四轮转向干预下电动助力转向控制策略研究

四轮转向（4WS）车辆相较于前轮转向（FWS）车辆具有更高的灵活性,其后轮转向在提高车辆操稳性的同时转向阻力矩也发生变化,使得原电动助力转向系统助力策略与四轮转向车辆不匹配,对行车安全产生影响.本文以线性二自由度车辆模型为基础,对比分析了前轮转向车辆与四轮转向车辆的转向特性,提出电动助力转向修正控制策略.仿真结果表明,角阶跃工况下,有助力修正的四轮转向车辆,驾驶员操纵方向盘力矩与驾驶前轮转向车辆基本一致,既保证了四轮转向车辆低速时的操纵轻便性,也兼顾了高速时的操纵稳定性.     

遥控履带车辆的转向控制方法

为提高遥控履带车辆的操纵稳定性,研究了转向控制系统的控制方法.遥控履带车辆的转向控制由转向控制系统执行遥控驾驶指令控制转向拉杆行程予以实现.基于系统输入/输出关系构建了遥控转向操纵闭环系统模型,分析了遥控车辆的转向操纵特性.从人工转向操纵的特点出发,针对遥控信息环节引入的时间滞后,设计了预测和断续转向控制方法.试验证明,转向控制方法能够满足遥控履带车辆的方向控制要求.     

线控转向稳定性控制设计

在线控转向系统中,方向盘和车轮相互独立,为车辆实现最佳的稳定性提供了很大的设计空间.本文通过Simulink和CarSim软件联合仿真建立了带有线控转向系统的车辆模型,对车辆模型进行了稳定性分析;提出了基于线控转向系统的主动安全控制算法;通过CarSim和LabVIEW联合建立的硬件在环试验平台实现了整车仿真数据与硬件台架信号的互相通信,并验证了主动安全控制算法.这为线控转向车辆稳定性的研究提供了一种新的思路和方法.     

基于独立脉冲转向系统车辆稳定性控制

为了提高车辆操纵稳定性,本文集成独立转向和主动脉冲转向提出了一种主动后轮独立脉冲转向(ARIPS)控制策略,并对此进行理论分析和试验研究.通过建立ARIPS系统仿真动力学模型,研究此系统的运行对悬架性能的影响并分析不同转向脉冲控制参数对车辆稳定性的影响.依据仿真分析和频率分析方法确定最优脉冲参数.设计ARIPS控制器及脉冲转角分配模块,基于CarSim和Simulink进行联合仿真分析,验证ARIPS的控制性能.研制并安装主动脉冲转向系统,基于试验Lexus车辆进行整车试验研究,验证ARIPS系统的实用性.仿真和试验结果表明:验证了ARIPS系统的可行性和经济性,ARIPS控制能有效提高车辆的操纵稳定性,比主动后轮转向(ARS)和主动后轮脉冲转向(ARPS)具有更好的控制效果,对改进四轮转向(4WS)系统的性能提供了一个新的研究方向和试验基础.     

汽车电动助力转向系统的振型分析

针对汽车电动助力转向系统工作过程中经常出现的振动现象,采用振动分析理论研究了由转向盘、电动机转子和输出轴3个集中质量组成的控制对象的振型,包括无阻尼系统和粘性阻尼系统的振型.并以转向轴式这种最常用的电动助力转向系统的结构参数进行分析,采用Matlab软件的符号运算工具箱推导出系统的两个固有频率.结果表明控制对象是小阻尼的,在低频共振频率范围内更是如此,由此造成了在低频共振频率附近的Bode图上出现一个很高的共振峰.     

车辆转向工况准确模拟方法研究

 以虚拟轮胎与地面间的相互作用力为思路,构建由电动助力转向系统、转向阻力矩加载装置及测控系统组成的车辆电动助力转向系统(EPS)试验平台,研究车辆转向工况的准确模拟方法。设计双闭环实时控制策略,以提高力矩加载装置伺服电机的力矩输出精度,并从软件、硬件层面设计伺服电机防超程控制策略,以保障试验平台应用过程的安全性。对某乘用车原地转向工况进行EPS 试验平台模拟试验,并对试验平台控制系统的实时性进行硬件在环试验,结果表明,设计开发的控制系统及其控制算法能够满足实时性、准确性要求,实现了车辆转向工况在EPS 试验平台上的准确模拟,可为车辆EPS 控制器的开发、调试提供良好的试验环境。     

