汽車主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)研究.pdf

1、前輪主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎上，在轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向機構(gòu)之間增加了一個雙行星輪機構(gòu)和一個助轉(zhuǎn)角電機，以此來提供附加的前輪轉(zhuǎn)角。此系統(tǒng)不但能夠使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的傳動比可變化，滿足轉(zhuǎn)向時需要的輕便性和穩(wěn)定性，還能夠通過附加的前輪轉(zhuǎn)角來改善車輛的操縱穩(wěn)定性。本文以雙行星齒輪機構(gòu)的主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為對象，研究了主動轉(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)角電機模型、魔術輪胎模型，論文分析了輪胎的非線性特性，路面的附著系數(shù)對

2、輪胎的側(cè)向力曲線的影響。對電機施加了簡單有效的PID角位移控制，使得電機具有快速的響應并且能夠根據(jù)需要轉(zhuǎn)動適當?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，駕駛員能做到在轉(zhuǎn)向時心中有數(shù)亦能夠減輕駕駛員的負擔。基于此理論，本文設計了變傳動比曲線，由于曲線在分段點處不光滑，所以用Hermite差值對曲線分段點進行重新設計，使曲線變得平滑，并在Simulink中進行了仿真，驗證了擬合后的曲線確實能夠

3、減小電機的角速度和角加速度突變，減小電機振動。進而又驗證了變轉(zhuǎn)向傳動比對改善車輛轉(zhuǎn)向響應特性的作用，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，以實際車輛橫擺角速度為反饋量，仿真分析了主動轉(zhuǎn)向?qū)囕v穩(wěn)定性的控制效果。仿真顯示主動轉(zhuǎn)向?qū)囕v的轉(zhuǎn)向特性確實有改善作用，優(yōu)化了系統(tǒng)響應，并且使車輛轉(zhuǎn)向更加靈敏精準，并且對路面附著系數(shù)的改變也具有一定得魯棒性。同時，仿真也顯示出了主動轉(zhuǎn)

4、向穩(wěn)定性控制的局限性，即車輛輪胎進入非線性區(qū)域時，會導致控制失效。
　　針對主動轉(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，以實際車輛的質(zhì)心側(cè)偏角作為反饋量，并且通過仿真驗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。同時建立了狀態(tài)識別模塊，對車輛的失穩(wěn)做出預測，并為了防止直接橫擺力矩控制頻繁介入，也對識別模塊做出了一定的改進。之后進行仿真驗證了直接橫擺力矩能夠彌