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基于轮毂电动车线控转向可变传动比和主动转向研究
| 论文题名： | 基于轮毂电动车线控转向可变传动比和主动转向研究 |
| 关键词： | 线控转向;轮毂电车;变传动比;主动转向;驾驶员模型;操纵稳定性 |
| 摘要： | 随着汽车保有量逐年增长，驾驶环境变得越发复杂，人们希望通过智能控制系统来改善车辆操纵稳定性。转向系统作为人-车交互的基本系统之一，对于车辆操控稳定性具有重要意义。随着传感器和控制技术的逐渐成熟，人们提出了一种全新的转向形式——线控转向系统。该系统取消了部分传统系统的机械连接，以信号传递的方式控制电机实现转向，易于和多种汽车电子技术相结合，是未来开发无人驾驶的关键技术。本文通过建立搭载线控转向系统的轮毂电车模型，对变传动比和主动转向技术进行了深入研究，主要研究内容如下： 首先通过分析线控转向系统组成结构及原理，在MATLAB/Simulink中对线控转向系统和轮毂电机进行建模。然后通过修改CarSim中接近实验用车模型的参数建立整车模型。最后通过联合仿真，将新建立的模型替换原有的转向系统和动力系统，建立了基于轮毂电机电动车的线控转向模型。 为了解决传统汽车由于传动比固定造成的转向响应不统一的问题，分析传统汽车横摆角速度增益与速度的关系，将速度分为不同区间，重新设计了变传动比。低速时，以驾驶员主观感受设计传动比；中速时，基于横摆角速度增益不变和侧向加速度增益不变加权设计传动比；高速时，采用模糊控制理论设计传动比。仿真结果表明，变传动比控制使车辆低速转向更加灵活，高速更加稳定。 为了提高转向时的稳定性，以车辆横摆角速度为控制目标，分别采用PID、最优控制和滑模控制算法对主动转向系统进行设计。并在不同路面附着系数的正弦工况下进行了仿真实验。仿真结果表明，采用滑模控制算法效果最佳。 为了实现完整闭环仿真，利用模糊PID算法建立预瞄驾驶员模型，从而构建线控转向轮毂电车的人-车-路闭环系统。采用双移线和蛇形工况对前文算法进行验证，仿真结果表明，所提出的算法均能提高车辆操作稳定性。通过在实验用车上装配GPS/IN和前轮转角传感器，进行双移线工况实验，验证了所建立的仿真模型的可靠性。 |
| 作者： | 赵斌 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 范小彬 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 河南理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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