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容错型汽车线控转向系统设计及试验台研究与开发

李雪凤  
【摘要】:线控转向系统革新了传统转向系统的概念,利用电子控制系统代替了转向盘与车轮之间的机械连接,这使得转向系统的转向和路感设计更加灵活,不仅提高了驾驶的安全性、操纵稳定性和舒适性,同时也为未来汽车智能化、自动化做了很好的铺垫,成为国内外的研究热点。然而,电子控制系统对工作环境要求比较高同时具有复杂性,因此,运用在实车中的线控转向系统并没有那么理想,例如驾驶时转向盘与车辆行驶状态不一致,存在较大的安全隐患。就此问题提出了一种容错型线控转向系统,并展开了对其控制方法的研究及试验台的搭建工作,主要内容如下:(1)建立转向系统模型,并仿真验证其有效性。根据本文设计的工作原理对整个系统进行模块化分析;利用MATLAB/simulink软件对转向系统各子模块进行搭建并连接,并通过Carsim软件与MATLAB/simulink进行I/O匹配,联合仿真验证模型的有效性。(2)研究控制策略,并将控制系统分为上层控制与下层控制,针对不同控制采用不同算法。上层控制是基于DS证据理论数据融合法的主动容错控制,采用连续正弦试验验证其有效性。下层转向控制是基于模糊滑模变结构控制的可变传动比控制,采用不同车速连续正弦试验验证其稳定性及变传动比特性;下层路感模拟控制是基于模糊控制的舒适路感控制,采用高速回正性能试验验证回正时的稳定性和收敛性。(3)完善试验台结构设计,并根据各硬件应具备的性能选型选购。应用UG/NX8.5设计硬件系统子元件,并组装成总体装配图。然后根据试验台的装配图,进行转向盘总成、转向执行总成各硬件选型。最后,采用xPC-Target硬件在环平台,分析试验中所需模拟和数字I/O通道信号确定采集卡型号。(4)进行硬件在环仿真试验,验证试验台的可操作性能。根据试验台搭建原理,完成试验台加工与组装。选取不同试验工况,验证本文设计的主动容错控制、转向执行模块、路感反馈模块,并分别进行可行性试验验证、可变传动比特性试验验证、操纵稳定性及回正性能试验验证。


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