【摘要】：線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Steer by wire,SBW)取消了方向盤和轉(zhuǎn)向輪之間的機(jī)械連接,具有可變傳動(dòng)比的特點(diǎn),并能根據(jù)車輛的狀態(tài)進(jìn)行主動(dòng)轉(zhuǎn)向控制,對(duì)于提高車輛的操縱穩(wěn)定性具有重要研究意義。本文對(duì)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主動(dòng)轉(zhuǎn)向控制進(jìn)行研究。首先,以Matlab/Simulink和CarSim軟件為工具,建立了SBW汽車仿真平臺(tái),選取了角階躍試驗(yàn)工況和雙移線試驗(yàn)工況進(jìn)行了仿真試驗(yàn)。仿真結(jié)果表明,建立的SBW汽車模型具有較好的角跟隨特性,能準(zhǔn)確的描述車輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。其次,在分析車速和路面附著系數(shù)對(duì)汽車瞬態(tài)轉(zhuǎn)向特性影響的基礎(chǔ)上,基于穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益一定,設(shè)計(jì)了SBW系統(tǒng)在不同附著系數(shù)路面下的變角傳動(dòng)比,選取了雙移線試驗(yàn)工況和穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)工況進(jìn)行了仿真試驗(yàn)。結(jié)果表明,具有變角傳動(dòng)比的SBW汽車在不同附著系數(shù)路面下都有良好的操縱穩(wěn)定性。再次,建立了附著率和滑移率的線性回歸關(guān)系,利用RLS算法對(duì)回歸系數(shù)K進(jìn)行了辯識(shí),根據(jù)辨識(shí)的K值求得當(dāng)前路面附著系數(shù)的估計(jì)值,選取了直線加速試驗(yàn)工況進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。結(jié)果表明,RLS估計(jì)算法在高、低附著系數(shù)路面都有較高的估計(jì)精度。在建立4自由度車輛動(dòng)力學(xué)模型的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了基于擴(kuò)展卡爾曼濾波(Extended Kalman Filter,EKF)算法的車輛狀態(tài)觀測器,對(duì)車輛質(zhì)心側(cè)偏角、側(cè)傾角和側(cè)傾角速度進(jìn)行了估計(jì),選取了連續(xù)正弦轉(zhuǎn)向試驗(yàn)工況進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。結(jié)果表明,建立的觀測器在高、低附著系數(shù)路面都有較高的估計(jì)精度,對(duì)車速的變化有較好的魯棒性。最后,考慮到車輛系統(tǒng)的非線性和時(shí)滯時(shí)變性,提出了一種基于線性時(shí)變模型預(yù)測控制(LTV-MPC)的主動(dòng)轉(zhuǎn)向控制方法。在考慮車輛橫擺、側(cè)向和側(cè)傾三個(gè)方向穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上,選取橫擺角速度ω_r、質(zhì)心側(cè)偏角β和側(cè)翻指數(shù)RI作為控制目標(biāo),設(shè)計(jì)了一種包括4種控制模式的模型預(yù)測切換控制器,并進(jìn)行了極限工況下的仿真試驗(yàn)。結(jié)果表明,MPC切換控制器能夠?qū)⒖刂颇繕?biāo)限定在穩(wěn)定范圍內(nèi),通過附加前輪轉(zhuǎn)角防止了車輛在高速急轉(zhuǎn)彎工況下發(fā)生側(cè)翻的危險(xiǎn),但是由于附加轉(zhuǎn)角減小了前輪轉(zhuǎn)角,從而增加了轉(zhuǎn)彎半徑,導(dǎo)致車輛在緊急避障時(shí)不能順利避開障礙物。
【圖文】：

圖 2.1 方向盤模塊結(jié)構(gòu)示意圖 Fig. 2.1 Sketch map of steering module BLDC 電磁轉(zhuǎn)矩方程： = 式中，， 為路感模擬電機(jī)轉(zhuǎn)子角速度。2.1.2 前輪轉(zhuǎn)向模塊模型前輪轉(zhuǎn)向模塊包括轉(zhuǎn)向執(zhí)行組件、齒向執(zhí)行組件是指轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(jī)及其減速器式轉(zhuǎn)向器；左、右轉(zhuǎn)向前輪組件是指左右轉(zhuǎn)模中忽略轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(jī)與轉(zhuǎn)向車輪之間的傳（1）轉(zhuǎn)向執(zhí)行組件：由轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(jī)

線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主動(dòng)轉(zhuǎn)向控制研究 )為轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(jī)作用在齒條上的力矩； 為轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； 為轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(jī)粘性阻尼系角； 為轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(jī)轉(zhuǎn)子扭轉(zhuǎn)剛度； 為齒條位移；位移的傳動(dòng)比； 為轉(zhuǎn)向小齒輪半徑。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U463.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2640787