線控(后輪)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制技術(shù)解析

線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)通過線控化、智能化可以實(shí)現(xiàn)個(gè)性駕駛、輔助駕駛、無人駕駛等目標(biāo)，是智能網(wǎng)聯(lián)汽車落地的關(guān)鍵技術(shù)之一，其相關(guān)的動(dòng)力學(xué)控制技術(shù)更是影響線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)整體性能的核心技術(shù)。該文介紹了線控后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及其動(dòng)力學(xué)建模問題，分別對(duì)帶有線控后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輛穩(wěn)定性控制技術(shù)、容錯(cuò)控制技術(shù)等進(jìn)行了簡(jiǎn)要概述，對(duì)后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的未來研究趨勢(shì)進(jìn)行了展望?！妮嗈D(zhuǎn)向與傳統(tǒng)前輪轉(zhuǎn)向目前市面上普遍采用的是前輪轉(zhuǎn)向+后輪隨動(dòng)式的轉(zhuǎn)向方式，即駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤，方向盤通過轉(zhuǎn)向傳動(dòng)系統(tǒng)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)向橫拉桿橫向位移，使前輪發(fā)生左右偏轉(zhuǎn)，車輛開始轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)，后輪由于輪胎的彈性變形，使得后輪產(chǎn)生隨動(dòng)轉(zhuǎn)向，但由于后輪是隨動(dòng)轉(zhuǎn)向，前后輪轉(zhuǎn)向之間存在一個(gè)相位差，由此導(dǎo)致車輛的質(zhì)心側(cè)偏角增加，使得車輛的操縱穩(wěn)定性變差。而根據(jù)阿克曼轉(zhuǎn)向特性可知，車輛在直線行駛或者轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，車輪與路面接觸過程中要始終維持純滾動(dòng)的狀態(tài)，而在轉(zhuǎn)向過程中，若想保證輪胎始終處于純滾動(dòng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，車輛的前后輪必須以同一圓心作圓周運(yùn)動(dòng)，則車輛前輪的軸線延長線相交于兩后輪軸線延長線上，車輛的轉(zhuǎn)彎半徑變大，機(jī)動(dòng)性變差，轉(zhuǎn)向靈活度降低，在高速行駛狀況下，車輛的橫擺角速度、側(cè)向加速度會(huì)因?yàn)榉较虮P轉(zhuǎn)角的激增而發(fā)生陡然變化，由此影響了車輛的操作穩(wěn)定性。隨著人們對(duì)于車輛操縱穩(wěn)定性和安全性的要求越來越高，前輪轉(zhuǎn)向車輛低速轉(zhuǎn)向靈活性差，高速轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性不高的缺點(diǎn)使得研究人員開始對(duì)新的轉(zhuǎn)向技術(shù)展開研究，在此基礎(chǔ)上，誕生了四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)。四輪轉(zhuǎn)向（4WS）技術(shù)作為提高車輛操縱穩(wěn)定性和行駛安全性的有效控制方式之一，已經(jīng)受到越來越多的關(guān)注和研究。大量研究和實(shí)車測(cè)試表明，4WS技術(shù)在改善車輛低速轉(zhuǎn)向靈活性，提高高速行駛安全性方面有著顯著優(yōu)越性。（1）低速轉(zhuǎn)彎工況車輛處于低速轉(zhuǎn)彎工況時(shí)，車輛的前輪轉(zhuǎn)角與后輪轉(zhuǎn)角方向相反，四個(gè)車輪前進(jìn)方向的垂向延長線的交點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)中心，車輛以此為圓心作圓周運(yùn)動(dòng)。由下圖可以看出，主動(dòng)后輪轉(zhuǎn)向車輛的旋轉(zhuǎn)中心位置跟前輪轉(zhuǎn)向車輛相比，與車輛的距離更近，此時(shí)車輛的轉(zhuǎn)彎半徑更小，而因?yàn)橄喾吹那昂筝嗈D(zhuǎn)角，使得內(nèi)側(cè)車輪旋轉(zhuǎn)軌跡線之間的距離變小，車輛內(nèi)輪差由此減小，增加車輛轉(zhuǎn)彎的安全性與機(jī)動(dòng)性。圖1低速車輛轉(zhuǎn)向軌跡（2）中高速轉(zhuǎn)彎工況在中高速轉(zhuǎn)彎工況時(shí)，前輪轉(zhuǎn)向車輛的前輪在偏轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生側(cè)偏角，車輛在向心力的作用下開始轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)，車輛的后輪產(chǎn)生的側(cè)偏角會(huì)共同負(fù)責(zé)車輛的轉(zhuǎn)動(dòng)，但是車輛運(yùn)動(dòng)的不穩(wěn)定性也會(huì)隨著車速的增加而增加，此時(shí)車身方向與車輛行進(jìn)速度方向角度相差較大。