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车辆AFS模糊神经网络系统稳定性控制研究

机械设计与制造 2019年第A1期 64-68页

作者：唐焱裴翔蒋占四肖蓬勃桂林电子科技大学机电工程学院广西桂林541004 天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300072

针对车辆主动前轮转向系统(AFS)日趋先进的稳定性控制需求,研究了基于相对模糊控制具有更强自适应性与鲁棒性的模糊神经网络理论控制方法,采用附加前轮转角闭环控制策略,设计了自适应模糊神经网络控制器。并且针对目前车辆AFS稳定性控... 详细信息

针对车辆主动前轮转向系统(AFS)日趋先进的稳定性控制需求,研究了基于相对模糊控制具有更强自适应性与鲁棒性的模糊神经网络理论控制方法,采用附加前轮转角闭环控制策略,设计了自适应模糊神经网络控制器。并且针对目前车辆AFS稳定性控制研究缺少同时考虑AFS变传动比功能的问题,设计了固定横摆角速度增益下的变传动比规律。在Matlab/Simulink与Carsim搭建的主动前轮转向车辆模型上,采用典型与复杂两种工况对控制方法进行验证。结果表明:基于模糊神经网络控制的AFS控制方法相对模糊控制、无控制可以在车辆转向行驶时更好地提高车辆操纵稳定性,且对复杂工况有很好的鲁棒性。

关键词： AFS 模糊神经网络附加转角变传动比横摆角速度联合仿真

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螺旋非圆锥齿轮齿面设计及运动仿真研究

机械传动 2017年第8期41卷 128-132页

作者：许爱芬贾巨民陈雨青陆军军事交通学院军事物流系天津300161 41军工兵力湖南衡阳421000

应用微分几何的曲线曲面论定理,基于课题组已成功研发的直齿非圆锥齿轮的三维齿廓,对螺旋非圆锥齿轮齿面节线的构建原理进行了研究。基于映射法构建了螺旋非圆锥齿轮齿面节线的数学模型,依据密切面的思想及算法,完成了螺旋非圆锥小齿轮... 详细信息

应用微分几何的曲线曲面论定理,基于课题组已成功研发的直齿非圆锥齿轮的三维齿廓,对螺旋非圆锥齿轮齿面节线的构建原理进行了研究。基于映射法构建了螺旋非圆锥齿轮齿面节线的数学模型,依据密切面的思想及算法,完成了螺旋非圆锥小齿轮实体模型的构建。应用包络原理,完成了螺旋非圆锥大齿轮实体模型的构建。运动学仿真结果验证了算法及模型的正确性。研究成果为变传动比限滑差速器非圆锥齿轮设计及其啮合理论的完善及创新提供了理论和技术支撑。

关键词：变传动比非圆锥齿轮齿面节线数学模型运动仿真

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平面二次包络环面蜗杆副的修形及实验研究

机械设计与制造 2015年第8期 224-228页

作者：曹雪梅马战勇河南科技大学机电工程学院河南洛阳471000

根据平面二次包络环面蜗杆副空间啮合原理,推导出环面蜗杆副的齿面方程。为改善蜗杆副的啮合性能,提出了采用变中心距和变传动比对环面蜗杆修形,分析了中心距和传动比变化对啮合性能的影响。通过变中心距或变传动比修形可以有效的消除... 详细信息

根据平面二次包络环面蜗杆副空间啮合原理,推导出环面蜗杆副的齿面方程。为改善蜗杆副的啮合性能,提出了采用变中心距和变传动比对环面蜗杆修形,分析了中心距和传动比变化对啮合性能的影响。通过变中心距或变传动比修形可以有效的消除二界限线,得到承载性能更好的II形传动形式。采用接触线点的相对诱导法曲率半径作为微观啮合质量评价参数,构造优化目标函数,确定最优修形参数的值,使接触线的分布更合理。加工了一对变中心距修形的平面二次包络环面蜗杆副,滚检结果显示:蜗轮齿面无二界限线,接触区面积增大,与分析结果一致。

关键词：平面二次包络环面蜗杆副齿面修形变中心距变传动比相对诱导法曲率

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军工民品科技信息

新技术新工艺 2000年第12期 40-41页

编者按 :为促进军工民品科技成果尽快转化为生产力 ,推动社会的技术进步 ,本刊从 2 0 0 0年开始 ,开辟了军工民品科技信息栏目 ,推荐具有较高技术水平和实用价值 ,具有良好经济效益及社会效益的民品科技成果及新产品 ,供有关企事业单位... 详细信息

编者按 :为促进军工民品科技成果尽快转化为生产力 ,推动社会的技术进步 ,本刊从 2 0 0 0年开始 ,开辟了军工民品科技信息栏目 ,推荐具有较高技术水平和实用价值 ,具有良好经济效益及社会效益的民品科技成果及新产品 ,供有关企事业单位的工程技术人员及领导参考。

