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基于线控技术的四轮转向汽车控制策略设计及试验研究
| 论文题名： | 基于线控技术的四轮转向汽车控制策略设计及试验研究 |
| 关键词： | 汽车四轮转向系统;线控技术;动力学模型;转向特性;操纵性能 |
| 摘要： | 转向系统是车辆底盘系统的重要组成部分之一，其对车辆动态行驶性能具有重要影响。四轮转向系统是在传统的前轮转向的基础上附加一个后轮转角，实现后轮随动转向或者主动转向，通常低速时前后轮反向转动，提高了机动性和灵活性，高速时前后轮同向转动，提高了操纵稳定性。传统的四轮转向技术以主动后轮转向为主，很难同时控制汽车的质心侧偏角和横摆角速度，对于汽车操纵性能的提升有限。线控主动四轮转向汽车将线控技术和四轮转向技术相结合，前后轮转角均能够控制，可以同时有效的控制汽车质心侧偏角和横摆角速度，因此可以进一步提升四轮转向汽车的操稳性和安全性，对其研究具有重要的学术意义和工程应用价值。传统四轮转向汽车零化质心侧偏角的控制策略很难使汽车同时跟踪理想的质心侧偏角和横摆角速度，在高速转弯时会出现横摆角速度的下滑，加重驾驶员的负担，本文基于线控主动四轮转向汽车，建立其动力学模型，对其转向特性进行分析，设计了模型跟踪控制策略，以期进一步提升四轮转向汽车的操纵性能。 首先，建立四轮转向汽车2自由度线性模型和8自由度动力学模型，详细介绍其各自特点。总结了轮胎力学特性对整车性能的影响，并建立了Dugoff轮胎模型。 其次，分析了四轮转向汽车在低速和高速工况下的转向特性，并研究了四轮转向汽车在前轮角阶跃输入下的稳态响应特性，与前轮转向汽车进行对比，通过仿真研究了不同控制策略的特点，指出了当前四轮转向汽车控制策略存在的问题。 第三，以前后轮转向角均可控的四轮转向系统为研究对象，提出基于模糊算法的模型参考滑模控制策略，基于线性二自由度前轮转向车辆模型建立理想参考模型，并设计模型参考滑模控制器。在滑模控制器的基础上对控制系统的稳定性进行分析，利用模糊控制算法解决滑模控制的抖振问题，最后基于MATLAB/Simulink仿真分析不同工况下模糊滑模控制策略对转向特性的影响。 最后，开发了基于线控转向技术的四轮转向汽车试验样车，通过四个轮毂电机来驱动汽车，采用前后轮转向角都可控的线控转向系统，摆脱了传统机械转向机构的限制，充分发挥了线控转向系统的优势。介绍了该试验样车的各个子系统，对各系统的参数选择进行了分析，并对该试验样车进行了简单测试。 |
| 作者： | 徐畅 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 刘文光 |
| 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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