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商用车多桥智能协调转向控制研究与实现
| 论文题名： | 商用车多桥智能协调转向控制研究与实现 |
| 关键词： | 商用车;多桥转向;控制策略;车辆动力学 |
| 摘要： | 多桥转向技术应用在重型商用车上可以有效提高车辆低速机动性和高速稳定性。本文以五桥多轮转向商用车辆为研究对象，展开了多桥商用车转向控制策略及其“人-车”闭环动力学系统的硬件在环研究，论文的主要研究工作如下： （1）分析了五桥转向商用车结构和运动学特点，建立了五桥转向车辆线性二自由度模型。基于Trucksim软件建立了五桥多轮转向商用车的整车动力学非线性模型，在角阶跃工况以及正弦输入工况下进行了模型对比验证，结果表明线性二自由度模型与非线性模型吻合程度高，可作为后续多桥转向控制策略研究基础。 （2）针对多桥商用车驾驶中的轨迹保持和稳定性两大问题，进行了多桥商用车的转向控制策略研究。根据参与转向的车桥共归纳出十六种转向模式，对比研究了不同车速工况、转向模式对转向特性的影响。考虑不同车速工况下不同的转向性能需求，提出低速工况采用全轮转向模式，中速工况采用15桥转向模式，高速工况采用125桥转向模式的转向分配策略。基于Ackerman转向原理，建立了以零质心侧偏角为控制目标的转向策略，仿真表明，低速机动性得到改善，但在高速行驶时，车辆出现过多不足转向。针对该问题，采用以车辆理想状态为跟踪目标，对第五桥车轮转角进行最优补偿控制策略，仿真表明，能够改善车辆高速出现的过多转向。针对上面提出的两种控制策略，结合不同车速工况下转向性能需求建立两种控制策略的融合规则，设计了智能协调转向控制策略。对不同控制策略分别进行双移线及鱼钩工况仿真，结果表明：智能协调转向控制策略在低速工况下能够提高车辆机动性，中高速工况下能够改善车辆的操纵稳定性。 （3）为了对多桥商用车“人-车”闭环动力学系统进行研究，开发了商用车多桥转向车辆硬件在环仿真平台。建立由NI simulator实时仿真器、驾驶室、上位机系统、电控液压转向装置等主要子系统组成的HILs平台。为满足转向模拟装置对真实路感模拟的要求，进行了基于模糊策略的驾驶员路感设计，通过轻便性以及中心区操作稳定性试验，结果表明低速方向盘转向轻便，中心区方向盘力感明显，能够有效模拟驾驶操作。 （4）对智能协调转向控制策略的实际性能进行验证，建立电控液压转向装置。将转向液压缸活塞杆实时位置作为虚拟车辆的转角输入信号，开发了多桥智能协调转向控制器。对控制器进行了硬件在环试验，并与仿真结果对比，验证了在智能协调转向控制器的控制下多桥商用车低速转向灵活，高速转向稳定，且硬件在环仿真与软件仿真相差不大，满足设计要求。 |
| 作者： | 孙悠 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 何宇平;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 |
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