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商用车电液耦合转向系统主动回正控制研究
| 论文题名： | 商用车电液耦合转向系统主动回正控制研究 |
| 关键词： | 商用车;电液耦合转向系统;UKF观测器;回正控制;滑模控制 |
| 摘要： | 传统商用车装配的液压助力转向系统（HydraulicPowerSteeringSystem，HPS）存在转向助力特性单一，缺乏驾驶辅助功能，以及低速转向轻便性和高速转向稳定性较差等缺陷。由于常规车载电源系统功率限制，具有驾驶辅助功能的电动助力转向系统（ElectricPowerSteeringSystem，EPS）不适用于前轴载荷较大的重型商用车上。在商用车转向系统逐渐趋向自动化与智能化的发展背景下，一种结合了电动助力与液压助力的电液耦合转向系统（Electro-hydraulicCouplingSteering，EHCS），成为商用车转向技术发展的新载体。 EHCS通过力矩耦合装置在HPS的基础上添加了助力电机及其电控单元，通过液压助力系统克服大部分转向阻力矩，通过电控助力转向系统实现主动转矩、转角控制。本文利用电液耦合转向系统搭建了基于联合滑模控制的主动回正控制策略，利用TruckSim/Matlab/Simulink建立了联合仿真平台，验证控制策略的有效性。最后利用HiL硬件在环仿真测试，对主动控制策略展开进一步实物验证，具体研究内容如下： （1）根据EHCS的系统构成及工作原理建立了包含机械助力子系统、电动助力子系统、液压助力子系统的Simulink模型，并与Trucksim搭建的整车模型建立联合仿真模型，为后续研究商用车转向回正控制性能以及车辆回正工况的操稳性奠定了基础。 （2）为了实现商用车转向回正的主动控制，解决车辆部分状态量难以获取以及影响车辆回正稳定性的路面附着系数难以直接测量的问题，搭建UKF观测器实时估计控制器所需的车辆和道路状态信息；根据UKF算法估计流程，基于Matlab搭建UKF观测器模型，并结合Trucksim整车模型进行联合仿真，验证UKF滤波算法的有效性及优越性。 （3）介绍了回正控制判断机制，基于车辆质心侧偏角及横摆角速度设计了联合滑模控制器算法，并详细推导了联合滑模算法流程。搭建基于Trucksim/Matlab/Simulink的EHCS的联合仿真模型，仿真结果表明，联合滑模控制算法可以有效的跟踪车辆质心侧偏角与横摆角速度的期望值，极大的改善了车辆的操控稳定性与高速行驶安全性，同时验证了联合滑模控制算法对商用车回正控制的有效性与优越性。 （4）首先介绍了HiL的工作原理和软硬件组成，接着利用NI实时仿真机编译车辆模型、EHCS转向系统模型，然后搭建D2P快速原型开发平台完成联合滑模控制算法的刷写，最后将HiL仿真测试结果与TruckSim/Matlab/Simulink联合仿真数据进行对比，验证所设计的联合滑模控制器的稳定性和有效性。 |
| 作者： | 李浩 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 耿国庆 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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