电动助力转向系统（EPS）控制单元的实验研究

电动助力转向（EPS）是一种全新的汽车动力转向技术。本文参照《汽车电动助力转向装置技术条件与台架试验方法（征求意见稿）》,对研制的控制器进行了功能试验、负载特征试验、助力电流特征试验、回正性能试验的实验验证。     

基于模糊自适应PID控制器的多轴车辆转向控制系统设计及仿真

 通过对多轴转向车辆数学模型进行简化,获得某型号五轴全路面起重机的二自由度操纵动力学模型,并基于零质心侧偏角控制策略推导出各后轮转角与前轮转角及车速的函数关系.在对比例阀和转向执行机构(液压缸)进行简化的基础上,在Matlab/Simulink中建立了转向系统完整的数学模型.为克服传统PID控制器的缺点,基于Matlab模糊逻辑控制模块建立了转向系统模糊自适应PID控制器,对PID控制器各个控制参数进行在线整定,以此获得较高的控制精度.以25km/h速度下稳态回转试验对该控制器进行仿真验证.经过仿真分析后发现,该模糊控制器取得很好的效果,系统响应迅速,跟随性好,完全能满足控制需要.     

基于LabVIEW PXI的汽车SBW系统硬件在环试验研究

文章以建立的七自由度非线性车辆模型、线控转向模型、轮胎模型和转向阻力矩模型作为动力学研究基础,基于LabVIEW PXI开发了汽车线控转向(steer-by-wire, SBW)系统硬件在环试验台,其总体结构包括转向盘总成、转向执行总成、控制器、信息采集系统以及阻力模拟系统;通过LabVIEW中建立的数据传输模块将CarSim输出数据与传感器采集数据快速传递给控制器,实现对路感电机和阻尼模拟伺服电机的转矩控制。对转向盘和转向轮分别进行的路感模拟试验和负载模拟试验结果表明,转向盘转矩和转向轮负载力矩都能较好地模拟出车辆实际的变化情况,且力矩变化具有较好的一致性,通过转向盘能够间接感知前轮转向负载的变化情况。     

电动助力转向在环仿真试验台的开发

针对车辆EPS系统的传统性能试验周期长、投入成本高、效率低等一系列问题,基于TAT-6/TL型"电动助力转向在环仿真试验台",对该试验台进行了重新开发,完成了阻力加载系统的设计与试验验证.根据EPS系统的工作特性和测试内容,选择电动推杆式加载装置,由控制器(MCS912)根据车速和转向盘转角对电动推杆进行实时控制,可以精确模拟不同转向工况下的转向阻力矩.利用虚拟试验技术与EPS试验台的结合,使试验台试验更加接近实际转向工况,且调试方便快捷,减少了对实车试验的依赖.通过原地和行驶转向工况的转向阻力相关试验、电流跟随与响应特性试验对直线型EPS系统性能进行分析.结果表明:仿真和试验结果基本一致,满足了EPS性能测试的基本要求.     

蓄能式商用车电动液压助力转向系统

电动液压助力转向系统是一种电控助力转向系统。该文提出了一种带有高压蓄能器及线性电磁阀的电动液压助力转向系统结构,利用高压蓄能器进行储能,利用线性电磁阀进行流量控制,可显著降低转向系统对于驱动电机的功率要求,有效提高系统的可靠性,降低系统能耗。基于Matlab/Simulink建立了电动液压助力转向系统机械子系统、液压子系统、转向阻力系统及控制器的数学模型,进行了仿真研究。完成了原理样机的研制工作,并进行了原地转向试验。试验结果表明:带有蓄能结构的系统可以满足商用车转向需求,具有良好的节能效果。     

车辆转向工况准确模拟方法研究

 以虚拟轮胎与地面间的相互作用力为思路,构建由电动助力转向系统、转向阻力矩加载装置及测控系统组成的车辆电动助力转向系统(EPS)试验平台,研究车辆转向工况的准确模拟方法。设计双闭环实时控制策略,以提高力矩加载装置伺服电机的力矩输出精度,并从软件、硬件层面设计伺服电机防超程控制策略,以保障试验平台应用过程的安全性。对某乘用车原地转向工况进行EPS 试验平台模拟试验,并对试验平台控制系统的实时性进行硬件在环试验,结果表明,设计开发的控制系统及其控制算法能够满足实时性、准确性要求,实现了车辆转向工况在EPS 试验平台上的准确模拟,可为车辆EPS 控制器的开发、调试提供良好的试验环境。     

