汽车线控转向系统自适应变增益传动比设计

作     者：寇发荣 方博 张新乾 常航涛 

作者机构：西安科技大学机械工程学院 

出 版 物：《郑州大学学报(工学版)》 (Journal of Zhengzhou University(Engineering Science))

年 卷 期：2024年

学科分类：08[工学] 082304[工学-载运工具运用工程] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51775426) 

主　　题：线控转向 横摆角速度增益 变传动比 SO-BP神经网络 路面附着系数 

摘      要：转向传动比是影响车辆主动安全性及操纵稳定性的重要因素。为改善线控转向车辆在低附着系数路面下的转向特性,设计了随路面附着系数和车速变化而自适应调整的变增益传动比。(1)建立汽车二自由度模型,分析影响横摆角速度增益的因素,并通过仿真得到影响因素与增益之间的数据关系。(2)利用Min-Max归一化方法,将影响因素与横摆角速度增益之间的数据预处理,构建神经网络数据集;设计蛇算法优化的BP神经网络(SOBP),利用预处理后的数据集对SO-BP神经网络进行训练,由此动态获取变横摆角速度增益。(3)采用变横摆角速度增益与侧向加速度增益按比例综合的策略,设计线控转向变增益传动比。(4)利用Simulink-CarSim搭建线控转向整车模型,分别在高附着系数路面双移线工况和低附着系数路面角阶跃工况下,将所设计的变增益传动比与传统定增益传动比进行对比分析。结果表明:高附着系数路面条件下,2种传动比车辆的行驶轨迹误差保持在3%以内,而变增益传动比车辆的转向盘转角峰值降低了9.1%;低附着系数路面条件下,变增益传动比车辆在中低车速下的横摆角速度稳态值降低了22.3%、峰值降低了24.6%,中高车速下的横摆角速度稳态值降低了6.6%、峰值降低了10.8%。变增益传动比不仅可以提高车辆在高附着系数路面上的转向灵敏度,也改善了在低附着系数路面上行驶的安全性与操纵性。