一种车辆转向仿真方法及其仿真系统技术方案

本发明专利技术提供了一种车辆转向仿真系统，用于模拟车辆的转向过程。所述车辆转向仿真系统包括：多轴转向控制单元，用于接收用户输入的方向盘角度信号并基于所述方向盘角度信号确定所述车辆的所有车轴的转向控制指令；以及仿真终端，与所述多轴转向控制单元连接以接收所述多轴转向控制单元确定的转向控制指令并模拟所述车辆执行所述转向控制指令的过程。所述车辆执行所述转向控制指令的过程。所述车辆执行所述转向控制指令的过程。

【技术实现步骤摘要】
一种车辆转向仿真方法及其仿真系统


[0001]本专利技术涉及车辆控制领域，尤其涉及一种车辆转向仿真方法及其系统。

技术介绍

[0002]随着国内外城市的经济与人口的发展，交通拥堵日益严重，很多城市开始大力发展大中运量的公共交通方式。地铁和有轨电车是现有的公共交通方式中较为常见的中大运量的交通方式。然而，现有的地铁或有轨电车需要专门的电力系统和轨道配合实现运行，且基础设施建设和车辆购置成本高。
[0003]随着车辆转向与驱动技术的日益发展，长编组铰接式列车的生产与制造变成了可能。为解决基础设施建设和车辆购置成本高的问题，中车株洲电力机车研究所提出了铰接式列车，该种列车能够循迹地面上的虚拟轨道，取消了钢轨，通过胶轮承载和方向盘转向的方式跟随地面虚拟轨道行驶，且可通过铰接的方式串联多节编组，满足中大运量的要求。目前，铰接式列车由于建设周期短、运量大、建设周期灵活已经成为许多城市优先考虑的公共交通制式。
[0004]一辆铰接式列车具有多个车厢，每一车厢包括若干个车轴比如3个车轴，则铰接式列车在执行驾驶人员的转向指令时需要同时计算出多个车轴的转向指令，不同位置的车轴的转向角度也可能不同，因此需要在铰接式列车上配置多轴转向系统。
[0005]多轴转向系统是实现铰接式列车的无轨全轴转向轨迹跟随控制的关键核心子系统。多轴转向系统极度核心的特殊性决定了其复杂程度高、可靠性要求严的特点，为铰接式列车的整体系统方案的设计以及整体系统方案的可靠性带来了极大的挑战性。
[0006]为解决多轴转向系统的试验资源紧张、现场调试困难、控制原理及方案在投入工程应用之前未能得到充分的验证等问题，本专利技术旨在提供一种能够实现多轴转向系统的模拟实验方法及其模拟实验系统。

