車輛模擬器轉(zhuǎn)向操縱系統(tǒng)若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、駕駛員與車輛形成的閉環(huán)控制系統(tǒng)，稱為人—車閉環(huán)系統(tǒng)。目前對(duì)人—車閉環(huán)系統(tǒng)中轉(zhuǎn)向操縱系統(tǒng)相關(guān)理論的研究以數(shù)值仿真為主，由于駕駛員的感覺、判斷和動(dòng)作還不能夠完全用數(shù)學(xué)模型加以描述，采用駕駛員模型進(jìn)行數(shù)值仿真對(duì)人的因素影響考慮得不夠全面，研究效果有一定局限性，而直接使用實(shí)車試驗(yàn)存在著成本高、周期長、受場地天氣限制、安全隱患、污染環(huán)境等缺點(diǎn)，在這種情況下通過車輛模擬器能方便地進(jìn)行駕駛員在線試驗(yàn)，使其成為研究轉(zhuǎn)向操縱系統(tǒng)相關(guān)理論的有效手段。結(jié)合本

2、課題組承擔(dān)的“車輛人機(jī)環(huán)”科研項(xiàng)目，在開發(fā)了具有高逼真度車輛模擬器的基礎(chǔ)上，本文研究了與轉(zhuǎn)向操縱系統(tǒng)密切相關(guān)的轉(zhuǎn)向盤阻力矩模擬與變傳動(dòng)比控制方法等問題，并結(jié)合車輛模擬器進(jìn)行了不同工況的試驗(yàn)研究，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析與評(píng)價(jià)。本文的研究亦可為實(shí)際轉(zhuǎn)向操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供一定指導(dǎo)意義。
　　首先，闡述了具有6自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)半實(shí)物車輛模擬器的特性及關(guān)鍵技術(shù)，為后續(xù)仿真和試驗(yàn)提供了平臺(tái)。分析了轉(zhuǎn)向操縱系統(tǒng)的功能，設(shè)計(jì)了其組成結(jié)構(gòu)與工作流程，在

3、此基礎(chǔ)上提出了關(guān)于轉(zhuǎn)向操縱系統(tǒng)3個(gè)方面的研究內(nèi)容，為后文研究作了鋪墊。
　　其次，建立了轉(zhuǎn)向操縱系統(tǒng)的理論模型，根據(jù)其低頻、堵轉(zhuǎn)的工作特性作出了一定簡化，用系統(tǒng)辨識(shí)試驗(yàn)得到了轉(zhuǎn)向操縱系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，并分析了其頻率響應(yīng)特性。采用該傳遞函數(shù)在Simulink中仿真輸出扭矩與實(shí)際試驗(yàn)測試扭矩相比，兩者非常接近，結(jié)果表明用該傳遞函數(shù)控制電機(jī)輸出轉(zhuǎn)向盤所需阻力矩是可行的，轉(zhuǎn)向操縱系統(tǒng)達(dá)到了用于車輛模擬器試驗(yàn)的要求，為通過車輛模擬器試驗(yàn)提供了

4、保證。
　　然后，分析了轉(zhuǎn)向盤阻力矩與車輛狀態(tài)參數(shù)之間的關(guān)系，確定了轉(zhuǎn)向盤阻力矩變化范圍。給出了一種可用于車輛模擬器轉(zhuǎn)向盤阻力矩模擬的控制方法，綜合考慮了車輛行駛垂面狀態(tài)、路面屬性、車速、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角、側(cè)向加速度等狀態(tài)參數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)向盤阻力矩的影響，在Simulink中分別對(duì)狀態(tài)參數(shù)控制器進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。將該控制方法應(yīng)用于轉(zhuǎn)向操縱系統(tǒng)結(jié)合車輛模擬器進(jìn)行了試驗(yàn)，結(jié)果表明該方法模擬出的轉(zhuǎn)向盤阻力矩能較好地反映出車輛狀態(tài)的變化，使駕駛員對(duì)車輛狀

5、態(tài)的掌握更清晰全面。
　　最后，基于轉(zhuǎn)向操縱系統(tǒng)研究了一種變傳動(dòng)比控制方法。簡要概述了變傳動(dòng)比系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)形式與其控制方式。進(jìn)而提出了模糊控制的變傳動(dòng)比反饋方法，設(shè)計(jì)了變傳動(dòng)比模糊控制器與橫擺角速度反饋系數(shù)模糊控制器，并分別進(jìn)行了仿真，結(jié)果表明2種控制器的效果明顯。將變傳動(dòng)比反饋方法應(yīng)用于轉(zhuǎn)向操縱系統(tǒng)，結(jié)合車輛模擬器進(jìn)行了雙移線試驗(yàn)、蛇形試驗(yàn)和轉(zhuǎn)向瞬態(tài)響應(yīng)試驗(yàn)，并比較了采用該方法與定傳動(dòng)比控制時(shí)的人—車綜合性能指標(biāo)，進(jìn)一步討論了用車