轮式工程车辆转向系统控制研究

转向系统是工程机械的重要组成部分,全液压转向系统可使工程车辆实现直线行驶、双轮转向、全轮转向、斜行、横行和原地转向。根据其工作原理推导出了该控制系统的动态响应数学模型。为提高控制系统性能,引入模糊PID控制算法,并在Simulink环境中对数学模型进行模拟仿真,对比分析了常规PID控制和自适应模糊PID控制对系统动态性能的影响,证明模糊PID控制能很好地提高转向系统的动态响应性能。     

基于状态反馈的电动助力转向系统主动回正控制研究

给出了主动回正控制的概念。其内容主要有两个方面:一是回正控制,当车辆低速运行,摩擦转矩阻止转向盘回正到确切的中间位置时,主动回正主要功能是电机施加外力矩,使转向盘能迅速和准确地回到中间位置。另一个是主动阻尼控制,当高速行驶转向回正时,为防止回正超调,利用电机的转矩对系统的阻尼作用,使方向盘的回正在有阻尼的情况下回到中间位置而避免摆振。建立了EPS系统回正时的状态空间模型。制定了基于全状态反馈的PD控制算法。通过对提出的控制算法进行仿真验证,结果表明本文的算法可提高转向盘的回正性和稳定性,且能满足文献[6]中,车辆转向回正性能评价的要求。     

重载平板车转向系统建模及仿真

建立了某型重载平板车转向系统的数学模型,并对该系统进行了自适应模糊PID控制的仿真,结果表明该控制方式具有实时性能好、响应快等优点,能够较好地满足此类车辆对转向性能的要求.     

多轴车辆线控液压转向系统设计及转角控制

为减小多轴转向车辆货厢部位的第三轴转向轮转向磨损,要求该车轮与驾驶室部位的前转向轮转角关系满足阿克曼转向原理。针对某型号8×2四轴重型车辆,设计出一种第三轴线控液压转向系统,并建立其动力学模型,设计了基于指数趋近律的滑模控制器对第三轴转向轮转角进行控制,选取典型工况对所设计的控制器进行了仿真分析,并进行实车试验验证。研究结果表明：基于指数趋近律的滑模控制比基于比例切换函数的滑模控制及开环控制响应更快速、趋近目标值时间及超调持续时间更短、稳态差值更小;与采用机械液压转向系统相比,安装基于该控制器的线控液压转向系统不仅能显著提高第三轴轮胎的转向抗磨损性能,同时也改善了整车的转向性能。     

电控液压助力系统的设计研究

介绍了一种电液动力转向控制系统.通过对该系统的原理分析,建立了其相应的数学模型,并通过仿真分析了所建系统模型的性能,加入了PID控制算法调节,仿真结果表明所建系统响应速度快、转向精度高.最后试验研究与仿真结果吻合,表明所设计的系统能够满足实际转向的要求.     

履带车辆液压机械差速转向系统动力学建模及仿真

液压机械差速转向系统是履带车辆的一种新型双功率流转向系统,在对系统构成及工作原理进行分析的基础上,运用动力学原理和模块化建模方法,建立了包含发动机、液压闭式回路系统、行星排及负载等履带车辆液压机械差速转向系统的数学模型和Simulink仿真模型。结合实例,对液压机械差速转向系统的动态响应性能进行了仿真及试验研究,对比表明所建模型能有效表达履带车辆液压机械差速转向系统性能的变化,分析了不同工况参数下系统性能的变化规律,从而为履带车辆液压机械差速转向系统的性能分析及控制研究提供理论依据。     

四轮转向系统控制稳定性研究

基于车辆模型,针对四轮转向系统提出一种定前后轮比例控制策略,对四轮转向系统的控制稳定性进行研究。研究结果表明,相比传统前轮转向系统,横摆角速度反馈的四轮转向系统波动较小,超调量较小,达到稳定的时间较短。同时,定前后轮比例控制的四轮转向系统在车辆横摆角速度与质心侧偏角响应方面表现出更强的稳定性。采用定前后轮比例控制的四轮转向系统,可以有效改善车辆的动态稳定性,提高车辆的操纵稳定性。     

电传动履带车辆转向补偿控制策略研究

为解决双侧电传动履带车辆转向灵敏度不高、可控性不好的问题,对履带车辆转向控制策略及其验证方法进行了研究。建立了面向实时控制的履带车辆动力学和电驱动系统Simulink模型。在原有转向控制方法的基础上,将踏板行程、方向盘行程和行程变化率作为输入变量,提出了一种基于模糊的转向补偿控制策略。利用d SPACE硬件搭建了驾驶员-测试控制器在环的履带车辆转向系统实验平台,对所提出策略进行了硬件在环测试。研究结果表明,与直接转矩控制相比,基于模糊的转向补偿控制策略能够显著提高系统的响应能力,将系统的转向及回正响应时间分别缩短了0.873 s和0.550 s,且控制策略结构简单、实时高效,为电传动履带车辆的转向系统灵敏性与可控性研究提供了参考。     