4WS車輛在高速轉(zhuǎn)向時(shí)，前后輪轉(zhuǎn)角方向相同，行進(jìn)速度方向可更好的貼合車身方向，此時(shí)車輛在高速情況還可保持較高的向心力，穩(wěn)定轉(zhuǎn)向，操穩(wěn)性能更好。圖2高速車輛轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)軌跡——轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)及動(dòng)力學(xué)建模線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相較于傳統(tǒng)機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要優(yōu)勢(shì)在于能夠完成轉(zhuǎn)向系統(tǒng)力傳遞與位移傳遞的完全解耦，簡(jiǎn)而言之就是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的力傳遞特性和位移傳遞特性能夠分別獨(dú)立設(shè)計(jì)?，F(xiàn)有的分布式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)多為前后軸獨(dú)立轉(zhuǎn)向，結(jié)構(gòu)布置如圖3所示，前后軸各有1個(gè)獨(dú)有的轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶動(dòng)左右側(cè)車輪同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，其中后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)即為力與位移完全解耦的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。圖3前后軸分布式線控轉(zhuǎn)向后輪線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)建模可以表示為轉(zhuǎn)向電機(jī)模型和后輪齒輪齒條模型。（1）轉(zhuǎn)向電機(jī)模型圖4所示是直流電機(jī)的等效電路圖。圖4

直流電機(jī)等效電路圖根據(jù)Kirchhoff電壓定律，直流電機(jī)電樞回路的微分方程可表示為：其中：為轉(zhuǎn)向電機(jī)電樞電感；為轉(zhuǎn)向電機(jī)電樞電流；為轉(zhuǎn)向電機(jī)電樞電阻；為轉(zhuǎn)向電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)；為轉(zhuǎn)向電機(jī)電樞兩端電壓；為轉(zhuǎn)向電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)常數(shù)；為轉(zhuǎn)向電機(jī)轉(zhuǎn)速。（2）后軸齒輪齒條模型后軸齒條與小齒輪的動(dòng)力學(xué)方程為：其中：為后軸齒條質(zhì)量；為后軸齒條阻尼因數(shù)；為后軸齒條所受轉(zhuǎn)向阻力；為后軸轉(zhuǎn)向電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩；為后軸齒條位移；后軸小齒輪轉(zhuǎn)角；為后軸轉(zhuǎn)向電機(jī)減速比；為后軸小齒輪半徑。將齒條受力等效到后軸轉(zhuǎn)向器上，可得：其中，為等效到后軸輪胎的回正力矩?！囕v穩(wěn)定性控制線控后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的位移特性控制有2種較為典型的方式，如圖5所示。第1種方式是穩(wěn)定性控制法，其實(shí)施過程可以概括為根據(jù)駕駛員的轉(zhuǎn)角/轉(zhuǎn)矩輸入指令及汽車當(dāng)前行駛狀態(tài)，計(jì)算得到理想的橫擺角速度、質(zhì)心側(cè)偏角、側(cè)向加速度等控制目標(biāo)，設(shè)計(jì)穩(wěn)定性控制器根據(jù)控制目標(biāo)求解所需的后輪轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)角跟蹤控制器以所需后輪轉(zhuǎn)角為目標(biāo)，輸出扭矩帶動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)后輪轉(zhuǎn)角進(jìn)行跟蹤。第2種方式為變傳動(dòng)比控制法，即先根據(jù)駕駛員的轉(zhuǎn)角輸入和系統(tǒng)傳動(dòng)比計(jì)算后輪參考轉(zhuǎn)角，然后設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)角跟蹤控制器控制轉(zhuǎn)向電機(jī)輸出扭矩對(duì)后輪參考轉(zhuǎn)角進(jìn)行跟蹤。圖5

