线控转向系统路感模拟及硬件在环仿真试验

线控转向(steer-by-wire,SBW)系统由于取消了转向盘与转向轮之间的部分机械连接,需要对路感进行模拟设计。文章通过分析路感的影响因素,对路感进行了设计;基于LabVIEW PXI平台搭建了线控转向系统路感模拟硬件在环仿真平台,选取双纽线试验和中心区特性试验进行了硬件在环仿真试验。试验结果表明,该文提出的路感模拟方法能够给驾驶员提供良好的路感,满足汽车低速行驶时转向轻便和高速行驶时路感清晰的要求,搭建的硬件在环仿真平台可以方便地用于线控转向系统的研发。     

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。     

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。     

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。     

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.     

汽车线控转向系统转向控制研究

针对汽车线控转向系统在转向盘和转向轮之间不存在机械连接的问题,进行适当的转向控制,使转向轮转角与转向盘转角的关系根据行驶状况实时调整.分析了线控转向系统转向控制的实现结构、工作原理和控制目标.从车辆动力学与控制的角度归纳分析了转向控制的内容,包括转向传动比算法、车辆稳定性控制、四轮转向控制、路径跟踪控制和转向电动机控制算法等方面,分析了经典控制方法、鲁棒控制方法、滑模控制方法、智能控制和分数阶PID控制等多种控制方法.分析了线控转向系统转向控制的试验技术,指出了转向控制研究的应用前景和发展趋势.结果表明:线控转向系统进行适当的转向控制能提高汽车操纵稳定性.     

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。     

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.     

液压助力转向系统刚度和路感特性分析

转向系统刚度和路感是车辆转向系统重要特性,由于助力特性的引入,两者呈现出强烈的非线性特征。通过建立包含转向立柱和扭力杆刚度的转向系统数学模型,研究了转向系统刚度和路感随着助力特性变化率而变化的趋势。通过比较两种典型助力特性对转向系统刚度和路感的影响,进一步验证了上述结论。该结论为转向系统的准确建模和转向系统特性合理匹配都提供了参考建议。     

基于新型趋近律的智能无人车辆线控转向系统滑模控制

路径跟踪是智能无人车辆的关键技术之一，其中，对线控转向系统的精确控制是影响智能无人车辆路径跟踪精度的重要因素.为提升线控转向系统在未知扰动下的转角动态响应性能和路径跟踪精度，本文基于一种新型趋近律设计了改进滑模控制方法并应用于线控转向系统.首先，考虑模型不确定、系统摩擦和齿条力建立线控转向系统数学模型.然后，分析得到滑模趋近律的设计原理，通过设计参数调节函数构建了一种新型滑模趋近律实现趋近速度的动态调节，并对比分析了其在离散形式下的性能.最后，针对线控转向系统，设计改进滑模控制方法.仿真和试验结果表明，改进滑模控制方法能够改善线控转向系统对转角的动态响应性能，提高路径跟踪精度.     

商用车混合动力电控转向系统的操稳性与节能性

为了提高重型商用车的高速转向"路感",并降低转向系统能耗,在电液复合式转向系统的基础上提出了一种带有助力矩耦合装置的混合动力电控转向系统(electronically controlled hybrid po-wer steering system,ECHBPS).阐述了ECHBPS的结构组成和工作原理,以降低转向系统能耗为目标,对液压助力子系统参数进行了重新匹配,根据驾驶员在不同车速下偏好的转向盘力矩,设计了电动助力子系统和液压助力子系统的助力特性曲线,建立了ECHBPS功率损耗模型.进行了Matlab/Simulink与Trucksim的联合仿真,结果表明:与传统的液压助力转向系统(hydraulic power stee-ring system,HPS)比较,在原地转向工况下,ECHBPS转向轻便性提高了21.3%;在转向盘中心区转向工况下,ECHBPS的转向"路感"提高了108.96%;在转向工况及直线行驶工况下,ECHBPS能耗分别降低了15.74%和62.61%.     

汽车转向技术的发展

线控转向是汽车转向系统发展中最新的技术,它便于和其他系统集成、统一协调控制。介绍了汽车线控转向系统的体系构成、工作原理和主要特点,阐述了线控转向系统的关键技术和主要发展,展望了其研究发展趋势和应用前景。     

基于LabVIEW与Trucksim联合仿真的地面转向阻力跟踪策略

为了解决商用车驾驶过程中转向力矩跟踪精度不高,反馈给驾驶员的路感出现偏差与滞后问题,通过选取两轴商用车二自由度车辆模型对Trucksim内置阻力矩的计算进行推导,采用高精度正交编码传感器对方向盘转角进行解析,将解析后的前轮转角通过CAN(controller area network)发送器发送到LabVIEW的CAN接收模块,借助转向系统实验台实现LabVIEW与Trucksim的联合仿真.结果表明,LabVIEW通过控制PXI(PCI extensions for instrumentation)驱动伺服电机产生的模拟地面转向阻力矩能够很精确地跟踪上Trucksim输出的前轮地面转向阻力矩,并且及时反馈给驾驶员适当的路感,为商用车转向系统助力的设计提供依据.     

线控转向系统前轮转角控制策略研究

针对汽车线控转向车辆,以四轮转向车辆模型为基础,将四轮转向车辆的横摆角速度和质心侧偏角作为参照控制目标,研究了线控转向车辆转向传动比在车速以及转向盘转角发生变化时,随车辆转向特性变化而进行优化设置的问题。仿真结果表明,基于参考模型横摆角速度反馈控制方案设置的变传动比控制整体性能最好。     

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.     

装载机线控转向容错设计与实现

介绍了装载机线控转向原理,提出了装载机容错线控转向设计方案及实现方法。装载机线控转向容错设计主要采用硬件冗余容错技术,对传感器、控制器等主要部件采用冗余来提高系统容错能力和可靠性。     

汽车电动式动力转向系统转向路感研究

对汽车转向路感的形成进行了讨论，给出了路感的定义并对转向路感进行了量化，将路感强度作为评价控制系统的一项性能指标，介绍了电动式动力转向系统的组成，并对系统进行了动力学建模，分析了影响路感的主要因素，得到转向路感曲线，为PD控制器的设计提供了依据。     

电动助力转向系统控制策略的仿真分析

建立了电动助力转向系统的数学模型,根据路感强度的表达式,运用伯德图进行了频域分析,并制定了比例微分助力的控制策略。结合考虑车身侧倾的三自由度汽车模型和轮胎模型,建立了用于分析电动助力转向特性的仿真模型,针对转向轻便性、高速回正性和合适路感的多重目标,进行了方向盘正弦输入和方向盘撒手仿真试验,总结出了控制器参数在不同车速和转向盘输入转矩下的变化规律。     

考虑线控转向非线性和不确定性的转向角控制

研究了线控转向系统的转向轮转角跟踪控制.控制算法的设计建立在对轮胎回正力矩的非线性特性以及系统参数不确定性进行分析的基础上,并考虑了执行器力矩受限的情况.基于一种条件积分方法,设计前馈加抗积分饱和的状态反馈控制算法来获得期望的转向轮转角.根据非线性控制理论,通过建立李雅普诺夫函数,证明线控转向控制系统的渐进稳定.最后,通过实车试验证明控制算法能够有效实现转向轮转角的精确跟踪控制.     

汽车转向系统发展简述

本文综述了汽车助力转向系统的发展,包括传统机械转向系统,液压助力转向系统,电液助力转向系统和下一代线控电动转向系统。阐述了汽车转向系统发展的状况,指出了各种转向系统的结构特点、工作原理及优缺点,并展望了汽车线控转向系统未来的发展方向。