融合主動轉向功能的新型汽車電動助力轉向系統(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)模集成電路等技術的快速發(fā)展，以提高汽車主動安全性、操縱穩(wěn)定性和乘坐舒適性為目標的電子控制系統(tǒng)已成為當前車輛工程研究領域的熱點。針對傳統(tǒng)電動助力轉向(EPS)系統(tǒng)不能在車輛極限工況行駛時實施主動轉向，也不能對駕駛員的轉向誤操作進行主動補償?shù)膯栴}，通過對融合主動轉向功能的新型汽車電動助力轉向系統(tǒng)作用機理和控制特性研究，可以充分發(fā)揮汽車電動助力轉向系統(tǒng)的功能調節(jié)范圍，提高車輛在分離路面、大側向力及轉彎制動

2、等極限工況下的操縱穩(wěn)定性和主動安全性。
　　本文結合重慶市教委科研基金項目“融合主動轉向功能的新型電動助力轉向系統(tǒng)控制機理與關鍵技術研究”(批準號:KJ120415)和重慶交通大學博士基金項目(批準號:100982)研究內容，在綜合國內外相關研究現(xiàn)狀基礎上，對融合主動轉向功能的新型汽車電動助力轉向系統(tǒng)傳動機構進行了總體設計，研究了轉向系變傳動比特性及助轉角電機控制特性，并對基于新型EPS的整車操縱穩(wěn)定性進行了仿真分析。具體研究內容

3、包括以下幾個方面:
　　首先，在分析EPS和AFS系統(tǒng)傳動機構及工作原理的基礎上，對融合主動轉向功能的新型汽車電動助力轉向系統(tǒng)進行了總體設計。新型EPS系統(tǒng)可根據(jù)駕駛員意圖及車輛行駛工況實現(xiàn)主動轉向或轉向補償，提高了車輛的操縱穩(wěn)定性。
　　其次，針對主動轉向系統(tǒng)中傳動比隨車速變化的需求特點，基于車輛穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益建立了AFS理想非線性變傳動比特性曲線，并針對助轉角電機提出了融合電流環(huán)、位置環(huán)的雙環(huán)串級PID控制策略，仿真

4、結果表明，理想非線性變傳動比特性曲線符合車輛轉向時的性能需求，助轉角電機可以獲得良好的轉速響應和跟蹤效果。
　　再次，基于EPS結構及動力學特性，建立了新型EPS系統(tǒng)動力學模型，并運用NCD/自適應模糊PID控制策略對融合主動轉向功能的新型EPS控制特性進行了研究。通過對比仿真結果中的助力電機電流響應特性、助力轉矩及車輛橫擺角速度等轉向性能參數(shù)，表明自適應控制器能有效改善車輛助力轉向系統(tǒng)響應和跟蹤能力，提高汽車的轉向性能。

5、　　最后，結合車輛操縱動力學理論和新型EPS控制特性，建立了裝備新型EPS的整車動力學模型，并以轉向輕便性、靈敏性、回正特性及整車操縱穩(wěn)定性為系統(tǒng)評價輸出，運用H∞魯棒控制策略對基于整車操縱穩(wěn)定性控制的汽車EPS系統(tǒng)控制特性進行了仿真分析。仿真結果表明，集成主動轉向功能的EPS控制系統(tǒng)，既能夠實現(xiàn)EPS系統(tǒng)的傳統(tǒng)控制特性，又能夠根據(jù)汽車極限運行工況時整車操縱穩(wěn)定性的要求實施主動轉向，從而有效降低車身橫擺角速度和質心側偏角，最大程度地發(fā)揮