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主动转向系统的设计及研究

主动转向系统的设计及研究

作者：吴春伟石家庄铁道大学

学位级别：硕士

随着人们生活水平的提高的不断提高，人们对汽车的灵活性、舒适性，以及稳定性等方面的要求也越来越高。在汽车电动助力转向系统的成熟和普遍使用之后，主动前轮转向系统(Active Front Steering System，简称AFS)成为当前的研发热点。... 详细信息

随着人们生活水平的提高的不断提高，人们对汽车的灵活性、舒适性，以及稳定性等方面的要求也越来越高。在汽车电动助力转向系统的成熟和普遍使用之后，主动前轮转向系统(Active Front Steering System，简称AFS)成为当前的研发热点。主动转向系统通过可变转向传动比与主动转向干预，使汽车获得理想的转向特性，满足人们对汽车转向在低速时的灵活性要求和高速时的稳定性要求。本文在对传统转向系统的缺点分析的基础上，提出变传动比系统，介绍各类的可变传动比系统，并与宝马的主动转向系统进行比较。然后，以宝马汽车上的主动转向系统为例，详细介绍了主动转向系统的构成、工作原理、可变转向传动比的实现原理，以及双行星齿轮机构的结构及工作模式。同时，利用三维制图软件Solidworks绘制主动转向系统的三维模型，并且基于动力学仿真软件ADMAS实现了主动转向系统建模和运动学仿真。另外，设计了主动转向系统的串级控制逻辑，对控制系统中的位置环和电流环的PID参数进行了整定，并在Simulink中仿真分析。最后，采用ADAMS和Simulink对主动转向系统进行了联合仿真，进行了仿真试验验证，同时与传统机械转向系统的动力学特性进行比较。结果表明：主动转向系统实现了低速时灵活、高速时稳定安全的要求。

关键词：主动转向系统可变转向传动比动力学分析控制策略仿真

汽车主动转向系统变传动比及电机控制特性研究

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机械设计与制造 2017年第S1期 174-178页

作者：赵树恩刘成恩刘文文重庆交通大学机电与车辆工程学院重庆400074

为满足汽车高速转弯行驶时的理想转向操控性和安全性、灵敏性,分析汽车双行星齿轮机构主动转向系统变传动比特性。通过选择合适的横摆角速度增益值设计理想变传动比曲线及转向角叠加曲线,并采用基于电流环、转速环的双环串级PID控制策... 详细信息

为满足汽车高速转弯行驶时的理想转向操控性和安全性、灵敏性,分析汽车双行星齿轮机构主动转向系统变传动比特性。通过选择合适的横摆角速度增益值设计理想变传动比曲线及转向角叠加曲线,并采用基于电流环、转速环的双环串级PID控制策略对主动转向助转角电机特性进行了仿真分析,结果表明:该控制策略能有效改善汽车主动转向系统的助力转角电机的电流响应速度、超调量、峰值时间以及转速响应时间和车辆路径跟踪效果,从而提高汽车转向灵敏性和操稳性。

关键词：主动转向系统变传动比助转角电机控制特性

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轿车主动转向系统研究

轿车主动转向系统研究

作者：刘宝会吉林大学

学位级别：硕士

轿车主动转向系统研究转向轻便性和灵敏性是汽车转向系统设计中需要协调考虑的问题。转向轻便性要求驾驶员施加到方向盘的转向力要小,方向盘转动的总圈数要少;而转向灵敏性则要求在驾驶员进行转向操作时汽车转向轮的响应要迅速,车辆的... 详细信息

