汽车自动转向机构及其控制系统的研究

发布时间：2017-11-23 17:13

  本文关键词：汽车自动转向机构及其控制系统的研究

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【摘要】：自动转向系统是实现智能汽车和无人驾驶汽车重要的环节。该系统的机构设计的关键是在转向轴上集成一套双行星齿轮机构,从而将方向盘、转向机构和转向执行电机相互连接,进行彼此之间的力和运动的合成。通过电磁离合器和电磁安全锁构成状态切换辅助机构,来控制转向系统,实现自动转向和人为控制的机械转向。从而使得在自动转向系统出现故障时,可以人为控制方向盘来控制汽车的转向。这种转向系统既可以实现汽车自动转向同时又能保持方向盘与转向机构的机械连接,是目前转向系统的发展趋势。本文通过对单行星齿轮和双行星齿轮传动机构进行分析和比较,根据传统机械转向系统的特点,确定了具有公共太阳轮的双行星齿轮传动机构作为自动转向系统的力和运动合成机构;选择了牙嵌式电磁离合器和电磁安全锁作为自动转向系统的状态切换辅助机构;并且根据力学特性对共太阳轮双行星齿轮传动机构、涡轮蜗杆传动机构、牙嵌式电磁离合器以及转向执行电机进行了参数和尺寸上的设计;通过对自动转向系统各组件进行简化处理,建立了转向执行电机组件、下转向轴组件、齿轮齿条组件、转向阻力矩等动力学模型;根据建立的转向阻力矩模型,得出了转向阻力矩与汽车车速以及前轮转角的函数关系式,从而间接的得到了转向执行电机的转矩输出函数,确定了前轮转角的控制策略,设计出了模糊自适应PID控制器,同时确定了回正控制策略,设计了回正PID控制器;根据自动转向系统各组件的动力学模型,建立了相应仿真模型,进行了仿真试验,试验结果表明所研究的自动转向机构及其控制系统能够实现在保证汽车的操纵稳定性的前提下,实际输出的前轮转角比较快速、准确地跟随外界输入的理想前轮转角,而且在加入了回正控制器的回正控制模式下,汽车前轮能够比较迅速地回到零位。
【学位授予单位】：重庆交通大学
【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：1219205