本發(fā)明屬于機(jī)動車線控技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種線控轉(zhuǎn)向路感力矩的模擬系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的汽車是由方向盤以一定傳動比控制前輪轉(zhuǎn)向，保持后輪不動，根據(jù)前輪的轉(zhuǎn)動帶動整車轉(zhuǎn)彎或四輪轉(zhuǎn)向，但都屬于定比傳動，不能有效的結(jié)合車輛工況信息，無法調(diào)和“輕”與“靈”之間的矛盾，方向盤轉(zhuǎn)角與車輛橫擺之間的非線性關(guān)系，帶來了很大的駕駛補(bǔ)償行為，增加駕駛負(fù)擔(dān)。

現(xiàn)有技術(shù)中，為了解決轉(zhuǎn)向沉重等影響駕駛舒適性等問題，往往引入轉(zhuǎn)向助力裝置。無論是電動助力機(jī)構(gòu)，還是液壓助力機(jī)構(gòu)，都較大程度的復(fù)雜了轉(zhuǎn)向裝置，帶來了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)成本及可靠性問題；同時復(fù)雜的轉(zhuǎn)向桿件使底盤布置工作面臨較大的困難，轉(zhuǎn)向橫拉桿易與懸架叉臂發(fā)生運(yùn)動不協(xié)調(diào)而產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，影響輪胎定位參數(shù)穩(wěn)定性，從而危機(jī)汽車操控穩(wěn)定性；同樣受制于轉(zhuǎn)向梯形的幾何約束，車輪只能同側(cè)同角度偏轉(zhuǎn)，從而使汽車失去更多運(yùn)動可能性，制約了汽車的最小轉(zhuǎn)彎半徑的減小，限制了汽車的通過性；轉(zhuǎn)向中后輪不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，只起到隨動作用，無法實現(xiàn)理想的阿克曼轉(zhuǎn)向模型，不可避免的滑移，會加速輪胎的磨損。

在線控汽車轉(zhuǎn)向中，路感力矩的反饋模擬非常重要。但是傳統(tǒng)汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不論是采用電動助力還是液壓助力，都會影響整車性能，用時現(xiàn)有技術(shù)中提供的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，布局困難，并制約車輛的各方面性能的提升。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種線控轉(zhuǎn)向路感力矩的模擬系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，布局困難的問題。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種線控轉(zhuǎn)向路感力矩的模擬系統(tǒng)，包括傳感檢測單元、信號處理單元、信號轉(zhuǎn)換單元、電機(jī)控制單元和路感電機(jī)；

所述傳感檢測單元，用于檢測方向盤的轉(zhuǎn)動角度，并根據(jù)檢測到的轉(zhuǎn)動角度生成數(shù)字信號發(fā)送所述信號處理單元；

所述信號處理單元，用于對所述數(shù)字信號進(jìn)行解析，根據(jù)解析結(jié)果生成雙極性電壓數(shù)字信號并發(fā)送給所述信號轉(zhuǎn)換單元；

所述信號轉(zhuǎn)換單元，用于將所述雙極性電壓數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為雙極性電壓模擬信號后發(fā)送給所述電機(jī)控制單元；

所述電機(jī)控制單元，用于對所述雙極性電壓模擬信號進(jìn)行放大和濾波處理，生成雙極性電流信號并發(fā)送給所述路感電機(jī)，所述雙極性電流信號的電流大小用于控制所述路感電機(jī)的力矩大小，所述雙極性電流信號的方向用于控制控制所述路感電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向；

所述路感電機(jī)，用于根據(jù)所述雙極性電流信號運(yùn)行。

進(jìn)一步地，所述電機(jī)控制單元包括電源模塊、運(yùn)算放大電路和推挽放大電路；

所述電源模塊，用于接收外部電源電壓，并將所述外部電源電壓轉(zhuǎn)換成正負(fù)24v的空載電壓后發(fā)送給所述路感電機(jī)，以使所述路感電機(jī)根據(jù)所述空載電壓運(yùn)轉(zhuǎn)，還用于將所述外部電源電壓轉(zhuǎn)換成正負(fù)15v的穩(wěn)壓電源，并將所述穩(wěn)壓電源發(fā)送給所述推挽放大電路；

