汽车线控转向系统双向控制结构透明性与稳定性研究

发布时间：2017-08-30 14:37

  本文关键词：汽车线控转向系统双向控制结构透明性与稳定性研究

  更多相关文章： 汽车 线控转向 双向控制 透明性 稳定性

【摘要】：线控转向(Steer-by-wire,简称SBW)系统转向盘与转向器之间不存在机械连接,驾驶员的转向意图以及驾驶员的路感需要通过控制转向执行电机以及路感模拟电机实现。线控转向系统的控制器同时控制着转向盘模块和转向执行模块两个对象,而且两个模块之间存在转角与转矩信息的耦合,因此线控转向系统属于一种双向控制系统,可以应用双向控制方法对线控转向系统进行控制。本文结合国家自然科学基金项目“基于驾驶员特性的新型线控转向系统控制机理和评价方法研究”(项目编号:51575223)以及国家自然科学基金青年基金资助项目“线控转向系统操纵杆及其双向控制方法研究”(项目编号:51105165),对线控转向系统双向控制结构的透明性分析方法和稳定性控制方法进行了研究,采用基于阻抗理论的分析方法对采用不同双向控制结构的线控转向系统透明性进行了对比分析,并将波变量稳定性控制方法应用于线控转向系统的稳定性控制中。本文具体进行了以下几个方面的研究:1.线控转向系统仿真模型建立线控转向系统仿真平台使用Carsim软件和Matlab/Simulink软件搭建,在一定模型假设的基础上,采用Simulink软件搭建转向系统的动力学模型,车辆模型采用Carsim中一款与线控转向实验车主要参数相近的车辆模型,并对线控转向系统模型与Carsim模型的接口设置方法进行了详细阐述。2.线控转向系统双向控制结构透明性分析在总结归纳线控转向系统中所采用的双向控制结构类型的基础上,采用基于阻抗理论的透明性分析方法对采用力反馈-位置型结构以及转矩驱动转角反馈型结构的线控转向系统的透明性进行了详细的对比分析。采用转矩驱动转角反馈型结构建立线控转向系统控制模型,并进行了仿真实验,通过将实验结果与Carsim软件中采用EPS转向系统的车辆模型的实验结果相对比,说明采用转矩驱动转角反馈型双向控制结构的线控转向系统具有良好的透明性。3.线控转向系统稳定性控制采用莱威林准则对线控转向系统的稳定性影响因素进行了分析,将基于无源思想的波变量控制方法引入到线控转向系统的稳定性控制中,并通过仿真实验证明该方法的有效性。同时,对线控转向系统的力传动比设计方法进行了介绍,并结合Carsim中所提供的齿条助力特性曲线,对力传动比特性进行设计,并将设计结果应用于透明性与稳定性的仿真实验中,验证所设计力传动比特性的合理性。4.线控转向系统双向控制方法实车实验基于d SPACE实时系统搭建了线控转向实验车的测控系统,完成线控转向系统实验平台的搭建。并将本文所研究的双向控制方法应用于实车实验。实验结果表明,采用转矩驱动转角反馈型双向控制结构的线控转向系统,转向盘模块与转向执行模块之间能够快速稳定的实现转角与力矩状态的跟随,即系统具有良好的透明性与稳定性。
【关键词】：汽车 线控转向 双向控制 透明性 稳定性
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.4
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 课题提出的背景与意义10-11
• 1.2 线控转向系统研究现状11-17
• 1.2.1 SBW系统国外研究现状11-15
• 1.2.2 SBW系统国内研究现状15-17
• 1.2.3 SBW系统双向控制研究中所存在的问题17
• 1.3 本文主要研究内容17-20
• 第2章 线控转向系统仿真模型建立20-28
• 2.1 线控转向系统结构20-21
• 2.2 线控转向系统动力学模型21-24
• 2.2.1 转向盘模块22-23
• 2.2.2 转向执行模块23-24
• 2.3 Carsim车辆模型24-27
• 2.3.1 Carsim软件简介24-25
• 2.3.2 Carsim车辆模型25
• 2.3.3 Carsim车辆模型与线控转向系统模型接口设置25-26
• 2.3.4 线控转向系统模型参数26-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第3章 线控转向系统双向控制结构透明性分析28-44
• 3.1 线控转向系统双向控制结构简介28-33
• 3.1.1 双向控制结构简介28-29
• 3.1.2 二端口网络模型29-30
• 3.1.3 线控转向系统双向控制结构30-33
• 3.2 线控转向系统双向控制结构透明性分析33-37
• 3.2.1 力反馈-位置型双向控制结构透明性分析33-35
• 3.2.2 转矩驱动转角反馈型双向控制结构透明性分析35-36
• 3.2.3 双向控制结构透明性对比分析36-37
• 3.3 双向控制结构透明性仿真验证37-41
• 3.4 本章小结41-44
• 第4章 线控转向系统稳定性控制44-60
• 4.1 线控转向系统稳定性分析44-48
• 4.1.1 线控转向系统稳定性分析45-47
• 4.1.2 基于无源理论的系统稳定性47-48
• 4.2 线控转向系统稳定性控制48-55
• 4.2.1 基于PO/PC法线控转向系统稳定性控制48-49
• 4.2.2 基于波变量法线控转向系统稳定性控制49-55
• 4.3 线控转向系统力传动比特性研究55-57
• 4.4 本章小结57-60
• 第5章 线控转向系统双向控制实车验证60-68
• 5.1 线控转向系统实车实验平台60-64
• 5.1.1 线控转向实验车硬件简介60-61
• 5.1.2 基于dSPACE的实车测控系统搭建61-64
• 5.2 线控转向系统实车实验及结果分析64-66
• 5.3 本章小结66-68
• 第6章 全文总结与展望68-70
• 6.1 全文总结68-69
• 6.2 研究展望69-70
• 参考文献70-76
• 作者简介及在学期间所取得的科研成果76-78
• 致谢78