轿车主动转向系统研究转向轻便性和灵敏性是汽车转向系统设计中需要协调考虑的问题。转向轻便性要求驾驶员施加到方向盘的转向力要小,方向盘转动的总圈数要少;而转向灵敏性则要求在驾驶员进行转向操作时汽车转向轮的响应要迅速,车辆的动态响应要合理。在转向过程中将转向力矩与转向角度之积称为转向功,因此改变转向功的途径分为两种：(1)提供转向助力矩,减小驾驶员施加的方向盘力矩;(2)提供叠加转向角,减小需要驾驶员提供的方向盘转角。主动转向系统就是以提供叠加转角的方式来改变转向功。本文在阅读了大量国内外文献的基础上,介绍了主动转向系统中单、双行星齿轮和谐波齿轮变传动比机构的结构特点和工作原理;在主动转向可变传动比机构中单行星齿轮机构传动效率较低,谐波齿轮机构对工艺要求较高。因此,选择双行星齿轮机构作为变传动比机构,对其进行运动学分析,建立变传动比模型,推理论证其变传动比特性。本文介绍了轮胎力学的基本知识,理论推导了汽车在车辆固定坐标系和地面坐标系下的转向动力学方程,研究了汽车参数变化对横摆角速度增益和侧向加速度增益的影响;在不同传动比下,对汽车转向操作的稳态响应进行研究,通过仿真曲线的对比可以看出：低速转向时,转向系统传动比小,汽车的转向响应迅速,横摆角速度增益在一适宜范围内,随着传动比的增加低速转向响应变慢,灵活性降低;高速转向时,转向系统传动比小汽车的侧向加速度增益大,汽车不稳定,随着传动比的增大,横摆角速度增益和侧向加速度增益逐渐下降,汽车转向安全性有所提高。传统汽车无法同时兼顾高低速对转向系统的要求,因此,提出了研究转向系统变传动比的必要性。从汽车转向的稳态响应与转向系统传动比的关系出发,研究主动转向系统的角传动比控制策略,设计了理想变传动比曲线以及执行电机的力矩控制方式;在确定变传动比的上下限时,综合考虑了汽车的运行工况,汽车在市内运行时其速度低,为了满足驾驶员适宜的转向灵敏度,其传动比不应过大;高速时,考虑到转向安全性其传动比不应过低;综合考虑汽车转向时的横摆角速度增益和侧向加速度增益设计了理想传动比曲线,在理想传动比的基础上,加入传动比的上下限,通过曲线拟合的办法得到转向系统变传动比曲线。通过等效原理,将车轮、转向柱的转动惯量和转向齿条的平动质量等效为电机轴上的转动惯量,建立叠加转角模型,根据车辆的行驶状态通过变传动比曲线得出电机转角。借助于计算机仿真软件Matlab/Simulink对主动转向进行低速、高速多工况仿真研究。将仿真结果与传统汽车的仿真结果进行对比。对比显示：低速操作时具有主动转向系统的汽车侧向位移比传统汽车的侧向位移大,且横摆角速度响应迅速,在低速大转弯时,方向盘转动的总度数减少,转向灵活性增强;高速转向时,具有主动转向系统的汽车侧向位移比传统汽车的侧向位移小,侧向加速度也有所减小,高速时驾驶员误操作所引起的车辆路径变化小,从而降低了在高速路上与其他车辆相撞的危险性,高速行驶安全性有所提高。

关键词：主动转向系统变传动比车辆动力学操纵稳定性

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主动转向系统在提升汽车性能方面的创新

上海汽车 2005年第8期 36-38页

作者：雷晓峰上海交通大学

车辆在道路上行驶时,时常会出现司机未预料到的、甚至是突然出现的横摆干扰,例如在左右两侧附着系数不同(μ-split)的路面(对开路面)上制动,或受侧向风作用,或某个车轮胎压偏低等,都会导致车辆突然横摆.在这种情形下,就一般的司机而言,... 详细信息

车辆在道路上行驶时,时常会出现司机未预料到的、甚至是突然出现的横摆干扰,例如在左右两侧附着系数不同(μ-split)的路面(对开路面)上制动,或受侧向风作用,或某个车轮胎压偏低等,都会导致车辆突然横摆.在这种情形下,就一般的司机而言,他可能反应不够快,当他反应过来时,又由于其经验不足,会作出超出车辆运动动力性极限的反应和操纵,这样,会导致车辆的行驶状况更糟,甚至可能引发事故.

