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偏心齿扇的循环球式转向器变传动比设计研究

机械传动 2023年第2期47卷 101-106页

作者：侯训波韩伟杰王旭光纪帅李振鹏大连创新零部件制造公司辽宁大连116620 一汽解放青岛汽车有限公司山东青岛266000 中国重型汽车集团有限公司汽车研究总院山东济南250101

为实现变间隙特性,循环球式转向器中摇臂轴上的齿扇通常设置了偏心距,该偏心齿扇是实现转向器变比传动的重要部件。由于齿扇存在偏心距,会使转向器输出的传动比曲线受到影响,尤其对变比曲线的影响更为明显,且会产生变异。以齿扇几何中... 详细信息

为实现变间隙特性,循环球式转向器中摇臂轴上的齿扇通常设置了偏心距,该偏心齿扇是实现转向器变比传动的重要部件。由于齿扇存在偏心距,会使转向器输出的传动比曲线受到影响,尤其对变比曲线的影响更为明显,且会产生变异。以齿扇几何中心点和摇臂轴轴心点分别建立坐标系,计算分析了偏心齿扇在各转角点上所引起的传动比瞬时变化量,提出了用转向器期望的传动比减去该瞬时变化量来进行修正。依据瞬时修正后的传动比设计偏心齿扇的齿廓曲面,可使转向器输出期望的传动比曲线。同时,提出了定量修正传动比的简化方法,与期望值误差可控制在0.3%以内。

关键词：循环球式转向器偏心齿扇变传动比变间隙特性传动比修正期望变比曲线

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变传动比循环球转向器的参数设计方法

西安交通大学学报 2017年第10期51卷 14-18页

作者：段东升毛世民郭正任重义郭文超郑维西安交通大学机械工程学院西安710049

针对变传动比转向器中齿条齿扇副的重合度、换向连续等多个设计目标不相关甚至矛盾的问题,提出了一种变传动比齿条齿扇副的设计方法。该方法以齿扇中间截面为设计出发点,得到的齿条和齿扇均是非圆的,克服了单纯以直齿条或渐开线齿扇作... 详细信息

针对变传动比转向器中齿条齿扇副的重合度、换向连续等多个设计目标不相关甚至矛盾的问题,提出了一种变传动比齿条齿扇副的设计方法。该方法以齿扇中间截面为设计出发点,得到的齿条和齿扇均是非圆的,克服了单纯以直齿条或渐开线齿扇作为设计出发点时设计不灵活的不足。首先,研究了重合度和换向角的计算方法,进而明确了参数设计目标,然后选取了齿扇中间截面上的相关参数作为设计参数,并分析了各参数对各设计目标的影响,最终提出了设计参数的寻优方法。对某款变传动比转向器的设计实例表明,该方法的齿条齿扇副满足传动连续和换向连续的要求,齿扇没有根切和齿顶变尖。所提方法设计自由度大,综合考虑了所有设计目标,设计过程方便快捷。

关键词：循环球转向器变传动比齿条齿扇副参数设计

车辆线控主动转向变传动比算法及转向系统控制策略研究

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车辆线控主动转向变传动比算法及转向系统控制策略研究

作者：庄威洋重庆理工大学

学位级别：硕士

汽车转向系统作为车辆的关键组成部分,极大影响了车辆操纵性能的好坏与行驶安全。线控转向（Steering by Wire,SBW）系统作为转向系统当前最前沿的研究方向之一,可以有效解决车辆性能在低速行驶与高速行驶时的矛盾,彻底解决力传动特性... 详细信息

