线控转向随动系统控制方法研究

发布时间：2017-09-12 07:03

  本文关键词：线控转向随动系统控制方法研究

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【摘要】：智能汽车能够在很大程度上提高车辆的安全性和舒适性,是未来汽车的发展方向。线控转向系统作为一种全新概念的电子控制转向系统,其可变传动比设计及转向灵敏的特点很好的迎合了主动转向的要求,对于提高智能汽车的主动安全性具有重要意义。转向随动系统作为线控转向系统的重要组成部分,其对转角的跟踪效果直接决定系统性能。本文针对转向随动系统进行研究,目标是抑制转向过程中的干扰,提升转角跟踪性能。在分析线控转向系统结构和常用控制策略的基础上,确定了转向随动系统的控制结构。选用永磁同步电机作为转向执行电机,建立矢量控制式的永磁同步电机模型和转向传动机构的动力学模型,并利用实验数据对模型中的未知参数进行了辨识和实验验证。考虑到转向系统的干扰力矩主要由转向过程中的回正力矩和路面激励引起的扰动力矩组成,对回正力矩组成及其特征做了分析,建立了回正力矩模型;对于路面激励引起的扰动力矩,由于其具有随机性,无法通过数学表达式准确描述,本文借助高精度车辆动力学仿真软件ve DYNA对其进行分析,发现其具有低频特性。为了对干扰力矩进行前馈补偿,基于魔术公式轮胎模型构建了回正力矩MAP图,并在高精度车辆动力学仿真软件ve DYN A中对回正力矩MAP图的计算精度进行了验证。针对转向随动系统中的不确定性干扰的抑制问题,本文提出采用MAP图前馈补偿的H?控制方法。利用构建的回正力矩MAP图对系统干扰进行补偿,然后针对补偿后的系统,设计H?控制器,并根据对路面激励引起的扰动力矩的分析结果,设计性能加权函数。最后,结合高精度车辆动力学仿真软件,在角阶跃、双移线和蛇形等多种工况下,对设计的控制器进行验证。为进一步验证所设计的控制方法在实际系统中的性能,结合整车实时仿真系统,构建了转向随动系统的硬件在环实验平台,并对控制算法做了开发。最后,在该实验平台上对本文设计的控制器进行了多种工况的实验验证。实验结果表明,本文设计的转向随动控制系统实现了对期望转向角的跟踪功能并具有良好的跟踪性能。
【关键词】：线控转向 转角跟踪 MAP 鲁棒控制
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.4;TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-15
• 1.1 课题背景及研究意义8-9
• 1.2 国内外研究现状及分析9-13
• 1.2.1 线控转向系统研究概况9-10
• 1.2.2 线控转向系统关键技术研究现状10-13
• 1.3 论文主要研究内容13-15
• 第2章 转向随动系统建模与干扰力矩分析15-31
• 2.1 引言15
• 2.2 系统结构15-18
• 2.2.1 线控转向系统结构及控制策略15-17
• 2.2.2 转向随动控制系统结构17-18
• 2.3 转向随动系统数学建模18-22
• 2.3.1 转向执行电机模型18-20
• 2.3.2 转向传动机构模型20-22
• 2.4 转向随动系统模型参数的获取22-25
• 2.5 回正力矩特征分析及建模25-27
• 2.5.1 回正力矩特征分析25-26
• 2.5.2 基于魔术公式轮胎模型的回正力矩建模26-27
• 2.6 路面激励引起的扰动力矩分析27-30
• 2.7 本章小结30-31
• 第3章 转向随动系统的H∞控制器设计31-48
• 3.1 引言31
• 3.2 转向随动系统控制问题描述31-39
• 3.3 转向随动系统控制器设计39-41
• 3.4 仿真结果与分析41-47
• 3.4.1 仿真环境及仿真参数设置41-43
• 3.4.2 角阶跃工况仿真43
• 3.4.3 双移线工况仿真43-45
• 3.4.4 蛇形工况仿真45-47
• 3.5 本章小结47-48
• 第4章 转向随动系统硬件在环实验48-61
• 4.1 引言48
• 4.2 实验台架构建48-50
• 4.3 控制算法的开发50-56
• 4.3.1 主程序51-52
• 4.3.2 转向执行电机控制算法52-54
• 4.3.3 CAN报文发送与接收54-56
• 4.4 转向随动系统硬件在环实验结果及分析56-60
• 4.5 本章小结60-61
• 结论61-62
• 参考文献62-66
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文66-68
• 致谢68

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本文编号：835751