所述運(yùn)算放大電路，與所述信號轉(zhuǎn)換單元相連接，用于對所述雙極性電壓模擬信號進(jìn)行運(yùn)算放大和濾波處理，并將處理后的雙極性電壓模擬信號發(fā)送給所述推挽放大電路；

所述推挽放大電路，與所述路感電機(jī)相連接，用于在雙極性電壓模擬信號的控制下，輸出具有正負(fù)方向的雙極性電流信號。

進(jìn)一步地，所述電源模塊包括第一電容、第二電容、第三電容、第四電容、第一穩(wěn)壓管和第二穩(wěn)壓管；

所述第一穩(wěn)壓管的第一端連接外接電源的第一輸入端，所述第一穩(wěn)壓管的第二端接地，所述第一穩(wěn)壓管的第三端連接所述電源模塊的第三輸出端；所述第一電容的第一端連接所述第一穩(wěn)壓管的第一端，所述第一電容的第二端接地；所述第二電容的第一端連接所述第一穩(wěn)壓管的第三端，所述第二電容的第二端接地；所述電源模塊的第一輸出端連接所述第一穩(wěn)壓管的第一端；

所述第二穩(wěn)壓管的第一端連接外接電源的第二輸入端，所述第二穩(wěn)壓管的第二端接地，所述第二穩(wěn)壓管的第三端連接第四輸出端；所述第三電容的第一端連接所述第二穩(wěn)壓管的第一端，所述第三電容的第二端接地；所述第四電容的第一端連接所述第二穩(wěn)壓管的第三端，所述第四電容的第二端接地；所述電源模塊的第二輸出端連接所述第二穩(wěn)壓管的第一端。

進(jìn)一步地，所述第一穩(wěn)壓管是型號為lm7815的三端固定正穩(wěn)壓管，所述第二穩(wěn)壓管是型號為lm7915的三端固定負(fù)穩(wěn)壓管。

進(jìn)一步地，所述運(yùn)算放大電路包括運(yùn)算放大器、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第五電容和第六電容；

所述運(yùn)算放大器的第一端通過所述第五電阻連接至所述運(yùn)算放大器的第八端，所述運(yùn)算放大器的第二端依次通過所述第一電阻和第五電容后接地，所述運(yùn)算放大器的第三端通過所述第二電阻后接地，所述運(yùn)算放大器的第四端連接所述電源模塊的第四輸出端，所述運(yùn)算放大器的第五端為空腳，所述運(yùn)算放大器的第六端連接所述運(yùn)算放大電路的輸出端，所述運(yùn)算放大器的第七端連接所述電源模塊的第三輸出端；所述第四電阻的第一端連接所述運(yùn)算放大器的第二端，所述第四電阻的第三端依次通過所述第三電阻和所述第六電容連接所述運(yùn)算放大器的第六端。

進(jìn)一步地，所述第一電阻、所述第二電阻和所述第三電阻為定值電阻，所述第四電阻和所述第五電阻為可變電阻。

進(jìn)一步地，所述第一電阻的阻值為10kω，所述第二電阻的阻值為4.7kω，所述第三電阻的阻值為100kω，所述第四電阻的阻值范圍為0到51kω，所述第五電阻的阻值范圍為0到20kω。

進(jìn)一步地，所述運(yùn)算放大器是型號為op07的雙極性運(yùn)算放大器。

進(jìn)一步地，所述推挽放大電路包括第一三極管、第二三極管、第一場效應(yīng)管、第二場效應(yīng)管、第一穩(wěn)壓二極管、第二穩(wěn)壓二極管、第六電阻、第七電阻、第八電阻、第九電阻、第十電阻、第十一電阻、第十二電阻、第十三電阻、第十四電阻、第十五電阻、第十六電阻和第十七電阻；

