某型汽车线控转向系统的研究

发布时间：2017-10-10 00:26

  本文关键词：某型汽车线控转向系统的研究

  更多相关文章： 线控转向 变传动比 路径跟踪 执行电机控制 无人驾驶车辆

【摘要】：随着电子技术和信息技术的发展,各行各业开始实现智能化。科技的浪潮延伸到汽车行业,新能源的纯电动汽车和智能车联网汽车成为最主要的两个发展方向。汽车的线控转向(SBW)技术是实现纯电动汽车和智能汽车发展的关键技术,不仅能改善汽车的操纵稳定性,而且能够和汽车其他控制系统进行联合集成化控制,使汽车更加的智能化。本文针对汽车线控转向系统进行研究。线控转向在传统有人驾驶方面,考虑设计合理的变传动比,减轻驾驶员负担,提高汽车的操纵稳定性。在无人驾驶方面,对汽车对目标路径的跟踪算法进行研究,得到完成跟踪目标路径的目标方向盘转角,然后再设计合适的转向执行电机的控制算法,使线控转向系统的执行模块能够较好的跟踪目标方向盘转角。针对上面提到的问题,本文具体完成了如下的工作:(1)研究线控转向系统的变传动比设计,基于果蝇算法,优化了横摆角速度增益值,设计出了基于横摆角速度增益不变的变传动比。同时,为了保证执行电机不受传动比突变的影响,用合适的曲线拟合修正了理想传动比。利用Matlab/Simulink和Carsim联合仿真平台进行仿真,仿真结果表明本文设计的变传动比方案可行。(2)基于无模型自适应控制,设计出无人驾驶汽车目标路径跟踪的控制算法,利用Matlab/Simulink和Carsim联合仿真平台进行仿真,并和传统的PID控制方案进行比较,仿真结果表明,本文设计的路径跟踪控制算法能较好的跟踪目标路径,并优于PID控制方案。(3)以某汽车为原型,介绍了一种汽车转向系统改装方案和转向控制器设计方案,并完成了汽车转向系统的硬件改造、转向控制策略设计和控制器硬件的设计。设计出了模糊PID算法,控制执行电机的电压。然后在Matlab/Simulink和Carsim联合仿真平台进行仿真验证。最后在改造的试验车上进行了实车试验。仿真和试验结果都表明,本文设计的线控转向控制器和控制算法,满足无人驾驶汽车转向的要求,能准确完成转向,响应快速,性能稳定。
【关键词】：线控转向 变传动比 路径跟踪 执行电机控制 无人驾驶车辆
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题研究背景与目的10-11
• 1.1.1 研究背景10
• 1.1.2 研究目的与意义10-11
• 1.2 转向系统发展现状11-13
• 1.3 线控转向系统关键技术13-15
• 1.4 本文的研究内容15-16
• 第2章 线控转向系统及整车的建模16-26
• 2.1 SBW系统结构和工作原理16-18
• 2.1.1 线控转向系统结构16-18
• 2.1.2 线控转向系统工作原理18
• 2.2 线控转向系统的数学模型18-20
• 2.2.1 方向盘系统模型19
• 2.2.2 转向执行系统模型19-20
• 2.3 Car Sim整车模型的建立20-24
• 2.4 联合仿真模型接口设置24-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第3章 变传动比的设计和仿真26-42
• 3.1 理想传动比设计要求和原理27-28
• 3.1.1 理想传动比设计要求27-28
• 3.1.2 理想传动比设计原理28
• 3.2 理想传动比的设计方法28-32
• 3.2.1 理想传动比的确定方法28-29
• 3.2.2 基于转向增益不变的理想传动比仿真29-32
• 3.3 横摆角速度增益优化设计32-36
• 3.3.1 操纵稳定性综合评价指标32-33
• 3.3.2 基于果蝇算法的横摆角速度增益优化33-36
• 3.4 理想传动比的修正36-38
• 3.4.1 按理想传动比设计要求修正36
• 3.4.2 变传动比曲线的拟合设计36-38
• 3.5 变传动比设计的仿真验证38-41
• 3.5.1 双移线试验工况38-39
• 3.5.2 蛇形工况39-41
• 3.6 本章小结41-42
• 第4章 无人驾驶汽车目标路径的跟踪42-58
• 4.1 无模型自适应控制的概述43-44
• 4.2 路径跟踪过程描述44-47
• 4.2.1 车辆的动力学模型44-46
• 4.2.2 控制目标的分析46
• 4.2.3 目标车身角补偿算法46-47
• 4.3 路径跟踪的控制策略设计47-50
• 4.4 路径跟踪控制策略的仿真及分析50-57
• 4.4.1 仿真平台的设置50-51
• 4.4.2 仿真结果及分析51-57
• 4.5 本章小结57-58
• 第5章 线控转向执行电机的控制策略58-71
• 5.1 实验平台的搭建58-64
• 5.1.1 无人驾驶试验车的改造58-62
• 5.1.2 线控转向控制器的硬件设计62-64
• 5.2 线控转向控制策略的设计64-67
• 5.2.1 模糊控制器原理及特点64
• 5.2.2 执行电机控制策略设计64-67
• 5.3 执行电机控制策略的仿真及分析67-69
• 5.3.1 仿真平台的设置67
• 5.3.2 仿真结果与分析67-69
• 5.4 执行电机控制策略的实验及分析69-70
• 5.5 本章小结70-71
• 结论71-73
• 参考文献73-78
• 致谢78-79
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录79

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本文编号：1003310