【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及线控转向，具体为一种桌面级线控转向试验平台及其测试方法。
技术介绍
1、随着车辆技术的不断革新，线控转向技术已经成为现代车辆智能化的必备系统之一。传统的机械式转向系统逐渐被线控转向系统所取代，后者通过电子信号传递驾驶者的转向意图，从而实现对车辆转向的精确控制。然而，尽管线控转向技术在车辆工程领域得到了广泛应用，但在桌面级环境中的应用却相对较少。目前，市场上的线控转向技术平台大多针对乘用车辆或工业应用设计，其体积庞大、结构复杂，成本高昂，并不适用于桌面级环境。这使得在模拟实验、测试、教学演示等场景下，难以有效地展示线控转向技术的优势和应用潜力
2、因此需要对以上问题提出一种新的解决方案。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种桌面级线控转向试验平台及其测试方法，针对目前线控转向技术实验和测试平台成本高昂、安全性差等问题，提供一种小型化、模块化、桌面级的线控转向实验平台，该系统涉及转向系统可变传动比、转向执行机构控制、基于模型的路感模拟控制等，能够实现控制算法的实验、测试和验证。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种桌面级线控转向试验平台，包括便携式电脑、can通讯设备、电机控制器、控制单元和电源，还包括平台基体、路感模拟组件和转向执行组件，所述路感模拟组件与转向执行组件均可拆卸与独立工作测试；
3、所述平台基体包括铝合金支架，所述铝合金支架包括上层、中层和下层，所述铝合金支架下层一端的两侧延展固定有爪形结构，所
4、所述铝合金支架的上层位置设置有路感模拟组件，所述铝合金支架的一端设置有转向执行组件；
5、所述便携式电脑的内部搭载有上位机。
6、进一步地，所述路感模拟组件包括转向盘、转角传感器、转矩传感器、第一个减速器和路感模拟电机，所述铝合金支架的上层设置有转矩传感器，所述转矩传感器的顶端设置有转向盘，所述转向盘的顶端连接转角传感器，所述转矩传感器的底端依次垂直连接第一个减速器与路感模拟电机。
7、进一步地，所述转向执行组件包括转向执行电机、第二个减速器、方向机、横拉杆、转向节、转向轮和位移传感器，所述转向执行电机横向安装于铝合金支架中层，所述转向执行电机输出轴的一端连接有第二个减速器，所述第二个减速器输出轴延伸出铝合金支架连接有方向机，所述方向机两侧对称依次安装横拉杆，所述横拉杆远离方向机的一侧连接有转向节，所述转向节固定于爪形结构上，所述转向节远离横拉杆的一侧安装有转向轮，其中一侧的所述横拉杆处平行安装有位移传感器。
8、进一步地，所述控制单元设置于铝合金支架上层，所述电机控制器安装于铝合金支架的中层，所述电机控制器包括路感模拟电机控制器和转向执行电机控制器，所述路感模拟电机控制器用于控制路感模拟电机，所述转向执行电机控制器用于控制转向执行电机，所述所述转角传感器、转矩传感器、减速器和位移传感器均与控制单元通过线缆相连。
9、进一步地，所述电机控制器和控制单元均与can通讯设备相连，所述can通讯设备与便携式电脑相连。
10、一种桌面级线控转向试验平台的测试方法：
11、s1：在上位机中搭载整车模型与线控转向模型，所述整车模型包括轮胎模型、车身模型、轮毂电机模型以及悬架模型，所述线控转向模型包括转向电机模型、转向执行电机can通讯模型以及路感模拟电机can通讯模型；
12、s2：在控制单元中内置路感模拟力矩算法和传感器信号处理算法，所述路感模拟力矩算法包括基于机械结构的路感力矩模型和助力转向补偿算法模型，所述转向执行机构控制算法包括定传动比控制策略、基于横摆角速度增益不变的变传动比控制策略和粒子群算法优化模糊控制器的变传动比控制策略三种不同的传动比控制策略；
13、s3：将s1中的模型搭载到上位机后，预留出整车信息参数调整窗口；
14、s4：将s2中的算法嵌入控制单元后，在控制算法预留出输入与输出接口，供测试员烧录自己的控制算法进行验证测试；
15、s5：驾驶员通过操作转向盘与上位机参数调整窗口输入控制信号；
16、s6：转向盘采集的信号经控制单元信号处理后传入上位机，实现对上位机中整车模型的转向参数输入；
17、s7：位移传感器和转矩传感器采集的信号经控制单元处理后传入上位机，实现测试结果的收集；
18、s8：测试人员根据上位机的输入与输出数据对控制算法进行评价修改。
19、进一步地，所述s2中的粒子群算法优化模糊控制器的变传动比控制策略采用的为粒子群优化算法，所述粒子群优化算法的应用包括如下步骤：
20、将转向盘转角、车速与传动比的隶属度函数进行编码，顶点取三个编码值x1、x2、x3，底边取六个编码值x4、x5、x6、x7、x8、x9，共27个未知数；
21、然后将模糊规则的子集按顺序进行编号，负大(nb)、负中(nm)、负小(ns)、零(zo)、正小(ps)、正中(pm)、正大(pb)分别编为1、2、3、4、5、6、7，分别与隶属度函数数组拼接组成所需粒子群；
22、在n维搜索空间中，种群x＝(x1,x2,x3,...,x27)由27个粒子构成，其中第i个粒子为n维的一个向量x＝(xi1,xi2,xi3,...,xi27)t，即该粒子在n维空间内的位置；
23、根据变角传动比目标函数计算每个粒子当前位置对应的适应度，第i个粒子的速度vi＝(vi1,vi2,vi3,...,vin)t，个体极值为pi＝(pi1,pi2,pi3,...,pin)t,种群极值为pg＝(pg1,pg2,pg3,...,pgn)t；