车辆主动前轮转向与主动悬架的自抗扰控制方法

为实现主动前轮转向系统与主动悬架系统的集成及解耦控制,该文采用自抗扰方法对两个子系统进行集成控制,设计了主动前轮转向和主动悬架的自抗扰控制器,并进行了路面扰动输入下的双移线试验。研究了车辆的路径跟踪性能、转向路感、转向灵敏度和舒适性,对比分析了无控制、主动转向单独控制和主动悬架单独控制系统集成的控制特性。结果表明,自抗扰集成控制的主动前轮转向与主动悬架能同时改善转向性能指标和舒适性能指标,提高了车辆操纵稳定性和乘坐舒适性。自抗扰控制器设计无需精确数学模型,干扰抑制也无需扰动模型,控制方法简单,鲁棒性好,易实现转向、悬架及各悬架间的解耦控制。     

基于独立脉冲转向系统车辆稳定性控制

为了提高车辆操纵稳定性,本文集成独立转向和主动脉冲转向提出了一种主动后轮独立脉冲转向(ARIPS)控制策略,并对此进行理论分析和试验研究.通过建立ARIPS系统仿真动力学模型,研究此系统的运行对悬架性能的影响并分析不同转向脉冲控制参数对车辆稳定性的影响.依据仿真分析和频率分析方法确定最优脉冲参数.设计ARIPS控制器及脉冲转角分配模块,基于CarSim和Simulink进行联合仿真分析,验证ARIPS的控制性能.研制并安装主动脉冲转向系统,基于试验Lexus车辆进行整车试验研究,验证ARIPS系统的实用性.仿真和试验结果表明:验证了ARIPS系统的可行性和经济性,ARIPS控制能有效提高车辆的操纵稳定性,比主动后轮转向(ARS)和主动后轮脉冲转向(ARPS)具有更好的控制效果,对改进四轮转向(4WS)系统的性能提供了一个新的研究方向和试验基础.     

电动助力转向系统稳定性分析

在建立电动助力转向系统数学模型的基础上，对电动助力转向系统的稳定性进行了分析，应用控制理论推导了电动助力转向系统的稳定性判断条件，分析讨论了影响系统稳定性的结构参数等因素，指出了各影响因素的相应解决办法，为电动助力转向系统及控制器的设计与改进提供了有价值的理论依据．研究表明，对于一个设计定型的电动助力转向系统，各机构部件的许多参数很难改变，可以采用改变电子控制单元中助力增益的方法来使系统稳定工作，即在控制器设计中采用较小的助力增益，并通过试验进行了验证．     

基于容错控制的电动助力转向故障诊断系统设计

文章采用容错控制策略,针对传感器故障情况设计控制器,研究了电动助力转向系统容错控制,在此基础上设计了基于32位ARM微处理器的电动助力转向故障诊断系统,并进行了试验研究;结果证明,能实现对故障的不敏感性诊断,从而保持系统的稳定。     

三轴重载汽车转向制动协同控制仿真分析

为提高三轴重载汽车在转向制动工况下的安全性能,基于TruckSim汽车仿真软件,搭建了三轴重载汽车整车模型。对三轴汽车在转向制动工况下的力学特性进行了分析,基于分析结果设计了削减制动力的三轴汽车转向制动协同控制器。对于车辆处于不足转向的情况,设计了滑移率分配的模糊控制器。采用TruckSim与Simulink联合仿真,对ABS控制和协同控制在转向制动工况下的控制效果进行了探讨。仿真结果表明,在转向制动工况下,与ABS控制器相比,协同控制器提高了三轴重载汽车转向制动工况下的操纵稳定性和制动安全性。     

电动助力转向系统控制策略的仿真分析

建立了电动助力转向系统的数学模型,根据路感强度的表达式,运用伯德图进行了频域分析,并制定了比例微分助力的控制策略。结合考虑车身侧倾的三自由度汽车模型和轮胎模型,建立了用于分析电动助力转向特性的仿真模型,针对转向轻便性、高速回正性和合适路感的多重目标,进行了方向盘正弦输入和方向盘撒手仿真试验,总结出了控制器参数在不同车速和转向盘输入转矩下的变化规律。     

NJ1062型货车电控液压动力转向系统开发

针对NJ1062型货车的液压动力转向系统存在的转向助力不随车速变化的缺陷,研究开发了一种电控液压动力转向系统,可在不更换原车转向系统的情况下,通过增加一个直流电机及控制器来控制转向泵以调节系统的助力特性,使汽车获得理想的助力,该系统已通过台架试验得出其可行性.     

