线控转向系统的转向盘力反馈控制策略研究

线控转向系统取消了转向盘和转向轮之间的机械连接,因而可以根据车况主动提供路感,提高车辆的操纵稳定性.首先研究了转向刚度力矩、由侧向加速度确定的转向盘回正力矩、由轮胎回正力矩确定的转向盘回正力矩、转向阻尼力矩等进行转向盘力反馈的四种力矩.然后,研究了四种组合的转向盘力反馈控制策略及其进行双纽线试验、蛇行试验的性能.结果表明,调整各种力反馈方案的相应参数可以获得低速时的转向轻便性和高速时的良好路感.     

线控转向系统力反馈的研究

线控转向系统取消了转向盘与转向轮的机械连接,所以必须通过电机向驾驶员实时反馈路感,从而使驾驶员感知车辆行驶状态和路面状况.首先建立了包括驾驶员在内的转向盘力反馈模型.提出的路感控制策略包括上层控制策略和下层控制策略.上层控制策略中转向盘回正力矩建模为扭杆弹簧施加的回复力矩,与转向盘转角成线性;下层控制策略对电机电流进行比例积分控制.最后研究了不同驾驶员模型比例系数,积分系数和电流比例积分控制的比例系数,积分系数对转向盘转角跟踪性能的影响.结果表明,遗传算法优化得到的这四个参数,可使得驾驶员较好跟踪转向盘转角,路感电机电流较好跟踪目标电流,实现较好的力反馈.     

基于力矩信息的拖拉机转向动态PID控制方法

针对拖拉机驾驶机器人自主转向系统在转向过程中的阻尼具有非线性和时变性的特点,同时为了提高转向系统的控制性能,设计了基于力矩信号检测的拖拉机转向控制系统,其由力矩传感器、STM32处理器、工控机、驱动器及直流电机等组成.首先通过仿真研究不同力矩时的最优PID控制参数,给出不同力矩时的最优PID参数规律,再通过力矩传感器检测的力矩信号动态调整PID参数来控制电机的转向.仿真及实验结果均表明,基于力矩信号反馈的拖拉机动态PID转向控制方法能够有效控制拖拉机的方向,响应快、超调小、适应性强.     

基于驾驶状态预测的人机力矩协同转向控制器设计

针对人机协同转向控制中对于驾驶员参与和驾驶员状态考虑较少这一问题,提出一种基于驾驶员状态预测的人机力矩协同(human-vehicle torque collaborative based on driver state prediction,HVTC-DSP)转向控制方法.该方法以力矩为人机交互接口,提高了驾驶员的参与程度;同时,在控制器设计过程中采用模型预测控制方法,将驾驶员状态考虑在内,对驾驶员状态进行预测.采用高精度车辆仿真软件veDYNA进行仿真验证,结果表明,与不考虑驾驶员状态的人机协同力矩(human-vehicle torque collaborative based on no driver state prediction,HVTC-NDSP)转向控制方法相比,所提方法可以使辅助力矩更好地跟随驾驶员动作,提高车辆转向性能,减小侧向位移偏差,同时对不同驾驶员也有较好的适应性.进而,以驾驶员下一步动作为参考,使驾驶员当前力矩尽可能接近下一步期望的力矩,在转向性能几乎不受影响的情况下,适当减轻驾驶员操作负担.     

农用履带车辆软地转向特性建模与仿真

在履带车辆软地转向建模问题的研究中,为有效预测农用履带车辆在软地面上的转向特性,根据作用在转向车辆上的力和力矩建立了车辆稳态转向力学模型,进行了数值仿真,并对模型车辆进行了软地转向行驶试验.结果认为:当外侧履带打滑率增大时,履带车辆有效牵引力和内侧履带的打滑率逐渐增大,但转向力矩逐渐减小;当车辆转向比的减小时,履带车辆有效牵引力、内侧履带打滑率及转向半径随之减小,但转向力矩增大.建立的转向力学模型能够预测履带车辆的沉陷量、转向半径和内、外履带的打滑率,并且预测最大误差小于试验值的15％.研究结果为准确、有效地预测农用履带车辆软地转向性能提供了参考依据.     

