本實(shí)用新型屬于機(jī)動(dòng)車(chē)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(chē)是由方向盤(pán)以一定傳動(dòng)比控制前輪轉(zhuǎn)向，保持后輪不動(dòng)，根據(jù)前輪的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)整車(chē)轉(zhuǎn)彎或四輪轉(zhuǎn)向，但都屬于定比傳動(dòng)，不能有效的結(jié)合車(chē)輛工況信息，無(wú)法調(diào)和“輕”與“靈”之間的矛盾，方向盤(pán)轉(zhuǎn)角與車(chē)輛橫擺之間的非線性關(guān)系，帶來(lái)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(wèn)題，往往引入轉(zhuǎn)向助力裝置。無(wú)論是電動(dòng)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(lái)了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)成本及可靠性問(wèn)題；同時(shí)復(fù)雜的轉(zhuǎn)向桿件使底盤(pán)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(dòng)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(chē)操控穩(wěn)定性；同樣受制于轉(zhuǎn)向梯形的幾何約束，車(chē)輪只能同側(cè)同角度偏轉(zhuǎn)，從而使汽車(chē)失去更多運(yùn)動(dòng)可能性，制約了汽車(chē)的最小轉(zhuǎn)彎半徑的減小，限制了汽車(chē)的通過(guò)性；轉(zhuǎn)向中后輪不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，只起到隨動(dòng)作用，無(wú)法實(shí)現(xiàn)理想的阿克曼轉(zhuǎn)向模型，不可避免的滑移，會(huì)加速輪胎的磨損。

在線控汽車(chē)轉(zhuǎn)向中，路感力矩的反饋模擬非常重要。但是傳統(tǒng)汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不論是采用電動(dòng)助力還是液壓助力，都會(huì)影響整車(chē)性能，用時(shí)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(chē)輛的各方面性能的提升。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)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(wèn)題。

本實(shí)用新型是這樣實(shí)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(cè)單元、信號(hào)處理單元、信號(hào)轉(zhuǎn)換單元、電機(jī)控制單元和路感電機(jī)；

所述傳感檢測(cè)單元，用于檢測(cè)方向盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，并根據(jù)檢測(cè)到的轉(zhuǎn)動(dòng)角度生成數(shù)字信號(hào)發(fā)送所述信號(hào)處理單元；

所述信號(hào)處理單元，用于根據(jù)所述數(shù)字信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)對(duì)比結(jié)果生成雙極性電壓數(shù)字信號(hào)并發(fā)送給所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元；

所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元，用于將所述雙極性電壓數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為雙極性電壓模擬信號(hào)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(duì)所述雙極性電壓模擬信號(hào)進(jìn)行放大和濾波處理，生成雙極性電流信號(hào)并發(fā)送給所述路感電機(jī)，所述雙極性電流信號(hào)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(hào)的方向用于控制控制所述路感電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向；

所述路感電機(jī)，用于根據(jù)所述雙極性電流信號(hào)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(hào)轉(zhuǎn)換單元相連接，用于對(duì)所述雙極性電壓模擬信號(hào)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(hào)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(hào)的控制下，輸出具有正負(fù)方向的雙極性電流信號(hào)。

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(hào)為L(zhǎng)M7815的三端固定正穩(wěn)壓管，所述第二穩(wěn)壓管是型號(hào)為L(zhǎng)M7915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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(hào)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(chǎng)效應(yīng)管、第二場(chǎng)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(guò)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(guò)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(guò)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(jí)，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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)效應(yīng)管為P溝道場(chǎng)效應(yīng)管，所述第二場(chǎng)效應(yīng)管為N溝道場(chǎng)效應(yīng)管。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果在于：本實(shí)用新型實(shí)施例提供的模擬系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)方向盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，并根據(jù)該轉(zhuǎn)向角度生成數(shù)字信號(hào)后，對(duì)該數(shù)字信號(hào)進(jìn)行解析得到雙極性電壓數(shù)字信號(hào)，對(duì)該雙極性電壓數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換及放大濾波后，得到雙極性電流信號(hào)，以該雙極性電流信號(hào)控制路感電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。本實(shí)用新型實(shí)施例通過(guò)檢測(cè)方向盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，并根據(jù)該方向盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度最終生成對(duì)應(yīng)的雙極性電流信號(hào)，該電流信號(hào)用以控制路感電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和力矩大小，駕駛員通過(guò)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(chē)速對(duì)整車(chē)的速度和運(yùn)行方向進(jìn)行調(diào)整，本實(shí)用新型實(shí)施例結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)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是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器的連接示意圖；

圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的增量型光電編碼器的脈沖示意圖；

圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的路感電機(jī)模擬控制的示意圖；

圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的電源模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的運(yùn)算放大電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的推挽放大電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的電源模塊和信號(hào)處理單元的連接示意圖；

圖9是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的電機(jī)控制單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

本實(shí)用新型實(shí)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(cè)單元101、信號(hào)處理單元102、信號(hào)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(cè)單元101，用于檢測(cè)方向盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，并根據(jù)檢測(cè)到的轉(zhuǎn)動(dòng)角度生成數(shù)字信號(hào)發(fā)送信號(hào)處理單元102；

信號(hào)處理單元102，用于對(duì)所述數(shù)字信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)對(duì)比結(jié)果生成雙極性電壓數(shù)字信號(hào)并發(fā)送給信號(hào)轉(zhuǎn)換單元103。在本實(shí)施例中，信號(hào)處理單元102內(nèi)置有對(duì)比列表，該對(duì)比列表中包含有數(shù)字信號(hào)對(duì)應(yīng)的雙極性電壓數(shù)字信號(hào)，當(dāng)接收到傳感檢測(cè)單元101發(fā)送的數(shù)字信號(hào)后，信號(hào)處理單元102將在該對(duì)比列表查找到該數(shù)字信號(hào)對(duì)應(yīng)的雙極性電壓數(shù)字信號(hào)，并發(fā)送給信號(hào)轉(zhuǎn)換單元103。

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

電機(jī)控制單元104，用于對(duì)所述雙極性電壓模擬信號(hào)進(jìn)行放大和濾波處理，生成雙極性電流信號(hào)并發(fā)送給路感電機(jī)105，所述雙極性電流信號(hào)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(hào)的方向用于控制控制路感電機(jī)105的轉(zhuǎn)動(dòng)方向；

路感電機(jī)105，用于根據(jù)所述雙極性電流信號(hào)運(yùn)行。

在實(shí)際應(yīng)用中，傳感檢測(cè)單元101可以采用方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器實(shí)現(xiàn)上述功能，更具體地，上述中的方向盤(pán)為傳統(tǒng)車(chē)輛所用的方向盤(pán)，方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器采用600線的歐姆龍?jiān)隽啃凸怆娋幋a器。圖2示出了本實(shí)用新型實(shí)施例提供的方向盤(pán)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(hào)輸出的精密傳感器。方向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)動(dòng)，隨轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)的脈沖碼盤(pán)上有均勻刻制的光柵，在碼盤(pán)上均勻地分布著若干個(gè)透光區(qū)段和遮光區(qū)段。增量式編碼器沒(méi)有固定的起始零點(diǎn)，輸出的是與轉(zhuǎn)角的增量成正比的脈沖，需要用計(jì)數(shù)器來(lái)計(jì)脈沖數(shù)。每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)透光區(qū)時(shí)，就發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)，計(jì)數(shù)器當(dāng)前值加1，計(jì)數(shù)結(jié)果對(duì)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(hào)轉(zhuǎn)換單元103采用型號(hào)為DAC0832的D/A轉(zhuǎn)換集成芯片，但是在具體應(yīng)用中，信號(hào)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(shí)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示出了本實(shí)用新型實(shí)施例提供的路感電機(jī)105的模擬控制過(guò)程，在實(shí)際應(yīng)用中，由于方向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)分為回正過(guò)程和扭矩反饋過(guò)程，路感電機(jī)105在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中至少包括2個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)模式。在回正的過(guò)程中，方向盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與路感電機(jī)105的轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致，在扭矩反饋的過(guò)程，方向盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與路感電機(jī)105的轉(zhuǎn)動(dòng)的方向相反，即路感電機(jī)處于連續(xù)堵轉(zhuǎn)狀態(tài)。信號(hào)處理單元102控制輸入雙極性電壓數(shù)字信號(hào)，經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換單元103進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后，由電機(jī)控制單元104用運(yùn)算放大器對(duì)該信號(hào)進(jìn)行放大和濾波，再經(jīng)過(guò)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(dòng)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(mǎn)足路感的模擬的要求。