汽车转向系统作为车辆的关键组成部分,极大影响了车辆操纵性能的好坏与行驶安全。线控转向（Steering by Wire,SBW）系统作为转向系统当前最前沿的研究方向之一,可以有效解决车辆性能在低速行驶与高速行驶时的矛盾,彻底解决力传动特性与角传动特性的耦合。提升了车辆的稳定性,且更易于驾驶员操控,并提升驾驶体验。本文以线控转向系统作为研究对象,对变动比算法进行研究,提出利用模拟退火算法对关键参数定增益值进行优化,基于全局最优定增益值设计传动比。依据线控转向系统结构特点,提出并设计了基于线性二次规划的主动转向系统上层转角控制器。本文主要研究内容如下:1)分析线控转向系统的组成及原理,建立直流有刷永磁同步电机动力学模型。建立路感模拟总成以及转向执行总成动力学微分方程。将建立SBW系统模型替代C-Class型车辆中的原有转向系统得到整车模型。进行仿真测试,结果表明线控转向车辆模型准确有效,可以用于后续传动比算法与主动转向系统的研究。2)本文对已有研究进行分析,采用基于定横摆角速度增益法设计传动比。将传动比算法设计转换为前轮横摆角速度在增益值与转向盘横摆角速度增益值问题的求解。测试整车在多个前轮阶跃输入工况下的响应,根据车辆稳态横摆角速度值,计算得到离散前轮转角增益值。暂时选取方向盘定增益值,计算得到不同车速、转角下的离散传动比,利用最小二次插值得到全部传动比数值。并对所得传动比进行修正得到修正传动比算法。3)采用模拟退火优化算法优化关键参数定横摆角速度增益值。确定模拟退火算法搜索域、链长等基本参数,选取操纵稳定性综合评价指标作为能量函数。优化得到不同车速下对应定横摆增益值。基于各增益值分别设计变传动比算法,并在多个车速工况下进行的测试,对结果加权综合分析,得到最终采用的定增益值,以此设计传动比算法。进行仿真测试,结果表明采用优化后增益值设计的传动比算法效果比优化前更好,并且车辆转向性能都优于机械转向系统车辆。4)根据SBW系统结构特点,采用主动转向系统控制整车的动态稳定性。基于线性二次规划（Linear Quadratic Regulator,LQR）设计AFS系统的上层转角控制器。由第二章模型推导离散的时变参考模型。根据传动比算法以及车辆实时状态确定跟踪目标。采用工程整定法优化权重矩阵初值,确定性能指标函数。利用数值迭代求解黎卡提代数方程,解得LQR控制器最优控制率。仿真测试控制器效果,结果表明所设计LQR控制器可以有效提高车辆操稳性能,并可以独立于驾驶员对车辆进行控制,但是在极端路面状态下对车辆的控制效果恶化。

关键词：线控转向变传动比模拟退火算法主动转向线性二次规划

基于LQR变传动比控制的4WIS电动车转向控制仿真研究

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汽车工程 2017年第1期39卷 79-85页

作者：董铸荣张欣胡松华邱浩北京交通大学机电控制工程学院北京100044 深圳职业技术学院汽车与交通学院深圳518055

理想转向特性对改善车辆操纵稳定性有重要意义。本文中基于LQR最优控制理论,提出了一种新型后轮主动转向变传动比控制策略。首先,综合考虑低速操纵响应性与高速行驶稳定性,建立4WIS电动车理想转向特性;接着根据变传动比曲线设计预期的... 详细信息

理想转向特性对改善车辆操纵稳定性有重要意义。本文中基于LQR最优控制理论,提出了一种新型后轮主动转向变传动比控制策略。首先,综合考虑低速操纵响应性与高速行驶稳定性,建立4WIS电动车理想转向特性;接着根据变传动比曲线设计预期的横摆角速度,并基于LQR最优控制理论提出了主动后轮转向控制策略,以跟踪横摆角速度的预期值;最后,针对典型的双移线工况,进行人车路闭环控制仿真,结果表明,所提出的控制策略较好地实现了理想转向特性。

