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基于模型的线控转向系统控制策略研究
| 论文题名： | 基于模型的线控转向系统控制策略研究 |
| 关键词： | 线控转向系统;控制策略;车辆结构;路感模拟 |
| 摘要： | 转向系统决定了车辆的操纵稳定性，是车辆结构的重要组成部分，对车辆的安全性能有很大的影响。现有的转向系统不但容易造成驾驶疲劳，而且无论是否转向，系统都要工作，存在一定程度的资源浪费。在此背景下，线控转向系统给汽车行业带来了巨大的革新。线控转向系统即Steer-By-Wire System，简称SBW系统。SBW系统结合了计算机技术、电子信息技术和智能控制技术，通过电信号传递控制指令，因此可以自由设计系统的传动比，具有良好的转向性能。但是相较于传统的转向系统，其可靠性还有待验证，因此大量的测试实验是必不可少的。本文搭建了基于模型的SBW试验平台对其控制策略进行仿真分析，不仅节省了人力物力，缩短了实验周期，而且避免了实车实验过程中存在的危险，为线控转向系统的研究提供了理论支持和工程指导。 首先，根据线控转向系统的结构和原理，提出了路感模拟方案和路面阻力模拟方案，对试验平台中涉及的电机、传感器等部件进行选型。在此基础上通过Pro/E设计实验台支撑架并建立了基于MATLAB和DSP的仿真分析平台，该仿真平台将作为试验平台的控制核心，完成系统的建模、仿真分析。 然后，基于降阶动力学建模的方式，建立转向操纵模块，以及转向执行模块动力学模型。为了对车辆整体性能进行分析并为路面阻力装置的研究提供参考，还建立了二自由度整车模型和转向阻力模块动力学模型。 其次，由于在线控转向系统中，可以自由设置传动比，为了得到理想的传动比，基于横摆角速度增益不变、侧向加速度不变两种方法，分别建立传动比模型。在得到理想传动比后，对线控转向系统的控制策略进行了分析。采用了PID角度跟踪的控制方法作为前轮转角控制策略，分别采用PID控制和模糊PID控制来模拟路感。对上述控制策略在MATLAB中进行仿真分析，结果表明PID角度跟踪控制方法能够实现驾驶员的转向意图，模糊PID控制器对路感的模拟效果更好。 最后，在以上研究的基础上，完成实验平台的搭建，并对试验平台进行调试。为进一步验证所设计的控制策略在实际应用中的控制效果，在搭建好的试验平台上对其进行试验研究。收集测试数据并进行分析，测试结果表明，上述控制策略能够满足驾驶员对转向和获得路感的需求。 |
| 作者： | 胡丽楠 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 陈国金 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 杭州电子科技大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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