本發明涉及汽車轉向，尤其涉及一種基于線性自抗擾的線控液壓轉向系統及方法。

背景技術：

1、隨著世界各國重型車輛的不斷發展，駕駛人員對于車輛的轉向性能提出了更高的要求，要求車輛轉向穩定性更高、轉向操作更為靈敏。由于無人駕駛技術的發展，世界各國開始建立自己的無人港口、無人礦場等無人工廠，對于重型車輛的轉向系統也有了新的挑戰，與此同時，也促進重載車輛線控轉向控制技術不斷發展。

2、目前，國內外對重型載重車輛轉向系統及其控制策略的研究方法大多采用的是對液壓轉向系統進行線性簡化后通過傳遞函數分析其特性，但此種方法的精度并不高，導致轉向控制算法的研究僅停留在理論層面，并不能很好地應用于重載車輛線控底盤，使得重載車輛線控液壓轉向系統的穩定性、靈敏度與精確度不高。

技術實現思路

1、為解決上述現有技術中存在的部分或全部技術問題，本發明提供一種基于線性自抗擾的線控液壓轉向系統及方法，能夠有效地克服輪胎回正力矩外部擾動、系統參數不確定性和轉向執行電機電磁耦合等非線性干擾問題，實現高精度的轉角跟蹤控制，使得車輛的轉向精度和響應速度得到顯著提高，提升了駕駛員的操縱性和安全感，適應汽車智能化和電動化需求。

2、本發明的技術方案如下：

3、第一方面，提供了一種基于線性自抗擾的線控液壓轉向系統，包括：

4、液壓控制單元，所述液壓控制單元用于通過控制液壓油流動方向與流動速度控制轉向油缸的運動方向與運動速度；

5、控制模塊，所述控制模塊用于根據線性自抗擾轉向角度控制算法將所收到的輸入轉角與實際轉角進行計算處理，控制液壓控制單元中轉向控制閥的轉向，通過轉向控制閥的轉向間接對車輛的轉向角度和運動軌跡進行控制。

6、進一步地，在上述一種基于線性自抗擾的線控液壓轉向系統中，所述液壓控制單元包括：

7、變量柱塞泵，所述變量柱塞泵的進油口連接至液壓油箱；

8、過濾器，所述過濾器的第一連接口連接于所述變量柱塞泵的出油口；

9、主溢流閥，所述主溢流閥的第一油口連接至所述液壓油箱，所述主溢流閥的第二油口連接至所述變量柱塞泵連接所述過濾器的連接管路上；

10、蓄能器，所述蓄能器連接于所述過濾器的第二連接口；

11、負載敏感壓力切斷控制組件，所述負載敏感壓力切斷控制組件的第一控制端連接于所述變量柱塞泵的出口管路上，所述負載敏感壓力切斷控制組件的第二控制端連接于所述變量柱塞泵上，所述負載敏感壓力切斷控制組件的第三控制端作為負載感應油口與車橋控制單元連接；

12、車橋控制單元，所述車橋控制單元用于在所述負載敏感壓力切斷控制組件的作用下，對車輛的轉向角度和運動軌跡進行控制。

13、進一步地，在上述一種基于線性自抗擾的線控液壓轉向系統中，所述負載敏感壓力切斷控制組件包括：

14、第一負載敏感閥、第二負載敏感閥和液壓缸，其中：

15、所述第一負載敏感閥和所述第二負載敏感閥均具有兩個控制端和三個油口，所述第一負載敏感閥的第一個控制端和第一個油口、所述第二負載敏感閥的第一個控制端和第一個油口均通過液壓管路連接于所述變量柱塞泵的出口管路上；

16、所述第一負載敏感閥的第二個控制端和第三個油口、所述第二負載敏感閥的第二個控制端均通過液壓管路連接于所述變量柱塞泵及通過液壓管路通入液壓油箱卸油；

17、所述變量柱塞泵與所述液壓缸的活塞桿連接，使得液壓油箱內的油液從所述變量柱塞泵中流出，經過管路流向所述液壓缸，推動所述液壓缸的活塞桿運動；

18、所述液壓缸的無桿腔與所述第二負載敏感閥的第二個油口連接，所述無桿腔連接所述第二負載敏感閥第二個油口與所述第一負載敏感閥的第二個控制端和第三個油口，所述第二負載敏感閥的第二個油口通入液壓油箱卸油的液壓管路之間設置有連接管路，所述連接管路上依次連接有兩個節流閥；

