基于LabVIEW PXI的汽车SBW系统硬件在环试验研究

文章以建立的七自由度非线性车辆模型、线控转向模型、轮胎模型和转向阻力矩模型作为动力学研究基础,基于LabVIEW PXI开发了汽车线控转向(steer-by-wire, SBW)系统硬件在环试验台,其总体结构包括转向盘总成、转向执行总成、控制器、信息采集系统以及阻力模拟系统;通过LabVIEW中建立的数据传输模块将CarSim输出数据与传感器采集数据快速传递给控制器,实现对路感电机和阻尼模拟伺服电机的转矩控制。对转向盘和转向轮分别进行的路感模拟试验和负载模拟试验结果表明,转向盘转矩和转向轮负载力矩都能较好地模拟出车辆实际的变化情况,且力矩变化具有较好的一致性,通过转向盘能够间接感知前轮转向负载的变化情况。     

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.     

汽车线控转向系统实验平台开发

为了满足车辆工程专业建设新工科的要求,该文开发了优化转向传动比和转向路感的汽车线控转向系统实验平台。首先,分析了实验平台的设计目标、总体方案和工作原理。然后,进行了驾驶员路感模拟模块、转向执行模块、线控转向控制模块和转向轮转向阻力模拟模块设计和实验平台人机界面设计。最后,分析了路感实验和转向回正实验。实验平台用于汽车电子控制技术等课程实验教学,提高学生的工程意识、实验能力、创新设计能力和产品开发能力。     

基于联合仿真的线控转向系统控制策略的研究

文章应用ADAMS软件建立了某型轿车14自由度的整车模型,其次应用Matlab建立线控转向系统路感模拟的动力学模型和转向执行机构的动力学模型,最后通过ADAMS和Matlab的联合仿真建立了线控转向系统的控制策略。通过机械式转向系统和线控转向系统在特定工况下转向特性联合仿真的比较和分析,可见线控转向系统是基本符合转向特性要求的。     

四轮独立驱动电动汽车仿真平台开发*

设计了轮边电机驱动和线控转向系统的结构,建立了电动汽车的线控转向系统和轮边电机的数学模型。采用Carsim与MATLAB/Simulink软件进行联合仿真,建立了基于线控转向的四轮轮边电机独立驱动的电动汽车整车动力学仿真研究的平台;通过选择典型的New York和开环控制的稳态圆周转向试验工况仿真工况,对所搭建的电动汽车的驱动和转向特性进行了仿真验证。仿真试验结果表明:所搭建的电动汽车动力学仿真平台在两种典型工况下均能较为合理地反映出四轮独立驱动的电动汽车的轮边电机输出转矩和转向系统响应特性,为开展四轮轮边电机独立驱动的电动汽车动力学控制研究奠定了良好的基础。     

C-EPS硬件在环仿真平台设计与控制策略验证

为了方便管柱式电动助力转向(column type electric power steering, C-EPS)控制系统的设计与研究,应用MATLAB/dSPACE实时仿真系统等工具搭建了C-EPS硬件在环仿真平台。构建了转向阻力矩计算模块,并由dSPACE控制伺服电机来输出转向阻力矩;设计了具有助力模式、回正模式和故障模式的C-EPS控制策略,并利用本平台对电流跟随、转向助力轻便性等项目进行了硬件在环仿真试验。结果表明:电流跟随试验中电机实际电流相对目标电流约有0.05 s的滞后;在5 km/h的低速工况下转向输入力矩从11 N·m降到2 N·m,具有较好的转向轻便性,且能实现主动回正功能;在60 km/h的高速工况下转向输入力矩随车速提高而增大,从而保证车辆具有良好的行驶稳定性。可见,我们所搭建的平台能够实现C-EPS控制策略的硬件在环仿真,这为C-EPS的后续开发打下了基础。     

汽车线控转向系统的路感反馈技术综述

汽车线控转向系统取消了转向盘与转向轮之间的机械连接,通过力反馈装置提供转向时的转向盘阻力矩以实时提供路感反馈.路感反馈是线控转向系统的核心技术之一.总结了线控转向系统的国内外研究现状、实现线控转向系统路感反馈的几种典型结构和路感产生的机理,分析了线控转向系统路感反馈的多种控制算法和控制方法;研究了线控转向系统路感反馈的实验方法,为研发线控转向系统提供了参考.     

