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线控转向系统汽车的主动转向控制研究

机械设计与制造 2024年第1期395卷 180-185页

作者：谢立刚陈勇郭晓光北京信息科技大学机电工程学院北京100192 新能源汽车北京实验室北京100192 北京电动车协同创新中心北京100192

以线控转向系统汽车为研究对象,为提高车辆在低附着路面以及高速行驶时的行驶稳定性,提出了一种基于指数趋近律的滑模控制算法。基于Simulink与Carsim平台,建立整车模型,并对转向执行总成部分进行频率响应特性分析,验证其工作稳定性。... 详细信息

以线控转向系统汽车为研究对象,为提高车辆在低附着路面以及高速行驶时的行驶稳定性,提出了一种基于指数趋近律的滑模控制算法。基于Simulink与Carsim平台,建立整车模型,并对转向执行总成部分进行频率响应特性分析,验证其工作稳定性。根据固定转向增益,设计理想角传动比曲线,并设计滑模控制器实现车辆的主动转向功能。仿真结果表明,与PI控制器的结果相比,这里所提出的控制策略可以更有效地实现主动转向功能。

关键词：线控转向理想传动比滑模控制主动转向

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汽车线控转向系统自适应变增益传动比设计

郑州大学学报（工学版） 2024年第5期45卷 8-15,29页

作者：寇发荣方博张新乾常航涛西安科技大学机械工程学院陕西西安710054

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。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... 详细信息

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。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。采用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进行预处理,构建神经网络数据集;设计蛇算法优化的BP神经网络(SO-BP),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。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。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,两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。

关键词：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

车辆线控转向系统的永磁同步电机谐波抑制策略

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重庆理工大学学报（自然科学） 2024年第3期38卷 33-45页

作者：张君龙安源王伟屈翔重庆理工大学机械工程学院重庆400054 重庆理工大学汽车零部件先进制造技术教育部重点实验室重庆400054

为解决车辆线控转向系统的永磁同步电机因谐波电流引起的相电流畸变问题,提高车辆横向控制的跟随性和回正力矩估算的准确性,设计了基于扩张状态观测器和积分滑模控制器的永磁同步电机谐波抑制策略。使用扩张状态观测器实现对电机基波电... 详细信息

为解决车辆线控转向系统的永磁同步电机因谐波电流引起的相电流畸变问题,提高车辆横向控制的跟随性和回正力矩估算的准确性,设计了基于扩张状态观测器和积分滑模控制器的永磁同步电机谐波抑制策略。使用扩张状态观测器实现对电机基波电流环的dq电流估算,完成解耦及扰动补偿,根据从估算电流中提取的5、7次谐波电流设计积分滑模控制器实现对谐波电流的解耦与抑制。通过Carsim和Matlab/Simulink仿真平台搭建电机对拖和整车仿真模型,结果表明,该策略对额定转速和超额定转速时的5、7次谐波电流有良好抑制能力,可以提高电机转角控制的精确性和回正力矩估算的准确性。

关键词：线控转向永磁同步电机扩张状态观测器积分滑模观测器谐波电流抑制

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基于线控转向车辆的路径跟踪控制研究

基于线控转向车辆的路径跟踪控制研究

作者：陈豪重庆理工大学

学位级别：硕士

随着车辆控制技术趋向智能化和线控化,目前广泛应用的电动助力转向系统(electric power steering,EPS)难以满足底盘全局线控化的要求,线控转向系统(steerby-wire system,SBW)的发展解决了这一难题,成为智能汽车发展的关键技术。本研究... 详细信息

