线控转向系统前轮转角与路感模拟研究

发布时间：2017-08-20 09:27

  本文关键词：线控转向系统前轮转角与路感模拟研究

  更多相关文章： 线控转向 建模 理想传动比 前轮转角 路感

【摘要】：线控转向系统(SBW Steering-by-wire)作为转向系统的最高形式,将转向盘和转向器之间用电子控制技术连接起来,摆脱了机械转向系统束缚,在保证系统角传递特性的同时也能够很好的顾及到系统的力传递特性,使得转向过程变得更人性化,具有很大的发展潜力。本文在对国内外线控转向技术发展现状,以及研究方法总结的基础上做了以下几方面的研究:首先,搭建了SBW系统模型。针对SBW系统的特点,基于降阶建模的思路将系统分为方向盘总成、执行机构和电机三部分,利用Simulink搭建SBW系统各部分的Simulink仿真模型,采用双闭环的方法对执行电机和路感电机进行控制,并确定了电机的PID控制参数;同时使用汽车专用动力学仿真软件CarSim搭建整车仿真模型,并利用其扩展接口实现Carsim/Simulink联合仿真。然后通过双移线工况对所搭建的SBW模型进行了验证,最终得到的结果显示该模型能够替代机械转向系统实现转向,为后续SBW系统控制策略的研究奠定了基础。其次,研究了线控转向前轮转角控制策略。在Carsim软件中进行了不同车速和方向盘转角下的阶跃仿真试验,对机械转向的灵敏度特性进行了分析研究;而后在此基础上引入了理想传动比的概念,提出了两种理想传动比获取方案并对得到的结果进行了对比分析,最终确定了理想传动比;根据理想传动比初步确定前轮转角值,然后以线性二自由度模型作为参考,基于横摆角速度和侧向加速度提出了前轮转角反馈PID补偿控制方法,得到理想的前轮转角;最终利用双移线和蛇行工况对该控制方法进行了验证,结果表明此控制策略能够达到预期的效果。最后,研究了线控转向路感模拟控制策略。在介绍了转向系统路感的概念之后,分析了路感的产生机理、影响因素以及路感要求;针对机械转向车辆进行不同车速下的正弦方向盘角输入试验,根据仿真结果分析了机械转向车辆的转向力特性;在此基础上采用了,转向器小齿轮阻力矩为主,车速、方向盘转角、侧向加速度综合控制的路感规划方案,设计了路感规划函数,并确定了各参数值;对高、中、低车速以及方向盘极限转角情况下的路感模拟进行了仿真试验,结果表明了控制策略能达到预期效果。
【关键词】：线控转向 建模 理想传动比 前轮转角 路感
【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
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-18
• 1.1 课题的研究背景及意义9
• 1.2 汽车转向系统的发展9-11
• 1.3 线控转向技术国内外研究现状11-17
• 1.3.1 国内、外研究概况11-14
• 1.3.2 研究方法概述14-17
• 1.4 主要研究内容17-18
• 2 SBW系统建模18-42
• 2.1 整车动力学模型18-23
• 2.1.1 CarSim软件介绍18-19
• 2.1.2 基于CarSim的整车动力学模型19-23
• 2.2 线控转向系统模型23-39
• 2.2.1 SBW系统结构及原理23
• 2.2.2 方向盘总成建模23-24
• 2.2.3 转向执行机构总成建模24-28
• 2.2.4 无刷直流电机建模28-38
• 2.2.5 Simulink仿真模型38-39
• 2.3 模型验证39-41
• 2.4 本章小结41-42
• 3 前轮转角控制策略研究42-60
• 3.1 理想传动比的设计42-49
• 3.1.1 机械转向系统的转向灵敏度43-44
• 3.1.2 理想传动比概念44
• 3.1.3 理想传动比的确定方法44-49
• 3.2 前轮转角控制策略研究49-55
• 3.2.1 前轮转角控制变量选取49-50
• 3.2.2 线性二自由度参考模型50-52
• 3.2.3 前轮转角控制策略52-55
• 3.3 仿真试验验证55-59
• 3.4 本章小结59-60
• 4 线控转向路感模拟研究60-81
• 4.1 路感概述60-67
• 4.1.1 路感产生机理60-63
• 4.1.2 路感影响因素的分析及对路感的要求63-65
• 4.1.3 机械路感特性65-67
• 4.2 路感规划67-71
• 4.3 路感规划中各参数的确定71-74
• 4.4 路感规划仿真验证74-80
• 4.4.1 低速试验仿真74-75
• 4.4.2 限位控制验证仿真75-76
• 4.4.3 中速时路感模拟试验仿真76-77
• 4.4.4 中心区域转向试验仿真77-80
• 4.5 本章小结80-81
• 5 全文总结及展望81-82
• 5.1 总结81
• 5.2 研究展望81-82
• 参考文献82-86
• 攻读硕士学位期间发表论文及科研成果86-87
• 致谢87-88

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 解后循;高翔;夏长高;;基于综合路感强度的方向盘转向力矩特性分析[J];机械科学与技术;2012年07期

2 宋贵勇,张洪欣;常规转向系统的路感特性及其改善途径[J];上海汽车;2000年05期

3 胡爱军;林逸;施国标;;EPS系统助力电机的匹配研究[J];拖拉机与农用运输车;2008年04期

4 王俊;杨胜兵;过学迅;何慧娟;;线控转向系统路感模糊控制仿真分析[J];汽车工程师;2011年05期

5 林建涛;唐应时;姚汉波;朱位宇;;电动助力转向系统结构参数优化[J];计算机仿真;2011年11期

6 陈新;张桂香;;基于键合图理论的汽车线控转向路感的研究[J];系统仿真学报;2013年04期

7 管欣;姬鹏;詹军;;液压助力转向系统刚度和路感特性分析[J];科学技术与工程;2008年21期

8 顾磊;沈亮;田晋跃;;工程机械转向系统的路感反馈装置[J];工程机械与维修;2008年04期

9 郑宏宇;宗长富;王祥;;汽车线控转向系统路感模拟方法[J];农业机械学报;2011年02期

10 叶耿,杨家军,刘照,肖大友;汽车电动式动力转向系统转向路感研究[J];华中科技大学学报(自然科学版);2002年02期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 解后循;基于综合路感强度理论的电动液压助力转向技术研究[D];江苏大学;2015年

2 郑宏宇;汽车线控转向路感模拟与主动转向控制策略研究[D];吉林大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 罗家亮;EPS高速阻尼控制及路感评价研究[D];合肥工业大学;2016年

2 陈启;线控转向系统前轮转角与路感模拟研究[D];西华大学;2016年

3 姚汉波;基于整车路感的电动助力转向系统研究[D];湖南大学;2010年

4 徐冲;汽车电动转向器的路感研究[D];武汉理工大学;2007年

5 邓邦夏;线控转向系统路感模拟方法研究[D];哈尔滨工业大学;2012年

6 苏延霞;线控转向中路感控制系统设计及算法分析[D];武汉理工大学;2013年

7 吴俊淦;拖拉机线控液压转向系统的路感控制策略研究[D];南京农业大学;2014年

8 贾满满;电动助力转向系统控制方法研究[D];燕山大学;2011年

9 李东;汽车线控转向系统路感模拟控制策略研究[D];吉林大学;2011年

10 王宁;线控转向汽车路感模拟及主动转向控制策略研究[D];辽宁工业大学;2016年

，

本文编号：705845