所述第一三極管的基極連接所述運(yùn)算放大電路的輸出端，所述第一三極管的集電極依次通過所述第六電阻和所述第七電阻后連接至所述第一穩(wěn)壓二極管的正極；所述第一三極管的發(fā)射極通過所述第十二電阻連接至所述推挽放大電路的輸出端；所述第一穩(wěn)壓二極管的負(fù)極連接所述電源模塊的第一輸出端；所述第二三極管的基極連接所述運(yùn)算放大電路的輸出端，所述第二三極管的集電極連接所述第一三極管的發(fā)射極；所述第二三極管的發(fā)射極依次通過所述第八電阻和所述第九電阻后連接至所述第二穩(wěn)壓二極管的負(fù)極；所述第二穩(wěn)壓二極管的正極連接所述電源模塊的第二輸出端；所述第十電阻的第一端連接所述第一三極管的發(fā)射級，所述第十電阻的第二端接地；

所示第十一電阻的第一端連接于所述第六電阻和所述第七電阻之間，所述第十一電阻的第二端連接所述第一場效應(yīng)管的柵極；所述第十四電阻和所述第十五電阻并聯(lián)后，連接于所述第一場效應(yīng)管的漏極和所述電源模塊的第一輸出端之間；所述第一場效應(yīng)管的源極連接所述推挽放大電路的輸出端；

所示第十三電阻的第一端連接于所述第八電阻和所述第九電阻之間，所述第十三電阻的第二端連接所述第二場效應(yīng)管的柵極；所述第十六電阻和所述第十七電阻并聯(lián)后，連接于所述第二場效應(yīng)管的源極和所述電源模塊的第二輸出端之間；所述第二場效應(yīng)管的漏極連接所述推挽放大電路的輸出端。

進(jìn)一步地，所述第一三極管和所述第二三極管均為npn型三極管，所述第一場效應(yīng)管為p溝道場效應(yīng)管，所述第二場效應(yīng)管為n溝道場效應(yīng)管。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果在于：本發(fā)明實施例提供的模擬系統(tǒng)通過檢測方向盤的轉(zhuǎn)動角度，并根據(jù)該轉(zhuǎn)向角度生成數(shù)字信號后，對該數(shù)字信號進(jìn)行解析得到雙極性電壓數(shù)字信號，對該雙極性電壓數(shù)字信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換及放大濾波后，得到雙極性電流信號，以該雙極性電流信號控制路感電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。本發(fā)明實施例通過檢測方向盤的轉(zhuǎn)動角度，并根據(jù)該方向盤的轉(zhuǎn)動角度最終生成對應(yīng)的雙極性電流信號，該電流信號用以控制路感電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向和力矩大小，駕駛員通過路感電機(jī)反饋的力矩感知路面情況再結(jié)合交通狀況和車速對整車的速度和運(yùn)行方向進(jìn)行調(diào)整，本發(fā)明實施例結(jié)構(gòu)簡單，不需要進(jìn)行特殊布局就能夠?qū)β犯须姍C(jī)進(jìn)行控制。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例提供的一種線控轉(zhuǎn)向路感力矩的模擬系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明實施例提供的方向盤轉(zhuǎn)角傳感器的連接示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例提供的增量型光電編碼器的脈沖示意圖；

圖4是本發(fā)明實施例提供的路感電機(jī)模擬控制的示意圖；

圖5是本發(fā)明實施例提供的電源模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明實施例提供的運(yùn)算放大電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明實施例提供的推挽放大電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本發(fā)明實施例提供的電源模塊和信號處理單元的連接示意圖；

圖9是本發(fā)明實施例提供的電機(jī)控制單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明實施例提供了如圖1所示的一種線控轉(zhuǎn)向路感力矩的模擬系統(tǒng)，包括傳感檢測單元101、信號處理單元102、信號轉(zhuǎn)換單元103、電機(jī)控制單元104和路感電機(jī)105；

