线控转向系统路感规划及稳定性控制研究

发布时间：2017-09-05 18:01

  本文关键词：线控转向系统路感规划及稳定性控制研究

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【摘要】：为了帮助驾驶员更有效的操控车辆,并且提高汽车的行驶稳定性,线控转向系统得到了越来越多的关注。除了传统的转向助力功能外,线控转向系统能够在驾驶员输入的基础上进行判断分析,通过电信号对执行机构进行命令传输,从而实现路感轻便稳定及变传动比和前轮转向稳定性控制等功能。本文研究的线控转向汽车,主要采用柔性连接来解决传统汽车转向系统的力与位移耦合问题,即通过控制器处理电信号操纵路感执行电机与转向执行电机完成转向任务。首先,研究线控转向系统的位移与力传递特性,构建由线控转向系统模型,整车模型以及轮胎模型等组成的机电耦合系统动力学模型。其次,分析驾驶员路感的产生机理及理想转向盘力矩的影响因素,研究线控转向系统理想传动比变化规律,考虑变传动比影响下的路感规划设计,提出基于动力学模型与汽车状态参数补偿的混合路感规划方法,并基于H∞控制方法设计线控转向车辆路感控制策略,为驾驶员提供良好的路感。再次,基于扩展卡尔曼滤波估计方法对横摆角速度和质心侧偏角进行估计,在此基础上,分析车辆转向过程中存在的侧向风干扰、传感器噪声及路面不平引起扰动等影响,提出基于LQG/LTR控制的线控转向车辆稳定性控制策略。最后,搭建线控转向综合试验台和电机性能试验台,并进行电机性能测试台架试验和转向系统的台架试验。仿真和试验结果表明,所设计的控制器不仅能够有效提高汽车的操纵性能和行驶稳定性,而且还可以为驾驶员提供良好的转向路感。本文的研究内容可为汽车线控转向的力与位移耦合控制研究提供理论支持。
【关键词】：线控转向系统 路感规划 鲁棒控制 滤波估计 车辆稳定性
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-14
• 第一章 绪论14-23
• 1.1 线控转向系统概述14-16
• 1.1.1 线控转向系统结构14-15
• 1.1.2 线控转向系统的性能特点15-16
• 1.2 线控转向系统研究现状16-21
• 1.2.1 线控转向系统发展现状16-19
• 1.2.2 线控转向系统控制策略研究现状19-21
• 1.3 本文的研究内容与组织结构21-23
• 第二章 线控转向系统与整车动力学模型23-29
• 2.1 转向系统动力学模型23-25
• 2.1.1 转向盘与转向轴模型23-24
• 2.1.2 路感电机模型24
• 2.1.3 转向电机模型24-25
• 2.1.4 齿轮齿条模型25
• 2.2 轮胎模型25-26
• 2.3 整车模型26-28
• 2.3.1 二自由度整车控制模型26-27
• 2.3.2 三自由度车辆状态估计模型27-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 线控转向系统路感规划与控制策略研究29-53
• 3.1 线控转向系统路感的形成29-30
• 3.2 线控转向系统路感规划30-46
• 3.2.1 转向路感与转向阻力矩的关系30-32
• 3.2.2 转向路感与车速的关系32-36
• 3.2.3 转向路感与传动比的关系36-41
• 3.2.4 转向路感与侧向加速度的关系41-43
• 3.2.5 转向路感规划方法43-44
• 3.2.6 仿真分析44-46
• 3.3 线控转向系统转向路感控制策略46-52
• 3.3.1 系统控制框图46-47
• 3.3.2 系统控制模型47
• 3.3.3 H_∞鲁棒控制器设计47-50
• 3.3.4 仿真分析50-52
• 3.4 本章小结52-53
• 第四章 基于滤波估计的线控转向系统稳定性控制策略研究53-73
• 4.1 横摆角速度与质心侧偏角估计53-59
• 4.1.1 卡尔曼滤波算法53-55
• 4.1.2 滤波估计流程55-56
• 4.1.3 仿真分析56-59
• 4.2 线控转向稳定性控制策略59-65
• 4.2.1 LQG/LTR控制59-63
• 4.2.2 稳定性控制器设计63-65
• 4.3 仿真分析65-72
• 4.4 本章小结72-73
• 第五章 线控转向系统台架试验73-81
• 5.1 线控转向系统台架试验总体结构73-75
• 5.2 线控转向系统台架试验设计75-80
• 5.2.1 电机性能试验75-77
• 5.2.2 转向路感试验77-79
• 5.2.3 转向路感跟踪性能试验79-80
• 5.3 本章小结80-81
• 第六章 全文总结与展望81-83
• 6.1 全文总结81-82
• 6.2 研究工作展望82-83
• 参考文献83-87
• 致谢87-88
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文88

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 丁能根;康乐;王健;余贵珍;;侧向风干扰下的汽车主动前轮转向最优控制[J];北京工业大学学报;2013年02期

2 于蕾艳;;线控转向系统的转向盘力反馈控制策略研究[J];计算机仿真;2009年01期

3 邱绪云;唐绍丰;曹亢子;;线控转向系统路感PID控制仿真研究[J];山东交通学院学报;2008年02期

4 朱亮;段建民;徐U，

本文编号：799442