论文部分内容阅读
线控转向(Steering-By-Wire System,简称SBW)是一种全新的转向技术。它取消了方向盘与转向轮之间的机械连接,摆脱了传统转向系统的限制,可以自由设计转向系统的角传递和力传递特性,对提高车辆的操纵稳定性以及主动安全性有重要的意义。线控转向系统是转向系统的重大革新,代表了未来转向系统的发展趋势。
线控转向系统可以分为两个子系统,驾驶员操作子系统以及车轮转向执行子系统,这两个系统之间通过高速率FlexRay总线连接。本文围绕基于FlexRay总线的线控转向系统研究,以北京工业大学线控转向实验台架和线控转向实车为控制对象,主要工作如下:
首先建立了基于魔术公式轮胎(Magic Formula)的车辆非线性动力学模型以及转向结构模型,并且在Matlab/Simulink下对模型进行仿真验证。
其次针对线控转向系统上层控制策略以及下层控制策略进行了深入的理论研究和试验验证。上层控制策略包括前轮转向控制策略和路感控制策略,一方面,从车辆转向稳定性的分析出发,研究了横摆角速度和侧向加速度联合反馈控制的前轮转向控制策略,使车辆实际横摆角速度和侧向加速度趋近理想值,提高了车辆在各种工况下的操纵稳定性。另一方面,以驾驶员喜好的方向盘力矩特性为研究目标,提出了以方向盘转角、车速以及侧向加速度为关系的路感控制策略。
之后根据线控转向系统的结构设计了转向控制器,构成了线控转向系统的主控节点,为线控转向实验提供了可靠的硬件平台。同时,在硬件平台的基础上,根据模块化编程的思想,实现了线控转向的总线通信以及相关控制策略的软件编程。
最后建立了基于dSPACE系统的硬件在环仿真实验平台和线控转向实车平台,对线控转向系统进行硬件在环实验,实现相关控制策略的验证。硬件在环实验与实车实验结果表明线控转向系统能够在不同的行驶工况下提高车辆的操纵稳定性,同时,驾驶员获得真实的路感信息。