汽車主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)研究.pdf

1、前輪主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，在轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)之間增加了一個(gè)雙行星輪機(jī)構(gòu)和一個(gè)助轉(zhuǎn)角電機(jī)，以此來(lái)提供附加的前輪轉(zhuǎn)角。此系統(tǒng)不但能夠使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的傳動(dòng)比可變化，滿足轉(zhuǎn)向時(shí)需要的輕便性和穩(wěn)定性，還能夠通過(guò)附加的前輪轉(zhuǎn)角來(lái)改善車輛的操縱穩(wěn)定性。本文以雙行星齒輪機(jī)構(gòu)的主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為對(duì)象，研究了主動(dòng)轉(zhuǎn)向?qū)囕v的穩(wěn)定性控制。
　　論文搭建了二自由度車身模型、助轉(zhuǎn)角電機(jī)模型、魔術(shù)輪胎模型，論文分析了輪胎的非線性特性，路面的附著系數(shù)對(duì)

2、輪胎的側(cè)向力曲線的影響。對(duì)電機(jī)施加了簡(jiǎn)單有效的PID角位移控制，使得電機(jī)具有快速的響應(yīng)并且能夠根據(jù)需要轉(zhuǎn)動(dòng)適當(dāng)?shù)慕嵌取?br>　　基于車輛系統(tǒng)的橫擺角速度增益即橫擺角速度與方向盤轉(zhuǎn)角的比值為一定值時(shí)，駕駛員能做到在轉(zhuǎn)向時(shí)心中有數(shù)亦能夠減輕駕駛員的負(fù)擔(dān)。基于此理論，本文設(shè)計(jì)了變傳動(dòng)比曲線，由于曲線在分段點(diǎn)處不光滑，所以用Hermite差值對(duì)曲線分段點(diǎn)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，使曲線變得平滑，并在Simulink中進(jìn)行了仿真，驗(yàn)證了擬合后的曲線確實(shí)能夠

3、減小電機(jī)的角速度和角加速度突變，減小電機(jī)振動(dòng)。進(jìn)而又驗(yàn)證了變轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比對(duì)改善車輛轉(zhuǎn)向響應(yīng)特性的作用，兼顧了低速下的靈敏性和高速下的穩(wěn)定性。
　　采用了模糊控制的方法，制定了模糊規(guī)則，搭建了模糊控制器，以實(shí)際車輛橫擺角速度為反饋量，仿真分析了主動(dòng)轉(zhuǎn)向?qū)囕v穩(wěn)定性的控制效果。仿真顯示主動(dòng)轉(zhuǎn)向?qū)囕v的轉(zhuǎn)向特性確實(shí)有改善作用，優(yōu)化了系統(tǒng)響應(yīng)，并且使車輛轉(zhuǎn)向更加靈敏精準(zhǔn)，并且對(duì)路面附著系數(shù)的改變也具有一定得魯棒性。同時(shí)，仿真也顯示出了主動(dòng)轉(zhuǎn)

4、向穩(wěn)定性控制的局限性，即車輛輪胎進(jìn)入非線性區(qū)域時(shí)，會(huì)導(dǎo)致控制失效。
　　針對(duì)主動(dòng)轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性控制的局限性，引入了直接橫擺力矩控制作為輔助，采用前饋反饋結(jié)合的方法，其中的反饋采用的是PID控制，以實(shí)際車輛的質(zhì)心側(cè)偏角作為反饋量，并且通過(guò)仿真驗(yàn)證了前饋控制與反饋控制相結(jié)合的控制方法的優(yōu)越性。同時(shí)建立了狀態(tài)識(shí)別模塊，對(duì)車輛的失穩(wěn)做出預(yù)測(cè)，并為了防止直接橫擺力矩控制頻繁介入，也對(duì)識(shí)別模塊做出了一定的改進(jìn)。之后進(jìn)行仿真驗(yàn)證了直接橫擺力矩能夠彌