基于线控技术的主动前轮转向的控制策略研究与实验验证

摘要

主动前轮转向是指前轮转角可以实现自动的调整，其具有提高汽车灵活性和侧向稳定性的优点，因此主动前轮转向是当今转向系统研究开发的一个重要方向。很多主动转向系统的研究者只是设计基于线性二自由度汽车模型的角传动比曲线，没有设计该系统的控制器，也没有对主动转向系统进行极限工况分析。
　　鉴于这种情况，本文对路感控制策略和前轮转角控制策略进行研究，并对汽车在两种不同附着系数的路面上进行仿真分析，最后用模型车验证主动转向的优势。本文主要的研究工作如下：
　　（1）对线性二自由度汽车模型进行研究，建立带有前轮调整转角的主动转向汽车状态方程。运用ADAMS/Car建立了主动前轮转向汽车的虚拟样机模型，为联合仿真提供模型基础。
　　（2）采用分割速度的方法对线性二自由度汽车模型的角传动比进行研究。通过仿真分析，设计具有上限和下限的变角传动比曲线。
　　（3）以EPS的方向盘转矩理想值为目标，研究路感控制策略，通过仿真验证控制策略的有效性。
　　（4）以线性二自由度汽车模型的稳态横摆角速度和零质心侧偏角为控制目标，设计前轮转角最优控制器。搭建ADAMS/Car和MATLAB/Simulink联合仿真平台，仿真结果表明：设计的变角传动曲线能够满足要求；设计的前轮转角控制器对汽车在两种不同附着系数路面上的控制都有效。
　　（5）在模型车控制板的硬件设计和软件设计完成之后，利用此板对模型车进行实验，行驶轨迹表明主动转向系统能保证汽车低速行使时的转向灵活性和高速行使时的操纵稳定性。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 主动转向系统的分类、结构和作用特点1.2.1 主动转向系统的分类

1.3 国内外研究现状

1.4 研究的主要内容

第二章 整车动力学模型和虚拟样机模型

2.1 整车动力学模型

2.2 主动转向汽车的方向盘总成动力学模型

2.3 虚拟样机整车模型

2.4 本章小结

第三章 变角传动比的研究

3.1 变角传动比研究

3.2 变角传动比的Simulink模型和仿真分析

3.3 本章小结

第四章 主动前轮转向控制策略与联合仿真

4.1 路感控制策略的研究与仿真

4.2 前轮转角的控制策略研究

4.3 基于最优控制器的ADAMS/Car和Simulink联合仿真分析

4.4 本章小结

第五章 主动转向的实车模型验证

5.1 模型车设计

5.2 硬件电路设计5.2.1 总体方案

5.3 软件设计

5.4 实车模型试验

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 展望

参考文献

附录

致谢