線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)位移特性典型控制方法在上述2種控制結(jié)構(gòu)中，研究人員重點(diǎn)關(guān)注的問題有以下3點(diǎn)：1）線控后輪轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定性控制，即通過駕駛員的輸入選取何種參考模型完成汽車有關(guān)穩(wěn)定性位移特性控制問題；2）線控后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的變傳動(dòng)比設(shè)計(jì)，就是根據(jù)何種規(guī)則得到駕駛員轉(zhuǎn)角輸入與前后輪轉(zhuǎn)角輸出的對(duì)應(yīng)關(guān)系；3）后輪轉(zhuǎn)角的跟蹤問題，即已知后輪參考轉(zhuǎn)角的前提下，如何控制后輪轉(zhuǎn)向電機(jī)輸出扭矩對(duì)參考轉(zhuǎn)角進(jìn)行跟蹤。（1）后輪轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性控制技術(shù)基于橫向穩(wěn)定性控制策略是一種比較經(jīng)典的后輪轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性控制結(jié)構(gòu)，根據(jù)駕駛員輸入得到名義前輪轉(zhuǎn)角，根據(jù)車輛參考模型計(jì)算理想橫擺角速度，然后通過上層控制器計(jì)算附加后輪轉(zhuǎn)角對(duì)理想橫擺角速度及質(zhì)心側(cè)偏角進(jìn)行跟蹤控制，下層控制器通過計(jì)算轉(zhuǎn)向電機(jī)的輸出扭矩完成對(duì)后輪轉(zhuǎn)角的跟蹤?？紤]車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為一個(gè)輸入為前后輪轉(zhuǎn)角、輸出為質(zhì)心側(cè)偏角與橫擺角速度的欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，可以采用自適應(yīng)滑?？刂品椒ㄍ瓿缮舷聦?個(gè)控制器的設(shè)計(jì)，解決建模的參數(shù)攝動(dòng)及不確定干擾的問題，同時(shí)，考慮質(zhì)心側(cè)偏角的獲取難度，采用滑模觀測(cè)器對(duì)質(zhì)心側(cè)偏角進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，以完成系統(tǒng)對(duì)理想橫擺角速度和質(zhì)心側(cè)偏角的同時(shí)閉環(huán)跟蹤控制。在設(shè)計(jì)反饋控制器時(shí)，其創(chuàng)新之處在于設(shè)計(jì)了漸消積分環(huán)節(jié)取代反饋控制器的積分環(huán)節(jié)，使得控制器能夠在有瞬時(shí)干擾時(shí)迅速響應(yīng)，在穩(wěn)態(tài)時(shí)不干擾駕駛員的正常操作。（2）

后輪轉(zhuǎn)向變傳動(dòng)比控制技術(shù)對(duì)于后輪線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的變傳動(dòng)比設(shè)計(jì)，駕駛員穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向時(shí)的橫擺角速度增益是一個(gè)非常重要的參考依據(jù)，需要通過駕駛員輸入及車身狀態(tài)（車速、橫擺角速度、側(cè)向加速度）判斷車輛行駛在線性或非線性區(qū)域內(nèi)，在不同的區(qū)域設(shè)置不同的傳動(dòng)比規(guī)則來提高車輛的行駛安全性和兼顧轉(zhuǎn)向感受。一種較為簡(jiǎn)單的是基于車速關(guān)系的傳動(dòng)比設(shè)計(jì)方式，在0～20km/h速度范圍內(nèi)，傳動(dòng)比為較小的8；隨著車速的增加，傳動(dòng)比也呈線性增加，直到速度達(dá)到100km/h之后傳動(dòng)比保持在20不再變化。理論上而言，該傳動(dòng)比的設(shè)置方式具備一定的合理性，但是由于其僅考慮了車速，沒有考慮駕駛員輸入轉(zhuǎn)向角及車身的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，沒有發(fā)揮出后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的最大優(yōu)勢(shì)。在20～100km/h車速范圍，其傳動(dòng)比是由穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益決定的，能夠反映車輛轉(zhuǎn)向的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，更具合理性。除去橫擺角速度增益以外，也需要考慮車輛的側(cè)向加速度穩(wěn)態(tài)增益、側(cè)翻穩(wěn)定性、路徑跟蹤效果等因素，尤其是當(dāng)開啟后輪轉(zhuǎn)向后車輛的行駛軌跡會(huì)發(fā)生變化，路徑跟蹤效果也需要重點(diǎn)考慮。在橫擺穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，可以融合橫擺角速度增益、側(cè)向加速度增益和側(cè)傾角增益的融合轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，引入操縱穩(wěn)定性綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，得到的多增益融合轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比相較于傳統(tǒng)的只考慮橫擺穩(wěn)定性增益轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比而言，操縱穩(wěn)定、轉(zhuǎn)向靈活性及側(cè)翻穩(wěn)定性都有所提升。