24、粒子群的进化过程为：
25、vij(k+1)＝ω·vij(k)+c1r1(k)[pij(k)-xij(k)]+c2r2(k)[pgj(k)-xij(k)]
26、xij(k+1)＝vij(k+1)+xij(k)
27、其中，ω为惯性权重，c1、c2为学习因子，r1、r2为[0,1]内的随机数，k为迭代次数；
28、即计算粒子适应度，根据目标函数分别计算出个体最优与群体最优，通过不断迭代更新速度和位置，并对粒子进行边界处理，最终得出全局最优值。
29、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
30、本专利技术通过嵌入式控制器的控制策略，控制路感模拟机构和转向执行机构的有效、高效运行，实现了转向系统传动比根据车辆运行工况实时变化、转向执行机构实时跟随驾驶人意图、转向盘阻力矩能够根据车辆状态参数和转向盘输入实时控制、控制策略可以根据研究人员需要实时更换和调整，而不仅限于参数可调。在体积及其重量上，平台具有小型化和轻量化的优点，安装空间较小，携带更方便，模块化设计能满足更丰富的试验需求，可以用于高校教学演示和实验，也可以作为研究人员进行算法测本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种桌面级线控转向试验平台，包括便携式电脑(10)、CAN通讯设备(9)、电机控制器(8)、控制单元(16)和电源(4)，其特征在于：还包括平台基体、路感模拟组件和转向执行组件，所述路感模拟组件与转向执行组件均可拆卸与独立工作测试；
2.根据权利要求1所述的一种桌面级线控转向试验平台，其特征在于：所述路感模拟组件包括转向盘(1)、转角传感器(2)、转矩传感器(3)、第一个减速器(5)和路感模拟电机(6)，所述铝合金支架(17)的上层设置有转矩传感器(3)，所述转矩传感器(3)的顶端设置有转向盘(1)，所述转向盘(1)的顶端连接转角传感器(2)，所述转矩传感器(3)的底端依次垂直连接第一个减速器(5)与路感模拟电机(6)。
3.根据权利要求2所述的一种桌面级线控转向试验平台，其特征在于：所述转向执行组件包括转向执行电机(7)、第二个减速器(5)、方向机(14)、横拉杆(13)、转向节(12)、转向轮(11)和位移传感器(15)，所述转向执行电机(7)横向安装于铝合金支架(17)中层，所述转向执行电机(7)输出轴的一端连接有第二个减速器(5)，所述第二个减
4.根据权利要求3所述的一种桌面级线控转向试验平台，其特征在于：所述控制单元(16)设置于铝合金支架(17)上层，所述电机控制器(8)安装于铝合金支架(17)的中层，所述电机控制器(8)包括路感模拟电机控制器和转向执行电机控制器，所述路感模拟电机控制器用于控制路感模拟电机(6)，所述转向执行电机控制器用于控制转向执行电机(7)，所述所述转角传感器(2)、转矩传感器(3)、减速器(5)和位移传感器(15)均与控制单元(16)通过线缆相连。
5.根据权利要求1所述的一种桌面级线控转向试验平台，其特征在于：所述电机控制器(8)和控制单元(16)均与CAN通讯设备(9)相连，所述CAN通讯设备(9)与便携式电脑(10)相连。
6.一种桌面级线控转向试验平台的测试方法，用于上述权利要求1-5任意一项所述的一种桌面级线控转向试验平台，其特征在于：
7.根据权利要求6所述的一种桌面级线控转向试验平台的测试方法，其特征在于：所述S2中的粒子群算法优化模糊控制器的变传动比控制策略采用的为粒子群优化算法，所述粒子群优化算法的应用包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种桌面级线控转向试验平台，包括便携式电脑(10)、can通讯设备(9)、电机控制器(8)、控制单元(16)和电源(4)，其特征在于：还包括平台基体、路感模拟组件和转向执行组件，所述路感模拟组件与转向执行组件均可拆卸与独立工作测试；
2.根据权利要求1所述的一种桌面级线控转向试验平台，其特征在于：所述路感模拟组件包括转向盘(1)、转角传感器(2)、转矩传感器(3)、第一个减速器(5)和路感模拟电机(6)，所述铝合金支架(17)的上层设置有转矩传感器(3)，所述转矩传感器(3)的顶端设置有转向盘(1)，所述转向盘(1)的顶端连接转角传感器(2)，所述转矩传感器(3)的底端依次垂直连接第一个减速器(5)与路感模拟电机(6)。
3.根据权利要求2所述的一种桌面级线控转向试验平台，其特征在于：所述转向执行组件包括转向执行电机(7)、第二个减速器(5)、方向机(14)、横拉杆(13)、转向节(12)、转向轮(11)和位移传感器(15)，所述转向执行电机(7)横向安装于铝合金支架(17)中层，所述转向执行电机(7)输出轴的一端连接有第二个减速器(5)，所述第二个减速器(5)输出轴延伸出铝合金支架(17)连接有方向机(14)，所述方向机(14)两侧对称依次安装横拉杆(13)，所述横拉杆(13)远离方向机(14)的一侧连接有转向...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈哲明，杨鑫，刘岩松，化梦康，王一哲，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：
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