关键词： 4WIS电动车转向控制 LQR 变传动比闭环仿真

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变传动比偏心轴控制技术的研究

世界制造技术与装备市场 2023年第5期 61-63页

作者：马国艳沈阳机床有限公司

本文阐述一种直线运动转换成旋转运动且传动比是变化的控制方式,并实现轴向补偿,允许机床能够编程该偏心轴作为正常的旋转轴;补偿值通过位置控制循环算入速度适配器中;将直线运动的丝杠位置反馈编码器和非直接测量系统(电机编码器)进行... 详细信息

本文阐述一种直线运动转换成旋转运动且传动比是变化的控制方式,并实现轴向补偿,允许机床能够编程该偏心轴作为正常的旋转轴;补偿值通过位置控制循环算入速度适配器中;将直线运动的丝杠位置反馈编码器和非直接测量系统(电机编码器)进行转换。

关键词：直线运动偏心轴变传动比位置反馈补偿值轴向补偿控制技术编码器

基于变传动比的全轮线控转向车辆可拓H_(∞)控制方法研究

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中国公路学报 2021年第9期34卷 133-145页

作者：徐飞翔周晨王军刘昕晖杨凯中国矿业大学信息与控制工程学院江苏徐州221100 宁波工业互联网研究院有限公司浙江宁波315000 吉林大学机械与航空航天工程学院吉林长春130022

为了解决传统固定转向传动比以及鲁棒H_(∞)控制方法无法很好地改善车辆稳定性的问题,提出全轮线控转向车辆的变传动比和可拓H_(∞)控制策略。首先,建立八自由度车辆动力学模型和轮胎模型。其次,以车辆方向盘转角和车速为输入信息,基于... 详细信息

为了解决传统固定转向传动比以及鲁棒H_(∞)控制方法无法很好地改善车辆稳定性的问题,提出全轮线控转向车辆的变传动比和可拓H_(∞)控制策略。首先,建立八自由度车辆动力学模型和轮胎模型。其次,以车辆方向盘转角和车速为输入信息,基于模糊控制方法设计全轮线控转向车辆的转向传动比,并计算出全轮线控转向车辆的前轮转角。然后,以横摆角速度偏差和偏差微分为特征值,基于可拓控制理论将车辆状态划分为3个区域:经典域、可拓域和非域;在经典域中,采用基于横摆角速度反馈的鲁棒H_(∞)控制方法,实时获取全轮线控转向车辆的后轮转角;在可拓域和非域中,结合可拓控制和H_(∞)控制策略,动态调整H_(∞)控制器的输出信号,在保证控制系统鲁棒性的前提下改善车辆的操纵稳定性。最后,基于MATLAB/Simulink仿真平台和自主研制的全轮线控转向特种消防救援车辆,通过正弦转向、单移线、阶跃转向、双移线等典型工况对所提控制方法进行验证,并以平均绝对误差和均方根误差为评价指标,与无控制和H_(∞)控制方法进行对比分析。仿真和试验测试结果表明:(1)变传动比控制方法不仅可以提高车辆低速时的转向灵敏度,也能改善车辆高速时的稳定性;(2)相比传统鲁棒H_(∞)控制,可拓H_(∞)控制策略提高了全轮线控转向车辆的操纵稳定性,改善了车辆全轮线控转向控制系统的鲁棒性。

关键词：汽车工程全轮线控转向车辆变传动比模糊控制可拓H∞控制试验测试

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基于人-车-路闭环系统的变传动比控制规律

江苏大学学报（自然科学版） 2011年第6期32卷 652-657页

作者：魏建伟魏民祥赵万忠南京航空航天大学能源与动力学院江苏南京210016

提出了一种具有变传动比功能的电动助力转向(EPS)系统,并建立EPS系统变传动比数学模型.采用固定转向增益的控制策略,鉴于特征车速对稳定性的影响,以及转向盘转角对操纵性的要求,提出变动比控制规律的2种方案:方案1是由固定横摆角速度增... 详细信息

