融合主動(dòng)轉(zhuǎn)向功能的新型汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制特性研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代控制理論、多傳感信息融合、大規(guī)模集成電路等技術(shù)的快速發(fā)展，以提高汽車主動(dòng)安全性、操縱穩(wěn)定性和乘坐舒適性為目標(biāo)的電子控制系統(tǒng)已成為當(dāng)前車輛工程研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。針對(duì)傳統(tǒng)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向(EPS)系統(tǒng)不能在車輛極限工況行駛時(shí)實(shí)施主動(dòng)轉(zhuǎn)向，也不能對(duì)駕駛員的轉(zhuǎn)向誤操作進(jìn)行主動(dòng)補(bǔ)償?shù)膯栴}，通過對(duì)融合主動(dòng)轉(zhuǎn)向功能的新型汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作用機(jī)理和控制特性研究，可以充分發(fā)揮汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功能調(diào)節(jié)范圍，提高車輛在分離路面、大側(cè)向力及轉(zhuǎn)彎制動(dòng)

2、等極限工況下的操縱穩(wěn)定性和主動(dòng)安全性。
　　本文結(jié)合重慶市教委科研基金項(xiàng)目“融合主動(dòng)轉(zhuǎn)向功能的新型電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制機(jī)理與關(guān)鍵技術(shù)研究”(批準(zhǔn)號(hào):KJ120415)和重慶交通大學(xué)博士基金項(xiàng)目(批準(zhǔn)號(hào):100982)研究內(nèi)容，在綜合國內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，對(duì)融合主動(dòng)轉(zhuǎn)向功能的新型汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)，研究了轉(zhuǎn)向系變傳動(dòng)比特性及助轉(zhuǎn)角電機(jī)控制特性，并對(duì)基于新型EPS的整車操縱穩(wěn)定性進(jìn)行了仿真分析。具體研究內(nèi)容

3、包括以下幾個(gè)方面:
　　首先，在分析EPS和AFS系統(tǒng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及工作原理的基礎(chǔ)上，對(duì)融合主動(dòng)轉(zhuǎn)向功能的新型汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)。新型EPS系統(tǒng)可根據(jù)駕駛員意圖及車輛行駛工況實(shí)現(xiàn)主動(dòng)轉(zhuǎn)向或轉(zhuǎn)向補(bǔ)償，提高了車輛的操縱穩(wěn)定性。
　　其次，針對(duì)主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中傳動(dòng)比隨車速變化的需求特點(diǎn)，基于車輛穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益建立了AFS理想非線性變傳動(dòng)比特性曲線，并針對(duì)助轉(zhuǎn)角電機(jī)提出了融合電流環(huán)、位置環(huán)的雙環(huán)串級(jí)PID控制策略，仿真

4、結(jié)果表明，理想非線性變傳動(dòng)比特性曲線符合車輛轉(zhuǎn)向時(shí)的性能需求，助轉(zhuǎn)角電機(jī)可以獲得良好的轉(zhuǎn)速響應(yīng)和跟蹤效果。
　　再次，基于EPS結(jié)構(gòu)及動(dòng)力學(xué)特性，建立了新型EPS系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，并運(yùn)用NCD/自適應(yīng)模糊PID控制策略對(duì)融合主動(dòng)轉(zhuǎn)向功能的新型EPS控制特性進(jìn)行了研究。通過對(duì)比仿真結(jié)果中的助力電機(jī)電流響應(yīng)特性、助力轉(zhuǎn)矩及車輛橫擺角速度等轉(zhuǎn)向性能參數(shù)，表明自適應(yīng)控制器能有效改善車輛助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)響應(yīng)和跟蹤能力，提高汽車的轉(zhuǎn)向性能。

5、　　最后，結(jié)合車輛操縱動(dòng)力學(xué)理論和新型EPS控制特性，建立了裝備新型EPS的整車動(dòng)力學(xué)模型，并以轉(zhuǎn)向輕便性、靈敏性、回正特性及整車操縱穩(wěn)定性為系統(tǒng)評(píng)價(jià)輸出，運(yùn)用H∞魯棒控制策略對(duì)基于整車操縱穩(wěn)定性控制的汽車EPS系統(tǒng)控制特性進(jìn)行了仿真分析。仿真結(jié)果表明，集成主動(dòng)轉(zhuǎn)向功能的EPS控制系統(tǒng)，既能夠?qū)崿F(xiàn)EPS系統(tǒng)的傳統(tǒng)控制特性，又能夠根據(jù)汽車極限運(yùn)行工況時(shí)整車操縱穩(wěn)定性的要求實(shí)施主動(dòng)轉(zhuǎn)向，從而有效降低車身橫擺角速度和質(zhì)心側(cè)偏角，最大程度地發(fā)揮