智能汽车整车在环测试台转向随动系统

针对传统的转鼓平台无法测量智能汽车轮胎转角,且不能用于智能汽车变道场景测试等问题,提出以伺服电机系统为控制对象的转向随动系统,研究基于距离传感器的控制策略对于转角跟随的影响。首先,将被测智能汽车置于转向随动系统的转向台上,轮胎转向带动转向台转动,实现被测智能汽车的转向角采集;其次,在左右转向台上分别安装一对激光传感器,采集转角差作为控制系统的误差输入;然后,将输入的转角差、转角差变化率与单片机控制位置脉冲的比例积分控制参数(PI)建立两输入、两输出的模糊控制关系,以提高转向随动系统定位的准确性和稳定性;最后,根据传感器采集的数据和仿真试验数据调整参数,实现模糊控制器的优化控制。试验时,被测智能汽车的车载电脑控制方向盘以不同角速度转动,车辆控制器局域网络(CAN)总线与测试台上位机程序分别记录方向盘转角和转向随动系统转角。研究结果表明:当被测智能汽车方向盘以不同角速度进行测试时,台架的测试结果能够保持在固定区间且没有明显变化,能为智能汽车的转向性能测试提供可靠参数支持;转向随动系统的延时与被测智能汽车方向盘转角速度没有显著关系,转向随动系统的延时约为235.5 ms。     

汽车转向操纵动态特性评价

建立了驾驶员-汽车三自由度闭环模型,并用实车试验验证了模型的正确性.通过分析指定工况下方向盘动态变化情况来建立评价体系,提出了以方向盘最大转角幅值的动态变化平缓程度、方向盘最大转角速度的动态变化平缓程度以及方向盘操纵频率的动态变化平缓程度作为汽车转向操纵动态特性评价指标.针对所提的评价指标,对比研究了两种车型的转向操纵动态特性,结果显示操纵车型2较车型1,驾驶员不易感到疲劳且安全性更高.     

双流传动履带车辆方向盘操纵系统设计及仿真

液压机械差速转向机构是履带车辆的一种新型双流传动机构,能实现履带车辆无级转向。基于液压机械差速转向机构工作原理,提出了一种双流传动履带车辆方向盘操纵系统方案。根据方向盘转角和液压先导阀杆摆角的变化关系,推导出了凸轮曲线的解析表达式。介绍了液压元件的结构及工作过程,仿真分析了方向盘操纵系统的工作稳定性及跟随特性。仿真结果表明:所设计的方向盘操纵系统能满足履带车辆液压机械差速转向行驶需要。     

旋转导向钻井偏心重力稳定平台角位置控制研究

研究了旋转导向钻井偏心重力稳定平台的系统结构和平台位置控制的基本方法。利用偏心重力稳定平台的初始角位置始终稳定的特点,依靠电机驱动改变稳定平台的转角,以跟踪给定的工具面角。设计了工具面角位置控制的硬件电路,由DSPIC30F4011芯片、正交编码器以及电机组成控制回路,通过芯片的QEI模块对电机的角位置进行检测,通过程序控制电机的正转、反转及停转实现对角度位置的跟踪控制。设计了相应软件程序并实现了对稳定平台角位置的控制。模拟实验证明所设计硬件电路和软件程序的正确性,实现了对偏心重力稳定平台的角位置跟踪控制。     

智能方法在车辆操纵稳定性中的应用研究

在汽车操纵动力学研究现状的基础上,建立了线性汽车二自由度模型.在汽车以不同车速行驶时,通过方向盘角阶跃输入,运用径向基函数网络建立了汽车横摆角速度与方向盘转角之间的映射关系.方向盘角阶跃输入的识别结果表明,当汽车以不同车速行驶时,这种识别汽车方向盘转角的方法是可行的,并且具有识别精度高、运算速度快等优点.     

基于稳态增益的主动转向系统可变传动比模型

分析了主动前轮转向系统双行星齿轮机构的工作原理,根据前轮转角的合成机理,分别建立了方向盘转角和叠加转角的运动学模型,通过比较单、双行星齿轮机构输出轴与输入轴的转速差,发现双行星齿轮机构比单行星齿轮机构的传动效率高,从而进一步推导出基于双行星齿轮机构的电机转角随方向盘转角及传动比的变化关系;为了改善汽车的动态转向特性及其在高速直线行驶时的抗干扰能力,以车速为输入变量,参考车辆系统稳态增益的变化范围,构建了可变传动比计算模型.MATLAB/Simulink仿真结果表明:通过该模型计算得到的转向系统角传动比能够随着汽车行驶工况灵活变化,主动调整前轮转角,提高了汽车的操纵轻便性和行驶安全性.     

