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乘用车线控转向系统建模及控制策略研究

李珊  
【摘要】:线控转向系统作为一种新型的汽车转向系统,较之其它转向系统最大的特点是用总线技术取代了转向盘与转向前轮的机械连接,其传动比可以根据车辆的行驶状态任意设置。早期的转向系统一直存在转向轻便性和操作稳定性不能兼顾的问题。线控转向系统通过电子控制单元输出指令控制转向电机转角,从而控制前轮转向,解决传统转向系统中不能兼顾转向轻便性和操作灵敏性的问题。此外,在线控转向系统中,驾驶员无法通过机械部件感知路面信息,需要模拟产生路感提供给驾驶员。 本文在前人研究基础上,通过对线控转向系统的结构原理进行分析,介绍了线控转向系统发展过程中的关键技术问题以及线控转向系统性能特点。利用降阶法对其结构进行合理的简化,建立线控转向系统数学动力模型和simulink仿真模型。利用商业仿真软件CarSim建立整车模型,并将线控转向系统的simulink模型嵌入到CarSim中B级sedan(NO ABS)的乘用车中,代替原有的机械转向系统建立联合仿真模型,为线控转向系统控制策略研究提供基础和平台。 在前轮转角控制策略中,结合变传动比控制,设计基于横摆角速度反馈的控制系统。针对线控转向系统存在无法建立其精确的数学模型,为了提高控制效果,将模糊控制与PID控制相结合,设计模糊PID控制器应用到前轮转角控制策略中,在线跟踪调节车辆行驶参数,并实时获得前轮转角补偿转角。结果表明:采用了模糊PID控制的线控转向系统较采用PID控制的线控转向系统和未采用PID控制的线控转向系统,其轻便性和稳定性都要好,能够较好的实现前轮转角控制。 线控转向系统的路感模拟是以传统机械转向系统路感为依据。本文通过对乘用车回正力矩分析,建立方向盘总成模型,获得线控转向系统目标路感力矩,并加入变传动比控制改善获得的目标力矩。为了使路感电机输出合适的力矩,以及应对车辆行驶过程中存在的不确定因素,获得较好的路感,将人工免疫原理、模糊控制,PID控制结合,设计模糊免疫PID控制器应用于路感模拟控制策略中。结果表明:采用模糊免疫PID控制模拟产生的路感其跟随目标路感力矩效果,以及抗扰动性较采用PID控制的模拟产生的路感要好。


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