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汽车主动前轮转向系统的控制研究
| 论文题名： | 汽车主动前轮转向系统的控制研究 |
| 关键词： | 汽车;前轮转向系统;变传动比;滑模控制;稳定控制 |
| 摘要： | 随着汽车电动助力转向系统（Electric Power Steering System，简称EPS系统）的成熟和普遍使用后，主动转向技术(Active Steering System)成为当前本领域的研发热点。“主动转向”为汽车操纵和稳定性控制提供了更好的控制方法和性能，为未来自动驾驶、自动避障和自动导航技术的发展和实现提供了可能。 主动前轮转向系统（Active Front Steering System，简称AFS系统）通过在方向盘转向角输入的基础上叠加附加的转向角，实现独立于驾驶员的转向干预，优化车辆对驾驶员输入的响应或在紧急情况下提高车辆的稳定性。主动前轮转向实际上是介于传统的助力转向和线控转向之间的一种转向系统。它在传统的助力转向系统的结构基础上实现转向，同时又具有线控系统的优点，可以主动对车辆进行控制。主动前轮转向系统可以实现变传动比和稳定性控制，通过在方向盘转向角输入的基础上叠加附加的转向角，实现变传动比控制，优化车辆对驾驶员输入的响应，高速行驶时或在紧急情况下提高车辆的稳定性，低速时，提高转向灵敏度。因此，主动前轮转向已经成为当前本领域的研发热点。 本文在建立线性二自由度整车模型基础上，对汽车主动前轮转向系统的传动比控制规律进行了研究，根据主动转向传动比设计要求，设计固定横摆角速度增益下的主动前轮转向系统传动比控制曲线，综合考虑横摆角速度增益和侧向加速度增益对传动比控制曲线进行优化，并采用S函数进行曲线的拟合处理，消除拐点的突变，使变传动比曲线平滑变化，消除因传动比突变引起的前轮转角的抖动并在一定程度上改善方向盘力感特性，分析比较不同传动比控制规律对整车操纵稳定性的影响。为了增加车辆对侧向风的抗干扰能力，消除车辆行驶过程中路面状况对前轮转角产生的扰动，以及主动转向控制系统产生的误差，弥补汽车动力学在开环主动控制系统下的不足，以设计的传动比曲线与线性二自由度模型为基础，设计基于滑模反馈控制的主动前轮转向附加转角闭环控制策略，并对建立的滑模反馈控制系统进行饱和函数消抖，同时采用积分环节消除系统静态误差。基于 Matlab/Simulink和 Carsim协同仿真环境对设计的控制策略进行仿真分析和验证。综上所述，本文研究的内容可为主动前轮转向系统的开发和设计提供理论基础。 |
| 作者： | 牛加飞 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 李绍松 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长春工业大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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