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 贾和平;钟绍华;;汽车线控转向系统的研究[J];上海汽车;2006年11期

2 汪珊;何天明;张久然;;双前桥线控转向系统的应用研究[J];北京汽车;2009年02期

3 杨文兴;杨俊智;周强;刘建民;;汽车线控转向系统的现状与发展前景研究[J];新技术新工艺;2013年11期

4 杨文兴;杨俊智;周强;;汽车线控转向系统的现状及关键技术研究[J];机械制造;2013年09期

5 朱华;;汽车线控转向系统研究综述[J];汽车与安全;2011年09期

6 王剑;;“转向”何方 线控转向系统(Steering-By-Wire)将量产[J];汽车消费报告;2013年02期

7 于蕾艳;林逸;施国标;;线控转向系统的角传动比研究[J];农业机械学报;2007年08期

8 于蕾艳;林逸;施国标;;汽车线控转向系统的结构分析[J];农业装备与车辆工程;2008年04期

9 于蕾艳;林逸;施国标;;遗传算法优化线控转向系统角传动比的研究[J];计算机仿真;2008年08期

10 田红涛;杨明忠;;汽车线控转向系统的应用和发展[J];机械制造;2008年06期

中国重要会议论文全文数据库 前2条

1 田杰;陈宁;高翔;;车辆线控转向系统的分数阶鲁棒控制研究[A];第八届全国动力学与控制学术会议论文集[C];2008年

2 吴定才;;汽车线控转向系统SBW研究[A];四川省第九届（2009年）汽车学术交流年会论文集[C];2009年

中国博士学位论文全文数据库 前5条

1 罗石;线控转向系统主动安全预测控制策略的研究[D];江苏大学;2010年

2 杨胜兵;线控转向系统控制策略研究[D];武汉理工大学;2008年

3 何磊;基于FlexRay总线的线控转向系统双电机控制方法研究[D];吉林大学;2011年

4 王祥;汽车线控转向系统双向控制及变传动比特性研究[D];吉林大学;2013年

5 胡静波;装载机容错线控转向系统研究[D];吉林大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 郑国章;电动代步车线控转向系统的研究与开发[D];重庆大学;2007年

2 马晶晶;电动叉车线控转向系统的建模与仿真研究[D];合肥工业大学;2015年

3 刘祖光;三电机线控转向系统控制策略研究[D];吉林大学;2016年

4 韩衍东;汽车线控转向系统双向控制结构透明性与稳定性研究[D];吉林大学;2016年

5 薛兆俭;线控转向系统实验台研究[D];长安大学;2008年

6 欧阳海;线控转向系统控制算法研究[D];武汉理工大学;2010年

7 唐绍丰;基于模糊自适应PID控制的汽车线控转向系统研究[D];山东理工大学;2011年

8 刘永;汽车线控转向系统的研究[D];武汉理工大学;2005年

9 蔡英武;线控转向系统参数与整车匹配设计的研究[D];吉林大学;2005年

10 邢海涛;汽车线控转向系统补偿控制方法研究和验证[D];吉林大学;2013年

，

本文编号：759879