关键词：汽车运动动力性主动转向系统电子稳定控制程序 ESP 工作原理

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某中型客车主动转向系统的设计与仿真

某中型客车主动转向系统的设计与仿真

作者：詹斯雅重庆理工大学

学位级别：硕士

中型客车作为常用的公用及团体出行交通工具,与乘用车相比具备载客量多、体积及质量大、重心高等特点。由于整车前轴载荷较大,中型客车通常选用循环球式转向器、连杆式转向传动机构组成其转向系统。但与齿轮齿条式转向器组建的转向系统... 详细信息

中型客车作为常用的公用及团体出行交通工具,与乘用车相比具备载客量多、体积及质量大、重心高等特点。由于整车前轴载荷较大,中型客车通常选用循环球式转向器、连杆式转向传动机构组成其转向系统。但与齿轮齿条式转向器组建的转向系统相比,占用了更多的布置空间、且在日常维护上存在显著劣势。主动转向系统是相对于传统机械转向系统所提出的,不同于传统的机械转向系统由单一输入(转向盘)、单一输出(转向器)的系统,主动转向系统一般都加入了受控的第二辅助输入。整个转向系统不再是对转向盘输入转角的唯一响应,而是结合车辆行驶中各项参数的综合响应。因此汽车采用了主动转向系统后可有效提升其操纵性能,降低驾驶员工作强度,保障行车安全。本文基于某中型客车的实际需求,对其转向系统进行优化设计。一方面利用齿轮齿条转向器替换原有的循环球式转向器,设计新的机械式转向系统。另一方面通过增加一套基于双行星齿轮机构的转向角度耦合装置设计一套基于该客车的主动转向系统。首先,通过对整车参数的解析,开展了转向系统的总体设计工作,并基于双行星齿轮机构设计了一套主动转向系统耦合机构,完成了整个系统的三维虚拟样机设计,并确定了该机构的主要参数。同时,结合双行星齿轮机构的特点详细分析了该机构的性能特点,并结合了项目的总体设计目标及机构的性能特点对主动转向系统的变传动比曲线进行了设计。然后,基于CarSim软件的建模环境,结合了该中型客车的各项实测参数,建立了一个不包含主动转向系统的完整整车模型。并且利用降阶建模的方法建立了主动转向系统的物理模型,然后再进一步根据动力学原理建立系统微分方程,得到了主动转向系统的Simulink模型。最后,本文基于CarSim和Simulink的联合仿真来评估主动转向系统的性能,完成了双移线行驶工况、转向盘角度阶跃输入行驶工况、转向盘中间位置行驶工况的仿真分析。由结果可以看出:装备了主动转向系统的客车在车辆低速、中速状态下能够提升车辆的响应,具备较好的操纵性;在车辆高速行驶的状态下能够降低车辆响应,使车辆具备较好的稳定性。通过本文的分析可知装备本文所设计的主动转向系统可以减少驾驶员驾驶劳动强度、提升车辆中低速操纵便利性、降低高速操纵敏感性,能够有效提升车辆的操纵性能。

关键词：主动转向系统可变转向传动比客车动力学模型仿真

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主动转向系统稳定功能的开发

重型汽车 2006年第1期 9-12页

作者：曹金山

在驾驶员和车轮之间使用机械连接的前轴上,主动转向系统为驾驶员实现独立的转向行为提供一种新的可能.该系统是由齿轮齿条转向系统、一对双行星齿轮和一个电动传动装置组成,能提供一个新的自由度,使转向比随着车速的变化而发生变化,因... 详细信息

在驾驶员和车轮之间使用机械连接的前轴上,主动转向系统为驾驶员实现独立的转向行为提供一种新的可能.该系统是由齿轮齿条转向系统、一对双行星齿轮和一个电动传动装置组成,能提供一个新的自由度,使转向比随着车速的变化而发生变化,因此很好地配合了转向轮和车辆反应之间的转换行为.结果,车辆的舒适性、转向性、操作和导向稳定性都得到了优化.　　……

