線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主動安全預(yù)測控制策略的研究.pdf

1、汽車主動安全是汽車安全設(shè)計的重要研究方向，其目的是為了消除事故隱患，在事故發(fā)生之前避免其發(fā)生。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是駕駛員實現(xiàn)車輛操控的關(guān)鍵部件，它關(guān)系到車輛的操作穩(wěn)定性和車輛的行駛安全。在正常的行駛工況下要求車輛有良好的操作穩(wěn)定性，這就要求車輛在不同行駛工況下具備不同的靈敏度，在危險即將發(fā)生時，要求駕駛員能夠及時通過轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動系統(tǒng)等調(diào)整車輛的姿態(tài)避免危險的發(fā)生。
　　 傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由于方向盤和車輪之間的傳動關(guān)系固定，因此很難做到通過

2、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)自身的控制實現(xiàn)車輛的主動安全控制和操作穩(wěn)定性控制，車輛操控性能和主動安全大都依靠駕駛員的經(jīng)驗和技巧，在遇到緊急情況時，駕駛員的本能反應(yīng)往往會出現(xiàn)錯誤的操作使車輛的操縱失控，從而導(dǎo)致事故的發(fā)生。
　　 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將駕駛員的操控和車輛的轉(zhuǎn)向控制分為兩個相對獨立的系統(tǒng)，駕駛員不直接對車輛的轉(zhuǎn)向?qū)崿F(xiàn)操控，而是通過電控單元加以處理判斷后控制車輛轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向盤和車輪之間的傳動關(guān)系可以由控制系統(tǒng)根據(jù)實際情況和當前行駛姿態(tài)來改變，這樣給

3、轉(zhuǎn)向特性的設(shè)計帶來了很大的自由發(fā)展空間。
　　 本論文將線控轉(zhuǎn)向的控制和車輛行駛姿態(tài)的測量、預(yù)測相結(jié)合，對車輛行駛安全與車輛行駛姿態(tài)的關(guān)系加以研究，提出了基于模糊決策的車輛行駛安全姿態(tài)的判別方法，利用AR預(yù)測理論對車輛的行駛安全加以預(yù)測，在此基礎(chǔ)上研究了通過調(diào)節(jié)線控轉(zhuǎn)向的傳動比實現(xiàn)車輛操縱穩(wěn)定性控制和車輛主動安全控制的理論和方法。本文研究的控制系統(tǒng)包含三個方面的內(nèi)容：
　　 首先是轉(zhuǎn)向盤系統(tǒng)的控制，其核心是路感和回正的控

4、制，通過對轉(zhuǎn)向盤力反饋模型的研究，以轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角和車速作為計算回正力矩的依據(jù)，通過建立轉(zhuǎn)向盤控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，采用電流和電動機轉(zhuǎn)速雙反饋控制的方式，將專家模糊決策PID控制策略和最速最優(yōu)控制（BANG-BANG控制）相結(jié)合，有效地實現(xiàn)了路感和回正控制的統(tǒng)一，獲得較好的效果；
　　 其次是前輪轉(zhuǎn)角控制系統(tǒng)的控制，其主要的目的是為了及時響應(yīng)駕駛員對轉(zhuǎn)向盤的操作，因此要求控制系統(tǒng)具備較快的響應(yīng)，和轉(zhuǎn)向盤控制系統(tǒng)不同，車輛在行駛過程中，

5、路面的狀態(tài)是不斷變化的，在控制過程中控制對象的數(shù)學(xué)模型會不斷地變化，所以應(yīng)當采用魯棒性較好的控制策略，滑模變結(jié)構(gòu)控制器作為一種適應(yīng)性強、性能優(yōu)良的控制器，滑模變結(jié)構(gòu)控制可通過控制器結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整和變化，有效地控制具有參數(shù)變化和外部擾動的被控制對象，很適合具有不確定性控制對象的前輪轉(zhuǎn)角控制，本文采用基于趨近律的滑模變結(jié)構(gòu)控制實現(xiàn)了前輪轉(zhuǎn)角的快速跟蹤；
　　 最后是轉(zhuǎn)向盤和前輪轉(zhuǎn)角之間的變傳動比決策系統(tǒng)的設(shè)計，傳動比可變作為線控轉(zhuǎn)向

6、系統(tǒng)區(qū)別于傳統(tǒng)系統(tǒng)的最大特點，本論文通過對車身行駛姿態(tài)的測量和預(yù)測，采用模糊決策方法對車輛的安全狀態(tài)加以預(yù)測，提出了采用車身側(cè)傾角和側(cè)傾角速度對車輛側(cè)翻的危險評估的方法，提出了車輛質(zhì)心側(cè)偏角估計的簡化模型，并通過對質(zhì)心側(cè)偏角預(yù)測估計車輛的側(cè)滑情況，在以上對車輛的安全狀態(tài)預(yù)測評估的基礎(chǔ)上，本論文提出了通過調(diào)節(jié)傳動比實現(xiàn)車輛操作穩(wěn)定性控制以及在危險行駛姿態(tài)下主動安全控制。
　　 本論文主要研究了基于車輛行駛姿態(tài)預(yù)測的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控