分布式转向系统是一种新型的转向形式,取消了转向盘与转向轮之间的机械连接,驾驶员的操作意图通过线束传递给转向执行系统,因此转向系统的设计更加透明和自由。分布式转向路感模拟系统是驾驶员感受及检测路面信息、车辆运动状态等信息的重要途径,对于安全驾驶和舒适驾驶显得尤为重要。本文旨在解决分布式转向路感模拟问题。“路感”是指驾驶员通过方向盘获得的对路面状况及车辆运动状态的反馈。本文中,主要解决的问题就是分布式转向系统路感力矩的规划及路感力矩的精确加载,并通过仿真和试验验证了提出的分布式转向系统路感模拟控制策略能够很好的复现“路感”,给驾驶员良好的驾驶体验。本文的主要研究内容有以下几个方面:(1)提出了路感模拟系统及力矩加载控制策略的研究意义,介绍了分布式路感模拟系统的工作原理及涉及的关键问题,对路感模拟系统及力矩加载控制策略的研究现状进行调研,分析国内外各种研究方法的优缺点。(2)针对分布式转向车辆进行了路感力矩规划。目标路感力矩由转向阻力矩和助力特性两部分叠加而来。首先建立了分布式转向车辆的动力学模型,包括分布式转向系统转角分配模型,三自由度车辆模型、Magic Formula轮胎模型,估算出车辆的转向阻力矩。然后分析了三种助力特性曲线的特性,考虑到转向系统低速转向轻便性和高速路感的需求,设计出随车速增大由凸曲线渐变为凹曲线的新型助力特性曲线。针对转向阻力矩叠加助力特性曲线得到的路感力矩,进行了CarSim-Simulink联合仿真验证,结果表明规划的路感力矩具有较好的低速转向轻便性和高速路感。(3)建立路感模拟加载系统模型并进行关键参数辨识。建立了路感加载电机、减速器、扭矩传感器、转向盘组件的模型,推导各部件的传递函数,建立了完整的路感模拟系统模型。针对系统的关键参数,如路感电机摩擦力矩、力矩系数、力矩传感器刚度、路感电机减速器阻尼系数和转动惯量等,通过台架试验进行离线辨识,结合已知的参数,得到路感模拟加载系统的所有参数。(4)路感模拟加载系统稳定性分析。对路感模拟系统前向通道进行频率特性分析,系统处于不稳定状态。通过绘制不同转动惯量、阻尼系数、传感器刚度时系统前向通道的伯德图,分析转动惯量、阻尼系数、传感器刚度对系统稳定性的影响。设计了稳定性控制器来改善系统稳定性,包括串联校正环节进行极点重新配置,力矩闭环控制和前置滤波器设计。通过仿真和试验验证了系统的稳定性。(5)路感模拟加载系统多余力抑制。通过路感电机的机械特性曲线分析路感模拟系统的多余力产生机理。通过绘制不同转动惯量、阻尼系数、传感器刚度时系统扰动通道的伯德图,分析了转动惯量、阻尼系数和传感器刚度对多余力的影响。基于结构不变性原理设计了角速度前馈补偿来抑制系统多余力,并提出了角速度实时估算方法。通过仿真和试验验证了系统受到转向盘位移扰动时多余力的抑制效果明显。