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原文传递多桥转向车辆电控液压转向系统控制策略研究与试验验证

论文题名：	多桥转向车辆电控液压转向系统控制策略研究与试验验证
关键词：	多轴重型车辆;电控液压多桥转向系统;控制策略;位置响应
摘要：	电控液压多桥转向系统作为多轴重型车辆主动安全系统之一，其工作性能的效果直接关系到车辆的使用成本和操作人员的人身安全。比例阀控液压系统是电控液压多桥转向系统的主要执行机构，其控制方法的快速、准确、稳定，直接决定了车辆转角的响应性能，从而影响车辆转向动态性与稳定性。本文以电控液压主动转向系统为研究对象，具体的研究内容和结论如下：　　（1）电控液压转向系统活塞位移与车轮转角关系研究。建立了电控液压转向系统简化模型，基于电控液压主动转向执行机构布置形式和运动原理，利用各元件尺寸以及各铰接点相对位置坐标，分析推导车轮转角与比例阀控液压缸活塞位移的几何关系。利用MATLAB软件设计了分析计算程序，拟合得到车轮转角与活塞位移的线性关系曲线，解决了非线性因素在控制程序开发中不能直接使用以及运行时间较长的问题，为多桥转向车辆电控液压转向系统控制策略设计与仿真、试验提供基础。　　（2）比例阀控液压系统模型设计和验证。分析了比例阀控液压系统工作原理，基于非线性状态方程和系统模拟结构图，建立比例阀控液压系统Simulink模型，并利用AMESim软件建立相同结构和参数模型进行对比，结果表明，基于非线性状态方程建立的比例阀控非对称液压系统Simulink模型与基于AMESim软件建立的模型仿真结果相同，具有高度一致性，证明了基于非线性状态方程建立的比例阀控液压系统模型的正确性和有效性，为观察液压缸活塞位置反馈控制对系统运动响应特性的影响提供仿真条件。　　（3）电控液压转向系统控制策略设计和仿真分析。采用PID及其改进控制方法对主动转向液压缸位置进行控制。针对常规PID控制下，转向频率较小时系统位置响应存在平台现象的问题，通过分析平台现象产生原因，设计了基于比例阀中位补偿的PID控制方法，仿真结果表明平台现象明显消失，提升了系统位置响应的快速性、准确性与稳定性。同时，针对基于比例阀中位补偿的PID控制方法最佳补偿量选取较为复杂的问题，设计了专家PID控制策略，在提升电控液压转向系统控制参数自动调节性能的同时，改善了系统的位置响应精度，提升了电控液压多桥转向系统的适用性和工程实用性。　　（4）电控液压转向系统控制策略试验验证。利用电控液压多桥主动转向实验系统和Ecucoder快速原型控制器开发工具，开发控制程序，建立MeCa测量与标定工程，分别对所设计的常规PID控制、基于比例阀中位补偿的PID控制、专家PID控制方法进行台架试验验证。结果表明：常规PID控制使用方便，但是误差最大，波动也大；基于比例阀中位补偿的PID控制对补偿参数的选取较为复杂，但是误差最小，波动也最小；专家PID控制误差值与波动性介于两者之间，但是实用性与复杂工作条件下的适用性较好。
作者：	闫红冬
专业：	车辆工程
导师：	王保华
授予学位：	硕士
授予学位单位：	湖北汽车工业学院
学位年度：	2020