基于整车模型的全局时变滑模变结构控制的EPS研究

建立了包括转向运动模型,被动悬架模型,轮胎模型,路面模型和电动助力转向系统(EPS)的整车模型.采用了一种具有全局鲁棒性的时变滑模变结构的控制策略,设计了电动助力转向系统控制器,它能够保证系统在任意时刻的状态都能处在设定的滑模面上,对参数扰动和外部干扰具有很强的鲁棒性,并在matlab/simulink里的仿真结果表明,与传统的PID控制相比,全局时变滑模变结构控制响应更快,跟踪性能更好,显著提高了转向轻便性和灵敏性.     

电驱动铰接式车辆转向差速性能建模与仿真

电驱动铰接式车辆每个车轮采用独立异步电机驱动,可靠高效的转向差速控制策略尤为重要。通过分析电动轮数学模型和车体运动转向数学模型,采用ADAMS建立虚拟样机模型,应用Simulink搭建牵引电机模型及其驱动控制模型,联合建立整车驱动控制模型;针对现有普遍采用的等功率和等扭矩控制方式进行稳态转向工况差速性能仿真,从车辆动力学角度对两种控制方式进行评价。结果表明:等转矩控制下的差速性能略优于采用等功率控制,对地面附着系数利用更好,所搭建的模型及获得的结论可以对电驱动铰接式车辆转向差速控制系统研究提供参考。     

主动转向干预时EPS助力修正控制策略与评价

针对主动转向干预时转向盘力矩发生突变的问题,提出了助力电机前馈助力修正策略。为验证所提出的两种助力修正方案的控制效果,进行了主动转向干预时转向盘力矩阶跃仿真试验。借鉴阶跃响应瞬态特性的评价方法,提出了主动转向干预时助力修正方案的评价指标。两种助力修正控制方案的仿真和评价分析结果表明,与基于二自由度整车模型修正方案相比,基于扭矩传感器输出修正方案的助力修正控制能更好地满足转向路感的要求。     

车辆操纵稳定性电子控制模型与系统

介绍车辆操纵稳定性电子控制系统的基本原理，建立二自由度汽车操纵稳定性控制模型，利用运动微分方程和汽车的几何参数，分析汽车行驶过程中的过多转向、不足转向或中性转向情况；简述为保证能有效控制汽车的实际运动，提高安全性能，对控制系统的基本要求及实际的系统构成。     

基于模糊PID算法的双侧电传动履带车辆转向控制策略研究

为了提高电传动履带车辆的转向控制性能,首先进行了履带车辆转向动力学分析,研究了履带车辆转向特性,进而针对履带车辆转向轨迹可控性差、动态响应慢等缺点,提出一种基于模糊PID算法的双侧电传动履带车辆转向控制策略,将驾驶员转向意图解释为内侧电机制动力矩,并通过模糊算法对外侧电机力矩进行跟随控制,实现稳定的转向轨迹并提高转向响应速度。转向过程中的纵向车速由PID算法进行控制,通过模糊因子来实现模糊控制算法与PID算法之间的融合。仿真结果表明,所提出的控制算法可以实现稳定可控的转向轨迹,具有良好的鲁棒性,与传统转向力矩分配策略相比,该控制算法的动态响应时间缩短约0.7s。     

基于人机共享和分层控制的车道偏离辅助系统

针对车道偏离辅助系统转向控制中的人机协同问题,提出一种人机共享的决策与控制方法。考虑驾驶员转矩、道路曲率及纵向车速,设计模糊控制器确定虚拟车道边界宽度,再根据车轮是否超出虚拟边界进行辅助控制决策。在此基础上根据车-路位置关系建立车辆预瞄处偏差的动态模型,设计LPV/H∞控制器跟踪车道中心线决定期望前轮转角。应用滑模观测器估计转向阻力矩,设计考虑驾驶员转矩和转向阻力矩的二阶滑模控制器决定辅助转矩,再由主权分配模块进一步对人机控制主权进行分配,实现辅助系统与驾驶员之间的共享控制。在veDYNA/Simulink联合仿真平台上对提出的控制方法进行仿真试验,仿真结果表明所提出方法在各种车速下均能有效避免车辆偏离车道,减少控制器对驾驶员的干预,人机冲突较小。建立基于veDYNA/LabVIEW的车道偏离辅助控制系统试验台架,对该方法进行硬件在环仿真试验,其结果表明该方法能有效辅助驾驶员通过复杂道路,获得较好地人机协调性能。     