19、所述第二負載敏感閥的第三個油口與所述第一負載敏感閥的第二個油口連接，所述第二負載敏感閥的第三個油口連接所述第一負載敏感閥的第二個油口的液壓管路與兩個所述節流閥之間設置有另一連接管路；

20、所述第一負載敏感閥的第二個控制端的控制管路上設置有連接管路，并將所設置連接管路的端口作為負載感應油口與車橋控制單元連接；

21、其中，所述第一負載敏感閥的第一個控制端和第一個油口、所述第二負載敏感閥的第一個控制端和第一個油口共同構成所述負載敏感壓力切斷控制組件的第一控制端，所述第一負載敏感閥的第二個控制端和第三個油口、所述第二負載敏感閥的第二個控制端共同構成所述負載敏感壓力切斷控制組件的第二控制端，所述第一負載敏感閥的第二個控制端的控制管路上所設置連接管路的端口構成所述負載敏感壓力切斷控制組件的第三控制端。

22、進一步地，在上述一種基于線性自抗擾的線控液壓轉向系統中，所述車橋控制單元包括：

23、電比例溢流閥，所述電比例溢流閥的第一油口通過液壓管路連接于所述過濾器連接所述蓄能器的連接管路上，并將所述電比例溢流閥的第一油口所連接的管路油口作為所述車橋控制單元的進油口，所述電比例溢流閥的第二油口連接于所述車橋控制單元連接液壓油箱的連接管路上，并將所述連接液壓油箱的油口作為所述車橋控制單元的回油口；

24、ls控制油溢流閥，所述ls控制油溢流閥的第一油口連接于所述負載感應油口，所述ls控制油溢流閥的第二油口連接于連接所述車橋控制單元回油口的連接管路上；

25、控制單元，所述控制單元分別與所述車橋控制單元的進油口、所述車橋控制單元的出油口所在的液壓管路連接。

26、進一步地，在上述一種基于線性自抗擾的線控液壓轉向系統中，所述控制單元包括一橋控制單元和多橋控制單元。

27、進一步地，在上述一種基于線性自抗擾的線控液壓轉向系統中，所述一橋控制單元包括：

28、一橋ludv補償閥，所述一橋ludv補償閥的控制端和第一油口連接于所述車橋控制單元負載感應油口所在的液壓管路；

29、一橋電比例換向閥，所述一橋電比例換向閥的第一油口和第二油口連接于所述一橋ludv補償閥的第三油口，所述一橋電比例換向閥的第五油口連接于所述車橋控制單元的進油口所在的液壓管路上，所述一橋電比例換向閥的第六油口連接于所述一橋ludv補償閥的第二油口，所述一橋電比例換向閥的第七油口連接于所述車橋控制單元的出油口所在的液壓管路上，所述一橋電比例換向閥的第四油口與所述一橋電比例換向閥的第七油口連接；

30、一橋雙向液壓鎖，所述一橋雙向液壓鎖的第一液控單向閥組連接于所述一橋電比例換向閥的第三油口，所述一橋雙向液壓鎖的第二液控單向閥組連接于所述一橋電比例換向閥的第四油口；

31、一橋左轉向油缸，所述一橋左轉向油缸的有桿腔和一橋右轉向油缸的無桿腔通過第一液壓連接管路連接，所述第一液壓連接管路與所述一橋雙向液壓鎖的第一液控單向閥組連接；

32、一橋右轉向油缸，所述一橋右轉向油缸的有桿腔和所述一橋左轉向油缸的無桿腔通過第二液壓連接管路連接，所述第二液壓連接管路與所述一橋雙向液壓鎖的第二液控單向閥組連接。

33、進一步地，在上述一種基于線性自抗擾的線控液壓轉向系統中，所述多橋控制單元為二橋控制單元，所述二橋控制單元包括：

34、二橋ludv補償閥，所述二橋ludv補償閥的控制端和第一油口連接于所述車橋控制單元負載感應油口所在的液壓管路；

35、二橋電比例換向閥，所述二橋電比例換向閥的第一油口和第二油口連接于所述二橋ludv補償閥的第三油口，所述二橋電比例換向閥的第五油口連接于所述車橋控制單元的進油口所在的液壓管路上，所述二橋電比例換向閥的第六油口連接于所述二橋ludv補償閥的第二油口，所述二橋電比例換向閥的第七油口連接于所述車橋控制單元的出油口所在的液壓管路上，所述二橋電比例換向閥的第四油口與所述二橋電比例換向閥的第七油口連接；

