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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

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

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... 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。(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。

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

电动汽车差动助力转向与主动前轮转向协调控制

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吉林大学学报（工学版） 2020年第3期50卷 776-783页

作者：王军年郭德东颜庭旭 Assadian Francis 罗正吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室长春130022 加州大学戴维斯分校机械与航空工程系戴维斯95616 上海汽车集团股份有限公司技术中心上海201804

装备差动助力转向(DDAS)系统的汽车匹配主动前轮转向(AFS)系统时,两者会相互干扰。DDAS助力时引入的横摆力偶矩会影响车辆的转向特性,反之,AFS的介入会导致转向盘转矩突变。为此,本文提出了一种差动协同主动转向(DDCAS)系统。首先,介绍... 详细信息

装备差动助力转向(DDAS)系统的汽车匹配主动前轮转向(AFS)系统时,两者会相互干扰。DDAS助力时引入的横摆力偶矩会影响车辆的转向特性,反之,AFS的介入会导致转向盘转矩突变。为此,本文提出了一种差动协同主动转向(DDCAS)系统。首先,介绍了DDCAS系统的结构和动力学模型;然后,分别制定了DDAS和AFS的控制策略,分析了两系统的干扰机理,并制定了DDCAS控制策略。最后,在Matlab/Simulink与CarSim联合仿真平台上进行了典型工况的仿真分析,验证了本文控制策略的有效性。

关键词：车辆工程电动轮差动助力转向主动转向横摆角速度增益协调控制

燃料电池汽车整车纵向质心位置对车辆稳定性的影响

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机械设计 2010年第6期27卷 22-26页

作者：顾君宁国宝余卓平同济大学汽车学院上海201804

根据某燃料电池汽车的整车质心参数和对应传统车的质心参数,研究纵向质心位置改变对车辆稳定性影响的作用途径,仿真分析纵向质心位置的改变对燃料电池汽车稳定性的影响,并从整车总布置角度提出消除质心后移带来的车辆稳定性下降的方法,... 详细信息

根据某燃料电池汽车的整车质心参数和对应传统车的质心参数,研究纵向质心位置改变对车辆稳定性影响的作用途径,仿真分析纵向质心位置的改变对燃料电池汽车稳定性的影响,并从整车总布置角度提出消除质心后移带来的车辆稳定性下降的方法,为燃料电池汽车整车总布置设计提供了技术参考。

关键词：燃料电池汽车稳态裕度静态储备系数侧偏刚度横摆角速度增益

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电动轮驱动汽车差动协同主动转向系统研究

电动轮驱动汽车差动协同主动转向系统研究

作者：郭德东吉林大学

学位级别：硕士

近年来,各国政府和各大汽车巨头对电动汽车的发展愈加重视,其中电动轮驱动汽车凭借其各驱动轮转矩独立可控这一独特优势更是具有广阔的发展前景。差动助力转向(DDAS)技术正是基于电动轮驱动汽车各驱动轮转矩独立可控这一特点发展而来的... 详细信息