傳感檢測單元101，用于檢測方向盤的轉(zhuǎn)動角度，并根據(jù)檢測到的轉(zhuǎn)動角度生成數(shù)字信號發(fā)送信號處理單元102；

信號處理單元102，用于對所述數(shù)字信號進(jìn)行解析，根據(jù)解析結(jié)果生成雙極性電壓數(shù)字信號并發(fā)送給信號轉(zhuǎn)換單元103。為加快處理過程，在本實施例中，信號處理單元102內(nèi)置有對比列表，該對比列表中包含有數(shù)字信號對應(yīng)的雙極性電壓數(shù)字信號，當(dāng)接收到傳感檢測單元101發(fā)送的數(shù)字信號后，信號處理單元102將在該對比列表查找到該數(shù)字信號對應(yīng)的雙極性電壓數(shù)字信號，并發(fā)送給信號轉(zhuǎn)換單元103。

信號轉(zhuǎn)換單元103，用于將所述雙極性電壓數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為雙極性電壓模擬信號后發(fā)送給電機(jī)控制單元104；

電機(jī)控制單元104，用于對所述雙極性電壓模擬信號進(jìn)行放大和濾波處理，生成雙極性電流信號并發(fā)送給路感電機(jī)105，所述雙極性電流信號的電流大小用于控制路感電機(jī)105的力矩大小，所述雙極性電流信號的方向用于控制控制路感電機(jī)105的轉(zhuǎn)動方向；

路感電機(jī)105，用于根據(jù)所述雙極性電流信號運(yùn)行。

在實際應(yīng)用中，傳感檢測單元101可以采用方向盤轉(zhuǎn)角傳感器實現(xiàn)上述功能，更具體地，上述中的方向盤為傳統(tǒng)車輛所用的方向盤，方向盤轉(zhuǎn)角傳感器采用600線的歐姆龍增量型光電編碼器。圖2示出了本發(fā)明實施例提供的方向盤的轉(zhuǎn)角傳感器的連接示意圖，其中，增量型光電編碼器的工作原理是利用光電轉(zhuǎn)換的方法將軸的機(jī)械轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸出的精密傳感器。方向盤轉(zhuǎn)動帶動轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)動，隨轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動的脈沖碼盤上有均勻刻制的光柵，在碼盤上均勻地分布著若干個透光區(qū)段和遮光區(qū)段。增量式編碼器沒有固定的起始零點，輸出的是與轉(zhuǎn)角的增量成正比的脈沖，需要用計數(shù)器來計脈沖數(shù)。每轉(zhuǎn)過一個透光區(qū)時，就發(fā)出一個脈沖信號，計數(shù)器當(dāng)前值加1，計數(shù)結(jié)果對應(yīng)于轉(zhuǎn)角的增量，增量型光電編碼器的脈沖如圖3所示。信號轉(zhuǎn)換單元103采用型號為dac0832的d/a轉(zhuǎn)換集成芯片，但是在具體應(yīng)用中，信號轉(zhuǎn)換單元103也可以采用其他具備數(shù)模轉(zhuǎn)換功能的元器件，同時數(shù)模轉(zhuǎn)換元器件的位數(shù)越大，分辨率和輸出電流的精度越高。

圖4示出了本發(fā)明實施例提供的路感電機(jī)105的模擬控制過程，在實際應(yīng)用中，由于方向盤轉(zhuǎn)動分為回正過程和扭矩反饋過程，路感電機(jī)105在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中至少包括2個運(yùn)轉(zhuǎn)模式。在回正的過程中，方向盤的轉(zhuǎn)動方向與路感電機(jī)105的轉(zhuǎn)動方向一致，在扭矩反饋的過程，方向盤的轉(zhuǎn)動方向與路感電機(jī)105的轉(zhuǎn)動的方向相反，即路感電機(jī)處于連續(xù)堵轉(zhuǎn)狀態(tài)。信號處理單元102控制輸入雙極性電壓數(shù)字信號，經(jīng)信號轉(zhuǎn)換單元103進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后，有電機(jī)控制單元104用運(yùn)算放大器對該信號進(jìn)行放大和濾波，再經(jīng)過推挽放大電路，輸出雙極性的大電流，電流大小控制路感電機(jī)105的力矩，電流的方向控制路感電機(jī)105的轉(zhuǎn)動方向，輸出電流要足夠大且要與輸入電壓保持良好的線性度，以滿足路感的模擬的要求。

