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基于轮胎力估计的汽车EPS和AFS集成控制研究
| 论文题名： | 基于轮胎力估计的汽车EPS和AFS集成控制研究 |
| 关键词： | 汽车电动助力转向;主动前轮转向;扩展卡尔曼滤波;集成控制;轮胎力估计 |
| 摘要： | 转向系统是汽车的一个重要组成部分，其性能直接影响着路感和车辆的操纵稳定性和行驶安全性。电动助力转向(EPS)克服了传统液压系统的不足，能提供良好的转向路感，已经在中小型轿车中得到了较广泛的应用。主动前轮转向(AFS)能有效提高车辆的操纵稳定性和行驶安全性，虽然目前AFS主要装载于高端车型，但是未来它必将向中低端车型转移。因此将EPS与AFS集成，进一步提升转向系的性能，是未来汽车发展的必然趋势。 本文正是在此背景下，展开对EPS和AFS集成系统的研究。本文首先分别对EPS和AFS两个子系统进行了详细的分析和研究，在此基础上，研究了EPS和AFS的集成控制问题。具体研究内容如下: (1)分析了EPS和AFS集成系统的结构布置，建立了含有EPS和AFS的转向系模型、整车非线性二自由度模型、轮胎模型和转向阻力矩模型，在MATLAB/Simulink中建立了仿真模型，并用Carsim中的试验数据验证了本文所建车辆模型的准确性。 (2)分析了三种典型的助力特性曲线，选择直线型助力特性曲线用于EPS助力控制中，并讨论了直线型助力特性曲线的设计方法。设计了EPS的控制策略，包括助力控制、回正控制、阻尼控制和补偿控制，以及控制模式的选择切换。仿真分析验证了EPS控制策略的有效性。 (3)设计了一条改进型变传动比曲线，在保证稳态车辆系统增益为定值的前提下，尽量减小AFS转角电机的转矩波动，兼顾了车辆操纵性能和电机性能。采用线性二次型最优控制，设计了AFS控制器。仿真分析表明该控制器能有效提高车辆的操纵稳定性和行驶安全性。 (4)详细阐述了EPS和AFS集成控制系统应具有的功能，分析了集成系统中两子系统间的相互影响。最后基于轮胎侧向力估计，设计了EPS助力修正控制器，有效的解决了子系统间的干预问题，协调了子系统间的工作。 |
| 作者： | 范璐 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 周兵 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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