技术实现思路

[0007]以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。
[0008]根据本专利技术的一方面，提供了一种车辆转向仿真方法，用于模拟车辆的转向执行机构的转向过程，所述车辆包括若干个车轴，所述车辆转向仿真方法包括：接收每一车轴的转向控制指令；将每一车轴的转向控制指令输入至所述车轴对应的转向机构模型；所述车轴的转向机构模型获取所述车轴的液压动力源模型的当前驱动压力并基于所述当前驱动压力以及所述车轴的转向控制指令确定出所述车轴的模拟转向角度，所述模拟转向角度指示所述车辆执行所述转向控制指令后所述车轴的转向角度；以及输出所述车辆的所有车轴的模拟转向角度。
[0009]更进一步地，每一车轴的转向控制指令包括所述车轴的方向指令、转向激活指令和负载指令，所述车轴的转向机构模型获取所述车轴的液压动力源模型的当前驱动压力并基于所述当前驱动压力以及所述车轴的转向控制指令确定出所述车轴的模拟转向角度包括：判断所述转向激活指令是否指示转向激活状态；以及响应于所述转向激活指令指示转向激活状态，基于所述当前驱动压力、所述负载指令以及所述方向指令计算出所述车轴的模拟转向角度。
[0010]更进一步地，所述判断所述转向激活指令是否指示转向激活状态包括：响应于所述转向激活指令的状态字等于所述转向激活状态对应的状态字，判断所述转向激活指令指示转向激活状态；以及响应于所述转向激活指令的状态字不等于所述转向激活状态对应的状态字，将所述车轴的模拟转向角度强制设定为0。
[0011]更进一步地，述基于所述当前驱动压力、所述负载指令以及所述角度指令计算出所述车轴的模拟转向角度包括：判断所述车轴的液压驱动模型的当前驱动压力是否足以驱动所述负载指令指示的负载；响应于所述当前驱动压力足以驱动所述负载指令指示的负载，基于所述方向指令计算出所述车轴的模拟转向角度；以及响应于所述当前驱动压力不足以驱动所述负载指令指示的负载，将所述车轴的模拟转向角度设定为0。
[0012]更进一步地，所述方向指令与所述车轴的转向角度的变化率有关，所述基于所述方向指令计算出所述车轴的所述模拟转向角度包括：将上一控制周期所述车轴的转向机构模型输出的模拟转向角度作为所述车轴的初始角度；基于所述方向指令对应的转向角度的变化率和控制周期的时间间隔计算出所述车轴在此次控制周期内的模拟偏转角度；以及将所述车轴的初始角度和模拟偏转角度之和作为所述车轴的模拟转向角度。
[0013]更进一步地，所述车辆转向仿真方法还包括：所述液压动力源模型实时计算出所述当前驱动压力；以及响应于所述转向激活指令指示转向激活状态，所述液压动力源模型输出所述当前驱动压力至所述车轴的转向机构模型。
[0014]更进一步地，所述液压动力源模型的驱动压力的变化趋势包括冲压和降压，冲压和降压的变化速率分别为冲压速率和降压速率，所述冲压速率为一常量，所述降压速率与所述负载指令有关，所述液压动力源模型的驱动压力在冲压情况下冲压至最大压力阈值切换成降压，所述液压动力源模型的驱动压力在降压情况下降压至最小压力阈值切换成冲压，所述液压动力源模型实时计算出所述当前驱动压力包括：基于所述负载指令确定降压速率；将上一控制周期所述车轴的液压动力源模型输出的驱动压力作为本次控制周期所述车轴的初始驱动压力；以及利用压力计算公式计算出本次控制周期的最终时刻的压力值以作为所述当前驱动压力，其中，D0为所述初始驱动压力，T0为本次控制周期的开始时刻，T0+T为本次控制周期的最终时刻，k
t
为本次控制周期内的任意时刻t的变化速率。
[0015]更进一步地，所述车辆转向仿真方法还包括：将每一车轴的模拟转向角度输入所述车轴对应的角度传感器模型以得到对应于所述模拟转向角度的电压信号；以及所述输出所述模拟转向角度包括：输出每一车轴的所述模拟转向角度对应的所述电压信号。
[0016]更进一步地，所述车辆转向仿真方法还包括：将所述液压动力源模型的当前驱动压力输入至压力传感器模型以得到对应于所述当前驱动压力的电压信号；以及输出所述当
前驱动压力对应的电压信号。
[0017]根据本专利技术的另一个方面，还提供了一种车辆转向仿真系统，用于模拟车辆的转向过程，所述车辆包括若干个车轴，所述车辆转向仿真系统包括：多轴转向控制单元，用于接收用户输入的方向盘角度信号并基于所述方向盘角度信号确定所述车辆的所有车轴的转向控制指令；以及仿真终端，与所述多轴转向控制单元连接以接收所述多轴转向控制单元确定的所述车辆的所有车轴的转向控制指令并模拟所述车辆执行所述转向控制指令的过程，所述仿真终端被配置成：将每一车轴的转向控制指令输入至所述车轴对应的转向机构模型；所述车轴的转向机构模型获取所述车轴的液压动力源模型的当前驱动压力并基于所述当前驱动压力以及所述车轴的转向控制指令确定出所述车轴的模拟转向角度，所述模拟转向角度指示所述车辆执行所述转向控制指令后所述车轴的转向角度；以及将每一车轴的转向机构模型确定出的模拟转向角度反馈回所述多轴转向控制单元以便于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车辆转向仿真方法，用于模拟车辆的转向执行机构的转向过程，所述车辆包括若干个车轴，所述车辆转向仿真方法包括：接收每一车轴的转向控制指令；将每一车轴的转向控制指令输入至所述车轴对应的转向机构模型；所述车轴的转向机构模型获取所述车轴的液压动力源模型的当前驱动压力并基于所述当前驱动压力以及所述车轴的转向控制指令确定出所述车轴的模拟转向角度，所述模拟转向角度指示所述车辆执行所述转向控制指令后所述车轴的转向角度；以及输出所述车辆的所有车轴的模拟转向角度。