下面通過圖5至圖9對本發(fā)明實施例提供的電機(jī)控制單元104進(jìn)行進(jìn)一步地闡述：

在本實施例中，電機(jī)控制單元103包括電源模塊、運(yùn)算放大電路和推挽放大電路；

所述電源模塊，用于接收外部電源電壓，并將所述外部電源電壓轉(zhuǎn)換成正負(fù)24v的空載電壓后發(fā)送給所述路感電機(jī)，以使所述路感電機(jī)根據(jù)所述空載電壓運(yùn)轉(zhuǎn)，還用于將所述外部電源電壓轉(zhuǎn)換成正負(fù)15v的穩(wěn)壓電源，并將所述穩(wěn)壓電源發(fā)送給所述推挽放大電路；

所述運(yùn)算放大電路，與所述信號轉(zhuǎn)換單元相連接，用于對所述雙極性電壓模擬信號進(jìn)行運(yùn)算放大和濾波處理，并將處理后的雙極性電壓模擬信號發(fā)送給所述推挽放大電路；

所述推挽放大電路，與所述路感電機(jī)相連接，用于在雙極性電壓模擬信號的控制下，輸出具有正負(fù)方向的雙極性電流信號。

具體地，如圖5所示，電源模塊包括第一電容c1、第二電容c2、第三電容c3、第四電容c4、第一穩(wěn)壓管reg1和第二穩(wěn)壓管reg2；

第一穩(wěn)壓管reg1的第一端in連接外接電源的第一輸入端，第一穩(wěn)壓管reg1的第二端gnd接地，第一穩(wěn)壓管reg1的第三端out連接所述電源模塊的第三輸出端；第一電容c1的第一端連接第一穩(wěn)壓管reg1的第一端in，第一電容c1的第二端接地；第二電容c2的第一端連接第一穩(wěn)壓管reg1的第三端out，第二電容c2的第二端接地；所述電源模塊的第一輸出端連接第一穩(wěn)壓管reg1的第一端in；

第一穩(wěn)壓管reg2的第一端in連接外接電源的第二輸入端，第一穩(wěn)壓管reg2的第二端gnd接地，第一穩(wěn)壓管reg2的第三端out連接第四輸出端；第三電容c3的第一端連接第一穩(wěn)壓管reg2的第一端in，第三電容c3的第二端接地；第四電容c4的第一端連接第一穩(wěn)壓管reg2的第三端out，第四電容c4的第二端接地；所述電源模塊的第二輸出端連接第二穩(wěn)壓管reg2的第一端in。

在上述電源模塊中，第一穩(wěn)壓管reg1是型號為lm7815的三端固定正穩(wěn)壓管，第二穩(wěn)壓管reg2是型號為lm7915的三端固定負(fù)穩(wěn)壓管,電源模塊的第一輸出端輸出+24v的電壓，電源模塊的第二輸出端輸出-24v，電源模塊的第三輸出端輸出+15v的電壓，電源模塊的第四輸出端輸出-15v的電壓。本實施例提供的上述電源模塊的主要功能為將汽車電源電壓轉(zhuǎn)換成直流±24v的空載電壓，該空載電壓應(yīng)用于路感電機(jī)的主回路電源，以及轉(zhuǎn)換成±15v穩(wěn)壓電源用于為電機(jī)控制單元103上的其他元器件供電。外接電源輸入±24v電壓，加在推挽放大電路上和對路感電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行供電。該外接電源沒有連續(xù)可調(diào)的功能，給使用帶來一定程度上的不便，因此在本實施例中用一塊lm7815和一塊lm7915三端固定穩(wěn)壓器對稱連接，可獲得一組正負(fù)對稱的正負(fù)15v穩(wěn)壓電源，用于電機(jī)控制電路上的元器件供電。電源模塊得到±15v電壓后，經(jīng)lm7812穩(wěn)壓得到12v穩(wěn)壓電源后，給繼電器和led燈供電。電源模塊得到12v電壓后，經(jīng)lm7805得到正5v穩(wěn)壓源后，給散熱風(fēng)扇供電。

