本文關(guān)鍵詞：汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)雙向控制結(jié)構(gòu)透明性與穩(wěn)定性研究

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【摘要】：線控轉(zhuǎn)向(Steer-by-wire,簡稱SBW)系統(tǒng)轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向器之間不存在機械連接,駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖以及駕駛員的路感需要通過控制轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機以及路感模擬電機實現(xiàn)。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制器同時控制著轉(zhuǎn)向盤模塊和轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊兩個對象,而且兩個模塊之間存在轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)矩信息的耦合,因此線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)屬于一種雙向控制系統(tǒng),可以應(yīng)用雙向控制方法對線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進行控制。本文結(jié)合國家自然科學(xué)基金項目“基于駕駛員特性的新型線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制機理和評價方法研究”(項目編號:51575223)以及國家自然科學(xué)基金青年基金資助項目“線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)操縱桿及其雙向控制方法研究”(項目編號:51105165),對線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)雙向控制結(jié)構(gòu)的透明性分析方法和穩(wěn)定性控制方法進行了研究,采用基于阻抗理論的分析方法對采用不同雙向控制結(jié)構(gòu)的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)透明性進行了對比分析,并將波變量穩(wěn)定性控制方法應(yīng)用于線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的穩(wěn)定性控制中。本文具體進行了以下幾個方面的研究:1.線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)仿真模型建立線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)仿真平臺使用Carsim軟件和Matlab/Simulink軟件搭建,在一定模型假設(shè)的基礎(chǔ)上,采用Simulink軟件搭建轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的動力學(xué)模型,車輛模型采用Carsim中一款與線控轉(zhuǎn)向?qū)嶒炣囍饕獏?shù)相近的車輛模型,并對線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型與Carsim模型的接口設(shè)置方法進行了詳細闡述。2.線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)雙向控制結(jié)構(gòu)透明性分析在總結(jié)歸納線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中所采用的雙向控制結(jié)構(gòu)類型的基礎(chǔ)上,采用基于阻抗理論的透明性分析方法對采用力反饋-位置型結(jié)構(gòu)以及轉(zhuǎn)矩驅(qū)動轉(zhuǎn)角反饋型結(jié)構(gòu)的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的透明性進行了詳細的對比分析。采用轉(zhuǎn)矩驅(qū)動轉(zhuǎn)角反饋型結(jié)構(gòu)建立線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制模型,并進行了仿真實驗,通過將實驗結(jié)果與Carsim軟件中采用EPS轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輛模型的實驗結(jié)果相對比,說明采用轉(zhuǎn)矩驅(qū)動轉(zhuǎn)角反饋型雙向控制結(jié)構(gòu)的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有良好的透明性。3.線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)穩(wěn)定性控制采用萊威林準則對線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的穩(wěn)定性影響因素進行了分析,將基于無源思想的波變量控制方法引入到線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的穩(wěn)定性控制中,并通過仿真實驗證明該方法的有效性。同時,對線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的力傳動比設(shè)計方法進行了介紹,并結(jié)合Carsim中所提供的齒條助力特性曲線,對力傳動比特性進行設(shè)計,并將設(shè)計結(jié)果應(yīng)用于透明性與穩(wěn)定性的仿真實驗中,驗證所設(shè)計力傳動比特性的合理性。4.線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)雙向控制方法實車實驗基于d SPACE實時系統(tǒng)搭建了線控轉(zhuǎn)向?qū)嶒炣嚨臏y控系統(tǒng),完成線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實驗平臺的搭建。并將本文所研究的雙向控制方法應(yīng)用于實車實驗。實驗結(jié)果表明,采用轉(zhuǎn)矩驅(qū)動轉(zhuǎn)角反饋型雙向控制結(jié)構(gòu)的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng),轉(zhuǎn)向盤模塊與轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊之間能夠快速穩(wěn)定的實現(xiàn)轉(zhuǎn)角與力矩狀態(tài)的跟隨,即系統(tǒng)具有良好的透明性與穩(wěn)定性。
【關(guān)鍵詞】：汽車 線控轉(zhuǎn)向 雙向控制 透明性 穩(wěn)定性
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U463.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 課題提出的背景與意義10-11
• 1.2 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)研究現(xiàn)狀11-17
• 1.2.1 SBW系統(tǒng)國外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.2 SBW系統(tǒng)國內(nèi)研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.3 SBW系統(tǒng)雙向控制研究中所存在的問題17
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容17-20
• 第2章 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)仿真模型建立20-28
• 2.1 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)20-21
• 2.2 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)動力學(xué)模型21-24
• 2.2.1 轉(zhuǎn)向盤模塊22-23
• 2.2.2 轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊23-24
• 2.3 Carsim車輛模型24-27
• 2.3.1 Carsim軟件簡介24-25
• 2.3.2 Carsim車輛模型25
• 2.3.3 Carsim車輛模型與線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型接口設(shè)置25-26
• 2.3.4 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型參數(shù)26-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第3章 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)雙向控制結(jié)構(gòu)透明性分析28-44
• 3.1 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)雙向控制結(jié)構(gòu)簡介28-33
• 3.1.1 雙向控制結(jié)構(gòu)簡介28-29
• 3.1.2 二端口網(wǎng)絡(luò)模型29-30
• 3.1.3 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)雙向控制結(jié)構(gòu)30-33
• 3.2 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)雙向控制結(jié)構(gòu)透明性分析33-37
• 3.2.1 力反饋-位置型雙向控制結(jié)構(gòu)透明性分析33-35
• 3.2.2 轉(zhuǎn)矩驅(qū)動轉(zhuǎn)角反饋型雙向控制結(jié)構(gòu)透明性分析35-36
• 3.2.3 雙向控制結(jié)構(gòu)透明性對比分析36-37
• 3.3 雙向控制結(jié)構(gòu)透明性仿真驗證37-41
• 3.4 本章小結(jié)41-44
• 第4章 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)穩(wěn)定性控制44-60
• 4.1 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)穩(wěn)定性分析44-48
• 4.1.1 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)穩(wěn)定性分析45-47
• 4.1.2 基于無源理論的系統(tǒng)穩(wěn)定性47-48
• 4.2 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)穩(wěn)定性控制48-55
• 4.2.1 基于PO/PC法線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)穩(wěn)定性控制48-49
• 4.2.2 基于波變量法線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)穩(wěn)定性控制49-55
• 4.3 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)力傳動比特性研究55-57
• 4.4 本章小結(jié)57-60
• 第5章 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)雙向控制實車驗證60-68
• 5.1 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實車實驗平臺60-64
• 5.1.1 線控轉(zhuǎn)向?qū)嶒炣囉布喗?/span>60-61
• 5.1.2 基于dSPACE的實車測控系統(tǒng)搭建61-64
• 5.2 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實車實驗及結(jié)果分析64-66
• 5.3 本章小結(jié)66-68
• 第6章 全文總結(jié)與展望68-70
• 6.1 全文總結(jié)68-69
• 6.2 研究展望69-70
• 參考文獻70-76
• 作者簡介及在學(xué)期間所取得的科研成果76-78
• 致謝78

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