关键词：军工民品车辆变速器变传动比汽车发动机企事业单位企业事业单位半主动悬挂系统试验台试验设备机械厂齿扇齿形装载重量转向器转向装置

基于线控转向系统的车辆路感可重构策略的研究

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基于线控转向系统的车辆路感可重构策略的研究

作者：李文琪上海交通大学

学位级别：硕士

线控转向(Steer-by-Wire,SBW)系统取消了转向盘与转向车轮之间的机械连接,可以实现转向的角传递和力传递特性的自由设计,在优化车辆性能、提升驾驶感受、集成底盘控制及实现自动驾驶主动转向等方面都有着非常重要的作用。本文从给予线... 详细信息

线控转向(Steer-by-Wire,SBW)系统取消了转向盘与转向车轮之间的机械连接,可以实现转向的角传递和力传递特性的自由设计,在优化车辆性能、提升驾驶感受、集成底盘控制及实现自动驾驶主动转向等方面都有着非常重要的作用。本文从给予线控转向系统的车辆路感重构策略出发,搭建了基于d SPACE硬件在环实时仿真平台的SBW系统硬件在环仿真试验台,并以此为平台进行了对线控转向角传动特性和力传动特性重构策略的研究和算法设计。针对SBW系统角传动比可变优化的特点,设计了以车速和转向盘转角为输入,角传动比为输出的基于模糊神经网络的SBW角传动比控制器。用于控制器网络参数的学习和训练的输入输出样本集来自于仿真实验和计算分析。其中,SBW角传动比随车速变化的特性主要通过基于车辆操纵稳定性客观评价指标的“人-车-路”闭环系统双移线仿真实验得到。而角传动比随转向盘转角变化的特性的设计则以扩大具有恒定车辆横摆角速度增益的转向盘转角范围为目标。多工况的仿真对比实验结果表明:对比固定角传动比系统,具有角传动比可变优化特性的转向系统不仅能改善车辆低速转向灵敏性和中高速路径跟随性能,还能有效减小驾驶员的转向操作负担。转向系统作为重要的人-车交互部件,承担着为驾驶员提供驾驶路感反馈的任务。SBW系统的特殊结构形式决定了其只能依靠路感模拟的方式向驾驶员传递路感。本文从SBW路感反馈控制策略两方面的要求出发,在实现传统转向系统路感特性和功能要求的基础上,充分发挥SBW系统的灵活性优势,分别对路感电机目标反馈力矩和随速变化的力传动比特性进行了算法设计。同时,经过对ISO车辆动力学标准和GB汽车操纵稳定性试验标准的整理,筛选和提取了用于SBW路感评价的转向盘力特性客观评价指标和对应的实验工况。最后,SBW硬件在环实验结果表明:所设计的路感反馈控制策略能为驾驶员提供良好的路感,满足对转向路感低速轻便性和高速清晰准确反馈的要求。

关键词：线控转向变传动比路感重构硬件在环

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轻型汽车电控转向系统设计与试验

轻型汽车电控转向系统设计与试验

作者：刘晶晶吉林大学

学位级别：硕士

随着汽车电子技术的发展,汽车转向系统由传统的机械转向系统发展到了液压助力转向系统、电动助力转向系统,后两种转向系统解除了传统机械转向系统中“轻”和“灵”的矛盾,目前已经均已得到了广泛应用。然而三种转向系统中方向盘和转向... 详细信息