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。     

面向侧翻试验的线控主动转向试验台架构建

为了研究通过线控主动转向系统实现的侧翻控制,需要建立合适的试验台架.首先分析了面向侧翻的线控主动转向硬件在环实验平台结构,建立了整车模型、实验管理软件和硬件平台.硬件平台中包括转向器、磁粉制动器转矩模拟加载装置和数据采集装置.分别在75°方向盘角脉冲、25°方向盘角阶跃、20km·h~(-1)车速紧急调头、80km·h~(-1)车速双移线和70km·h~(-1)车速蛇形工况下,对仿真和实验下的表征整车侧翻程度的车身侧倾角进行了监测,得到两种结果相近,说明了该试验台架的侧翻实验的适用性.     

线控转向系统关键技术综述

汽车转向系统先后经历机械转向、液压助力转向和电动助力转向几个阶段,然而目前电动助力转向或电控液压助力转向等难以满足智能汽车对转向技术的需求。线控转向系统作为线控智能底盘重要组成部分,是智能汽车架构中必不可少的智能转向系统。为剖析线控转向中的关键技术和发展趋势,本文将从线控转向的发展概况谈起,之后分别针对线控转向系统关键软硬件技术进行了全面概述,包括对比分析了4种路感反馈策略、智能算法在位置闭环的应用及双电机协同控制策略、基于线控转向中主动前轮转向的车辆稳定性控制研究、面向功能安全方面的软件冗余方案和硬件冗余方案;最后,对线控转向系统的未来研究趋势进行了展望,指出线控转向系统将朝着真实舒适、精准快速、安全可靠和集成控制的方向发展。     

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。     

铰接装载机线控转向系统

线控转向系统将电液比例、计算机、自动控制等高新技术充分结合,取消装载机原有转向系统中方向盘与转向轮之间机械(或液压)的联系,使装载机的转向灵敏度可以根据工况进行调节、为驾驶员提供合适的路感,解决了装载机作业效率与高速行走稳定性之间的矛盾,从而提高作业效率,降低操作人员的劳动强度,简化装配过程,同时使装载机的遥控驾驶成为可能.设计了装载机线控转向系统的液压系统、电控系统的软硬件,并在样车上进行了试验,结果表明装载机在安装线控转向系统后可以满足实际使用要求.     

电动汽车EPS系统助力特性及其蛇形实验仿真研究

为了研究电动汽车EPS系统控制策略和助力特性等关键技术对汽车的操纵稳定性和转向路感的重要性,建立了EPS系统动力学模型和汽车三自由度转向动力学模型。设计了基于曲线型助力特性的EPS系统控制策略。进行了蛇形实验仿真。结果表明:蛇形实验过程中,随着车速的提高,汽车的操纵稳定性和路感随之降低;并且曲线型助力特性更具有在转向轻便性和路感之间达到理想的平衡点的优势。对于指导EPS系统的开发、兼顾汽车行驶的轻便性和路感、提高汽车行驶的操纵稳定性和安全性,以及对于电动汽车及其底盘集成控制系统的开发都具有重要的工程应用意义。     

基于dSPACE的汽车主动前轮转向试验台设计

以宝马和采埃孚联合开发的主动前轮转向系统为原型,基于dSPACE实时仿真系统,设计并搭建了主动前轮转向系统的硬件在环实时仿真试验台,给出了试验台的系统架构图,重点分析了试验台的实时仿真过程、主动转向控制方案、变传动比执行电机以及双行星齿轮机构的工作过程。基于此试验台,通过可变传动比、双移线等试验项目验证了主动前轮转向系统的可变传动比、横向稳定控制等功能,为主动前轮转向系统的开发和相关控制器的设计提供了支持。     