如圖6所示，運(yùn)算放大電路包括運(yùn)算放大器op、第一電阻r1、第二電阻r2、第三電阻r3、第四電阻r4、第五電阻r5、第五電容c5和第六電容c6；

運(yùn)算放大器op的第一端通過第五電阻r5連接至運(yùn)算放大器op的第八端，運(yùn)算放大器op的第二端依次通過第一電阻r1和第五電容c5后接地，運(yùn)算放大器op的第三端通過第二電阻r2后接地，運(yùn)算放大器op的第四端連接所述電源模塊的第四輸出端，運(yùn)算放大器op的第五端為空腳，運(yùn)算放大器op的第六端連接所述運(yùn)算放大電路的輸出端，運(yùn)算放大器op的第七端連接所述電源模塊的第三輸出端；第四電阻r4的第一端連接運(yùn)算放大器op的第二端，第四電阻r4的第三端依次通過第三電阻r3和第六電容c6連接運(yùn)算放大器op的第六端。

在具體應(yīng)用中，第一電阻r1、第二電阻r2和第三電阻r3均為定值電阻，第四電阻r4和第五電阻r5為可變電阻,其中,第一電阻r1的阻值為10kω,第二電阻r2的阻值為4.7kω，第三電阻r3的阻值為100kω，第四電阻r4的阻值范圍為0到51kω，第五電阻r5的阻值范圍為0到20kω，運(yùn)算放大器opop是型號為op07的雙極性運(yùn)算放大器。本實施例中，采用的op07的雙極性運(yùn)算放大器是一款低噪聲的雙極性運(yùn)算放大器，它具有輸入偏置電流低和開環(huán)增益高的特點，適合高增益的信號放大，采用反相比例放大，在反饋回路上串聯(lián)電容，對低頻信號進(jìn)行濾波，放大倍數(shù)等于反饋回路電阻比上輸入阻抗,可以在調(diào)試的過程中調(diào)整r4的阻值，來獲得理想的放大倍數(shù)，使輸出電流達(dá)到要求。

如圖7所示，所述推挽放大電路包括第一三極管t1、第二三極管t2、第一場效應(yīng)管mos1、第二場效應(yīng)管mos2、第一穩(wěn)壓二極管z1、第二穩(wěn)壓二極管z2、第六電阻r6、第七電阻r7、第八電阻r8、第九電阻r9、第十電阻r10、第十一電阻r11、第十二電阻r12、第十三電阻r13、第十四電阻r14、第十五電阻r15、第十六電阻r16和第十七電阻r17；

第一三極管t1的基極連接所述運(yùn)算放大電路的輸出端，第一三極管t1的集電極依次通過第六電阻r6和第七電阻r7后連接至第一穩(wěn)壓二極管z1的正極；第一三極管t1的發(fā)射極通過第十二電阻r12連接至所述推挽放大電路的輸出端；第一穩(wěn)壓二極管z1的負(fù)極連接所述電源模塊的第一輸出端；第二三極管t2的基極連接所述運(yùn)算放大電路的輸出端，第二三極管t2的集電極連接第一三極管t1的發(fā)射極；第二三極管t2的發(fā)射極依次通過第八二電阻r8和第九電阻r9后連接至第二穩(wěn)壓二極管z2的負(fù)極；第二穩(wěn)壓二極管z2的正極連接所述電源模塊的第二輸出端；第十電阻r10的第一端連接第一三極管t1的發(fā)射級，第十電阻r10的第二端接地；

第十一電阻r11的第一端連接于第六電阻r6和第七電阻r7之間，第十一電阻r11的第二端連接第一場效應(yīng)管mos1的柵極；第十四電阻r14和第十五電阻r15并聯(lián)后，連接于述第一場效應(yīng)管mos1的漏極和所述電源模塊的第一輸出端之間；第一場效應(yīng)管mos1的源極連接所述推挽放大電路的輸出端；