提高电动助力转向系统动态性能的控制策略研究及实车试验验证

为了改善电动助力转向系统的动态性能，在基本助力控制的基础上引入了电机惯量补偿控制、电机阻尼补偿控制和力矩微分控制。由于电机惯量补偿控制和电机阻尼补偿控制中都需要用到电机转速信号，因此又给出了一种电机转速观测器模型。实车试验的结果验证了上述控制策略能够有效地改善电动助力转向系统的动态性能，能减小转向盘力矩的振荡和超调量，所使用的电机转速观测器的精度基本能够满足控制系统的要求。     

基于BP神经网络的EPS助力特性研究

提出了基于BP神经网络优化算法计算任意车速下方向盘扭矩与电机助力电流的非线性关系的方法。对基于BP神经网络优化算法的EPS系统控制策略和算法进行了深入研究。通过分析车辆和驾驶员对转向控制的要求和特点,获得了汽车车速和方向盘扭矩二输入下的EPS的助力特性,对研究汽车转向系统助力特性具有实际应用价值和直接指导意义。     

双电机后驱车辆操纵稳定性分层混杂模型预测控制

为改善车辆在复杂工况下的操纵稳定性,解决低附着路面易失稳的问题,针对后驱双电机轮边驱动电动汽车提出一种结合直接横摆控制与主动转向控制的操纵稳定性控制策略。控制策略采用分层控制结构：上层控制器采用多输入多输出系统的模型预测控制,对目标附加横摆力矩与前轮主动转向角进行求解;下层转矩分配控制器采用混杂模型预测控制（hMPC）,将轮胎纵向力的非线性特征简化为分段的混杂系统,在分配驱动转矩时考虑车轮在不同工况下的滑转情况。搭建了基于dSPACE实时仿真系统的仿真平台,在高附着、低附着路面下进行半实物仿真试验。仿真结果表明,与二次规划（QP）转矩分配算法相比,高附着路面工况下平均相对误差减小了17.64%,方均根误差减小了42.86%,最大偏离误差相对减少了7.64%;低附着路面工况下可以有效防止车辆失稳,改善操纵稳定性。     

ACTIVE FRONT STEERING DURING BRAKING PROCESS

An active front steering （AFS） intervention control during braking for vehicle stability is presented. Based on the investigation of AFS mechanism, a simplified model of steering system is established and integrated with vehicle model. Then the AFS control on vehicle handling dynamics during braking is designed. Due to the difficulties associated with the sideslip angle measurement of vehicle, a state observer is designed to provide real time estimation. Thereafter, the controller with the feedback of both sideslip and yaw angle is implemented. To evaluate the system control, the proposed AFS controlled vehicle has been tested in the Hardware-in-the-loop-simulation （HILS） system and compared with that of conventional vehicle. Results show that AFS can improve vehicle lateral stability effectively without reducing the braking performance.     

汽车EPS助力电动机的可靠匹配分析

在分析电动助力转向系统(EPS)电动机结构及工作原理的基础上,对电动机的转矩匹配、转速匹配、功率匹配及验算和脉宽调制驱动频率匹配等有关电动机可靠运行的关键技术进行了匹配设计及分析,提出了一种指导电动机可靠匹配设计的方法.以某微型轿车的EPS电动机为例,进行了可靠匹配设计.     

电动转向控制系统跟踪性能研究

电动转向系统依靠助力电动机实现转向助力,控制系统的跟踪性能是影响电动转向系统助力性能的重要因素,较差的跟踪性能将会产生转向助力滞后现象,使驾驶路感变差。助力转矩偏差直接影响到转向系统的跟踪性能,影响助力转矩偏差的因素有转向盘输入转矩和转向轴转矩测量噪声,抑制转向盘输入转矩和转向轴转矩测量噪声引起的电动机助力转矩偏差是提高电动转向系统跟踪性能的有效手段。将H_∞控制理论应用于电动转向控制系统跟踪性能的研究,建立了电动转向系统数学模型,采用线性矩阵不等式处理方法设计了最优H_∞控制器,应用Matlab软件进行了计算机仿真,并根据最优H_∞控制器编制了电动转向系统控制程序,进行了台架试验。仿真和试验结果表明,所设计的电动转向控制系统具有较好的跟踪性能。