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受到常规车载电源系统功率限制,电控技术在商用车转向系统上的发展较为缓慢。目前商用车仍普遍采用液压助力转向系统(Hydraulic Power Steering System,HPS)。HPS能耗大,且助力特性无法随车速变化,高速行驶时驾驶员“路感”较差。在商用车电动化、智能化发展背景下,一种将电动和液压相结合的新型电液耦合式转向系统(Electro-hydraulic Coupling Steering System,EHCS)成为商用车转向技术发展的新方向。EHCS在HPS的基础上增加了助力电机和电子控制单元,利用电控技术实现转向系统主动转矩、转角控制,具有能量密度大、智能化程度高的特点。但EHCS仍主要通过液压系统克服转向阻力矩,电动系统只能改善驾驶员转向手感,输出力矩较小,未能显著降低转向系统能耗。针对EHCS的不足,本文在HPS结构基础上,设计了一种新型混合动力电控转向系统(Electronically Controlled Hybrid Power Steering System,ECHBPS)。ECHBPS中,电动助力矩通过转阀扭杆和新设计的助力矩耦合装置向循环球转向器耦合。本文根据ECHBPS工作原理及助力矩耦合装置工作特性,对液压助力子系统参数进行了重新匹配;通过Simulink与Trucksim的联合仿真,研究了ECHBPS操纵稳定性与节能性;建立了ECHBPS综合评价指标,采用改进的粒子群优化算法对ECHBPS系统参数进行了优化。本文的研究内容如下:(1)介绍了ECHBPS的系统构成及工作原理,建立了基于Simulink的ECHBPS模型、基于Trucksim的整车模型。通过电动系统和液压系统台架试验与仿真试验结果对比,验证了模型的准确性。(2)为了降低助力矩耦合装置对转向手感的影响,通过实车试验和转向阻力矩理论分析,确定了商用车在正常行驶最低车速下的最大转向阻力距,并以此为依据对液压助力子系统参数进行了重新匹配。匹配结果显示:相比于HPS,ECHBPS液压缸的缸径减少17.48%,系统流量减少28.57%。(3)根据商用车驾驶员在转向工况下的偏好手力矩设计了电动助力子系统及液压助力子系统的助力特性曲线。根据商用车操纵稳定性开环评价方法,通过仿真试验对比了ECHBPS和HPS性能。结果显示:在原地转向工况和转向轻便性工况中,ECHBPS最大转向手力矩分别降低21.01%和22.91%;在转向盘中心区工况下,ECHBPS转向“路感”提升109.06%。通过仿真试验分析了ECHBPS系统能耗,并与HPS进行了比较。结果显示,ECHBPS在直行工况、低速转向工况和高速转向工况中,系统能耗分别降低65.99%、34.85%、15.74%。(4)建立了单点预瞄驾驶员模型,在人—车—路闭环客观评价体系下,建立了综合考虑商用车操纵稳定性和转向系统能耗的ECHBPS综合评价指标。采用熵权法计算了ECHBPS综合评价指标中各子指标的权重系数,研究了单个系统参数变化及两个系统参数同时变化对ECHBPS综合评价指标的影响。结果显示:系统参数对ECHBPS综合评价指标的影响较大,非线性较强。(5)为了进一步提高ECHBPS综合性能,提出了一种带有多样性增强机制、使用压缩因子的动态邻域环状拓扑结构粒子群算法(D-DNLPSO),并采用D-DNLPSO对ECHBPS的8个系统参数进行了优化。优化后,ECHBPS综合评价指标提升11.11%,ECHBPS操纵稳定性综合评价指标提升4.05%,能耗指标提升27.26%。优化结果表明,相比于标准PSO,改进后的D-DNLPSO能够找到质量更高的解,且搜索效率较高。