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商用车电液复合转向系统力与位移特性控制策略研究
| 论文题名： | 商用车电液复合转向系统力与位移特性控制策略研究 |
| 关键词： | 电液复合转向;助力控制;转角控制;神经网络预测控制;滑模变结构控制 |
| 摘要： | 在商用车电动化与智能化的发展趋势下，传统的液压助力转向已不能满足人们对转向稳定性、驾驶轻便性及燃油经济性的要求。一种新型电液复合转向系统逐步发展起来，其在结构上具有电动助力与液压助力两套执行机构，不仅能够实现转向助力可调并降低转向能耗，而且能够实现无人驾驶下的转角控制。然而，双执行机构的特点也带来了转向系统助力与位移控制上的复杂与诸多问题，例如如何分配转向助力进一步降低能耗，如何解决由执行机构不同响应特性造成的转向力矩波动问题，以及如何在无人转向时保证整车转向稳定性等。因此，本文围绕电液转向系统助力与位移特性控制问题展开研究，主要研究内容如下： 首先根据电液复合转向系统的结构与工作原理，建立电液复合转向系统的动力学模型，主要包括机械转向模块、电动助力模块以及电液助力模块三个部分；建立驾驶员模型和整车动力学模型，搭建“人-车-路”闭环仿真系统，为后续的电液复合转向系统转向助力与位移控制策略设计与验证奠定基础。 其次，针对电液复合转向系统助力控制问题，设计曲线型转向助力曲线，以能耗最优为目标并考虑电机性能约束，采用遗传算法对助力分配比进行优化；针对液压助力的非线性问题，设计基于Elman神经网络预测控制的液压助力控制器；进一步考虑到两套转向执行机构不同的动态响应特性，设计电动助力补偿控制以解决液压助力的迟滞造成的转向力矩波动问题。 最后，针对电液复合转向系统位移控制问题，根据对转向过程中稳定性与路径跟踪的控制需求，提出电液转向系统位移特性分层控制策略，上层以车辆理想横摆角速度为控制目标设计了整车稳定性H2/H∞混合控制器，下层基于电机模型与滑模控制理论设计了电机转角双闭环控制器，并通过对转向阻力矩的估计完成液压助力的分配。 本文的研究成果可为电液复合转向系统控制策略的制定提供理论基础。 |
| 作者： | 郭志强 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 赵万忠 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京航空航天大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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