下面通過(guò)圖5至圖9對(duì)本實(shí)用新型實(shí)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(shí)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(hào)轉(zhuǎn)換單元相連接，用于對(duì)所述雙極性電壓模擬信號(hào)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(hào)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(hào)的控制下，輸出具有正負(fù)方向的雙極性電流信號(hào)。

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(hào)為L(zhǎng)M7815的三端固定正穩(wěn)壓管，第二穩(wěn)壓管REG2是型號(hào)為L(zhǎng)M7915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(shí)施例提供的上述電源模塊的主要功能為將汽車(chē)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(duì)路感電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行供電。該外接電源沒(méi)有連續(xù)可調(diào)的功能，給使用帶來(lái)一定程度上的不便，因此在本實(shí)施例中用一塊LM7815和一塊LM7915三端固定穩(wěn)壓器對(duì)稱(chēng)連接，可獲得一組正負(fù)對(duì)稱(chēng)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(hào)為OP07的雙極性運(yùn)算放大器。本實(shí)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(kāi)環(huán)增益高的特點(diǎn)，適合高增益的信號(hào)放大，采用反相比例放大，在反饋回路上串聯(lián)電容，對(duì)低頻信號(hào)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(guò)程中調(diào)整R₄的阻值，來(lái)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(chǎng)效應(yīng)管MOS1、第二場(chǎng)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(guò)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(guò)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(guò)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(jí)，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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(shí)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(chǎng)效應(yīng)管MOS1為P溝道場(chǎng)效應(yīng)管，具體采用的型號(hào)為IRF9640，第二場(chǎng)效應(yīng)管MOS2為N溝道場(chǎng)效應(yīng)管，具體采用的型號(hào)為IRF640。雙極性電壓模擬信號(hào)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(hào)信號(hào)極性的不同使相應(yīng)的三極管處于工作狀態(tài)，而另一個(gè)三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，而這兩個(gè)三極管又分別與場(chǎng)效應(yīng)管IRF640和場(chǎng)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(shí)，穩(wěn)壓二極管Z1反向?qū)ǎ箞?chǎng)效應(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(shí)施反向電流控制時(shí)，則三極管T1和場(chǎng)效應(yīng)管IRF640處于導(dǎo)通放大狀態(tài)，經(jīng)過(guò)三極管和MOS管的二次放大，獲得足夠大的電流驅(qū)動(dòng)路感電機(jī)。

在本實(shí)施例中，推挽放大電路采用雙直流電源供電，由場(chǎng)效應(yīng)管IRF640和場(chǎng)效應(yīng)管IRF9640分別實(shí)施正反向電流的控制，在某一個(gè)時(shí)刻只有一只場(chǎng)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(chǎng)效應(yīng)管IRF640和場(chǎng)效應(yīng)管IRF9640哪一個(gè)處于工作狀態(tài)是由雙極性電壓模擬信號(hào)來(lái)控制，將這個(gè)雙極性電壓模擬信號(hào)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(hào)極性的不同使相應(yīng)的三極管處于工作狀態(tài)，而另一個(gè)三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，而這兩個(gè)三極管又分別與場(chǎng)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(shí)施例可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)按需要的方向進(jìn)行運(yùn)行。本實(shí)用新型實(shí)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(dòng)器和控制器，占用空間位置大、布局復(fù)雜、成本高的問(wèn)題。