第十三電阻r13的第一端連接于第八電阻r8和第九電阻r9之間，第十三電阻r13的第二端連接第二場效應(yīng)管mos2的柵極；第十六電阻r16和第十七電阻r17并聯(lián)后，連接于第二場效應(yīng)管mos2的源極和所述電源模塊的第二輸出端之間；第二場效應(yīng)管mos2的漏極連接所述推挽放大電路的輸出端。所述推挽放大電路的輸出端連接路感電機(jī)105，具體的連接示意圖如圖9所示。

在本實施例中，第一三極管t1和第二三極管t2均為npn型三極管，第一場效應(yīng)管mos1為p溝道場效應(yīng)管，具體采用的型號為irf9640，第二場效應(yīng)管mos2為n溝道場效應(yīng)管，具體采用的型號為irf640。雙極性電壓模擬信號接在由三極管t1和二極管t2串聯(lián)在一起的電路上，根據(jù)輸入的雙極性電壓模擬信號信號極性的不同使相應(yīng)的三極管處于工作狀態(tài)，而另一個三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，而這兩個三極管又分別與場效應(yīng)管irf640和場效應(yīng)管irf9640相接后并聯(lián)在路感電機(jī)的兩端，三極管t2導(dǎo)通時，穩(wěn)壓二極管z1反向?qū)?，使場效?yīng)管irf9640柵極正偏，從而使irf9640導(dǎo)通且處于放大工作狀態(tài)。同理，實施反向電流控制時，則三極管t1和場效應(yīng)管irf640處于導(dǎo)通放大狀態(tài)，經(jīng)過三極管和mos管的二次放大，獲得足夠大的電流驅(qū)動路感電機(jī)。

在本實施例中，推挽放大電路采用雙直流電源供電，由場效應(yīng)管irf640和場效應(yīng)管irf9640分別實施正反向電流的控制，在某一個時刻只有一只場效應(yīng)管工作，并且可以保持有較低的管溫。在具體應(yīng)用中，場效應(yīng)管irf640和場效應(yīng)管irf9640哪一個處于工作狀態(tài)是由雙極性電壓模擬信號來控制，將這個雙極性電壓模擬信號接入由三極管t1和t2串聯(lián)在一起的電路上，根據(jù)輸入信號極性的不同使相應(yīng)的三極管處于工作狀態(tài)，而另一個三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，而這兩個三極管又分別與場效應(yīng)管irf640和irf9640相接后并聯(lián)在路感電機(jī)的兩端，在圖9所示的原理圖上可以看出，本實施例可以實現(xiàn)電機(jī)按需要的方向進(jìn)行運(yùn)行。本發(fā)明實施例提供的電機(jī)控制單元解決了一般電機(jī)運(yùn)行需要使用驅(qū)動器和控制器，占用空間位置大、布局復(fù)雜、成本高的問題。

如圖8所示，采用型號為雙極性dac0832模塊的信號轉(zhuǎn)換單元103，采用cmos工藝制程的單片直流輸出型8位數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，與單片機(jī)的8位i/o接口相連，8位數(shù)字量控制信號轉(zhuǎn)換單元103輸出-5v至+5v的電壓值。

本發(fā)明提供的上述實施例提供的模擬系統(tǒng)取消了方向盤和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的機(jī)械連接，力矩的反饋以及方向盤的回正都由路感電機(jī)控制，使得模擬系統(tǒng)得到了簡化從而減少故障，利于維護(hù)。其次，該系統(tǒng)為駕駛員提供車輛運(yùn)行狀況信息，最大程度保證了與傳統(tǒng)駕駛系統(tǒng)地一致性，減少了駕駛員地操作負(fù)擔(dān)，有利于sbw(steeringbywire，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng))地推廣應(yīng)用。采用增量型光電編碼器采集方向盤轉(zhuǎn)角的實時數(shù)字信號，無需進(jìn)行濾波。再次，利用稀土型力矩電機(jī)的輸入電流和電磁力矩線性度較好的關(guān)系，控制和實現(xiàn)更加簡單，直接通過控制電流的大小和正負(fù)就能控制力矩電機(jī)輸出力矩的大小和方向。最后，采樣的實時性較好，只需計算模型中的少量參數(shù)就可適應(yīng)于各種車型，應(yīng)用范圍廣，可推廣應(yīng)用到所有的線控轉(zhuǎn)向汽車，并且，可以在不改變車輛硬件地前提下，通過改變參數(shù)，輕松實現(xiàn)反饋地改變，從而實現(xiàn)汽車駕駛地個性化設(shè)計。

