基于模糊自适应PID控制的汽车线控转向系统研究

摘要

线控转向系统取消了方向盘和转向轮之间的机械连接，摆脱了传统转向系统的各种约束限制，可以自由设计汽车转向系统的传动比，是未来汽车转向系统的发展方向。本文主要对线控转向系统主动转向和路感模拟控制策略进行了相关方面的研究。
　　首先，针对线控转向车辆的基本结构特点，进行合理地简化，建立了线控转向系统的数学模型和仿真模型。围绕横摆角速度增益为定值设计了线控转向系统的理想传动比，并基于理想传动比与固定传动比进行了对比仿真分析，仿真结果表明：本文设计的理想传动比使线控转向车辆实现了低速转向轻便，高速转向平稳，有效地减轻了驾驶员的负担。
　　然后，对线控转向系统的控制策略进行了分析，阐述了横摆角速度与车辆操纵稳定性的关系，针对线控转向系统本身存在着非线性、时变性等不确定性因素，很难建立精确的数学模型这一难题，本文将PID控制与模糊控制相结合，采用模糊自适应PID控制方法对期望横摆角速度进行跟踪控制，设计了线控转向系统模糊自适应PID横摆角速度反馈控制器。仿真结果表明：基于模糊自适应PID控制的线控转向系统，其实际横摆角速度能够较好地跟踪期望横摆角速度，确保车辆在不同附着系数路面上行驶时，能够获得理想的瞬态响应，在一定程度上改善了车辆的操纵稳定性。
　　最后，研究了线控转向车辆的路感模拟控制问题，采用ADAMS/Car建立了车辆的虚拟样机模型，模拟生成了目标方向盘转矩，在此基础上，基于ADAMS/Car和MATLAB/Simulink对线控转向车辆路感模拟控制进行了联合仿真分析，通过控制路感电机为驾驶员提供合适的路感。仿真结果表明：基于联合仿真得到的方向盘转矩可以使驾驶员真实地感受到路面信息及车辆的运动状态，为驾驶员准确操纵车辆转向提供保障。

目录

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第一章 绪论

1.1汽车转向系统概述

1.2线控转向系统概述

1.2.1线控转向系统的关键技术

1.2.2线控转向系统的性能特点

1.2.3线控转向系统的结构

1.2.4线控转向系统的工作原理

1.3线控转向系统的发展现状与发展趋势

1.3.1线控转向系统国外发展现状

1.3.2线控转向系统国内发展现状

1.3.3线控转向系统的发展趋势

1.4本课题研究的意义和主要内容

1.4.1课题研究的意义

1.4.2课题研究的主要内容

第二章 线控转向系统数学模型的建立

2.1线控转向系统结构的简化

2.2线控转向系统的数学模型

2.2.1转向盘模型

2.2.2转向执行系统模型

2.2.3电机模型

2.2.4整车模型

2.2.5轮胎模型

2.3线控转向系统的仿真模型

2.4本章小结

第三章 线控转向系统理想传动比的研究

3.1车辆转向特性的描述

3.2理想转向传动比的确定

3.3理想转向传动比的仿真分析

3.4本章小结

第四章 线控转向系统主动转向控制策略研究

4.1线控转向系统控制策略概述

4.2汽车状态变量与操纵稳定性的关系

4.3横摆角速度反馈控制策略研究

4.4基于模糊PID的横摆角速度反馈控制

4.4.1 PID控制的原理和特点

4.4.2模糊控制的原理和特点

4.4.3模糊自适应PID控制

4.5线控转向系统仿真结果分析

4.6本章小结

第五章 线控转向系统路感模拟控制策略研究

5.1路感的概述

5.2路感模拟控制策略的研究

5.3基于ADAMS/Car的整车多体系统动力学模型

5.3.1基于ADAMS/Car的整车建模

5.3.2传统机械转向车辆整车建模

5.4基于ADAMS/Car与MATLAB/Simulink联合仿真

5.4.1联合仿真方法概述

5.4.2基于ADAMS/Car的虚拟样机和控制系统联合仿真实现

5.5基于ADAMS/Car与MATLAB/Simulink联合仿真分析

5.6本章小结

第六章 总结与展望

6.1全文总结

6.2工作展望

致谢

参考文献

硕士期间参加的课题及论文发表情况