2.如权利要求1所述的车辆转向仿真方法，其特征在于，每一车轴的转向控制指令包括所述车轴的方向指令、转向激活指令和负载指令，所述车轴的转向机构模型获取所述车轴的液压动力源模型的当前驱动压力并基于所述当前驱动压力以及所述车轴的转向控制指令确定出所述车轴的模拟转向角度包括：判断所述转向激活指令是否指示转向激活状态；以及响应于所述转向激活指令指示转向激活状态，基于所述当前驱动压力、所述负载指令以及所述方向指令计算出所述车轴的模拟转向角度。3.如权利要求2所述的车辆转向仿真方法，其特征在于，所述判断所述转向激活指令是否指示转向激活状态包括：响应于所述转向激活指令的状态字等于所述转向激活状态对应的状态字，判断所述转向激活指令指示转向激活状态；以及响应于所述转向激活指令的状态字不等于所述转向激活状态对应的状态字，将所述车轴的模拟转向角度强制设定为0。4.如权利要求2所述的车辆转向仿真方法，其特征在于，所述基于所述当前驱动压力、所述负载指令以及所述角度指令计算出所述车轴的模拟转向角度包括：判断所述车轴的液压驱动模型的当前驱动压力是否足以驱动所述负载指令指示的负载；响应于所述当前驱动压力足以驱动所述负载指令指示的负载，基于所述方向指令计算出所述车轴的模拟转向角度；以及响应于所述当前驱动压力不足以驱动所述负载指令指示的负载，将所述车轴的模拟转向角度设定为0。5.如权利要求4所述的车辆转向仿真方法，其特征在于，所述方向指令与所述车轴的转向角度的变化率有关，所述基于所述方向指令计算出所述车轴的所述模拟转向角度包括：将上一控制周期所述车轴的转向机构模型输出的模拟转向角度作为所述车轴的初始角度；基于所述方向指令对应的转向角度的变化率和控制周期的时间间隔计算出所述车轴在此次控制周期内的模拟偏转角度；以及将所述车轴的初始角度和模拟偏转角度之和作为所述车轴的模拟转向角度。6.如权利要求2所述的车辆转向仿真方法，其特征在于，还包括：所述液压动力源模型实时计算出所述当前驱动压力；以及响应于所述转向激活指令指示转向激活状态，所述液压动力源模型输出所述当前驱动
压力至所述车轴的转向机构模型。7.如权利要求6所述的车辆转向仿真方法，其特征在于，所述液压动力源模型的驱动压力的变化趋势包括冲压和降压，冲压和降压的变化速率分别为冲压速率和降压速率，所述冲压速率为一常量，所述降压速率与所述负载指令有关，所述液压动力源模型的驱动压力在冲压情况下冲压至最大压力阈值切换成降压，所述液压动力源模型的驱动压力在降压情况下降压至最小压力阈值切换成冲压，所述液压动力源模型实时计算出所述当前驱动压力包括：基于所述负载指令确定降压速率；将上一控制周期所述车轴的液压动力源模型输出的驱动压力作为本次控制周期所述车轴的初始驱动压力；以及利用压力计算公式计算出本次控制周期的最终时刻的压力值以作为所述当前驱动压力，其中，D0为所述初始驱动压力，T0为本次控制周期的开始时刻，T0+T为本次控制周期的最终时刻，k
t
为本次控制周期内的任意时刻t的变化速率。8.如权利要求1所述的车辆转向仿真方法，其特征在于，还包括：将每一车轴的模拟转向角度输入所述车轴对应的角度传感器模型以得到对应于所述模拟转向角度的电压信号；以及所述输出所述模拟转向角度包括：输出每一车轴的所述模拟转向角度对应的所述电压信号。9.如权利要求1所述的车辆转向仿真方法，其特征在于，还包括：将所述液压动力源模型的当前驱动压力输入至压力传感器模型以得到对应于所述当前驱动压力的电压信号；以及输出所述当前驱动压力对应的电压信号。10.一种车辆转向仿真系统，用于模拟车辆的转向过程，所述车辆包括若干个车轴，所述车辆转向仿真系统包括：多轴转向控制单元，用于接收用户输入的方向盘角度信号并基于所述方向盘角度信号确定所述车辆的所有车轴的转向控制指令；以及仿真终端，与所述多轴转向控制单元连接以接收所述多轴转向控制单元确定的所述车辆的所有车轴的转向控制指令并模拟所述车辆执行所述转向控制指令的过程，所述仿真终端被配置成：将每一车轴的转向控制指令输入至所述车轴对应的转向机构模型；所述车轴的转向机构模型获取所述车轴的液压动力源模型的当前驱动压力并基于所述当前驱动压力以及所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄松，肖磊，刘小聪，彭京，龙海泉，尤旺，任晓军，周胜，刘川，粟爱军，
申请(专利权)人：湖南中车智行科技有限公司，
类型：发明
国别省市：