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原文传递汽车主动前轮转向系统研究

论文题名：	汽车主动前轮转向系统研究
关键词：	汽车工业;主动前轮转向系统;稳定性控制;仿真分析
摘要：	前轮主动转向系统是在传统转向系统的基础上，在转向盘和转向机构之间增加了一个双行星轮机构和一个助转角电机，以此来提供附加的前轮转角。此系统不但能够使转向系统的传动比可变化，满足转向时需要的轻便性和稳定性，还能够通过附加的前轮转角来改善车辆的操纵稳定性。本文以双行星齿轮机构的主动转向系统为对象，研究了主动转向对车辆的稳定性控制。　　论文搭建了二自由度车身模型、助转角电机模型、魔术轮胎模型，论文分析了轮胎的非线性特性，路面的附着系数对轮胎的侧向力曲线的影响。对电机施加了简单有效的PID角位移控制，使得电机具有快速的响应并且能够根据需要转动适当的角度。　　基于车辆系统的横摆角速度增益即横摆角速度与方向盘转角的比值为一定值时，驾驶员能做到在转向时心中有数亦能够减轻驾驶员的负担。基于此理论，本文设计了变传动比曲线，由于曲线在分段点处不光滑，所以用Hermite差值对曲线分段点进行重新设计，使曲线变得平滑，并在Simulink中进行了仿真，验证了拟合后的曲线确实能够减小电机的角速度和角加速度突变，减小电机振动。进而又验证了变转向传动比对改善车辆转向响应特性的作用，兼顾了低速下的灵敏性和高速下的稳定性。　　采用了模糊控制的方法，制定了模糊规则，搭建了模糊控制器，以实际车辆横摆角速度为反馈量，仿真分析了主动转向对车辆稳定性的控制效果。仿真显示主动转向对车辆的转向特性确实有改善作用，优化了系统响应，并且使车辆转向更加灵敏精准，并且对路面附着系数的改变也具有一定得鲁棒性。同时，仿真也显示出了主动转向稳定性控制的局限性，即车辆轮胎进入非线性区域时，会导致控制失效。　　针对主动转向稳定性控制的局限性，引入了直接横摆力矩控制作为辅助，采用前馈反馈结合的方法，其中的反馈采用的是PID控制，以实际车辆的质心侧偏角作为反馈量，并且通过仿真验证了前馈控制与反馈控制相结合的控制方法的优越性。同时建立了状态识别模块，对车辆的失稳做出预测，并为了防止直接横摆力矩控制频繁介入，也对识别模块做出了一定的改进。之后进行仿真验证了直接横摆力矩能够弥补主动转向控制的不足，保证车辆的行驶稳定性，并对路面附着系数的变化有一定的鲁棒性。
作者：	康林
专业：	车辆工程
导师：	夏长高
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江苏大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文