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车辆线控转向系统控制策略的研究

姚江云  
【摘要】:近年来汽车电子技术正在逐步地普及化,在一些高性能轿车上,所用电子产品成本占到整车成本的百分之五十以上,可以说电子产品的应用几乎扩展到整个车辆系统。线控转向技术是汽车电子转向技术发展的高级阶段,它将进一步改善汽车的综合性能。线控转向系统(Steer-By-Wire)属于汽车电子转向的范畴,转向柱与转向机构之间的机械连接被移除,完全采用ECU(电子控制单元)进行转向控制。转向盘转角传感器采集转角信号并将其转化为电信号传递给主控制器,主控制器在采集多种传感器信号的基础上,通过控制算法计算对应的前轮转角,驱动转向电机转动,进而使得汽车转向。 线控转向技术的不断进步依赖于其各大关键技术的共同发展,为了促进线控转向技术的进一步发展,本文对进车载网络、传动比、前轮转角三大技术的控制策略进行了研究。 首先,总结了线控转向技术国内外发展及研究现状,分析研究了线控转向的一大关键技术──先进车载网络。在介绍了FlexRay数据结构及运行机制后,提出了FlexRay车载网络管理数据调度的一种新方法,在一定程度上,为下文所设计的控制策略的实现奠定了基础。 其次,在分析了汽车转向性能和转向稳定性影响因素的前提下,对线控转向的变传动比技术进行了研究。首先利用模糊控制和模糊神经网络技术设计以控制转向性能为侧重点的分传动比控制器;利用非线性函数线性化方法──折线拟合法设计以控制转向稳定性为侧重点的分传动比控制器。然后以车辆运行状态参数为依据,利用模糊软切换技术动态调节两个分传动比控制器的输出权值,使两个分传动比得到合理的融合切换,最终输出系统的总传动比。 再次,在前一步工作的基础上,利用得到的系统总传动比,进一步设计了线控转向汽车前轮转角控制系统。应用MATLAB/Simulink和ADAMS软件进行联合仿真,全面验证控制策略的有效性。应用MATLAB软件建立控制系统模型,应用ADAMS软件搭建含有线控转向系统的整车模型,然后对软件接口部分进行设置,联合成用于仿真试验的虚拟模型。基于车辆的各种性能指标进行各种状态下的仿真试验,从整体上验证所设计传动比控制策略和前轮转角控制系统的有效性。 最后,针对试验结果存在的问题,也为了满足高速转向情况下,对车辆快速稳定地跟踪目标轨迹的要求,分析了算法存在的问题及改进措施,并提出相应的建议,为后续研究做准备。


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