提出了一种具有变传动比功能的电动助力转向(EPS)系统,并建立EPS系统变传动比数学模型.采用固定转向增益的控制策略,鉴于特征车速对稳定性的影响,以及转向盘转角对操纵性的要求,提出变动比控制规律的2种方案:方案1是由固定横摆角速度增益和侧向加速度增益得到的变传动比控制规律进行分段线性叠加得到的控制规律;方案2是在方案1的基础上进行转向盘转角修正得到的控制规律.为验证所提出的2种方案,建立了人-车-路闭环系统.基于线性矩阵不等式方法,设计了无刷直流电动机的角位移跟踪鲁棒PID控制器.进行了单移线道路仿真试验,并从转向盘转角和路径跟踪的性能方面,对2种方案进行了对比分析.仿真试验结果表明:变传动比控制规律方案2的整体性能优于方案1.

关键词：电动助力转向变传动比人-车-路闭环鲁棒PID 线性矩阵不等式

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双圆弧齿廓椭圆齿轮建模与运动学仿真

机械传动 2024年第2期48卷 90-95页

作者：袁新梅杨立昭黄天成唐伟长江大学机械结构强度与振动研究所湖北荆州434023

为了满足齿轮变传动比运动、提高轮齿承载能力,结合齿轮啮合理论和双圆弧齿廓曲线结构参数特征,提出了一种新型双圆弧齿廓椭圆齿轮。阐述了其节曲线的设计方法,利用SolidWorks软件建立了双圆弧齿廓椭圆齿轮三维模型;使用Adams软件对双... 详细信息

为了满足齿轮变传动比运动、提高轮齿承载能力,结合齿轮啮合理论和双圆弧齿廓曲线结构参数特征,提出了一种新型双圆弧齿廓椭圆齿轮。阐述了其节曲线的设计方法,利用SolidWorks软件建立了双圆弧齿廓椭圆齿轮三维模型;使用Adams软件对双圆弧齿廓椭圆齿轮副模型进行了运动学仿真,分析了不同偏心率对双圆弧椭圆齿轮副传动比变化规律的影响,并对比理论传动比曲线,分析了仿真传动比曲线存在波动误差的影响因素;为了减小齿轮副振动脉冲,给出了偏心率适当的取值范围。本文的设计方法和分析结果对双圆弧齿廓非圆齿轮的参数化设计有理论参考价值,可为双圆弧齿廓椭圆齿轮副数控加工制造及应用提供依据。

关键词：双圆弧齿廓椭圆齿轮运动学仿真变传动比

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基于自抗扰技术的汽车变传动比转向控制

南京理工大学学报 2015年第4期39卷 452-459页

作者：白玉桑楠常州工学院机电工程学院江苏常州213002 南京航空航天大学能源与动力学院江苏南京210016

针对汽车定传动比转向特性存在的不足,提出用前馈和自抗扰反馈的汽车转向变传动比控制算法,实现汽车主动前轮转向。设计了前馈控制器和自抗扰反馈控制器,前馈控制器实现汽车转向传动比随车速在12-24之间变化,自抗扰反馈控制器跟踪理想... 详细信息

针对汽车定传动比转向特性存在的不足,提出用前馈和自抗扰反馈的汽车转向变传动比控制算法,实现汽车主动前轮转向。设计了前馈控制器和自抗扰反馈控制器,前馈控制器实现汽车转向传动比随车速在12-24之间变化,自抗扰反馈控制器跟踪理想参考横摆角速度。建立车辆闭环控制模型,控制Car Sim车辆模型进行双移线、转向盘角阶跃输入和对开路面试验,并与PID控制仿真结果进行对比。仿真试验结果表明,所设计的前馈和反馈控制器实现了变传动比转向控制,车辆路径跟踪性能好、响应超调量小、响应时间短以及抗干扰能力强,且各项性能优于PID控制,改善了汽车操纵稳定性。

关键词：自抗扰技术主动前轮转向变传动比操纵稳定性自抗扰控制器 PID控制