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随着现代汽车控制理论和智能化技术的飞速发展,汽车驾驶人对汽车的操稳性、安全性、灵敏性以及舒适性等方面的要求也越来越高。汽车主动转向系统(AFS-Active Front Steering)实现了独立于驾驶员操纵方向盘时的转向干预,提高了汽车在紧急情况下的快速转弯、大侧向风作用力、不同分离系数路面的转向响应特性,满足驾驶员在中低速转向时的轻便性和灵活性,高速转向时的安全性和稳定性。因此,汽车主动转向系统是当前汽车主动安全与智能转向技术的研究热点和发展方向。本文依托于重庆市科委科研基金项目“车辆横向驾驶行为险态识别及人车交互主动安全控制研究”(批准号:cstc2014jcyj A6007),结合国内外相关研究现状,对汽车主动转向系统进行了设计,研究了基于双行星齿轮机构可变传动比的汽车主动转向系统控制特性。具体研究内容包括如下几个方面:(1)对汽车主动转向系统的转向传动机构的结构特点和工作原理进行研究分析,提出汽车主动转向系统的设计思路,设计了基于双行星齿轮变传动比的汽车主动转向系统。(2)对汽车主动转向系统的蜗轮蜗杆减速机构、双行星齿轮机构、齿轮齿条机构等传动机构进行设计分析,并基于主动转向系统中传动比随速变化的特点,分别在不同横摆角速度增益和侧向加速度增益的情况下,研究了转向传动比随速变化的特性,以及汽车转向灵敏度在不同转向传动比下随速度变化的关系。(3)根据汽车主动转向系统的双行星齿轮可变传动比机构工作原理,设计了汽车主动转向系统的理想线性和非线性变传动比特性曲线,通过仿真曲线验证了可变转向传动比设计的合理性,即汽车主动转向系统可根据驾驶员的转向意图和当前汽车的行驶路况条件,通过主动转向电机提供附加前轮转角进行补偿和调节。从而更好地协调了汽车在低速转向时的轻便性和高速转向时的稳定性。(4)在汽车转向的过程中,通过建立主动转向电机的等效电路模型,提出了主动转向电机的控制策略,研究了汽车主动转向系统的控制特性。通过MATLAB/Simulink建立主动转向电机串级PID控制模型,研究了主动转向电机在空载和负载作用下,电流、转矩、转速随时间变化的关系。通过对主动转向电机的电流环、转速环的时间响应特性进行校正,研究得出,校正后的电流环、转速环的响应时间、超调量、峰值时间都有大幅度的改善,验证了控制策略的有效性。