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原文传递商用车混合动力电控转向系统设计及整车横向稳定性控制研究

论文题名：	商用车混合动力电控转向系统设计及整车横向稳定性控制研究
关键词：	重型商用车;混合动力电控转向系统;参数匹配;横向控制
摘要：	商用车普遍采用的液压助力转向系统（Hydraulic Power Steering System，HPS）不能实现驾驶辅助功能，且转向助力特性固定，不能同时保证低速转向轻便性和高速转向稳定性，能够实现驾驶辅助功能的电动助力转向系统（Electric Power Steering System，EPS）由于能量密度小的缺点不适用于前轴载荷较大的商用车上。近年来，一种在传统HPS基础上耦合EPS的混合动力电控转向系统（Electronically Controlled Hybrid Power Steering System，ECHBPS）成为国内外商用车转向系统领域的研发热点，这种混合动力电控转向系统融合了HPS和EPS的优点，具有可变转向助力特性，可以降低转向系统的能耗，可以方便实现驾驶辅助功能。本文主要研究一种用于自主品牌重型商用车的ECHBPS设计与整车横向控制，从结构原理与关键技术、液压部件与电机匹配设计、ECHBPS和整车建模与仿真、ECHBPS基本控制策略、基于ECHBPS的整车横向稳定性控制、总成性能试验等方面开展研究，主要研究内容如下：　　（1）介绍了系统的主要构成和工作原理，根据车辆转向阻力矩的变化规律，匹配了助力电机的额定转矩、液压系统的流量、液压缸的缸径等ECHBPS系统参数；建立了包含机械系统、电动助力子系统、液压助力子系统的数学模型，并搭建了基于Simulink与Trucksim联合仿真模型。　　（2）分别设计了ECHBPS的液压助力子系统和电动助力子系统的助力特性，由此制定了转向助力控制和回正阻尼控制策略，进行了原地转向工况、特征车速下转向工况和回正工况的仿真，仿真结果表明，相较于HPS，混合动力电控转向系统可改善整车的转向轻便性和回正性能。　　（3）分析了商用车横向稳定的影响因素，提出了商用车横向稳定的控制方法，建立了车辆二自由度参考模型，结合自抗扰控制与可拓控制的优点，设计了可拓自抗扰控制器，确定了可拓自抗扰控制器参数，并通过仿真验证了控制器的有效性。设计了基于理想横摆角速度跟踪的商用车横向控制策略，针对不同工况进行了控制效果仿真，对比了不同工况下横摆角速度和质心侧偏角和理想值的偏差。　　（4）搭建了ECHBPS的试验台架，进行了助力特性试验、系统空载试验、功能试验和逆向空载试验。试验结果表明，液压系统的助力特性满足转向轻便性的要求；转向器内部波动较小的摩擦力保证了驾驶员的操纵手感；助力控制策略使转向系统在一定负载情况下能提供合适且平稳的助力；转向器的逆传动效率较高，有利于提高车速低速回正性能。　　综上，本文提出的ECHBPS系统的参数匹配方法，助力控制和回正阻尼控制策略，以及基于可拓自抗扰的车辆横向稳定性控制策略，为ECHBPS的工程化应用提供了理论与技术基础，ECHBPS系统有利于提高商用车的行驶安全性和智能化程度。
作者：	朱宸
专业：	车辆工程
导师：	江浩斌
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江苏大学
学位年度：	2020
正文语种：	中文