基于三菱PLC的回正力矩模拟装置设计

线控转向试验台的研发过程中,准确地模拟转向系统的回正力矩,将可以得到更加可靠而有效的试验数据。通过三菱FX3U系列PLC控制伺服电动缸来模拟汽车行驶过程中回正力矩的产生。该装置以触摸屏作为信息交互载体,通过PLC计算出不同转角下回正力矩所需的加载力,再经伺服驱动器控制电动缸的行进,以此来推动刚性摇臂的旋转而达到回正力矩仿真的效果。经过实验验证,该装置可以通过调整软件或硬件等设置有效而精确地模拟不同参数汽车要求的回正力矩。     

横摆力矩和主动前轮转向结合的车辆横向稳定性模糊控制仿真

提出一种基于横摆力矩和主动前轮转向相结合的车辆横向稳定性控制方法,以横摆角速度和侧偏角为控制目标,利用前馈补偿和模糊控制产生横摆力矩和附加的前轮转角,通过控制制动力的分配以及对转向角的修正,使车辆转向行驶时的横摆角速度和侧偏角很好地跟踪参考模型.对转向轮阶跃输入和正弦输入两种工况分别进行了仿真研究,采用横摆力矩和主动前轮转向相结合控制方法,车辆转向时的瞬态及稳态响应优于单独的横摆力矩控制,表明该方法能有效地控制车辆横摆角速度和侧偏角,提高车辆转向时的横向稳定性,同时能有效地减轻驾驶员操纵负担.     

16位A/DCAN接口方向盘转角力矩采集系统

给出了一种由方向盘转角及力矩传感器、16位∑-△型数模转换器、单片机和CAN总线芯片所组成的方向盘转角及转向力矩采集方案.阐述了A/D转换、转角及力矩值计算、CAN通讯的实现以及上位机采集软件的编写等重要过程的实现方法,在此基础上实现了对方向盘转角及转向力矩的数据采集,并进行了实际车载环境使用.应用结果表明,该系统测试...     

基于中值滤波的SBW信号处理及控制策略

线控转向(SBW)系统是发展无人驾驶模式的重要组成部分,针对线控转向系统路感电机输出的力矩如何能较好的跟踪传统转向系统目标力矩的问题,研究了转向盘转角和车速对路感力矩的影响.围绕路感电机展开,搭建了路感电机数学模型,分析了路感电机的动力特性.对电压传感器采集的电压信号采用中值滤波算法和最小二乘法做出对比处理,使路感电机进入相对稳压的状态;引入匹配路感电机的模糊PID和模糊免疫PID控制策略,并进行了仿真验证.验证结果证明免疫算法结合模糊PID控制器可以让路感模拟值更准确的跟踪目标力矩,而且具有较强的抗干扰性.表明了在正弦输入信号下,所设计的模糊免疫PID控制器模拟精度更高,帮助驾驶员获得理想的路感.     

基于异步电机制动机理的转矩负载模拟

通过分析电机的电气制动机理与电动负载模拟系统中负载转矩模拟机理,揭示了加载电机运行状态的本质特征.在此基础上,针对三相异步交流电机,分析和论证了能耗制动与反接制动的原理及实现模拟承载系统负荷力矩的可行性;设计了三相异步电机的制动电路,完成电机及制动电路的数学建模;结合自动控制原理,完成对系统的校正;最后通过在Matlab中进行仿真及得到的实验波形,证明了文中方法的可行性,扩展了电动负载模拟系统的加载技术手段.     

整车建模和转向性能分析

转向性能研究中一般会更多地关注方向盘力矩的变化。所以,转向系统对分析精度起决定性影响,必须建立详尽的模型来描述其内部特性,如惯性、刚度、摩擦、阻尼和助力曲线,这些因素对方向盘力矩变化有非常显著的影响,以致影响转向性能。本文阐述了在AMESim软件中建立液压助力转向系统和整车模型的过程。首先提出了一种新的计算转向阀过流面积的方法,以获得真实的转向助力特性,然后建立了包含这个比较详尽的转向系统的整车动力学模型,用于转向性能研究,最后选用了几种实车道路试验结果来验证此模型的准确性。     

线控转向系统路感控制策略的研究

线控转向系统取消了转向盘与转向轮的机械连接,所以必须通过电机向驾驶员实时反馈路感,从而使驾驶员感知车辆行驶状态和路面状况,作出正确操纵行为.提出了路感的评价指标,并根据转向角度和车速计算轮胎回正力矩,研究了不同力传动比对输入阻抗和转向盘力阶跃响应性能的影响.随车速调整力传动比,可获得驾驶员期望的转向感觉.结果表明,调整力传动比参数可获得良好的路感和回正性.提出的路感控制策略双纽线试验和蛇行实验性能良好,可改善汽车的操纵稳定性.     