基于CarSim的线控转向汽车理想传动比的设计研究

为设计线控转向汽车的理想转向传动比,以提高汽车转向时的操纵稳定性,基于Car Sim实车模型进行车辆特性化仿真分析,推导了实际横摆角速度增益的计算公式,以此为基础对线控转向系统的变角传动比特性进行分段研究。中低速段采用定增益法,将遗传算法与汽车操纵稳定性评价指标相结合,优化从方向盘转角到汽车响应的固定横摆角速度增益,以作为中低速段理想传动比的设计依据;中高速段提出将横摆角速度增益与侧向加速度增益按可变权重共同控制的方法设计理想转向传动比。通过Car Sim/Simulink联合仿真,选取双移线实验工况、角阶跃实验工况及稳态加速回转实验工况对控制方法进行验证。实验结果表明,基于所提出的实际横摆角速度增益,采用横摆角速度增益与侧向加速度增益相结合的方法分段设计理想传动比,能够减轻驾驶员的转向驾驶负担,提高汽车转向时的操纵稳定性。     

基于主动前轮转向控制的汽车侧风稳定性研究

文章针对高速汽车在侧风环境下的气动稳定性问题,建立汽车空气动力学与汽车多体动力学的动态双向耦合分析模型;考虑线性二次型调节器(linear quadratic regulator, LQR)的主动前轮转向控制对高速车辆侧风稳定性的影响,并采用定方向盘转角验证主动前轮转向模型的鲁棒性;对比分析某轿车在有、无主动前轮转向控制下的运动与流场特性。研究结果表明,在侧风作用下,有、无主动前轮转向控制的车辆最大侧向位移分别为0.13 m和1.98 m,最大横摆角分别为0.41°和-2.33°,其中最大侧向位移减小了93%,最大横摆角减小了82%,因此采用主动前轮转向控制可以明显改善汽车的侧风稳定性。     

基于GRNN网络车辆方向盘转角识别方法

为改善车辆的操纵安全性以及为自动转向系统和智能泊车系统的研究提供理论基础,本文给出一种新的汽车方向盘转角识别方法.建立了驾驶员—车辆闭环模型,并通过试验验证车辆模型.通过给定方向盘转角输入求解得到用于GRNN网络训练的车辆状态参数,运用GRNN网络建立以车辆状态参数来识别方向盘转角的映射模型.与RBF网络相比,GRNN神经网络具有更高的辨识精度.进行整车仿真,所建立的GRNN神经网络能较精确地识别方向盘转角并与仿真结果有较好的一致性.     

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.     

双前桥转向三轴汽车的操纵稳定性

双前桥转向三轴汽车的前两桥转向角比值会对车辆操纵稳定性产生影响,建立了包含轮胎魔术公式的双前桥转向三轴汽车2自由度运动微分方程,数值仿真了汽车对转向轮角阶跃输入的稳态和瞬态响应,对比了前两桥转向角比值对几种轴距和质心位置不同的汽车稳态和瞬态响应的影响,得到了稳态横摆角速度增益、反应时间和超调量等操纵稳定性指标随前两桥转向角比值变化的规律.结果表明根据车辆设计参数改变前两桥转向角比值可以改善车辆操纵稳定性.     

新型汽车转向参数测量仪装卡机构研究

汽车（含场内机动车辆）转向系统性能好坏直接影响汽车的安全。国内现有测量装置仅适合具有标准形状的方向盘的转向系统性能检测，其测量精度普遍不高，且依赖于安装的准确。分析现有转向参数测量装置及测试方法，创新性地提出新的装夹机构，并研制了相应的测量装置。该机构由卡爪、调节手轮、螺杆、底盘等组成。本装置是集找正、定位、夹紧三合一的非自定心机构，可快速简单调整，定位精度高，灵活的装夹方式可适应不同类型和尺寸的方向盘的使用需要。新的装卡机构已由国家知识产权局授予实用新型专利权。     

汽车EPS回正控制与仿真试验研究

为了改善汽车转向轻便性的问题以及解决传统EPS系统所带来的汽车回正性能降低的问题,建立了基于SIMULINK的电动助力转向系统仿真模型,创建了基于系统环和控制环的控制策略,提出了基于转向盘转角和目标操纵转矩的PID控制方法,通过仿真与试验拟合出转向盘转角θh——目标操纵转矩TdMap图.运用MATLAB仿真EPS助力效果与实车试验对比验证设计的控制策略,改善了汽车的助力回正性能,提高了汽车的转向轻便性和行车安全性.     

