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双电机驱动雨刮系统控制方法研究
| 论文题名： | 双电机驱动雨刮系统控制方法研究 |
| 关键词： | 汽车挡风玻璃;雨刮系统;双电机驱动;交叉耦合控制器;同步机制;轨迹规划;动力学 |
| 摘要： | 雨刮系统是刮刷汽车挡风玻璃的机械装置,目前一种双电机驱动雨刮形式逐渐成为雨刮系统的发展趋势。该类系统分别为每侧雨刮系统配置一个相对独立的雨刮电机,取消传统雨刮系统的机械四连杆机构,节省车内空间、减小机械噪声,同时两侧雨刮系统的控制相对独立自由,系统运行更平稳可靠。本文针对这类双电机驱动雨刮系统分别从动力学、雨刮轨迹规划与跟踪、双雨刮同步控制几方面进行了研究,主要内容如下: 首先,分析双电机驱动雨刮系统的结构特点,以雨刮电机和雨刮臂为对象建立雨刮系统的动力学力矩平衡方程;分析雨刮片与挡风玻璃间的粘滑振动现象及其非线性摩擦特性,建立了非线性摩擦模型的数学描述;在此基础上,建立双电机驱动雨刮系统的非线性数学模型和仿真模型,通过在不同控制电压、不同雨刮运行速度下对该系统进行开环仿真测试,检验雨刮系统的强非线性摩擦特性与控制量和速度之间的关系,从而为控制器设计提供依据。 其次,依据雨刮的摩擦特性分析结论,提出雨刮运行轨迹的规划方法,保证雨刮在初始位置和终止位置的角速度和角加速度都为零使得雨刮换向过渡过程平稳,并且期望角速度处在高速区以减弱雨刮的粘滑振动现象;依据雨刮系统的非线性数学模型特征,基于Backstepping理论设计了控制器来实现雨刮系统的轨迹跟踪,通过仿真测试分析了控制参数的作用。然后基于名义摩擦特性曲线、变化的摩擦特性曲线、较小雨刮运行角速度曲线三种情况下仿真验证了轨迹规划与跟踪的控制效果。 最后,为了实现两侧雨刮系统的协调同步运行,设计了交叉耦合控制器。在对交叉耦合的同步控制原理以及轮廓误差分析的基础上,建立雨刮系统的轮廓误差模型;然后设计具有变增益系数的交叉耦合同步控制器进行协调同步控制;通过对雨刮系统施加干扰力矩来验证控制器的控制效果,仿真结果表明在变增益交叉耦合控制器的作用下能实现两侧雨刮系统的同步控制。 |
| 作者： | 蒋磊 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 王彤 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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