随着汽车电子技术的发展,汽车转向系统由传统的机械转向系统发展到了液压助力转向系统、电动助力转向系统,后两种转向系统解除了传统机械转向系统中“轻”和“灵”的矛盾,目前已经均已得到了广泛应用。然而三种转向系统中方向盘和转向系统仍然存在机械连接,导致车辆的转向响应特性会随着车速的变化而变化,这使得在不同车速时,驾驶员要根据经验对方向盘转角进行一定的补偿才能使车辆按照预定轨迹行驶。这在很大程度上加重了驾驶员的操作负担,降低了车辆的操纵稳定性。因此,如何设计转向系统,提高操纵稳定性,让越来越多的非专业驾驶员轻松安全地驾车,显得非常重要。本文以某轻型汽车为研究对象,设计了电控转向系统(也称线控转向系统)的变传动比算法和转向控制算法,并建立了转向执行电机的Matlab/Simulink模型,设计了线控转向执行系统的控制器硬件,在TESIS veDYNA环境下进行离线仿真和硬件在环试验,对所提出的线控转向控制算法进行了验证和分析。本文主要内容包括: (1)转向执行电机的建模和控制对转向执行电机的物理结构进行了分析和合理的简化,在此基础上推导出了转向执行电机的传递函数模型,并在Matlab/Simulink环境下建立了其仿真模型;为了建立更精确的电机仿真模型,进行了转向执行电机试验,得到了建模所必须的参数;最后提出了转向执行电机的双闭环控制算法,并进行了仿真试验,仿真结果表明所提出的控制算法能够较好地跟随电机的目标位置和目标转速,为线控转向执行系统的控制和开发奠定了基础。 (2)线控转向变传动比算法和转向控制算法分析了车辆转向系统传动比和操纵稳定性的关系,在此基础上提出了变传动的计算方法;为得到计算变传动比的参数,在veDYNA环境中进行了中性转向特性下Ks的标定;为保证变传动比下车辆横摆角速度的稳定,设计了基于横摆角速度反馈的线控转向控制算法,并进行了方向盘角阶跃输入和稳态回转两个典型工况的离线仿真试验,验证了所提出的线控转向控制算法。离线仿真结果表明,本文所提出的变传动比算法能够保证车辆转向曲率和方向盘转角之间的固定比例关系,转向控制算法能够保证车辆横摆角速度的稳定,车辆的操纵稳定性较好。 (3)线控转向执行系统的控制器硬件设计根据线控转向执行系统的工作要求提出了线控转向执行系统的控制器硬件设计方案,并据此进行了微处理芯片的选型,设计了转向执行电机的驱动电路,完成了整个控制器硬件的设计,最后设计控制器的软件控制系统,为下一步的硬件在环试验奠定了基础。 (4)硬件在环试验研究在dSPACE实时平台的基础上搭建了线控转向系统硬件在环试验台,并选取阶跃转向和稳态回转试验进行了硬件在环试验。试验结果表明,本文所提出的变传动算法和转向控制算法具有较好地控制效果,能够有效地保证车辆的操纵稳定性。

关键词：汽车线控转向变传动比转向控制算法硬件在环

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基于CAN总线的线控转向系统研究

基于CAN总线的线控转向系统研究

作者：曲志林南昌大学

学位级别：硕士

本文在深入研究CAN总线协议在汽车控制网络应用的基础上,通过分析汽车线控转向系统的组成和系统的功能,建立基于CAN总线的线控转向系统仿真模型,并依据CAN总线协议,采用CANoe模拟和接收发送数据对线控系统进行仿真分析,初步分析设计的CA... 详细信息

本文在深入研究CAN总线协议在汽车控制网络应用的基础上,通过分析汽车线控转向系统的组成和系统的功能,建立基于CAN总线的线控转向系统仿真模型,并依据CAN总线协议,采用CANoe模拟和接收发送数据对线控系统进行仿真分析,初步分析设计的CAN总线是否满足线控转向系统实时性数据传递需求,以及总线波特率、负载率及错误帧等指标是否在设计容许范围内。最后设计线控转向系统台架CAN总线模块的硬件和软件,实现线控转向系统基于CAN总线的通信。本文主要工作如下:1)研究CAN总线网络协议的标准,CAN总线的分层结构中的数据链路层和物理层,CAN总线在传输过程中的基于固定优先级的发送方式、CAN总线的仲裁机制。详细阐述了CAN总线的报文、帧格式,错误类型以及检测错误能力。2)在MATLAB/Simulink CAN总线仿真模型,包括CAN接收模块、CAN发送模块等;通过变传动比控制策略验证建立线控转向系统模型的正确性;通过CANoe实时总线仿真工具与MATLAB/Simulink联合仿真,研究数据通信的实时性。3)在得到仿真结果的基础上,基于已有的线控转向系统台架,设计单片机CAN总线控制模块硬件,绘制总线控制时序图、总线调度时序,基于标准MISRC编写应用层控制软件代码,通过编译调试,实现并优化线控转向系统CAN总线通信。研究结果表明,设计的CAN总线能够满足线控转向系统实时性数据传递的需求,验证了所建模型和CAN总线控制硬件及软件的正确性和有效性,同时为汽车智能通信研究提供了一定的理论参考和工程实践经验。

关键词： CAN 线控转向变传动比联合仿真总线通信模块设计

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分布式驱动电动汽车线控主动转向控制研究

分布式驱动电动汽车线控主动转向控制研究

作者：刘秋杨重庆交通大学

学位级别：硕士

随着信息通信、互联网、大数据以及人工智能等新技术在汽车领域的广泛应用,电动化、智能化和网联化已经成为汽车行业的发展趋势,汽车正由人工操控的机械产品加速向智能化系统控制的智能产品转变,智能分布式电动汽车已成为汽车行业的研... 详细信息