36、二橋雙向液壓鎖，所述二橋雙向液壓鎖的第一液控單向閥組連接于所述二橋電比例換向閥的第三油口，所述二橋雙向液壓鎖的第二液控單向閥組連接于所述二橋電比例換向閥的第四油口；

37、二橋左轉向油缸，所述二橋左轉向油缸的有桿腔和二橋右轉向油缸的無桿腔通過第一液壓連接管路連接，所述第一液壓連接管路與所述二橋雙向液壓鎖的第一液控單向閥組連接；

38、二橋右轉向油缸，所述二橋右轉向油缸的有桿腔和所述二橋左轉向油缸的無桿腔通過第二液壓連接管路連接，所述第二液壓連接管路與所述二橋雙向液壓鎖的第二液控單向閥組連接。

39、進一步地，在上述一種基于線性自抗擾的線控液壓轉向系統中，所述控制模塊包括：

40、電機，所述電機與油泵電機和驅動電機連接，用于供電；

41、角度傳感器，所述角度傳感器用于實時采集各個車橋的轉角信號；

42、轉向控制閥，所述轉向控制閥與控制器連接，用于接收控制器的輸出的轉向信號或轉向指令；

43、控制器，所述控制器與所述油泵電機、所述驅動電機以及所述角度傳感器連接，所述控制器用于將收到的輸入轉角與實際轉角進行計算處理，實時控制轉向控制閥，間接對車輛轉向角度與運動軌跡進行控制。

44、第二方面，提供了一種基于線性自抗擾的線控液壓轉向方法，包括：

45、控制液壓油流動方向與速度控制轉向油缸運動，基于線性自抗擾轉向角度控制算法處理輸入轉角與實際轉角信號；

46、實時采集各車橋轉角信號，基于線性自抗擾轉向角度控制算法，將輸入轉角與實際轉角的偏差作為輸入，通過擴張狀態估計器估計系統總擾動，生成補償控制量；

47、根據補償控制量調節轉向控制閥的開度，控制液壓油流向轉向油缸，驅動車橋轉向角度與運動軌跡的精確控制。

48、進一步地，在上述一種基于線性自抗擾的線控液壓轉向方法中，所述線性自抗擾轉向角度控制算法包括：

49、；

50、其中，，，分別表示系統的n、n-1、n-2階被控對象，表示系統輸出，表示擾動，表示系統已知部分參數，表示控制器參數，表示系統的一階被控對象，表示系統輸入，表示未知擾動和對象信息的綜合量，表示與系統輸出直接相關的結構參數，表示與系統的一階被控對象相關的結構參數，表示與系統輸出的階導數相關的結構參數，表示與系統輸出的階導數相關的結構參數。

51、本發明技術方案的主要優點如下：

52、本發明的一種基于線性自抗擾的線控液壓轉向系統及方法，通過采用線性自抗擾轉向角度控制算法，能夠有效地克服輪胎回正力矩外部擾動、系統參數不確定性和轉向執行電機電磁耦合等非線性干擾問題。該算法能夠實時估計這些干擾，并通過反饋補償將其對系統的影響降至最低，從而實現高精度的轉角跟蹤控制，通過液壓控制單元，能夠精確地控制液壓油的流動，進而快速、準確地控制轉向油缸的運動?？刂颇K基于線性自抗擾轉向角度控制算法的精確計算，能夠及時為液壓控制單元提供準確的控制信號。兩者協同工作，使得車輛的轉向精度和響應速度得到顯著提高，提升了駕駛員的操縱性和安全感，適應汽車智能化和電動化需求。此外，本發明的基于線性自抗擾的線控液壓轉向系統，取消了傳統的復雜機械連接，完全由電信號實現轉向的信息傳遞和控制，為主動轉向提供了更大的自由度和靈活性，能夠更好地適應汽車智能化、電動化帶來的挑戰，滿足高級別自動駕駛的需求。