汽車(chē)主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制研究.pdf

1、隨著汽車(chē)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Electric Power Steering System，簡(jiǎn)稱EPS系統(tǒng)）的成熟和普遍使用后，主動(dòng)轉(zhuǎn)向技術(shù)(Active Steering System)成為當(dāng)前本領(lǐng)域的研發(fā)熱點(diǎn)。“主動(dòng)轉(zhuǎn)向”為汽車(chē)操縱和穩(wěn)定性控制提供了更好的控制方法和性能，為未來(lái)自動(dòng)駕駛、自動(dòng)避障和自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展和實(shí)現(xiàn)提供了可能。
　　主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Active Front Steering System，簡(jiǎn)稱AFS系統(tǒng)）通

2、過(guò)在方向盤(pán)轉(zhuǎn)向角輸入的基礎(chǔ)上疊加附加的轉(zhuǎn)向角，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立于駕駛員的轉(zhuǎn)向干預(yù)，優(yōu)化車(chē)輛對(duì)駕駛員輸入的響應(yīng)或在緊急情況下提高車(chē)輛的穩(wěn)定性。主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向?qū)嶋H上是介于傳統(tǒng)的助力轉(zhuǎn)向和線控轉(zhuǎn)向之間的一種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。它在傳統(tǒng)的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，同時(shí)又具有線控系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，可以主動(dòng)對(duì)車(chē)輛進(jìn)行控制。主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)變傳動(dòng)比和穩(wěn)定性控制，通過(guò)在方向盤(pán)轉(zhuǎn)向角輸入的基礎(chǔ)上疊加附加的轉(zhuǎn)向角，實(shí)現(xiàn)變傳動(dòng)比控制，優(yōu)化車(chē)輛對(duì)駕駛員輸入的響應(yīng)，高速行

3、駛時(shí)或在緊急情況下提高車(chē)輛的穩(wěn)定性，低速時(shí)，提高轉(zhuǎn)向靈敏度。因此，主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向已經(jīng)成為當(dāng)前本領(lǐng)域的研發(fā)熱點(diǎn)。
　　本文在建立線性二自由度整車(chē)模型基礎(chǔ)上，對(duì)汽車(chē)主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的傳動(dòng)比控制規(guī)律進(jìn)行了研究，根據(jù)主動(dòng)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)固定橫擺角速度增益下的主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳動(dòng)比控制曲線，綜合考慮橫擺角速度增益和側(cè)向加速度增益對(duì)傳動(dòng)比控制曲線進(jìn)行優(yōu)化，并采用S函數(shù)進(jìn)行曲線的擬合處理，消除拐點(diǎn)的突變，使變傳動(dòng)比曲線平滑變化，消除因傳動(dòng)

4、比突變引起的前輪轉(zhuǎn)角的抖動(dòng)并在一定程度上改善方向盤(pán)力感特性，分析比較不同傳動(dòng)比控制規(guī)律對(duì)整車(chē)操縱穩(wěn)定性的影響。為了增加車(chē)輛對(duì)側(cè)向風(fēng)的抗干擾能力，消除車(chē)輛行駛過(guò)程中路面狀況對(duì)前輪轉(zhuǎn)角產(chǎn)生的擾動(dòng)，以及主動(dòng)轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)產(chǎn)生的誤差，彌補(bǔ)汽車(chē)動(dòng)力學(xué)在開(kāi)環(huán)主動(dòng)控制系統(tǒng)下的不足，以設(shè)計(jì)的傳動(dòng)比曲線與線性二自由度模型為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)基于滑模反饋控制的主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向附加轉(zhuǎn)角閉環(huán)控制策略，并對(duì)建立的滑模反饋控制系統(tǒng)進(jìn)行飽和函數(shù)消抖，同時(shí)采用積分環(huán)節(jié)消除系統(tǒng)靜態(tài)誤