Motion Control of a 6WD/6WS wheeled platform with in-wheel motors to improve its maneuverability

Multi-axle driving mobile platform that are favored in special environments require high driving performance, steering performance, and stability. Among these, six wheel drive and six wheel steering vehicles hereinafter called 6WD/6WS, gain structural safety by distributing the load and reducing the pitching motion during rapid acceleration and braking. 6WD/6WS mobile platforms are favorable for military use, particularly in off-road operations because of their high maneuverability and mobility on extreme terrains and obstacles. 6WD vehicles that use in-wheel motors can generate independent wheel torque without a need for additional hardware. Conventional vehicles, however, cannot generate an opposite driving force on wheels on both sides. In an independent steering and driving system six-wheel vehicles show better performance than conventional vehicles. This paper discusses the improvement of the cornering performance and maneuverability of 6WD/6WS mobile platform using independent wheel torque and independent steering on each wheel. 6WD/6WS vehicles fundamentally have satisfactory maneuverability under low speed, and sufficient stability at high speed. Consequently, there should be a control strategy for improving their cornering performance using the optimum tire forces that satisfy the driver’s command and minimize energy consumption. From the driver’s commands (i.e., the steering angle and accelerator/brake pedal stroke), the desired yaw moment with virtual steering, desired lateral force, and desired longitudinal force are obtained. These three values are distributed to each wheel as torque and steering angle, based on the optimum tire force distribution method. The optimum tire force distribution method finds the longitudinal/lateral tire forces of each wheel that minimize cost function, which is the sum of the normalized tire forces. This paper describes a 6WS/6WD vehicle with improved cornering performance and the results are validated through TruckSim simulations.

     

电动助力转向系统扭矩信号采集系统设计

电动助力转向系统是安装在汽车上的智能转向机构,通过其控制器获取方向盘输入扭矩的实时信号,以及车速信号等表征汽车运行状态的参数,确定助力电机所提供的助力转矩的大小和方向,辅助驾驶员进行转弯,同时保证汽车的操纵稳定性和安全性。为了保证助力的准确性和快速性,需要对方向盘输入扭矩信号进行检测,针对扭矩信号的采样要求,设计的扭矩信号采集系统主控芯片采用DSP,联合高精度4通道同步采样A/D转换芯片AD7864,可实现对扭矩信号的采样。     

单轮电机失效时四轮轮毂电动汽车各驱动模式转向特性研究

文章在对轮胎侧偏特性和轮胎力研究的基础上,提出了四轮轮毂电动汽车四种驱动模式的转向力矩分配问题;通过数学分析,将此问题转化为一个有约束条件的最优化求解问题,接着使用MATLAB优化工具箱,并采用有效集算法对此优化问题进行求解,最终解决了单轮电机失效时四种驱动模式的选择问题,为改善单轮电机失效时四轮轮毂电动汽车的转向特性,防止车辆侧滑失稳提供了理论依据;最后采用汽车动力学仿真软件TESIS DYNAware对所提理论的正确性进行了仿真验证。     

后轴双电机扭矩矢量控制研究

车辆的横摆响应受到转向系统、悬架系统、制动系统及驱动系统影响,传统车辆主要以转向输入进行主动控制,随着线控底盘的发展,ESC、后轮转向、扭矩矢量等技术逐步参与到车辆横摆的主动控制中;相对于ESC以制动力差产生横摆力矩,扭矩矢量可在不降低总驱动力的前提下产生横摆力矩,不会引起车辆的制动效应;通过后轴双电机扭矩矢量控制（TVC）产生主动横摆力矩,旨在改善车辆横摆响应,TVC采用前馈与反馈结合控制,基于二自由度车辆模型、目标稳态增益K及横摆角速度-速度修正因子K1建立目标横摆角速度;利用车辆模型逆函数计算横摆力矩前馈值,PID计算横摆力矩反馈值,总横摆力矩转换得到左右车轮纵向力调整量;纵向力调整量与驱动力分量叠加获得左右轮总纵向力;左右轮驱动力过大时可能会受到滑移率、电机扭矩等限制,为保证横摆力矩偏差在要求范围内,需要根据限制情况对左右轮纵向力进行调整;通过仿真验证,TVC可明显改变车辆横摆响应     

基于UIO的EPS系统状态反馈最优控制

准确地获知电动助力转向（Electric powering steering,EPS）系统阻力矩是提高行车安全的一个重要因素.针对车辆转向过程中,由不同附着路面上EPS 系统所需辅助力矩与转向路感之间的差别而可能导致的误操纵问题,本文基于2自由度整车动力学的EPS系统模型,结合轮胎特性,以轮胎侧偏角和理想路面附着系数为输入,通过设计非线性观测器估计当前路面的附着系数,以获取EPS系统阻力矩;进而,根据EPS 系统模型,运用未知输入观测器（Unknown input observer,UIO）估算方向盘输入转矩,并基于EPS系统状态反馈以实现对EPS系统的无传感器最优控制.最后,对基于永磁同步电机（Permanent magnet synchronous motor,PMSM）的EPS系统进行仿真实验分析.结果表明: 在以电机q轴电流闭环误差最小为指标函数情形下,本设计的方向盘回正残留角从25°降到0°,能有效抑制系统外界干扰,提高了转向时人-车系统的鲁棒性.