车辆行驶转向角的图像检测方法

针对车辆建模及安全分析所需转向角数据的简便自动化检测问题,提出了一种新的车辆行驶转向角的图像检测方法.该方法将CCD传感器搭载于车辆上构成视觉检测系统,对CCD采集的转向轮图像进行轮廓边缘点提取,并对边缘点进行了椭圆拟合.根据圆的旋转角度检测法,计算了初步转角值及转向,利用车辆运动的连续性特点对数据进行有效性判断,根据转角增量的统计量对角度增量进行修正,得到了当前车辆的转向角度及转向.实验表明,该方法测得的转角值与方向盘转角检测系统测得的车辆转角值之间的平均误差为0.25624°,在车辆转角所在的密集区间[-4.15°,4.15°]内,两者的误差均值约为0.1°,并且该方法可在日间有效地实现车辆行驶转向角的检测.     

基于模糊控制的叉车线控转向系统变传动比研究

叉车是工业搬运车辆,对于转向特性要求比其他车辆更高。文章根据理想传动比的概念,以线控转向传动比的控制为研究对象,线控转向系统整车二自由度模型为基础,结合叉车自身特点与转向要求,提出了传动比模糊控制策略,旨在进一步改善系统的转向性能。根据TE30型托盘搬运叉车的数据进行实际计算和分析,给出了基于车速、方向盘转角的叉车动态转向系统变传动比的模糊设计方法。仿真结果表明,利用模糊控制方法确定的传动比可使车辆在低速行驶时"灵活",高速行驶时"迟钝",使灵敏度趋近于常数,有利于提高叉车操作稳定性,减轻驾驶员的负担。     

基于遗传PID的动静液复合转向优化控制研究

由于履带车辆常运行于恶劣的环境中,采用动静液复合转向机构的某型履带车辆在转向过程中,静液系统压力存在较大的波动,严重影响了车辆的转向等性能.为了使履带车辆动、静液系统配合平稳,采用电液比例阀替代实车上采用的充油阀,并在Matlab仿真平台下建立了动静液复合转向的系统模型,对转向过程的静液系统压力变化等情况进行了仿真.为了改善系统的综合性能,设计了遗传PID控制器,控制器可根据静液系统压力波动状况实时控制进入液力耦合器的油量.仿真结果表明,改进后的系统工作过程平稳,动态响应迅速,能够很好地抑制了转向过程中静液系统压力的波动,提高了车辆转向的综合性能.     

四轮转向车辆转向特性分析及试验研究

为了深入研究四轮转向车辆的操纵稳定性,运用自动控制理论对采用质心零侧偏角控制策略的四轮转向车辆的转向特性进行了计算机仿真研究.主要就车速、轮胎侧偏刚度、整车质量、重心位置等因素对整车操纵稳定性的影响趋势进行了分析.同时对四轮转向样车的研制进行了说明,并将其用于仿真及试验.仿真和试验结果表明,相对于前轮转向车辆,高速时四轮转向车辆总体上有利于操纵稳定性,但不同因素的变化也会导致出现一些不利于操纵稳定性的趋势.     

两种四轮转向车辆操纵稳定性的仿真分析

对前后轮转向比为定值和实现最优控制的两种四轮转向车辆的操纵稳定性进行了仿真对比分析.在建立四轮转向车辆操纵动力学模型的基础上,对四轮转向车辆的动力学响应进行仿真,并将仿真结果与前轮转向车辆做比较.仿真结果表明:两种四轮转向车辆在中高速行驶时均显著提高了车辆的操纵稳定性,但前后轮转向比为定值的四轮转向车辆会加重驾驶员负担,而最优控制四轮转向车辆会使驾驶员保持原来的转向感觉.     

电动助力转向系统控制技术的研究

从汽车对转向系统性能要求出发,制定电动助力转向系统的相关控制策略,包括助力控制、回正控制及阻尼控制,并通过相关的软、硬件设计实现该控制策略,可对汽车转向过程的各个环节进行控制．为检验所制定控制策略及所设计控制软件的合理性,进行了电动助力转向系统和进口系统装车对比试验,结果表明,自主研发的电动助力转向系统与进口系统性能接近,不仅转向操纵平顺,而且具有良好的助力特性,基本达到装车使用的要求．     

零差速式综合传动履带车辆的转向动态特性

针对履带车辆转向时的直驶滚动阻力、转向离心阻力、直驶加速阻力、转向刮土阻力和转向加速阻力等对转向动态特性的影响,以良好路面(如水泥路、农村公路)上的中心转向、液压转向调速系统工作压力和其最高安全压力关系研究为基础,采用零差速式液压转向综合传动,合理匹配转向传动机构,得到了能够保障车辆应对各种转向工况时的工作压力.试验表明:工作压力为最高安全压力的60%～80%时,可保障车辆具有良好的动态转向稳定性.     