融合自适应曲线预瞄的驾驶机器人转向操纵粒子群优化滑模控制

为提高不同工况下驾驶机器人操纵试验车辆的转向精度和自适应能力,提出了一种基于自适应曲线预瞄的驾驶机器人转向操纵粒子群优化滑模控制方法。首先建立了试验车辆动力学模型和驾驶机器人转向机械手动力学模型,并构建了驾驶机器人转向操纵试验车辆的集成系统动力学模型,接着研究了一种融合路径曲率和车速的驾驶机器人转向操纵自适应曲线预瞄方法,其预瞄点位置能够根据车速和路径曲率做出自适应调整。在此基础上,设计了用于驾驶机器人转向操纵的粒子群优化滑模控制器,并进行了稳定性分析,同时利用粒子群算法在线优化滑模控制切换项的反馈增益系数,以减小控制抖振。仿真及试验结果表明,所提出的方法能够在不同工况下根据路径曲率和车速做出自适应调整,实现驾驶机器人操纵车辆的精确转向控制。     

车辆主动转向与电子稳定控制系统的协同控制

为提高车辆行驶时的操纵稳定性和安全性,本文通过协同控制策略研究分析了主动转向与ESP对车辆操纵稳定性的影响。首先基于主动转向的二自由度线性车辆动力学模型设定上层协同控制策略,及下层主动转向控制器和ESP控制器,并结合CarSim与Matlab/Simulink平台完成主动转向系统、双PID控制的ESP系统、及其协同控制的整车模型搭建,然后再基于硬件在环试验台进行高附着路面和低附着路面的双移线试验,最后对比分析不同工况下主动转向与ESP协同控制相对其独立控制下的车辆质心侧偏角和横摆角速度响应曲线。结果表明本文设计的主动转向与ESP协同控制策略相对其独立控制,可更好地提高车辆的操纵稳定性。可见主动转向与ESP协同控制的稳定性控制效果明显提高,在极限工况下能将车辆控制在安全行驶的稳定范围内。     

四轮独立转向电动汽车路径跟踪预测控制

对于四轮独立转向(4WIS)电动汽车采取前后轮同时转向的策略,建立4WIS电动汽车动力学模型,得到相关的状态空间表达式,推导出线性时变路径跟踪预测模型.基于模型预测控制理论,结合约束条件和优化目标函数,将控制算法转化为标准二次规划问题,设计了4WIS路径跟踪控制器;然后利用Matlab/Carsim联合仿真平台,进行双移线工况下的仿真试验,最后验证控制算法对速度和路况的鲁棒性,分析了控制器参数对算法实时性的影响.     

轮毂驱动电动汽车差动助力转向控制设计

基于差动助力转向的基本原理及助力特性分析结论,提出一种基于参考转向盘力矩的转向盘力矩直接控制策略,结合抗积分饱和变参数PI(比例-积分)控制算法,开发分布式驱动电动汽车差动助力转向控制器,并进行转向系统参数灵敏度分析和控制系统稳定性分析;设计机械转向系统故障容错策略.Carsim与Simulink联合仿真结果表明:常规工况下,所开发的控制器在保证车辆的操纵稳定性的同时,有效地减小了驾驶员的操纵负担;在机械转向系统故障的换道工况下,所开发的控制器实现了车辆的独立换道,提高了车辆行驶的安全性.     

车辆转向与制动系统联合仿真研究

将转向和制动系统相结合,在建立各自数学模型基础上,设计了两个控制器,进行两系统的联合控制.这种控制方法不同于单个控制器对两系统的控制.在Matlab/Simulink下仿真表明,两系统进行联合控制后,转向和制动性能均达到良好效果.     

轮边电机驱动差动转向车辆动力学控制

基于抗积分饱和算法为轮边电机驱动差动转向车辆设计了纵侧向解耦的动力学控制器.分析了差动转向车辆的动力学特性,针对复杂行驶工况下轮胎路面附着条件复杂多变从而影响动力学控制效果的问题,提出了双闭环结构的侧向动力学控制方法.仿真及实车试验结果表明,所设计的控制器具有良好的瞬态及稳态跟踪性能,实现了对驾驶员意图的准确跟踪.     

主动后轮转向四轮独立驱动车辆的协调控制

为了改善四轮转向车辆在高速工况下的转向灵敏度不足问题,并提高四轮转向车辆在低附着路面下的稳定性,以主动后轮转向/四轮独立驱动车辆为研究对象,基于分层协调闭环控制策略,设计了主动后轮转向(active rear wheel steering,ARS)和四轮转矩分配(four-wheel torque distri-bution,4WTD)的协调控制系统.首先,以车辆质心侧偏角为控制目标,设计了前馈+反馈的主动后轮转向控制器;然后以车辆横摆角速度和期望纵向车速为控制目标,设计了四轮转矩分配控制器;最后设计了基于规则的协调控制器,合理分配各子控制器的工作区间.通过搭建CarSim/Simulink联合仿真平台,对所设计的协调控制系统进行了仿真验证.仿真结果表明,所设计的协调控制系统达到了提高四轮转向车辆性能的控制目标.