随着电子信息技术的高速发展,线控技术已经被很多研究机构和汽车厂家运用到了汽车控制结构上。汽车线控技术使转向系统中取缔了液压、机械控制装置等部件,从而节省了车内空间,降低了整车质量。除此之外,由于线控系统控制算法的灵活性和多样性以及其系统参数可调的特性,相比于传统机械转向系统,线控转向汽车的动力学控制具有更大的发展空间和更光明的前景,线控转向已成为国内外研究热点。线控转向技术(Steer-by-Wire,SBW)的应用使得汽车可以突破传统的方向盘控制形式。在新型转向操纵形式中,操纵杆线控转向的优势有其不可替代性,它不仅适用于残疾驾驶者使用,同时操纵杆线控转向使转向系统的安装更随意,也提高了车内空间利用率,又可解决汽车转向时“轻”与“灵”的矛盾。如何通过合理的设计角传动比保证车辆良好的操纵稳定性是本文研究的主要内容之一。同时考虑到SBW系统具有可变传动比的独特特性,本文利用这一特性,在对操纵杆SBW系统转向行为进行辨识基础上,进行了满足不同驾驶员转向行为特性的针对性变角传动比设计,从而实现驾驶员个性化转向。本文结合国家自然科学基金项目“线控转向系统操纵杆及其双向控制方法研究”(编号:51105165),“基于驾驶员特性的新型线控转向系统控制机理和评价方法”(编号:51575223),针对操纵杆新型线控转向系统进行了针对不同转向行为特征的变角传动比控制策略的设计。本文主要进行了以下研究工作:(1)搭建驾驶模拟器为了采集并分析驾驶员的转向特性,大量实验必不可少。因为实车实验中可调参数有限,同时能够实现的工况也不够丰富,所以,本文选择灵活性和丰富性更强的搭建驾驶模拟器试验,完成转向行为辨识及分类所需的数据采集。本文首先提出驾驶模拟器的组成结构和工作原理。随后,本文介绍了驾驶模拟器主体、模拟器操控台等重要组成部分。(2)对驾驶员转向行为特性进行分类本文选用K-means算法对驾驶员行为特性进行分类;利用已搭建的驾驶模拟器,选择Car Sim中的各种转向试验工况,采集25名驾驶员的转向实验数据;在已有研究的基础上,选取并采集能够表征驾驶员转向行为特性的参数,建立参数数据库;利用K-means算法实现特征参数的聚类,进而将驾驶员的转向行为分为谨慎型、较为谨慎型、较为激进型和激进型四种类型。(3)针对性变角传动比设计本文在对驾驶员转向行为辨识分类的基础上,针对谨慎型、较为谨慎型、较为激进型和激进型四类转向行为分别进行变角传动比设计,以满足不同驾驶习惯的个性化需求。在操纵杆较小的摆角范围内,设计四种驾驶模式下最合适的变横摆角速度增益策略。(4)仿真和实验验证在完成针对驾驶员转向行为特性的变角传动比设计的基础上,首先对此控制策略进行Car Sim和Simulink联合仿真。在此之后,利用硬件d SPACE1103和Car Sim、Simulink两个软件进行硬件在环实验,并且利用Car Sim RT完成实时仿真。针对仿真和实验结果进行分析,从而评价本文所设计的变角传动比控制策略。