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线控转向力反馈控制技术研究

陈洋  
【摘要】:线控转向代表未来动力转向技术的发展方向。与现有的机械动力转向相比,线控转向具有更好的操纵稳定性、舒适性、安全性、结构紧凑有利于环保等优点。线控转向系统将来必将取代传统机械动力转向系统,目前应用范围只在概念车和实验台架。因此,研究线控转向系统具有重要的意义。本文主要研究线控转向力反馈系统,包括系统的建模、控制方法同“路感”规划。 首先,对线控转向力反馈系统的原理和结构进行分析,对各个关键器件从种类到量程进行分析计算,确定具体型号,完成了实验台架的搭建。以台架为原型建立了方向盘和转向轴的模型、路感电机的模型,对模型进行拉普拉斯变换,整理得到整个系统的控制问题。并设计内环电流环,外环转矩环的双闭环控制系统。并通过分析系统的开环特性,最终确定PI控制器的参数。 其次,分析了线控转向力反馈系统“路感”来源、种类,并根据论文研究的需要,建立了整车模型、轮胎回正力矩模型进而推导出转向阻力矩的模型。并与veDYNA仿真软件中的转向阻力矩进行对比,验证了本文建立的转向阻力矩的正确性。然后分析影响路感期望转矩的因素,重点分析转向阻力矩的特性,确定“路感”规划函数。最终根据“路感”评价的5个指标确定各个函数中的参数。最后通过仿真与经验路感比较,验证路感规划的合理性。 最后,进行仿真和实验,对“路感”规划和力反馈控制算法进行验证。将路感规划输出的期望转矩作为力反馈控制器的输入,通过仿真首先验证算法。继而进行快速控制原型实验系统的开发,通过设计快速控制原型实验所需的硬件电路,同时利用dSPACE丰富的硬件I/O与强大的Matlab/Simulink的无缝连接软件系统,建立了基于线控转向力反馈系统台架的快速控制原型实验系统,进一步通过实验结构验证算法。


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