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.     

汽车驾驶模拟器转向盘回正系统设计

在汽车驾驶模拟器的研发中,对于转向盘回正系统的模拟,可以增强驾驶员操作时的触感,使交通安全实验数据更加可靠.从转向盘回正力矩数学模型研究出发,采用直流力矩电机作为模拟系统中回正力矩的生成部件,设计了整个转向盘回正模拟系统的组成,提出了相应的控制策略.     

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.     

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.     

补偿转向盘振动力矩的控制策略研究

在Matlab/Simulink中建立了电动助力转向系统动力学模型,根据路感信息与不平路面引起的振动干扰在频率上的区别,经过高通滤波检测出路面不平整产生的转向系统干扰力矩,通过助力电机提供相反大小的力矩对其进行补偿;针对路感信息与路面振动干扰在频率上区分界限的不固定性,设计了一种在线可调节滤波器截止频率的控制方法,避免对车辆路感信息正常传递的影响;仿真结果表明,所设计的补偿控制策略能够有效衰减不平路面干扰力矩到方向盘的传递.     

电动助力转向系统控制策略及其仿真研究

针对EPS电动助力转向系统低速时转向轻便性不够和高速时转向路感不强的特点,提出了一种结合相位超前补偿、惯性补偿电流和阻尼补偿电流等的复合控制策略.通过深入研究电动助力转向系统(EPS)的结构、工作原理及性能要求,建立了转矩传感器、输入转向轴、电机及输出轴的动力学模型,设计了助力系统复合控制策略,并将所设计的复合控制器在EPS台架系统中进行了多组仿真和试验.通过对试验数据和曲线进行详细分析,结果表明:提出的控制策略能够较好的实现EPS系统操纵性能要求,提高了系统的助力跟踪精度,满足了低速时转向轻便性和高速时转向路感强的要求,且全车速范围内操纵稳定性好,具有一定的理论价值和实用价值.     

车辆线控转向路感模拟控制研究

针对车辆线控转向路感模拟控制受外界扰动大、建模困难等问题,基于线性自抗扰控制(LADRC)技术设计了一种车辆线控转向路感模拟控制算法.建立了线控转向路感控制仿真模型,包括驾驶员模型、线控转向系统模型、两自由度车辆模型、轮胎模型及控制器模型等,在给定道路函数条件下进行了系统仿真验证.结果表明,所设计的线性自抗扰控制器可以...     

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.     

线控转向系统路感模拟控制研究

线控转向系统用总线技术取代了方向盘与转向轮之间的传统机械连接,驾驶员无法获得路面信息,需模拟产生路感;通过建立方向盘总成模型,将生物免疫原理与模糊理论应用到路感模拟控制策略中,设计模糊免疫PID控制器用于路感模拟;选取行驶工况为蛇行工况,以20km/h和100km/h作为低速和高速输入进行仿真;结果表明,采用模糊免疫PID控制器控制路感电机模拟产生的路感跟随目标路感力矩的效果更好,适应性更强。     

基于模糊与遗传优化PID的电动助力转向系统的设计与实现

针对电动助力转向(EPS)系统设计时路感不清晰合理的问题,提出了一种基于模糊推理的电动助力转向目标电流的确定方法;针对传统PID控制参数难整定的问题,设计了一种基于遗传优化PID的控制算法,快速跟随目标电流的变化,达到控制电机输出转矩的目的。为了缩短研发周期和降低成本,基于dSPACE,搭建了EPS半实物仿真实验平台并进行实验测试研究。结果表明,基于模糊方法确定的目标电流,路感清晰合理,满足低速轻便性和高速稳定性,遗传优化的PID控制器响应速度快,超调量小于5%,实现了的良好的助力效果。     

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.     

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。     

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.

     

Steady-state drifting stabilization of RWD vehicles

A control scheme to stabilize rear-wheel-drive (RWD) vehicles with respect to high-sideslip cornering (drifting) steady-states using coordinated steering and drive torque control inputs is presented in this paper. The choice of coordinated control inputs is motivated by the observed data collected during the execution of drifting maneuvers by an expert driver. In addition, the steering and drive torque input variables directly correlate to a human driver's steering wheel and throttle commands. The control design is based on a comprehensive vehicle model with realistic tire force and drive-train characteristics, and validated in a high-fidelity simulation environment.     

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。