论文部分内容阅读
随着汽车电动助力转向(Electric Power Steering System,EPS)系统的成熟和普遍使用,主动转向技术(Active Steering System)逐渐走进了大众视野。主动转向为汽车操纵稳定性控制提供了更好的控制方法和性能,为未来自动驾驶、自动避障和自动导航技术的发展和实现提供了可能。EPS系统用于改变转向系统的力矩传递特性,但不能改变转向系统的角位移特性。主动前轮转向(Active Front Steering,AFS)系统在驾驶员转向盘转向角输入的基础上,通过一套行星齿轮变传动比装置,施加附加的转向干预,不仅优化了车辆对驾驶员输入的响应,而且能够在紧急工况下提高车辆的稳定性。EPS与AFS组合式转向系统,能够有效改变转向系统的角位移和力传递特性,较好的实现汽车转向“轻”与“灵”的协调控制,是未来汽车转向系统的发展方向。装配有EPS和AFS组合式转向系统的车辆,当AFS系统工作时,变传动比执行机构会改变转向系统的传动比,助转角电机附加转角干预会引起转向阻力矩的变化。由于行星轮系的力矩传递特性,这部分转向阻力矩变化量会传递到转向盘上,被驾驶员所感知,表征为转向盘突变力矩。AFS附加转角干预引起的转向盘突变力矩会加剧驾驶员的紧张心理,容易使驾驶员产生误操作,不利于驾驶安全。本文基于Simulink建立EPS、AFS系统模型,车辆模型选用CarSim商用软件,搭建Simulink与CarSim联合仿真平台。在EPS控制策略方面,课题组已有多年研究,并取得一定研究成果。针对AFS系统,本文将基于轮胎回正力矩估计路面附着系数,采用模型预测控制理论实现不同路面附着系数的横摆角速度的跟踪控制。在EPS与AFS的协调控制研究方面,设计一种基于齿圈输出式的主动转向执行机构,分析转向盘突变力矩产生的原因,并利用EPS系统设计转向盘突变力矩补偿控制器。最后,通过搭建的Simulink与CarSim联合仿真平台,对设计的控制策略进行仿真试验验证。