电液比例阀旁通流量式ECHPS系统设计与试验

针对液压助力转向(HPS)系统无法兼顾低速转向轻便性和高速转向路感的问题,提出了电液比例阀旁通流量式电控液压助力转向(ECHPS)系统。通过试验获得了驾驶员偏好的方向盘转矩,通过仿真得到了典型车速下的等效转向阻力矩。以典型车速和转向盘转矩下的助力油压与特征点助力油压的残差平方和最小为目标函数,对转向系统参数进行了优化,设计了基于驾驶员偏好转矩的随速可变助力特性。通过台架试验验证了可变助力特性设计方法的正确性,制定了基于自适应模糊滑模控制的控制策略,进行了双纽线和高速中间位置小转角转向道路试验。道路试验结果表明:与装备HPS系统的车辆相比,装备ECHPS系统的车辆低速转向轻便性提高了35.3%,高速转向路感提高了52.2%。     

重型商用车旁通流量控制式ECHPS建模与性能研究

针对重型商用车采用固定助力特性的液压转向系统引起高速操控失稳的问题,设计了具有可变助力特性的比例阀旁通流量式电控液压转向系统。运用AMESim建立了包含各子模型的系统仿真模型,通过分析转向阻力矩与车速的关系,获得了比例阀电流与车速的特性关系,进而对不同车速下的比例阀位移特性及典型车速下的助力特性进行了仿真分析,结果显示：40 km/h和80 km/h的最大助力油压比低速20 km/h的最大助力油压分别下降了约50％和65％,满足了重型车高速操控性要求。在此基础上进行了台架试验,结果表明：该系统典型车速下试验和仿真的助力特性曲线变化趋势、饱和区最大油压以及操纵力矩均基本一致,可很好的兼顾重型车低速转向轻便性和高速操控性。     

旁通流量式ECHPS系统功率流模型与节能特性

为了降低目前商用车广泛采用的液压助力转向(HPS)系统的能耗,设计了基于比例电磁阀控制旁通流量的新型电控液压转向(ECHPS)系统,研究了新型ECHPS系统在改善车辆操稳性的同时,在降低转向系统能耗方面的效果.分析了ECHPS系统各模块的功率平衡关系,基于Matlab/Simulink建立了ECHPS的功率流模型,采用模糊PID控制算法对ECHPS系统中比例电磁阀的阀芯位移进行控制,仿真分析了动态多工况下ECHPS系统的功耗,并进行了大客车ECHPS道路试验.结果表明:仿真结果与试验结果基本一致,所建的ECHPS系统功率流模型有效;与HPS系统相比,ECHPS系统在整车空载与满载试验时的功率损耗分别降低了7.0%和15.6%;驾驶员主观评价的整车高速路感得到明显改善.     

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%.     

分布式驱动电动汽车操纵性改善控制策略设计

根据分布式电动汽车各轮驱动/制动转矩独立精确可控的特点,设计了一种改善车辆操纵性能的控制策略.根据不同车速下理想的助力特性曲线设计了差动助力转向控制策略以改善转向轻便性,根据优化的横摆角速度参考模型设计了转矩矢量分配控制策略以改善操纵灵敏性,最后利用纵向力分配算法将两者结合形成差动助力转向/转矩矢量分配联合控制策略.实车试验结果表明,操纵性改善控制策略在保证驾驶员路感信息的前提下明显减小了转向盘转矩,减小了转向盘转角,降低了驾驶员操纵负担.明显提高了整车横摆角速度响应,有效地抑制了车辆的加速不足转向特性,显著地改善了分布式驱动电动汽车的操纵性能.     

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.     

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.     

电动液压助力转向系统仿真

依据电动液压助力转向(EHPS)系统的参数,运用AMESim软件建立了电动液压助力转向系统仿真模型.分析了车速参与系统控制时对助力特性的影响.相同扭矩下,高速时提供助力较小,低速时提供助力较大.既可保证转向轻便性,又防止高速时转向盘发飘.转向盘角速度参与控制后,提高了系统的跟随性.改善了系统的回正性能.将仿真所得调试控制参数用于实际控制系统中,进行了台架实验.实验结果表明,电动液压助力转向系统的实际控制效果与仿真结果相同.     