随着车辆控制技术趋向智能化和线控化,目前广泛应用的电动助力转向系统(electric power steering,EPS)难以满足底盘全局线控化的要求,线控转向系统(steerby-wire system,SBW)的发展解决了这一难题,成为智能汽车发展的关键技术。本研究针对线控转向车辆的路径跟踪控制问题,考虑到车辆在中低速和高速工况下的运动特性差异,设计一种考虑车辆状态参数估计和前轮转角误差控制的路径跟踪分层控制策略(上层为参数估计策略,下层为横向控制策略),有效提高车辆控制精度,减小横向误差,并抑制输入信号(横摆角速度、质心侧偏角)的振荡。论文首先根据线控转向系统工作原理,建立了仅包含转向系统下层执行机构的线控转向整车模型,并通过软件仿真验证了该模型的有效性。与传统的机械转向系统相比,各转向特性参数最大误差不超过3.15%。考虑到传感器测量值存在噪声干扰,论文在上层设计车辆参数估计策略,为下层横向控制策略提供可靠的参数信息。该策略基于车辆不同行驶速度工况下的非线性强弱程度,设计基于线性二自由度模型的卡尔曼滤波器和基于非线性三自由度模型扩展卡尔曼滤波器,以估计车辆的横摆角速度和质心侧偏角。仿真结果表明相较于单一估计算法,该估计策略提升了计算精度,并有效抑制了信号波动。下层设计横向控制策略,该控制策略考虑到中低速工况下车辆非线性较弱,因此针对中低速设计基于LQR(Linaer Quadratic Regulator)理论的DM-LQR(Double model LQR controller)控制器;而在高速工况下车辆具有较强的非线性,且难以建立精度高的非线性模型,所以在该工况下设计不依赖数学模型的模糊PID(Proportio n Integration Derivative)控制器。并设计基于模糊规则的权重控制器,通过车辆实时行驶速度选择不同的控制方法。为减小前轮转角误差,设计符合阿克曼转向原理的理想前轮转角计算方法,并利用PID理论和算术平均值法控制实际前轮转角与理想前轮转角间的误差,解决本文建立的单轨模型的局限性。最后,对本文设计的横向分层控制策略进行软件仿真验证,结果表明,该控制策略有效减小了车辆在各个速度工况下的路径跟踪横向误差。加强了车辆的路径跟踪能力、提高了跟踪精度。

关键词：智能车辆线控转向路径跟踪横向控制参数估计

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线控转向前轮转角跟踪控制策略的对比研究

成都工业学院学报 2024年第1期27卷 13-17页

作者：张鑫玉董明丰西华大学汽车与交通学院成都610039

为在有限时间内对线控转向执行系统的转角进行精确跟踪,提出了一种快速终端滑膜控制(FTSM)对前轮转角进行跟踪控制的方法,并验证了该控制器的稳定性。在Simulink中搭建转向系统仿真模型,以该模型替换Carsim软件自带的机械转向系统,搭建... 详细信息

为在有限时间内对线控转向执行系统的转角进行精确跟踪,提出了一种快速终端滑膜控制(FTSM)对前轮转角进行跟踪控制的方法,并验证了该控制器的稳定性。在Simulink中搭建转向系统仿真模型,以该模型替换Carsim软件自带的机械转向系统,搭建出线控转向系统联合仿真模型。并将PID控制、滑膜控制(SMC)、非奇异终端滑膜控制(NTSM)与快速终端滑模控制(FTSM)策略对前轮转角的跟踪效果对比。在仿真实验中,FTSM控制下的前轮转角在梯形工况下和双纽线工况下有最好的控制效果,能够满足线控转向车辆的性能要求。

关键词：线控转向快速终端滑膜控制前轮转角

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线控转向系统冲击噪声评价指标的定义及验证

中国机械 2024年第16期 117-120页

作者：刘宇澄上海临港电力电子研究有限公司

线控转向系统取消了转向盘和转向执行机构之间的机械连接，因此与传统齿轮齿条转向系统存在显著结构差异，这为其异响问题的解决带来了新的挑战。本研究基于某型线控转向系统，通过建立有限元模型，并将谐波叠加法重构的标准路面谱带入... 详细信息

线控转向系统取消了转向盘和转向执行机构之间的机械连接，因此与传统齿轮齿条转向系统存在显著结构差异，这为其异响问题的解决带来了新的挑战。本研究基于某型线控转向系统，通过建立有限元模型，并将谐波叠加法重构的标准路面谱带入标准整车动力学模型获得的齿条力作为激励，有限元瞬态分析结合二次开发，获取了模型在时间历程中的最大接触应力增量，并定义了INF来综合表征线控转向系统异响发生的强度和频率；最后通过整车道路试验，对INF作为冲击噪声评价指标的有效性进行了验证。