（3）后輪轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)角跟蹤控制技術(shù)在穩(wěn)定性控制及變傳動(dòng)比設(shè)計(jì)求解出目標(biāo)后輪轉(zhuǎn)角后，設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)角跟蹤控制策略，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)后輪轉(zhuǎn)角是整個(gè)執(zhí)行程序最終也是最關(guān)鍵的一環(huán)。將后輪轉(zhuǎn)角等效為轉(zhuǎn)向器齒條位移，設(shè)計(jì)齒條位置跟蹤控制策略，通過設(shè)計(jì)附加趨近律及回正力矩自適應(yīng)補(bǔ)償律解決系統(tǒng)參數(shù)攝動(dòng)和路面干擾的問題。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的位移特性控制主要包含了從駕駛員角位移輸入到前后輪轉(zhuǎn)角再到車身運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（質(zhì)心側(cè)偏角、橫擺角速度、側(cè)向加速度、側(cè)傾角等）傳遞的過程，通過后輪線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)位移特性控制能夠改善車輛的轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性，是傳統(tǒng)機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不具備的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。其控制過程中依然存在參數(shù)攝動(dòng)、建模不確定性等難點(diǎn)。值得注意的是，現(xiàn)有的位移特性研究重點(diǎn)都在于改善車輛的行駛穩(wěn)定性，發(fā)揮了線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)靈活設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)，然而，不同的駕駛員對(duì)車輛的響應(yīng)特性需求不同，只針對(duì)車的研究無法提升駕駛員對(duì)車輛的操縱感覺的適應(yīng)性需求，如何改善人-車交互特性還需要進(jìn)一步研究?！筝嗈D(zhuǎn)向系統(tǒng)容錯(cuò)控制后輪線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)布置、控制方式及響應(yīng)特性方面有傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)無法企及的優(yōu)勢(shì)，被認(rèn)為是汽車工業(yè)的重大革新，然而，在當(dāng)下的汽車市場(chǎng)里，后輪線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的應(yīng)用率和裝車率極低。限制后輪線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)普及的最主要的原因在于這種以電控信號(hào)為主的控制指令傳輸方式可靠性遠(yuǎn)不及前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，以及對(duì)車輛穩(wěn)定性存在一定的影響，因此，后輪線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的可靠性和容錯(cuò)控制技術(shù)是當(dāng)前線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)研究的重中之重，決定了其今后的市場(chǎng)化進(jìn)程。（1）后輪轉(zhuǎn)向的故障類型后輪線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)因其信號(hào)傳遞方式及控制方式，對(duì)元器件故障及信號(hào)干擾十分敏感。后輪線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的零部件數(shù)量龐大，每個(gè)部件重要程度和作用時(shí)間各不相同，根據(jù)故障影響時(shí)間范圍，后輪線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的故障可以分為瞬時(shí)故障、永久故障及間歇故障。瞬時(shí)故障通常被看作系統(tǒng)的不確定性干擾，其作用時(shí)間短，影響范圍有限，通過主動(dòng)抗干擾控制就可以恢復(fù)正常狀態(tài)。