基于轮边电机4WID电动汽车线控转向控制策略

对电动汽车的线控转向系统结构和基于两自由度的车辆动力学模型对线控转向稳态增益不变的理想转向传动比进行了设计;同时,利用MATLAB/Simulink建立线控转向系统数学模型和主动转向控制策略。在主动转向控制中,通过理想转向传动比和模糊滑模变结构动态稳定性主动控制算法,控制补偿轮边转向电机的转角。通过正弦输入的仿真试验表明,以理想转向传动比为基础,设计的此算法能满足车辆前轮转角实时补偿的需求,进而可有效提高了汽车的行驶稳定性。     

车辆悬架系统与电动助力转向系统的集成控制

在建立悬架和转向系统整车动力学模型的基础上,分析主动悬架系统与电动助力转向系统性能之问的相互关系及协调机理,提出调整双系统控制参数的联合优化方法,对主动悬架系统进行自校正控制,对电动助力转向系统进行PID控制,研究集成系统结构参数和控制参数的耦合问题.仿真结果表明,与不加控制、单系统控制相比,集成控制下车辆转向助力效果增强,反应车辆姿态的质心加速度、横摆角速度、车身侧倾角等都有明显提高,车辆的行驶平顺性和操纵稳定性均得到明显加强,整车性能得到提高.     

汽车四轮转向神经网络控制系统

针对车辆的非线性特性问题,以闲环评价为出发点,利用神经网络理论,提出了一种基于神经网络的四轮转向系统的设计方法,为四轮转向自适应控制系统的设计提供新的方法.     

四轴车辆全轮转向的最小转向半径模式研究

通过调整双前桥转向传动机构以适应四轴车辆的全轮转向,研究得出转向中心线由3、4桥中心移至2、3桥中间且靠近3桥对车辆转向特性的影响可以忽略. 在双前桥转向的基础上,以降低轮胎磨损、减小转弯半径为目标设计了四轴车辆最小转弯半径模式的控制算法. 另外,为减小后两桥车轮向外滚出让驾驶员有摆尾感觉,在控制输出时加入了定延时. 仿真结果表明所设计的控制器提高了四轴车辆的机动性,并且有效地改善了摆尾现象.      

基于电液耦合转向系统的车辆载荷变化补偿控制

商用车载荷变化范围较大,导致车辆转向阻力矩变化范围较大;所以在车辆载荷发生变化时,驾驶员所需操纵力矩将随之变化,会使同一车辆的转向操纵手感随载荷变化而不同。针对这一问题,以一种新型电液耦合转向系统为硬件基础,提出了车辆载荷变化补偿控制策略。采用理论公式及Truck Sim软件仿真的方式分析了车辆载荷变化对转向阻力矩的影响,建立两者之间的对应关系;进而设计补偿系数。利用已搭建电液耦合转向系统硬件在环实验台对所提出的控制策略进行验证.结果表明:当带有补偿控制的车辆载荷发生变化时,驾驶员施加在转向盘处手力矩变化轻微,说明控制效果较好,有效减小驾驶员转向操纵手感的变化。     

松软地面下履带车辆斜坡转向特性

越野环境下的松软地面是履带车辆行驶的主要地形,在这种条件下行驶不可避免地要进行斜坡转向操作,履带车辆的斜坡转向特性值得重点关注.针对研究履带车辆斜坡转向特性的必要性和重要性.根据履带车辆转向的运动特点,建立了坡道转向动力学模型,结合地面力学理论,进一步深入研究履带车辆在松软地面下斜坡转向特性.通过履带车辆在斜坡上完成规定半径转向动作所需的滑转率这一指标,来分析坡角、地面性质、转向半径对履带车辆斜坡转向性能影响,为履带式无人车的设计、路径规划和跟踪控制打下基础.     

履带滑移和转向中心线偏移对车辆稳态转向特性的影响

履带车辆的稳态转向特性直接影响到其工作效率以及安全性。本文建立了履带车辆稳态转向的数学模型并提出了数值求解方法,将履带滑移半径以及转向中心线移动量作为其稳态转向特性的评价指标,并进行了仿真分析,结果表明:随着转向半径和车速的变化,滑移半径以及转向中心线移动量的增大或减小,影响车辆的转向稳定性。