近年来,各国政府和各大汽车巨头对电动汽车的发展愈加重视,其中电动轮驱动汽车凭借其各驱动轮转矩独立可控这一独特优势更是具有广阔的发展前景。差动助力转向(DDAS)技术正是基于电动轮驱动汽车各驱动轮转矩独立可控这一特点发展而来的一种新型助力转向技术。DDAS系统通过对前轴两侧车轮施加不同的驱动转矩从而对转向系统产生助力转矩,该技术不仅可以实现随速助力、提高转向的轻便性,还可以简化转向系统的硬件结构、提高系统的集成度。同时,能够有效改善低速转向灵活性与高速转向稳定性的主动转向(AFS)技术在近年来也得到了越来越广泛的认可。本文针对一款具备自主开发的主动转向技术的前轴独立驱动电动汽车,提出了一种新型的差动协同主动转向系统,旨在有效解决引入DDAS技术后两子系统相互干扰的问题,综合发挥AFS技术与DDAS技术的优势,更好地提高车辆转向系统的综合性能,为具备智能驾驶辅助系统电动汽车的转向技术发展提供有效解决方案。本文首先在制定AFS系统和DDAS系统控制策略的基础上对两个子系统工作时产生相互干扰的原因进行理论分析。一方面,由于AFS系统是通过主动调整前轮转角发挥作用的,而前轮转角的变化会导致转向阻力矩发生变化,转向阻力矩的变化又必然会通过转向系统反映到转向盘上,引起转向盘转矩的波动,严重时会引发驾驶员误操作;并且由于DDAS系统是间接提供转向助力的,因此本文中DDAS系统采用了基于车速和转向盘转角查表获得参考转向盘转矩从而进行转矩直接控制的控制策略,而AFS系统的干预并不会使转向盘转角发生变化,因此AFS干预后系统达到稳态时的转向盘转矩与AFS干预前是相同的,但这个过程中实际回正力矩却发生了变化,这种不一致容易导致驾驶员对车辆行驶状态的错误感知。另外,DDAS系统的工作原理决定了其在提供转向助力时会引入一个绕整车质心的横摆力偶矩,这个横摆力偶矩必然会对车辆的横摆运动产生影响,进而对AFS系统中设定的理想的横摆角速度增益变化特性产生干扰;同时还会使车辆的转向灵敏度过大,在车速较高时易使驾驶员精神紧张。以上两个方面的冲突问题严重的限制了这两个子系统优势的充分发挥。之后,本文针对上述问题提出了一套协调控制策略。首先,基于转向阻力矩估计与转矩微分控制设计了转向盘转矩瞬时波动抑制模块,基于AFS系统叠加转角设计了参考转向盘转矩修正模块,从而削弱AFS系统干预对DDAS系统产生的影响。之后,基于线性二自由度车辆模型计算出的参考横摆角速度设计了耦合电机转角修正模块,通过横摆角速度反馈控制减小了DDAS系统对车辆理想转向特性的影响。此外,车辆在低附着路面高速行驶时DDAS系统会对车辆的稳定性产生较大的干扰,而AFS系统只有在轮胎侧偏特性处于线性区时能够实现较好的稳定性控制效果,当轮胎处于非线性区时,基于差动驱动或制动的直接横摆力矩控制(DYC)系统可以达到更为理想的控制效果,但由于DYC系统与DDAS系统共用执行器,两者又产生了冲突。针对这一问题,本文还对DDAS与AFS协调控制策略进行了完善,制定了一套确保车辆稳定性的分层控制策略。该策略首先根据质心侧偏角将各子系统的作用区域划分为稳定区、过渡区和非稳定区三个部分,然后通过协调控制器实时计算的权重系数调整各子系统输出的控制量。具体来说:当车辆处于稳定区时,AFS系统和DDAS系统正常工作,DYC系统关闭;当车辆处于非稳定区时,AFS系统和DDAS系统关闭,DYC系统起动;为避免子系统突然介入或退出产生的冲击设置了过渡区域,在该区域内根据车辆的质心侧偏角通过线性函数实时计算各子系统的权重系数。当车辆状态越接近稳定区时,使AFS系统和DDAS系统的权重系数越趋近于1、DYC系统的权重系数越趋近于0;反之,使AFS系统和DDAS系统的权重系数越趋近于0、DYC系统的权重系数越趋近于1。最后,为更加准确的验证本文所制定的控制策略的有效性,基于MATLAB/Simulink和CarSim联合仿真平台,通过双移线等多种典型工况进行了试验验证。试验结果表明,本文所制定的控制策略能够在车辆处于稳定状态时,有效的削弱AFS系统和DDAS系统之间的相互干扰,使两者协同有效工作;在车辆即将失稳或已经失稳时,又能根据各子系统的特点很好的协调各个子系统的输出,优先保证车辆的稳定性。

