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原文传递多模式线控转向执行系统设计与控制策略研究

论文题名：	多模式线控转向执行系统设计与控制策略研究
关键词：	智能线控底盘;线控转向;前轮独立转向;模式切换
摘要：	全球汽车产业正朝着电动化、智能化、网联化和共享化深度融合的方向转型升级，在汽车朝着“新四化”方向发展的同时，也离不开线控底盘技术的进步。目前线控转向技术已成为推动线控底盘技术发展的核心之一，同时也是保障节能与新能源汽车、智能网联汽车主动安全性和操纵稳定性的关键技术。为了提高线控转向汽车极限工况下的操纵稳定性和安全性、实现前轮侧偏角的独立可控，本文在调研线控转向执行系统相关领域国内外研究现状的基础上，提出了一种电动多模式线控转向执行系统，并建立了系统相关的数学模型，在此基础上，进一步建立转角跟随控制策略、转角决策控制策略以及模式切换控制策略，并通过搭建联合仿真平台对所提出的控制策略进行仿真验证分析。具体而言，本文进行了以下4个方面的研究：　　第一，提出多模式线控转向执行器构型并建立相应模型。首先，针对提出的电动多模式线控转向系统详细阐述其结构组成，阐明不同转向模式的工作原理；接着，完成线控转向执行系统部件参数设计与建模；最后，对转向系统中的总转向阻力矩进行计算，同时在Matlab/Simulink平台搭建各个部分的仿真模型用于后续控制策略的仿真验证。　　第二，提出多模式线控转向执行器控制策略。首先，提出针对多模式线控转向执行器控制策略的整体架构；其次，设计针对永磁同步电机的控制策略，搭建基于SVPWM的电机控制算法；然后，建立引入回正力矩的线控转向系统名义模型，基于名义模型以及全局滑模控制器，设计线控转向执行系统转角跟随控制器；最后，对所提出多模式线控转向执行器控制策略进行仿真验证分析。　　第三，设计线控转向系统变传动比与转角决策策略。首先，搭建多模式线控转向执行器仿真平台，建立单点预瞄驾驶员模型；其次，设计基于遗传算法优化的多增益融合变传动比，仿真结果表明：所设计的变传动比可以实现在低速时的转向灵敏性以及高速时的转向稳定性；然后，引入基于滑模控制的整车稳定性控制器；最后，通过基于控制分配的转角决策策略和轮胎逆模型，得到不同模式下的转角决策策略，仿真结果表明，所提出的左右轮独立转向控制策略可以通过对轮胎侧向力负荷的再分配来提高车辆的操纵稳定性。　　第四，进行车辆状态估计及模式切换控制策略设计。首先，采用基于平方根卡尔曼滤波（SRCKF）算法的状态估计器对车辆的关键状态参数进行估计，通过分析轮胎法向载荷组成，估计轮胎法向载荷，同时基于魔术轮胎公式建立轮胎模型；其次，通过考虑轮胎归一化侧偏刚度设计多模式线控转向执行器的模式切换控制策略。最后，通过搭建联合仿真平台，对转角决策策略和模式切换控制策略进行仿真验证。　　最后，对全文进行归纳总结，对研究过程中其他有待深入挖掘的问题进行研究展望。
作者：	范瑞浩
专业：	车辆工程
导师：	王军年
授予学位：	硕士
授予学位单位：	吉林大学
学位年度：	2023