随着信息通信、互联网、大数据以及人工智能等新技术在汽车领域的广泛应用,电动化、智能化和网联化已经成为汽车行业的发展趋势,汽车正由人工操控的机械产品加速向智能化系统控制的智能产品转变,智能分布式电动汽车已成为汽车行业的研究热点。线控转向(Steer-by-wire,SBW)系统是智能分布式电动汽车实现主动转向的重要总成,对线控转向系统的控制特性进行深入研究,可以提高分布式电动汽车的操纵稳定性,对实现车辆的智能驾驶及横向主动控制具有一定的研究价值。本文结合国家重点研发计划项目(2016YFB0100905)和重庆市基础研究与前沿探索项目(cstc2018jcyjAX0422)的部分研究内容,在国内外研究的基础上,对线控转向系统变角传动比特性、前轮转角主动控制以及车辆主动转向控制策略进行研究,提出基于分数阶微积分理论的线控转向分数阶PID控制方法,以提高分布式电动汽车的驾驶舒适性和主动安全性。本文主要研究内容包括:(1)分布式电动汽车动力学建模。首先运用“模块化”建模思想,分别建立SBW系统转向操作及执行机构动力学模型、轮毂电机动力学模型,并通过对Carsim车辆动力学基础模型进行改进,建立分布式驱动电动汽车Carsim/Simulink联合仿真模型,为后文的控制策略验证奠定基础。(2)线控转向理想变传动比设计。针对转向系统固定传动比存在的问题,提出基于随车速、转向盘转角和定横摆角速度增益的线控转向变传动比设计策略,以降低驾驶员负担,提高车辆的稳定性。(3)基于分数阶控制理论的线控转向转角主动控制。基于转角反馈的控制策略,运用分数阶控制理论及Oustaloup滤波器方法和粒子群优化算法,建立线控转向转角分数阶PID控制器,以提高转向轮转角稳定跟踪性能。(4)基于SBW系统的分布式电动汽车稳定性控制。结合分布式电动汽车整车动力学模型,以整车极限工况下的行驶稳定性为目标,研究线控转向系统主动转向分数阶PID控制算法对整车操纵稳定性的控制特性,以提高分布式电动汽车的横向稳定性。

关键词：分布式电动汽车线控转向变传动比主动控制分数阶PIλDμ

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汽车线控转向系统电机设计与控制策略的研究

汽车线控转向系统电机设计与控制策略的研究

作者：张俊中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

随着控制技术的日臻成熟,线控技术在汽车上的应用越来越广泛。汽车线控转向系统不像传统机械转向系统依靠各个零件之间的刚性连接,其断开转向柱与转向器的连接,从而有利于释放车内的空间。另外,线控转向系统的参数可调的特性给予驾驶人... 详细信息

随着控制技术的日臻成熟,线控技术在汽车上的应用越来越广泛。汽车线控转向系统不像传统机械转向系统依靠各个零件之间的刚性连接,其断开转向柱与转向器的连接,从而有利于释放车内的空间。另外,线控转向系统的参数可调的特性给予驾驶人员个性化操控感受。本文为提高汽车线控转向系统的操纵稳定性和安全性展开研究。首先在分析国内外研究现状的基础上结合传统转向系统的理论,设计了线控转向系统的基本结构并绘出原理图。然后,针对转向执行模块,利用Ansoft Maxwell软件对无刷直流电机进行了设计,并且对其性能进行了仿真。变传动比作为汽车线控转向系统的核心要素,根据实际的驾驶汽车的经验以及在假设侧向加速度增益不变的条件下,将速度分为低速、中速、高速,利用模糊神经网络的预测功能和BP神经网络的自学习功能,使不同的速度匹配不同的传动比。为了提高汽车的操纵稳定性,文中提出反馈校正控制策略,根据实际测量的横摆角速度和目标横摆角速度之间的偏差,由自适应模糊PID控制算法对前轮的转向进行补偿来改善汽车的性能。路感力矩作为驾驶人员感知路面情况的直接信息源,在分析传统机械转向系统的路感基础上,采用检测直流无刷电机的电流和设置调节力矩的方法来模拟实际的路感。其中,考虑到电流的波动,利用了卡尔曼滤波算法进行处理,并且,利用开关逻辑门限的方式,对方向盘的转动范围进行了限制。最后,利用Carsim-Simulink进行联合仿真。研究结果表明,无刷直流电机输出力矩以及散热性能均能满足转向执行模块的要求。采用横摆角速度反馈的汽车,其横摆角速度、质心侧偏角以及侧倾角加速度的响应时间和超调量均优于无反馈的汽车。在路感控制策略仿真中,同一速度下,以正弦信号输入的方向盘,转角越大,路感逐渐增强,符合实际驾驶汽车转向时的感受,随着速度提升,路感增加趋势更加明显,并且变化趋势与传统转向系统一致。

关键词：线控转向系统转向执行电机变传动比横摆角速度控制策略