間歇性故障（例如電路接觸不良、電機(jī)過載）以及永久性故障（元器件徹底失效、齒輪卡滯等）由于影響范圍大、時(shí)間長，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)向系統(tǒng)失效，需要通過故障診斷、隔離及重構(gòu)等容錯(cuò)控制甚至啟用冗余硬件的手段將其影響消除，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。從結(jié)構(gòu)上而言，后輪線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的故障類型可以分為執(zhí)行器故障、傳感器故障、控制器故障及通訊故障。執(zhí)行器故障具體指轉(zhuǎn)向電機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的故障，電機(jī)故障在控制系統(tǒng)里可以描述為：1）卡死故障，即轉(zhuǎn)向電機(jī)在執(zhí)行指令過程中停滯在某一個(gè)位置不再有轉(zhuǎn)角輸出；2）部分失效，即電機(jī)仍然保有部分工作能力，但是其輸出扭矩?zé)o法達(dá)到應(yīng)有水平，多數(shù)是由于某一繞組開路造成；3）完全失效，即電機(jī)完全喪失功能。傳感器故障通常分為2種類型，噪聲導(dǎo)致的信號(hào)失真與故障導(dǎo)致的失效，前者可以通過多傳感器的信息融合或者濾波估計(jì)進(jìn)行校正，后者只能通過備用傳感器或者其他傳感器的解析冗余進(jìn)行信號(hào)重構(gòu)。后輪線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所涉及的控制器故障包含2個(gè)方面，其一為控制器的硬件故障，通常由電磁干擾、高溫或振動(dòng)造成；其二為控制器的算法邏輯故障。后輪線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制器硬件容錯(cuò)方案一般采用多個(gè)控制器冗余來完成，當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)應(yīng)迅速回零位并鎖緊轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。控制器的軟件故障是不可接受故障，需要在設(shè)計(jì)階段經(jīng)過反復(fù)測(cè)試、驗(yàn)證進(jìn)行排除。通訊故障也分為2類：1）非法入侵導(dǎo)致系統(tǒng)數(shù)據(jù)無法正常、準(zhǔn)確傳輸；2）硬件故障（接口腐蝕、松動(dòng)、驅(qū)動(dòng)電路故障等）。（2）

執(zhí)行器容錯(cuò)控制提高后輪線控轉(zhuǎn)向可靠性，實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)控制最直接的方式就是重要元器件的冗余備份。首先進(jìn)行后輪線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的可靠性分析，系統(tǒng)包含2個(gè)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器、2個(gè)車身姿態(tài)慣性傳感器、2個(gè)后輪齒條位置傳感器、2個(gè)轉(zhuǎn)向電機(jī)、2個(gè)轉(zhuǎn)向控制SCU以及雙通道CAN總線，再輔以一些容錯(cuò)控制算法，其可靠性可大幅提高。冗余是一種較為簡(jiǎn)單直觀且十分可行的容錯(cuò)控制手段，多項(xiàng)研究都采用了備份執(zhí)行器的方式提高轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的可靠性。然而，在轉(zhuǎn)向器齒條上安裝多個(gè)執(zhí)行器的弊端之一就是雙電機(jī)之間會(huì)存在不同步的問題，導(dǎo)致力矩沖擊或不平衡，影響轉(zhuǎn)向器壽命。為了解決這一問題，電機(jī)控制策略主體包含轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)角-電流3個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上額外增加雙電機(jī)的同步速度補(bǔ)償控制，以完成雙電機(jī)一致性控制?？刂撇呗灾幸粋€(gè)電機(jī)作為主作動(dòng)電機(jī)來響應(yīng)參考轉(zhuǎn)角的閉環(huán)控制，一個(gè)輔助作動(dòng)電機(jī)根據(jù)主作動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)角響應(yīng)計(jì)算相應(yīng)力矩，并采用PID控制跟蹤力矩完成協(xié)調(diào)控制。通過在電機(jī)電流控制環(huán)附加轉(zhuǎn)速同步控制器，采用滑?？刂扑惴ㄓ?jì)算附加控制電流使2個(gè)轉(zhuǎn)向電機(jī)轉(zhuǎn)速差為零，完成電機(jī)的同步控制，該策略能對(duì)系統(tǒng)噪聲及不確定保持較好的魯棒性能，算法有效，易于實(shí)踐。獨(dú)立的后輪線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是一個(gè)單驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，執(zhí)行器在發(fā)生間歇性及永久性故障時(shí)只能通過啟動(dòng)冗余備份來完成容錯(cuò)控制，在沒有冗余備份的條件下，可以通過有效的控制算法對(duì)還保有部分工作能力的執(zhí)行器進(jìn)行容錯(cuò)控制。