混合动力汽车控制策略硬件在环仿真开发平台

为提高混合动力系统仿真的精度,有效开发控制策略,提出了一种硬件在环的混合动力系统实时仿真开发平台.建立了混合动力系统的动态模型,搭建了包含实车控制器的驾驶员硬件在环实时仿真平台.针对一款ISG混合动力汽车进行了仿真实验.结果表明,建立的实时仿真系统能比较准确地模拟实车特性,取得了良好的效果.     

PMSM驱动系统建模及其实时仿真平台设计

硬件在环实时仿真系统可以方便电机控制策略测试,显著缩短电机控制策略的研发周期,文章针对永磁同步电机(permanent magnet synchronous machine, PMSM)驱动系统,建立PMSM+三相逆变器主电路数学模型,并运用改进的CORDIC算法,利用System Generator(SG)搭建系统被控对象仿真模型,基于Xilinx公司ZYNQ开发板,设计一套基于现场可编程门阵列(field programmable gate array, FPGA)和LabVIEW虚拟示波的实时仿真平台,在该平台上对SG建立的逆变器主电路及电机系统模型进行硬件在环仿真。测试结果与Simulink中仿真结果对比表明,该文建立的基于FPGA的电机驱动系统硬件在环仿真模型能够准确模拟电机变频系统的运行特性。     

低附着路面电动助力转向控制策略

车辆在低附着路面转向时转向阻力矩大幅降低,导致转向盘转矩随之减小,严重影响驾驶员的路感,易导致事故的发生.鉴于此,提出电动助力转向电流补偿控制策略以提高低附着路面驾驶员路感.利用扩展卡尔曼滤波方法估计出低附着路面前轴侧向力,进而计算出补偿电流值.在MATLAB/Simulink中建立系统仿真模型,利用实车试验数据与仿真数据对比,验证了仿真模型的准确性.不同行驶工况的仿真结果显示采用本文提出的控制策略后,转向盘力矩显著提高,使驾驶员在低附着路面下的路感与正常高附着路面相同,可以有效防止驾驶员的误操作,提高车辆行驶安全性.     

车辆主动转向与电子稳定控制系统的协同控制

为提高车辆行驶时的操纵稳定性和安全性,本文通过协同控制策略研究分析了主动转向与ESP对车辆操纵稳定性的影响。首先基于主动转向的二自由度线性车辆动力学模型设定上层协同控制策略,及下层主动转向控制器和ESP控制器,并结合CarSim与Matlab/Simulink平台完成主动转向系统、双PID控制的ESP系统、及其协同控制的整车模型搭建,然后再基于硬件在环试验台进行高附着路面和低附着路面的双移线试验,最后对比分析不同工况下主动转向与ESP协同控制相对其独立控制下的车辆质心侧偏角和横摆角速度响应曲线。结果表明本文设计的主动转向与ESP协同控制策略相对其独立控制,可更好地提高车辆的操纵稳定性。可见主动转向与ESP协同控制的稳定性控制效果明显提高,在极限工况下能将车辆控制在安全行驶的稳定范围内。     

汽车电动助力转向系统控制策略的研究

在分析电动助力转向系统(EPS)结构和工作原理的基础上,建立了转矩传感器、输入转向轴、输出转向轴及助力电机的数学模型,设计了直线型EPS助力特性曲线。提出了一种带输入信号相位超前补偿的增量式闭环PID控制策略。在MATLAB/Simulink环境下,建立了EPS系统仿真模型,对所设计的控制策略进行仿真。仿真结果表明:所设计的控制策略提高了EPS工作的实时性,可以满足汽车行驶时低速转向的轻便性和高速转向保持较强路感的要求。     

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。