轻型电动汽车电子差速器设计

针对双轮毂电机独立驱动的轻型电动汽车,根据汽车转向行驶时内、外侧车轮转速与转向角和车体速度之间的关系,提出了一种基于方向盘转角和车轮转速的电子差速控制方案;设计了硬件电路、实时差速计算算法,并编写了汇编语言程序;进行电路调试验证了该差速器设计的可行性.     

基于协作机器人的飞机总装驾驶方向盘操纵曲线测试

针对飞机总装测试过程中,人工从外部获得飞机驾驶操纵位移/力曲线难的问题,提出了一种采用协作机器人代替人工进行操作,并利用机器人自身关节上传感器测得其操纵曲线的方法.首先建立试验系统,描述了模拟方向盘装置的加载原理,并推导出其理论操纵曲线.然后通过建立机器人的D-H(Denavit-Hartenberg)模型解算出机器人各轴角度、力矩与末端位置、受力的关系,进而转化为方向盘的转角和所受力矩关系.接着建立机器人的阻抗控制模型解决了转动方向盘因为轨迹误差造成的憋死问题,并通过实验表明机器人能够顺从方向盘的既定轨迹完成了方向盘的回转运动.通过机器人转动方向盘实验做出的操纵曲线与内部传感器的曲线对比,误差在2％以内,说明了协作机器人代替人进行测试的可行性.     

高速公路平曲线标志标线组合设计评价指标

基于驾驶模拟实验数据,结合驾驶员在高速公路平曲线的运行速度特征、转向特征与行驶轨迹特征,选择速度、方向盘转角系数与横向位置数据构建了高速公路平曲线标志标线组合设计的合理性评价指标与有效性评价指标.其中,合理性评价指标包括转向位置的合理性评价与驾驶负荷的合理性评价,采用小波分解的方法对方向盘转角系数进行多层分解,获取驾驶员转向起终点位置与高频能量,通过驾驶员转向起终点与直缓点/缓直点的距离进行转向位置的合理性评价,通过高频能量比进行驾驶员操作负荷的合理性评价.有效性评价包括运行速度控制的有效性与车辆横向位置控制的有效性,通过平均速度、运行速度与车速离散度进行速度控制效果的评价;通过平均换道次数、平均压线行驶距离进行车辆横向位置控制的有效性评价.通过实例应用验证了研究标志标线组合设置的必要性与评价指标的有效性.     

电动助力转向系统及系统模型分析

汽车电动助力转向系统的基本功能是利用电机产生助力力矩帮助转向 与传统的转向系统相比该系统结构简单 ,灵活性大 ,能较好地满足汽车转向性能的要求 ;在操纵舒适性、安全性、节能等方面也充分显示了其优越性 阐述电动助力转向系统的结构和基本工作原理 ,建立了以方向盘转角为输入、转向轴扭矩为输出的线性系统数学模型 ,定量分析了系统参数对转向轻便性、跟踪性的影响 ,并给出了系统控制电路框图     

基于ADAMS/Car的车辆频率响应仿真分析

根据车辆动力学原理,介绍了二自由度车辆模型的横摆角速度频率响应,在ADAMS/Car中建立车辆操纵稳定性仿真分析模型.通过对转向盘施加脉冲转角输入,使车辆产生横摆运动,研究车辆横摆角速度与转向盘转角的振幅比及相位差的变化规律,对车辆的横摆角速度频率响应特性做出分析与评价.结果表明,该车共振频率高,相位滞后角小,具有很好的频响特性.     

转向四连杆机构的参数分析及优化设计

利用动力学分析软件ADAMS,以汽车转向运动学为基础,对某矿用汽车转向四连杆机构进行了参数分析及优化设计。首先分析了转向机构中最小传动角对汽车转向横拉杆作用力的影响。其次,分析了机构底角和转向臂长度两个变量对汽车转向轮转角误差及转向时间的影响。最后,以转向过程中外侧车轮实际转角与理论转角误差最小为目标函数,应用ADAMS软件完成了转向四连杆机构的优化设计。     

汽车液压转向机构的设计优化

选取一款汽车液压转向机构为例子,通过动力学分析软件ADAMS对其进行设计优化。以实现汽车实际的转向角及理论转角误差最小作为优化目标,将转向梯形底角及梯形臂的长度作为设计变量,对转向机构实现优化设计。