制或者转向干扰的前提下，车辆横摆就能够保证符合稳定性与安全性。

2.2  关于经典控制

在线控转向技术的控制范围内，经典控制主要涉及到汽车反馈控制与PID控制，对于上述两类的线控转向方式都应当将其纳入经典控制。具体在实践中，运用PID控制的侧重点在于避免表现为过大的汽车横摆偏差，确保能够灵活掌控各个时间段的摆角速度，同时也要修正其中的前轮转角偏差。汽车如果表现为高速运行的状态，那么还可以借助双向移动试验的方式来测定PID算法是否能达到应有的精准度。经过测量可见，PID算法具备了优良的汽车控制性能，针对转向控制能够予以全方位的优化。

此外，经典控制算法还应当包含反馈控制，此类算法主要针对汽车在某个时间段出现的横摆状态而言。通过运用反馈控制，能够确保汽车始终处在优良的稳定状态中，而不至于突发安全事故。反馈控制主要涉及到横摆角度、前轮转向角与其他的角度控制，运用反馈系数的方式来分析汽车目前的横摆阻尼并且完成运动解耦的有关操作。与此同时，关于反馈控制有必要权衡其中的横摆阻尼与侧向运动解耦，从而达到最优的汽车运动阻尼^[5]。

2.3  关于滑模控制

从动态控制的角度讲，运用滑模控制能够有效应对处于变化中的汽车行驶状态，从而显著优化了汽车控制的综合性能。滑模控制方法有助于简化整个的运算流程，因而在进行建模时并不涉及到扰动性与对象参数，在此前提下实现了快速响应的基本目标。在目前看来，滑模控制系统已经能适用于非线性的自适应系统，通过运用自适应的方式来实现针对滑动增益值的精确运算。

3  结束语

经过分析可见，线控转向系统本身具备一体化的突显特征，因此可以灵活适用于多种多样的汽车类型。这主要是由于，汽车线控装置设有主动控制的性能，其针对转向轮与其他汽车部件都能纳入控制范围内。在目前看来，技术人员已经能够凭借线控转向系统用于完成智能驾驶，对于整车稳定性予以全方位的保障。与此同时，运用上述的转向控制措施也有助于驾驶员避免承受较高负担，此类技术因而构成了现阶段的核心汽车控制技术。

参考文献：

[1]      李尚司，蔡智凯，陈曦等.汽车线传转向系统的转向盘操纵识别与双向同步控制[J].汽车技术，2015（12）：17-21.

[2]      于蕾艳，吴宝贵，伊剑波.汽车线控转向系统转向控制研究[J].江苏大学学报（自然科学版），2014，35（03）：267-273.

[3]      曹庆梅，谭光兴，高远等.基于模糊免疫PID的前轮线控转向系统控制策略[J].广西科技大学学报，2014，25（01）：88-93.

[4]      宗长富，李刚，郑宏宇等.线控汽车底盘控制技术研究进展及展望[J].中国公路学报，2013，26（02）：160-176.

[5]      朱智超，田丽娟.线控四轮转向系统的研究综述及技术总结[J].轻型汽车技术，2012（Z2）：7-12.