关键词：主动转向系统系统稳定开发机械连接齿轮齿条装置组成行星齿轮发生变化驾驶员自由度

基于T-S模糊理论的车辆主动转向系统多目标控制

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南阳理工学院学报 2023年第4期15卷 25-30页

作者：马新波仝佳森解芳南阳理工学院智能制造学院河南南阳473004

主动转向系统能通过主动转角补偿的方式实现横摆力矩控制,以改善车辆转向稳定性。针对横摆力矩控制,提出了基于T-S模糊理论的LQR多目标控制器的主动转向系统。该系统综合考虑主动转向系统的有效工作区间和车辆操纵模型中轮胎的非线性问... 详细信息

主动转向系统能通过主动转角补偿的方式实现横摆力矩控制,以改善车辆转向稳定性。针对横摆力矩控制,提出了基于T-S模糊理论的LQR多目标控制器的主动转向系统。该系统综合考虑主动转向系统的有效工作区间和车辆操纵模型中轮胎的非线性问题,采用T-S模糊理论建立了主动转向系统模型,并基于横摆角速度和车辆侧偏角这两个控制变量,设计了LQR多目标控制器。仿真分析结果表明,所提出的基于T-S模糊理论的LQR多目标控制器的主动转向系统整体上能降低横摆角速度、车辆侧偏角和侧向加速度,并快速达到稳定状态。该系统能有效改善车辆的转向稳定性,从而为主动转向系统的设计和应用提供理论参考与方法依据。

关键词：车辆工程主动转向系统横摆力矩 T-S模糊理论多目标控制

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把握生命——感受宝马主动转向系统

汽车与驾驶维修（汽车版） 2005年第5期 60-61页

作者：驰风《汽车与驾驶维修:汽车版》记者

宝马汽车公司在3月初宣布，将率先在宝马530i上装备宝马公司独有的安全技术——主动转向系统(ActiveSteering)．而华晨宝马旗下产品自然也在配备之列。宝马公司希望．宝马车主们能因此而更加牢固地将自己的生命安全把握在自己的手中。... 详细信息

宝马汽车公司在3月初宣布，将率先在宝马530i上装备宝马公司独有的安全技术——主动转向系统(ActiveSteering)．而华晨宝马旗下产品自然也在配备之列。宝马公司希望．宝马车主们能因此而更加牢固地将自己的生命安全把握在自己的手中。对于这一先进的主动转向技术，记者在3月份上海举办的华晨宝马530i专业媒体试车活动中深有体会。

关键词：主动转向系统感受宝马汽车公司宝马公司安全技术生命安全转向技术 3月份试车

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英菲尼迪线控主动转向系统(DAS)浅探

汽车维修 2014年第8期 11-13页

作者：齐伟苏州建设交通高职校

2013北美车展上，英菲尼迪Q50（图1）正式发布，该车率先搭载了线控主动转向系统，开启了汽车驾控新时代。线控主动转向系统（DAS——Direct Adaptive Steering）是继电动助力转向系统（EPS）后发展起来的新一代转向系统，它具有比EPS... 详细信息

2013北美车展上，英菲尼迪Q50（图1）正式发布，该车率先搭载了线控主动转向系统，开启了汽车驾控新时代。线控主动转向系统（DAS——Direct Adaptive Steering）是继电动助力转向系统（EPS）后发展起来的新一代转向系统，它具有比EPS系统更好的操纵稳定性。在DAS系统中，转向盘和转向轮之间不再采用机械连接，摆脱了传统转向系统固有的限制，给驾驶员带来方便的同时也提高了汽车的安全性。

关键词：主动转向系统英菲尼迪线控 Adaptive 电动助力转向系统 Direct 操纵稳定性 EPS系统