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线控转向系统控制策略研究

杨胜兵  
【摘要】: 转向系统是实现驾驶员转向意图、控制车辆操纵稳定性的重要系统。而线控转向系统,取消了转向盘和转向轮之间的机械连接,完全摆脱了传统转向系统的各种限制,驾驶员的转向操作仅仅是向车辆输入转向盘的转角指令,在一定的操纵稳定条件下,由控制器根据转向盘的转角以及当前车辆状态等信息,依据有关控制算法确定合理的前轮转角,实现驾驶员的转向意图;与此同时,驾驶员需要知道路面的信息,因此“路感”需要模拟产生。 本文首先综述了汽车转向系统的发展现状和国内外汽车线控转向系统的研究现状;接着阐述了线控转向系统的结构原理、建立了线控转向系统转向动力学模型;设计了研究线控转向系统控制策略的硬件在环实验系统,包括利用ADAMS虚拟建模技术建立的用于研究线控转向系统控制策略的离线车辆模型。 汽车的转向特性不仅与驾驶员的转向盘转角有关,还与车速、车身动态参数等因素有关,而且这种关系很难用函数关系来描述,然而模糊控制技术在非线性控制领域具有很强的适应性,在分析了操纵稳定性与横摆角速度的关系、变传动比与转向特性等关系后,提出了以横摆角速度为系统状态识别变量的变结构模糊变传动比控制,设计了变结构模糊变传动比控制器,通过ADAMS、Matlab对变结构模糊变传动比进行了仿真研究,并用硬件在环对变结构模糊变传动比控制器进行了实验分析;研究结果表明:线控转向系统变结构模糊变传动比控制器能够确保车辆在一定的操稳条件下实现传动比的变化,使车辆既具有一定的操纵稳定性又兼顾较好的转向特性。 由于线控转向系统取消了转向盘和转向轮之间的机械连接,“路感”需要模拟产生,“路感”影响因素多且关系复杂,很难用具体函数来描述,通过对转向盘力的影响因素分析,提出了路感函数多变量模糊控制的方法,通过ADAMS、Matlab对路感函数多变量模糊控制进行了仿真研究,并用硬件在环对路感函数多变量模糊控制器进行了实验分析;研究结果表明:路感函数多变量模糊控制技术能够模拟汽车转向盘力的传递特性,并可以根据驾驶员的需要灵活地设计驾驶员的路感。最后总结了本文的研究工作并指出了下一步的研究方向。 为深入研究汽车线控转向系统并为设计实验样车奠定基础,本文主要研究汽车线控转向系统的控制策略,在综述前人的研究基础之上,在线控转向系统变结构模糊变传动比控制和路感函数多变量模糊控制两个方面进行了创新性研究。通过本课题的研究,对线控转向系统的控制奠定了一定的理论和实践基础,特别是系统控制策略的硬件在环试验,为实验样车控制提供了较好的实践参考。


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