关键词：线控转向冲击噪声评价指标有限元分析

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基于预警边界的线控转向主动安全控制研究

计算机仿真 2024年第3期41卷 139-144页

作者：虞井生罗石刘艳广丁华江苏大学汽车与交通工程学院江苏镇江212013

为提高传统线控转向车辆转向稳定性,提出一种基于相平面预警边界的主动安全控制策略。首先,建立质心侧偏角与质心侧偏角速度β-β相平面图;其次,针对传统相平面稳定区域划分所用双线法在低路面附着系数时存在不足,提出“平行四边形”边... 详细信息

为提高传统线控转向车辆转向稳定性,提出一种基于相平面预警边界的主动安全控制策略。首先,建立质心侧偏角与质心侧偏角速度β-β相平面图;其次,针对传统相平面稳定区域划分所用双线法在低路面附着系数时存在不足,提出“平行四边形”边界法改善相平面稳定区域的划分,并以稳定域边界建立预警边界模型。然后基于预警边界设计线控转向主动安全控制器,设计预警度PID控制器和横摆角速度滑模控制器联合决策横摆力矩,以保持车辆稳定行驶,避免失稳状态从而起到主动安全作用;最后,结合Simulink和CarSim联合仿真结果表明,控制器能够有效避免线控转向车辆失稳,提高了主动安全性。

关键词：线控转向相平面平行四边形预警边界主动安全滑模控制

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基于模糊控制的车辆线控转向变角传动比研究

汽车实用技术 2024年第3期49卷 15-23页

作者：许斌夏晨陕西德臻零部件科技有限公司陕西西安710021 长安大学汽车学院陕西西安710064

为了提高线控转向车辆的操纵稳定性,文章首先在不同速域下对车辆响应进行研究,确定车辆稳态增益的变化特征。其次对不同方向盘输入频率的车辆响应进行分析,确定以转向输入频率为模式切换的阈值条件。然后对方向盘中位与“死区”的关系... 详细信息

为了提高线控转向车辆的操纵稳定性,文章首先在不同速域下对车辆响应进行研究,确定车辆稳态增益的变化特征。其次对不同方向盘输入频率的车辆响应进行分析,确定以转向输入频率为模式切换的阈值条件。然后对方向盘中位与“死区”的关系进行探究设计传动比的增量规律。最后,基于多因素的分析设计变结构传动比模糊控制器,并通过典型工况进行仿真研究。结果表明,在稳态回转试验工况下该策略在低车速下车辆转弯半径明显小于机械转向系统,并随着车速的提高横摆角速度响应降低但仍高于机械转向,这符合理想传动比的设计要求。同时在中间转向试验工况中,该策略下的车辆横向位移更小,符合在中间转向位置需要较大转向输入的预期。

关键词：线控转向模糊控制转向输入频率变角传动比

基于扩展卡尔曼的线控转向系统转角传感器故障诊断

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广西科技大学学报 2024年第1期35卷 76-83页

作者：李笑晨谭光兴广西科技大学自动化学院广西柳州545616

车轮转向角度传感器是汽车动力系统中重要的器件之一,其可靠性直接影响车辆的安全。针对线控转向系统转角传感器的可靠性问题,首先,分析线控转向系统的结构特点,建立三自由度的非线性车辆模型,以及传感器故障种类模型;其次,基于扩展卡... 详细信息

车轮转向角度传感器是汽车动力系统中重要的器件之一,其可靠性直接影响车辆的安全。针对线控转向系统转角传感器的可靠性问题,首先,分析线控转向系统的结构特点,建立三自由度的非线性车辆模型,以及传感器故障种类模型;其次,基于扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)算法,利用传感器输入的转角信息,通过车辆模型估计出汽车状态,例如横摆角速度、质心侧偏角等,再与汽车状态传感器测得的实际值生成残差,构建故障诊断向量并提出诊断策略来实现转角传感器的故障诊断;最后,搭建Carsim/Simulink仿真平台进行联合仿真。结果表明该算法可以准确地识别出转角传感器发生的故障。

关键词：线控转向扩展卡尔曼滤波(EKF) 故障诊断传感器