基于某乘用车主动转向系统的设计与仿真

发布时间：2017-11-07 08:17

  本文关键词：基于某乘用车主动转向系统的设计与仿真

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【摘要】：转向系统是控制车辆行驶路线和方向的重要装置,其性能对车辆的操纵稳定性有着直接的影响。以线控转向为代表主动转向系统可以根据车辆行驶速度的不同,通过电机输入从而改变转向机构的传动比,兼顾低速转向的灵敏与高速转向的稳定。然而在自主品牌中,搭载主动转向的车型可谓是凤毛麟角。出现这种现象一方面是成本方面的考虑,更多的是对作动系统可靠性的忧虑。前轮主动转向系统(AFS)通过行星轮机构将电机的转角叠加到方向盘转角中去。即使在电机失效的情况下,车辆转向性能也没用完全丧失。本文以某自主品牌车型为平台。在分析车辆性能的前提下,将AFS系统增加到整车系统中去。设计AFS控制系统,并在仿真环境下比较AFS对车辆操稳性能的提升。本文首先从概述当前国内外在主动转向系统方面的研究成果出发,阐述了主动转向系统的研究意义,总结AFS的设计需求与功能。本文在第二章,综合考虑加工成本等的因素,提出一种双行星轮转动机构。在分析该双行星轮传动特点的基础上选定了行星机构的具体参数,并选配了电机驱动系统。接着本文分析当前AFS控制策略存在的问题:1.不考虑车辆非线性特性,用理论公式计算变传动比曲线。2.仅注重控制效果而忽略车辆允许的最大转角(其中代表就是PID控制策略)。本文选用MSC.ADAMS建立整车模型,用AMESim建立AFS转向系统模型,由于AFS主要与转向管柱是速度耦合,为保证转向电机工作稳定,本文为选用PID控制闭环控制AFS电机转角,保证AFS系统的性能。在此基础上,本文将ADAMS与AMESim集成到Simulink中,由于考虑到单纯的PID控制策略的不足,本文对AFS控制策略加以优化,选用变传动比前馈控制与最优控制作为AFS的控制策略。并将控制策略集成到上述仿真环境中,分别对汽车在转向盘角阶跃、双移线、扫频转向和水滑路面角阶跃四种典型工况下汽车不同车速时的性能分析对比,同时观察了所有工况下,AFS系统电机的转角,方向盘力矩等信号。仿真结果表明:在设定车速之内可以控制整车的横摆角速度增益,保证了驾驶性能的稳定,同时最优控制系统,不断修正车辆的车身侧偏角与横摆角速度,减少了车辆在转向过程中横摆角速度的波动,以及减小了车身的侧偏角。
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.4

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本文编号：1151582