基于负载动态观测的线控转向系统转向盘反力模拟研究
发布时间：2021-04-30 10:51
线控转向系统在未来无人驾驶中占据着重要的地位,它具有布置灵活、可变传动比、个性化定制转向盘手感等优点,本文重点研究线控转向的力感特性,具体包括转向系统电机的控制、前轮负载的观测、转向盘反力的模拟三个方面。本文采用了表贴式永磁同步电机,对电机的数学模型及控制原理进行分析,采用矢量控制方法及SVPWM方法进行电机控制;本文确定SBW系统的双向控制架构为位置控制-力反馈方案,在此基础上,分析负载观测对电机控制的要求;在电机的电流跟随方面,由于系统滞后,采用传统的PI控制方法控制效果差,因此本文采用动态三步法优化电流跟随效果,得到高质量电机输出信号;在位置控制方面,通过前馈反馈综合控制方法,实现快速准确的位置控制;此外,对信号的扰动,进行相应的滤波与抑制;最终,既完成了线控转向的位置控制,也为负载观测提供高质量的信号输入。前轮负载的获取是线控转向力感特性研究的难点部分,对负载获取的方法进行分析比对,为了获得真实路面负载信息以确保驾驶安全性,本文采用构建负载观测器的方法;首先调试拉压力传感器,获得真实的路面负载信息;然后通过构建扰动观测器,并进行摩擦补偿、惯量补偿、卡尔曼滤波等措施,得到与传感器...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 SBW的结构与优点
1.2.1 线控转向系统原理
1.2.2 SBW的组成
1.2.3 SBW优点
1.3 SBW控制技术现状
1.3.1 SBW发展现状
1.3.2 SBW控制策略研究现状
1.4 本文主要研究内容
第2章 线控转向电机控制策略
2.1 永磁同步电机的数学模型
2.2 负载观测对电机控制的要求
2.2.1 线控转向与负载观测对电机的要求
2.2.2 电流跟随控制
2.2.3 基于动态前馈的三闭环位置控制方法
2.2.4 转向电机的稳态扰动
2.3 电机位置控制仿真模型与控制效果分析
2.4 自动代码模型介绍
2.5 控制效果分析
2.5.1 电流跟随控制效果
2.5.2 位置跟随控制效果
2.5.3 稳态扰动解决效果
2.6 小结
第3章 线控转向的前轮负载观测
3.1 负载获取的方法与优缺点
3.1.1 动力学计算法
3.1.2 扰动观测器的方法
3.2 负载真实信号的获取
3.3 扰动观测器的构建
3.3.1 观测器模型
3.3.2 负载信号的滤波
3.3.3 摩擦的补偿
3.3.4 惯性力的估计
3.4 对比实验验证
3.4.1 卡尔曼滤波效果
3.4.2 摩擦补偿效果
3.4.3 惯性力补偿效果
3.5 小结
第4章 线控转向的转向盘反力模拟策略
4.1 转向盘反力的组成与重构
4.1.1 转向盘反力模拟策略
4.1.2 助力特性分析
4.2 线控系统补偿策略与补偿效果
4.2.1 转向系统的摩擦补偿
4.2.2 转向系统的阻尼补偿
4.2.3 转向系统的惯量补偿
4.2.4 转向系统的机械补偿
4.2.5 转向系统限位策略
4.3 主动回正控制策略
4.3.1 回正工况判断机制
4.3.2 回正力矩决策
4.3.3 力矩分配机制
4.4 对比实验验证
4.4.1 阻尼补偿效果验证
4.4.2 惯量补偿效果验证
4.4.3 机械补偿效果验证
4.5 小结
第5章 线控转向硬件在环实验验证
5.1 线控转向实验台架硬件介绍
5.1.1 线控转向台架硬件介绍
5.1.2 转向执行器负载模块
5.2 线控转向实验台架软件介绍
5.2.1 Carsim车辆模型
5.2.2 Lab VIEW测试模型
5.2.3 实验台工具链介绍
5.2.4 SBW系统通讯架构设计
5.3 线控转向硬件在环实验验证
5.3.1 连续转向实验验证
5.3.2 不同路面附着系数下观测效果
5.3.3 主动回正控制实验验证
5.3.4 原地遇障实验
第6章 全文总结与展望
6.1 全文总结
6.2 未来展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]卡尔曼滤波在道路动态响应数据处理中的应用研究[J]. 关伟,单伶燕,肖倩. 自动化与仪表. 2019(01)