如圖8所示，采用型號(hào)為雙極性DAC0832模塊的信號(hào)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(hào)轉(zhuǎn)換單元103輸出-5V至+5V的電壓值。

本實(shí)用新型提供的上述實(shí)施例提供的模擬系統(tǒng)取消了方向盤(pán)和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的機(jī)械連接，力矩的反饋以及方向盤(pán)的回正都由路感電機(jī)控制，使得模擬系統(tǒng)得到了簡(jiǎn)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(chē)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(Steering By Wire，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(pán)轉(zhuǎn)角的實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)，無(wú)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(shí)現(xiàn)更加簡(jiǎn)單，直接通過(guò)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(shí)時(shí)性較好，只需計(jì)算模型中的少量參數(shù)就可適應(yīng)于各種車(chē)型，應(yīng)用范圍廣，可推廣應(yīng)用到所有的線控轉(zhuǎn)向汽車(chē)，并且，可以在不改變車(chē)輛硬件地前提下，通過(guò)改變參數(shù)，輕松實(shí)現(xiàn)反饋地改變，從而實(shí)現(xiàn)汽車(chē)駕駛地個(gè)性化設(shè)計(jì)。

在線控汽車(chē)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(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不論是采用電動(dòng)助力還是液壓助力，都會(huì)影響整車(chē)性能并且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，布局困難。本實(shí)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(pán)和轉(zhuǎn)向盤(pán)的機(jī)械連接，采用傳感器測(cè)量方向盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度和方向，將采集到的方向盤(pán)信息傳輸給信號(hào)處理單元，由信號(hào)處理單元對(duì)方向盤(pán)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(duì)汽車(chē)的轉(zhuǎn)向進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向控制的自由設(shè)計(jì)，可用于改良車(chē)輛的轉(zhuǎn)向特性。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供模擬系統(tǒng)的控制部分實(shí)質(zhì)是電壓--電流變換電路。在實(shí)際應(yīng)用中，檢測(cè)到方向盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度后，對(duì)該轉(zhuǎn)動(dòng)角度進(jìn)行處理后最終得到雙極性電壓模擬信號(hào)，該雙極性電壓模擬信號(hào)也可以由仿真控制計(jì)算機(jī)中動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算給定，其符號(hào)及絕對(duì)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(gè)雙極性電壓模擬信號(hào)的幅值為±10V。經(jīng)過(guò)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(lái)控制路感電機(jī)旋轉(zhuǎn)的方向，以及扭矩的大小。實(shí)際模擬時(shí)，來(lái)自實(shí)時(shí)仿真控制計(jì)算機(jī)模擬輸出通道的電壓信號(hào)，經(jīng)傳輸傳送到力矩電機(jī)控制電路的輸入端，該信號(hào)經(jīng)電壓--電流變換，產(chǎn)生電流信號(hào)，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(shí)現(xiàn)了回正力矩的生成。本實(shí)施例中設(shè)定為雙極性電壓模擬信號(hào)為±10V時(shí)，0～+10V對(duì)應(yīng)的力矩為0～正最大力矩，0～-10V對(duì)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。

本實(shí)用新型實(shí)施例目的在于針對(duì)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(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度和車(chē)速傳感器汽車(chē)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(dòng)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(duì)轉(zhuǎn)向電機(jī)、路感電機(jī)、輪速驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行控制，駕駛員通過(guò)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(chē)速對(duì)整車(chē)的速度和運(yùn)行方向進(jìn)行調(diào)整。由此構(gòu)成了人--車(chē)--人的一個(gè)手動(dòng)閉環(huán)控制系統(tǒng)。

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