線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)前輪轉(zhuǎn)角與路感模擬研究.pdf

1、線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（SBW Steering-by-wire）作為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的最高形式，將轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向器之間用電子控制技術(shù)連接起來(lái)，擺脫了機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)束縛，在保證系統(tǒng)角傳遞特性的同時(shí)也能夠很好的顧及到系統(tǒng)的力傳遞特性，使得轉(zhuǎn)向過(guò)程變得更人性化，具有很大的發(fā)展?jié)摿?。本文在?duì)國(guó)內(nèi)外線控轉(zhuǎn)向技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，以及研究方法總結(jié)的基礎(chǔ)上做了以下幾方面的研究：
　　首先，搭建了SBW系統(tǒng)模型。針對(duì)SBW系統(tǒng)的特點(diǎn)，基于降階建模的思路將系統(tǒng)分為方向盤總成、

2、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和電機(jī)三部分，利用Simulink搭建SBW系統(tǒng)各部分的Simulink仿真模型，采用雙閉環(huán)的方法對(duì)執(zhí)行電機(jī)和路感電機(jī)進(jìn)行控制，并確定了電機(jī)的PID控制參數(shù)；同時(shí)使用汽車專用動(dòng)力學(xué)仿真軟件CarSim搭建整車仿真模型，并利用其擴(kuò)展接口實(shí)現(xiàn)Carsim/Simulink聯(lián)合仿真。然后通過(guò)雙移線工況對(duì)所搭建的SBW模型進(jìn)行了驗(yàn)證，最終得到的結(jié)果顯示該模型能夠替代機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，為后續(xù)SBW系統(tǒng)控制策略的研究奠定了基礎(chǔ)。

3、　　其次，研究了線控轉(zhuǎn)向前輪轉(zhuǎn)角控制策略。在Carsim軟件中進(jìn)行了不同車速和方向盤轉(zhuǎn)角下的階躍仿真試驗(yàn)，對(duì)機(jī)械轉(zhuǎn)向的靈敏度特性進(jìn)行了分析研究；而后在此基礎(chǔ)上引入了理想傳動(dòng)比的概念，提出了兩種理想傳動(dòng)比獲取方案并對(duì)得到的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析，最終確定了理想傳動(dòng)比；根據(jù)理想傳動(dòng)比初步確定前輪轉(zhuǎn)角值，然后以線性二自由度模型作為參考，基于橫擺角速度和側(cè)向加速度提出了前輪轉(zhuǎn)角反饋PID補(bǔ)償控制方法，得到理想的前輪轉(zhuǎn)角；最終利用雙移線和蛇行工況對(duì)該

4、控制方法進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果表明此控制策略能夠達(dá)到預(yù)期的效果。
　　最后，研究了線控轉(zhuǎn)向路感模擬控制策略。在介紹了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)路感的概念之后，分析了路感的產(chǎn)生機(jī)理、影響因素以及路感要求；針對(duì)機(jī)械轉(zhuǎn)向車輛進(jìn)行不同車速下的正弦方向盤角輸入試驗(yàn)，根據(jù)仿真結(jié)果分析了機(jī)械轉(zhuǎn)向車輛的轉(zhuǎn)向力特性；在此基礎(chǔ)上采用了，轉(zhuǎn)向器小齒輪阻力矩為主，車速、方向盤轉(zhuǎn)角、側(cè)向加速度綜合控制的路感規(guī)劃方案，設(shè)計(jì)了路感規(guī)劃函數(shù)，并確定了各參數(shù)值；對(duì)高、中、低車速以及方向盤