對(duì)于沒有執(zhí)行器備份的后輪線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其容錯(cuò)控制還可以通過與前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、差動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)、分布式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等子系統(tǒng)解析補(bǔ)償來完成。（3）傳感器容錯(cuò)控制除去執(zhí)行器的容錯(cuò)控制之外，傳感器的容錯(cuò)控制也是后輪線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究重點(diǎn)。需要設(shè)計(jì)包含故障診斷、故障隔離和容錯(cuò)補(bǔ)償?shù)闹鲃?dòng)容錯(cuò)控制策略，設(shè)計(jì)自適應(yīng)滑模觀測(cè)器，對(duì)系統(tǒng)的故障及擾動(dòng)進(jìn)行觀測(cè)，對(duì)檢測(cè)故障設(shè)計(jì)合理閾值，根據(jù)故障類型進(jìn)行降噪、平滑、重構(gòu)等方式完成容錯(cuò)控制?；跓o跡Kalman濾波估計(jì)的傳感器故障診斷方法及信號(hào)重構(gòu)容錯(cuò)控制算法，如圖6所示。采用轉(zhuǎn)角傳感器、加速度傳感器、橫擺角速度傳感器等多傳感器信息融合估計(jì)，通過比較器形成故障向量，通過表決器確定故障位置，同時(shí)利用估計(jì)信號(hào)對(duì)故障傳感器信號(hào)進(jìn)行重構(gòu)，完成線控轉(zhuǎn)向傳感器信號(hào)系統(tǒng)的主動(dòng)容錯(cuò)控制。圖6傳感器故障診斷方法及信號(hào)重構(gòu)容錯(cuò)控制（4）

控制器及通訊故障容錯(cuò)控制關(guān)于后輪線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制器及通訊故障的容錯(cuò)控制技術(shù)，線控轉(zhuǎn)向網(wǎng)絡(luò)層面的容錯(cuò)控制，利用時(shí)間觸發(fā)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議信號(hào)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過程中的信號(hào)周期、丟包和通信錯(cuò)誤3個(gè)指標(biāo)根據(jù)推理規(guī)則得到網(wǎng)絡(luò)健康度，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)層面的故障診斷。針對(duì)后輪線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主動(dòng)信息安全控制問題，利用事件觸發(fā)控制對(duì)控制通道進(jìn)行選擇，并對(duì)未來動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行預(yù)測(cè)，保證車輛安全行駛。綜上，通過執(zhí)行器、傳感器、控制器等各個(gè)層面的容錯(cuò)控制技術(shù)，提高了后輪線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的可靠性。盡管如此，后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的容錯(cuò)控制技術(shù)仍然存在一些問題有待解決，例如，在執(zhí)行器和傳感器方面，容錯(cuò)控制策略強(qiáng)烈依賴于故障診斷信息，故障診斷的閾值設(shè)計(jì)及診斷邏輯的合理性對(duì)于診斷準(zhǔn)確性十分重要；同時(shí)，現(xiàn)有的故障診斷技術(shù)多數(shù)建立在基于模型的狀態(tài)參數(shù)估計(jì)方法上，建模精度、參數(shù)準(zhǔn)確性及系統(tǒng)噪聲也決定故障診斷的準(zhǔn)確度；其次，現(xiàn)有的容錯(cuò)控制策略使得后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制器計(jì)算量大幅增加，由此帶來的時(shí)延問題也需要重點(diǎn)考慮。——后輪轉(zhuǎn)向控制技術(shù)展望（1）執(zhí)行精準(zhǔn)現(xiàn)有的后輪線控轉(zhuǎn)向技術(shù)研究大多基于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與整車的動(dòng)力學(xué)建模進(jìn)行，路感規(guī)劃的合理性與準(zhǔn)確程度、穩(wěn)定性控制的精度以及容錯(cuò)控制的效果都強(qiáng)烈依賴于模型的精確度。然而，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及整車的建模過程中，部分結(jié)構(gòu)參數(shù)無法精確獲得，隨工況變化的時(shí)變參數(shù)、系統(tǒng)的非線性摩擦