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。     

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。     

基于自动驱动控制的EPS性能教学测试系统的研究与设计

基于自动驱动控制的EPS性能教学测试系统,既能保证汽车在低速行驶转向时保持轻便性,又能使得汽车在高速行驶时路感较好。面对不同的驾驶员,系统具有自主学习功能,能根据驾驶员操纵方向盘的习惯,提供适合驾驶员的助力特性。并且使用Labview开发的上位机软件通过CAN接口将车速、扭矩、电流及电压显示出来,描绘出电动助力特性曲线。此教学测试系统以理论和实践相结合,为培训人员实时展示测试步骤和结果,实现了教学实训的目的。     

考虑驾驶员个体差异的汽车EPS控制仿真分析

行车安全与驾驶员、车辆、道路等密切相关,而不同驾驶员个体之间的特性差异很大。文章将驾驶员分为A(熟练)、B(一般)、C(生手)3类,给定的行驶路径作为驾驶员模型的输入,转向盘转矩作为模型的输出;将A类驾驶员的输出转向盘转矩作为期望值,考虑不熟练驾驶员因对侧向力感知缺乏而导致的误操作转矩的影响,提出了一种跟踪期望驾驶特性的汽车电动助力转向系统(electric power steering,EPS)控制策略,建立了能够表征驾驶特性(熟练程度等)并考虑误操作转矩的驾驶员模型,与车辆组成人-车闭环系统。仿真结果表明,采用跟踪期望驾驶特性的汽车EPS控制策略,改善了汽车的操纵稳定性,减轻了驾驶员的转向负担,从而验证了该控制策略的有效性。     

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AMESim的电动液压助力转向系统的仿真研究

根据电机转速对转向性能的影响,确定电机转速与方向盘转速和车速的对应关系。利用仿真软件AMESim建立电动液压助力转向系统的仿真模型,包括方向盘输入模型、液压机械模型、轮胎模型和电机控制模型。其中设置方向盘输入为力输入和角输入两种输入端口,采用等效节流阀模拟转阀,轮胎与地面的转向阻力使用齿条两端加载等效滑动摩擦力来模拟,电机控制使用转速环、电流环双闭环PID控制方法。通过三种典型工况的仿真,量化分析控制方法对车辆转向性能的影响,包括转向轻便性、路感、助力响应速度以及稳定性,仿真结果验证了控制方法的有效性,并为控制方法的优化提供了依据。     

基于仿人智能控制的汽车动力转向系统

传统的液压动力转向系统容易出现过助力现象,能耗大、对环境有油污染.电动助力系统是通过带微处理器的控制器控制电动机提供助力的一种伺服控制系统,电动助力是汽车转向系统的发展方向.在对汽车电动助力转向系统深入研究的基础上,针对驾驶员操作习惯的差异、路况等的复杂性和不确定性,提出了一种新的鲁棒性强、适应性好的控制算法,并在实际车辆转向系统中得到了应用,实践证明该控制算法兼顾了控制效果和人的感觉(路感),控制效果令人满意.     

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EPS助力电流决策

分析了采用模糊控制方法获得EPS系统目标助力电流的可行性,设计了以转向盘转矩传感器的信号和车速传感器的信号为输入,以目标助力电流为输出的模糊控制器,通过仿真及结果分析验证了这种方法的可行性。     

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.     

轮毂驱动电动汽车的差动助力转向与回正控制

为了改善车辆转向轻便性和方向盘的回正能力,开展了利用左右车轮的转矩差实现差动助力转向和回正控制研究。首先利用转向系统模型预测方向盘力矩,根据助力特性曲线计算不同车速下的理想助力矩,由两者获得理想的方向盘力矩。以实测方向盘力矩与理想方向盘力矩的偏差作为控制目标,进而得到差动助力矩。以实现差动助力矩为目标,以横向稳定性为优化目标,基于二次规划方法对车轮驱动转矩进行最优分配,实现差动助力转向控制。最后根据方向盘转角特性,提出了差动助力转向与回正控制的结合方法。基于CarSim和MATLAB的联合仿真,证明提出的控制方法能改善车辆的转向轻便性和方向盘回正能力。     

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。