[2]基于UDS协议的汽车ECU升级方案[J]. 詹克旭. 计算机应用与软件. 2019(01)
[3]路感模拟用永磁同步电机电流控制[J]. 张博,张建伟,郭孔辉,丁海涛,褚洪庆. 吉林大学学报(工学版). 2019(05)
[4]线控转向技术在国内外汽车领域的应用简介[J]. 孟永刚,罗来军,罗毅,王军,李永晨. 汽车零部件. 2017(11)
[5]驾驶员理想转向盘力矩特性研究[J]. 任夏楠,邓兆祥. 中国机械工程. 2014(16)
[6]基于变增益的操纵杆线控转向变传动比设计方法[J]. 郑宏宇,宗长富,何磊. 机械工程学报. 2014(06)
[7]INFINITI DIRECT ADAPTIVE STEERING 挑战传统[J]. 刘雅坤. 世界汽车. 2014(01)
[8]几种滤波在数据自动平滑处理中的对比分析[J]. 张江辉,陈翠华,宁全利,马丽芳. 四川兵工学报. 2013(04)
[9]基于CarSim车辆质心运动规律研究[J]. 陈波. 电子科技. 2013(04)
[10]线控汽车底盘控制技术研究进展及展望[J]. 宗长富,李刚,郑宏宇,何磊,张泽星. 中国公路学报. 2013(02)
博士论文
[1]汽车线控转向系统双向控制及变传动比特性研究[D]. 王祥.吉林大学 2013
[2]线控转向汽车容错控制方法研究[D]. 田承伟.吉林大学 2010
[3]汽车线控转向路感模拟与主动转向控制策略研究[D]. 郑宏宇.吉林大学 2009
硕士论文
[1]基于分布式转向系统的路感模拟控制策略研究[D]. 孙浩.吉林大学 2018
[2]光伏并网逆变器动态模型及其参数辨识研究[D]. 靳伟佳.华北电力大学 2018
[3]线控转向路感模拟及传动比特性研究[D]. 从光好.合肥工业大学 2017
[4]电动助力转向系统主动回正控制的研究与实现[D]. 朱恒伟.西华大学 2014
[5]汽车线控转向系统补偿控制方法研究和验证[D]. 邢海涛.吉林大学 2013
[6]永磁同步电机矢量控制系统的研究与设计[D]. 梅国权.南京理工大学 2013
[7]汽车线控转向系统双向控制方法研究[D]. 胡茹飞.吉林大学 2012
[8]基于自动代码生成的EPS电机电流跟随控制研究[D]. 杨洪福.吉林大学 2012
[9]汽车稳定性控制驾驶模拟仿真系统研究[D]. 宋安兴.重庆大学 2012
[10]轿车交流电机EPS控制研究与试验台测控系统开发[D]. 吕威.吉林大学 2007
本文编号：3169392
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 SBW的结构与优点
1.2.1 线控转向系统原理
1.2.2 SBW的组成
1.2.3 SBW优点
1.3 SBW控制技术现状
1.3.1 SBW发展现状
1.3.2 SBW控制策略研究现状
1.4 本文主要研究内容
第2章 线控转向电机控制策略
2.1 永磁同步电机的数学模型
2.2 负载观测对电机控制的要求
2.2.1 线控转向与负载观测对电机的要求
2.2.2 电流跟随控制
2.2.3 基于动态前馈的三闭环位置控制方法
2.2.4 转向电机的稳态扰动
2.3 电机位置控制仿真模型与控制效果分析
2.4 自动代码模型介绍
2.5 控制效果分析
2.5.1 电流跟随控制效果
2.5.2 位置跟随控制效果
2.5.3 稳态扰动解决效果
2.6 小结
第3章 线控转向的前轮负载观测
3.1 负载获取的方法与优缺点
3.1.1 动力学计算法
3.1.2 扰动观测器的方法
3.2 负载真实信号的获取
3.3 扰动观测器的构建
3.3.1 观测器模型
3.3.2 负载信号的滤波
3.3.3 摩擦的补偿
3.3.4 惯性力的估计
3.4 对比实验验证
3.4.1 卡尔曼滤波效果
3.4.2 摩擦补偿效果
3.4.3 惯性力补偿效果
3.5 小结
第4章 线控转向的转向盘反力模拟策略
4.1 转向盘反力的组成与重构
4.1.1 转向盘反力模拟策略