关键词：电动轮驱动差动助力转向主动转向横摆角速度增益协调控制线性自抗扰控制

同方学位论文库评论

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主动式可变转向系统的结构设计及控制

汽车工程师 2020年第7期 22-25页

作者：冯浩轩屈小贞辽宁工业大学汽车与交通工程学院

为了实现转向系统的转向比随车速变化始终处于理想状态,满足汽车行驶在低速时的操纵灵活性和高速时的操纵稳定性的需求,提出一种主动式可变转向系统。通过换挡减速箱和传动变速箱机构协同控制来保障汽车的期望横摆角速度增益始终处于稳... 详细信息

为了实现转向系统的转向比随车速变化始终处于理想状态,满足汽车行驶在低速时的操纵灵活性和高速时的操纵稳定性的需求,提出一种主动式可变转向系统。通过换挡减速箱和传动变速箱机构协同控制来保障汽车的期望横摆角速度增益始终处于稳定范围。该系统不仅能够实现转向传动比与车速变化的协调,还能减少驾驶员对汽车转向特性变化的补偿修正。该系统可以极大地提高汽车转向操控性能的舒适性和精确性。

关键词：换挡减速箱传动变速箱转向比横摆角速度增益

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多轴全地面起重机稳态转向特性分析

太原科技大学学报 2015年第1期36卷 49-53页

作者：邵波史青录杜妮丝武德葛明此太原科技大学机械工程学院太原030024

根据拉格朗日法建立了多轴全轮转向车辆的三自由度动力学模型和运动微分方程,采用零质心侧偏角控制策略,研究了车辆作稳态转向时,其转向中心位置、横摆角速度增益及侧倾角增益如何随车速而变化,并且给出了稳态圆周行驶的评价指标。在零... 详细信息

根据拉格朗日法建立了多轴全轮转向车辆的三自由度动力学模型和运动微分方程,采用零质心侧偏角控制策略,研究了车辆作稳态转向时,其转向中心位置、横摆角速度增益及侧倾角增益如何随车速而变化,并且给出了稳态圆周行驶的评价指标。在零质心侧偏角控制策略下,讨论了多轴全轮转向车辆的转向特性,分析了影响转向性能的因素。为多轴全地面起重机的转向设计提供了理论依据。

关键词：全地面起重机多轴转向横摆角速度增益

应用模拟退火算法进行电动汽车转向传动比的设计研究

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汽车实用技术 2021年第9期46卷 4-8页

作者：牛晶天水师范学院机电与汽车工程学院甘肃天水741001

为了提高四轮独立驱动电动汽车的操纵稳定性,建立了三自由度非线性车辆转向动力学模型,基于实车模型应用CarSim/Simulink联合仿真分析的方法,文章对其前轮转向系统设计了一种基于模拟退火算法(SA)的变角传动比传动规律。其中,根据不同... 详细信息

为了提高四轮独立驱动电动汽车的操纵稳定性,建立了三自由度非线性车辆转向动力学模型,基于实车模型应用CarSim/Simulink联合仿真分析的方法,文章对其前轮转向系统设计了一种基于模拟退火算法(SA)的变角传动比传动规律。其中,根据不同车速进行了分段研究,低速区间采用定增益法,将车辆横摆角速度增益和侧向加速度增益都设为定值;中高速区间采用可变权重系数的设计方法,其中权重系数根据SA算法动态进行优化,优化目标函数依据转向灵敏度最高的原则取传动比的最小值,应用MATLAB曲线拟合工具箱cftool分别对两个权重系数进行了函数拟合。仿真实验结果表明,在转向盘角阶跃输入和正弦角输入两种典型工况下,采用这种新型的传动比设计规律可以明显减小车辆的横摆角速度和侧向加速度,转向盘角阶跃输入工况下横摆角速度减小了13.6%,侧向加速度减小了23.1%;尤其是正弦角输入工况下,驾驶员转向盘转角减小了53.5%。可见,用这种方法设计的转向传动比规律可以明显减轻驾驶员的转向驾驶负担,提高车辆的操纵稳定性,从而为今后基于四轮独立驱动电动汽车前轮转向系统的设计奠定一定的理论基础和实验依据。

关键词：电动汽车主动前轮转向转向传动比模拟退火算法横摆角速度增益

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汽车主动转向系统变传动比特性研究

汽车主动转向系统变传动比特性研究