在線控汽車轉(zhuǎn)向中，路感力矩的反饋模擬是非常重要的。由于傳統(tǒng)汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不論是采用電動助力還是液壓助力，都會影響整車性能并且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，布局困難。本實施例提供的線控轉(zhuǎn)向?qū)⒕€控技術(shù)應(yīng)用到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，由電子信息代替轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向盤的機(jī)械連接，采用傳感器測量方向盤的轉(zhuǎn)動角度和方向，將采集到的方向盤信息傳輸給信號處理單元，由信號處理單元對方向盤的轉(zhuǎn)向角度等信息進(jìn)行解析后，根據(jù)最終得到的結(jié)果對汽車的轉(zhuǎn)向進(jìn)行控制，實現(xiàn)轉(zhuǎn)向控制的自由設(shè)計，可用于改良車輛的轉(zhuǎn)向特性。

本發(fā)明實施例提供模擬系統(tǒng)的控制部分實質(zhì)是電壓--電流變換電路。在實際應(yīng)用中，檢測到方向盤的轉(zhuǎn)動角度后，對該轉(zhuǎn)動角度進(jìn)行處理后最終得到雙極性電壓模擬信號，該雙極性電壓模擬信號也可以由仿真控制計算機(jī)中動力學(xué)模型計算給定，其符號及絕對值，分別表征了路感電機(jī)產(chǎn)生扭矩的方向和力的大小，這個雙極性電壓模擬信號的幅值為±10v。經(jīng)過電壓-電流變換電路后，將輸出的電流送往直流力矩電機(jī)，來控制路感電機(jī)旋轉(zhuǎn)的方向，以及扭矩的大小。實際模擬時，來自實時仿真控制計算機(jī)模擬輸出通道的電壓信號，經(jīng)傳輸傳送到力矩電機(jī)控制電路的輸入端，該信號經(jīng)電壓--電流變換，產(chǎn)生電流信號，直接輸出到力矩電機(jī)，使其產(chǎn)生模擬的力矩。因此，控制該電流的方向和大小，使之與輸入電壓具有良好線性關(guān)系，即實現(xiàn)了回正力矩的生成。本實施例中設(shè)定為雙極性電壓模擬信號為±10v時，0～+10v對應(yīng)的力矩為0～正最大力矩，0～-10v對應(yīng)的力矩為0～負(fù)最大力矩。路感電機(jī)輸出力矩為±11.76nm，如需要，可調(diào)至±15.68nm。

本發(fā)明實施例目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種線控轉(zhuǎn)向路感力矩的模擬系統(tǒng)。該系統(tǒng)充分利用角度傳感器采集的方向盤轉(zhuǎn)動的角度和車速傳感器汽車的運(yùn)行速度，并根據(jù)采集到的信息進(jìn)行運(yùn)算，得到轉(zhuǎn)向電機(jī)應(yīng)該轉(zhuǎn)動的角度、方向以及路感電機(jī)應(yīng)輸出的力矩大小和方向。根據(jù)這些參數(shù)對轉(zhuǎn)向電機(jī)、路感電機(jī)、輪速驅(qū)動電機(jī)進(jìn)行控制，駕駛員通過路感電機(jī)反饋的力矩感知路面情況再結(jié)合交通狀況和車速對整車的速度和運(yùn)行方向進(jìn)行調(diào)整。由此構(gòu)成了人--車--人的一個手動閉環(huán)控制系統(tǒng)。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。