4.1.2 助力特性分析
4.2 线控系统补偿策略与补偿效果
4.2.1 转向系统的摩擦补偿
4.2.2 转向系统的阻尼补偿
4.2.3 转向系统的惯量补偿
4.2.4 转向系统的机械补偿
4.2.5 转向系统限位策略
4.3 主动回正控制策略
4.3.1 回正工况判断机制
4.3.2 回正力矩决策
4.3.3 力矩分配机制
4.4 对比实验验证
4.4.1 阻尼补偿效果验证
4.4.2 惯量补偿效果验证
4.4.3 机械补偿效果验证
4.5 小结
第5章 线控转向硬件在环实验验证
5.1 线控转向实验台架硬件介绍
5.1.1 线控转向台架硬件介绍
5.1.2 转向执行器负载模块
5.2 线控转向实验台架软件介绍
5.2.1 Carsim车辆模型
5.2.2 Lab VIEW测试模型
5.2.3 实验台工具链介绍
5.2.4 SBW系统通讯架构设计
5.3 线控转向硬件在环实验验证
5.3.1 连续转向实验验证
5.3.2 不同路面附着系数下观测效果
5.3.3 主动回正控制实验验证
5.3.4 原地遇障实验
第6章 全文总结与展望
6.1 全文总结
6.2 未来展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]卡尔曼滤波在道路动态响应数据处理中的应用研究[J]. 关伟,单伶燕,肖倩. 自动化与仪表. 2019(01)
[2]基于UDS协议的汽车ECU升级方案[J]. 詹克旭. 计算机应用与软件. 2019(01)
[3]路感模拟用永磁同步电机电流控制[J]. 张博,张建伟,郭孔辉,丁海涛,褚洪庆. 吉林大学学报(工学版). 2019(05)
[4]线控转向技术在国内外汽车领域的应用简介[J]. 孟永刚,罗来军,罗毅,王军,李永晨. 汽车零部件. 2017(11)
[5]驾驶员理想转向盘力矩特性研究[J]. 任夏楠,邓兆祥. 中国机械工程. 2014(16)
[6]基于变增益的操纵杆线控转向变传动比设计方法[J]. 郑宏宇,宗长富,何磊. 机械工程学报. 2014(06)
[7]INFINITI DIRECT ADAPTIVE STEERING 挑战传统[J]. 刘雅坤. 世界汽车. 2014(01)
[8]几种滤波在数据自动平滑处理中的对比分析[J]. 张江辉,陈翠华,宁全利,马丽芳. 四川兵工学报. 2013(04)
[9]基于CarSim车辆质心运动规律研究[J]. 陈波. 电子科技. 2013(04)
[10]线控汽车底盘控制技术研究进展及展望[J]. 宗长富,李刚,郑宏宇,何磊,张泽星. 中国公路学报. 2013(02)
博士论文
[1]汽车线控转向系统双向控制及变传动比特性研究[D]. 王祥.吉林大学 2013
[2]线控转向汽车容错控制方法研究[D]. 田承伟.吉林大学 2010
[3]汽车线控转向路感模拟与主动转向控制策略研究[D]. 郑宏宇.吉林大学 2009
硕士论文
[1]基于分布式转向系统的路感模拟控制策略研究[D]. 孙浩.吉林大学 2018
[2]光伏并网逆变器动态模型及其参数辨识研究[D]. 靳伟佳.华北电力大学 2018
[3]线控转向路感模拟及传动比特性研究[D]. 从光好.合肥工业大学 2017
[4]电动助力转向系统主动回正控制的研究与实现[D]. 朱恒伟.西华大学 2014
[5]汽车线控转向系统补偿控制方法研究和验证[D]. 邢海涛.吉林大学 2013
[6]永磁同步电机矢量控制系统的研究与设计[D]. 梅国权.南京理工大学 2013
[7]汽车线控转向系统双向控制方法研究[D]. 胡茹飞.吉林大学 2012
[8]基于自动代码生成的EPS电机电流跟随控制研究[D]. 杨洪福.吉林大学 2012
[9]汽车稳定性控制驾驶模拟仿真系统研究[D]. 宋安兴.重庆大学 2012
[10]轿车交流电机EPS控制研究与试验台测控系统开发[D]. 吕威.吉林大学 2007
本文编号：3169392
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/qiche/3169392.html
