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线控转向系统取消了方向盘和转向轮之间的机械连接,它通过电子控制系统来实现前轮转向,摆脱了机械转向的局限性,给研究者们提供了更多的设计空间。相对于传统的机械转向,线控转向在驾驶安全性,舒适性以及环境保护等方面更具有优势。线控转向的出现打开了新的研究课题,主要包括传感器,通信网络,电机,相关电子元件、控制理论及方法的研究。 近年来,我国由汽车侧翻引起的交通事故也越来越多,对人身安全和经济方面造成了严重的危害,所以汽车侧翻已成为不可忽视的安全问题。侧翻预警以横向载荷转移率作为汽车侧翻的判别指示,能通过AR自回归预测模型对车辆的行驶状态进行预测和判别,然而在实际情况中,驾驶员在得到预警提示后很难在短时间内做出正确的反应,无法避免事故的发生。 本文首先提出将基于车辆姿态的侧翻预警算法、线控转向以及主动制动相结合,一旦预测到汽车有侧翻危险时,线控转向系统采用模糊PI控制来修正前轮转角,并判断该修正值是否超过门限值,若超过则说明会改变驾驶员的驾驶意图,应调节相应制动轮的制动力,从而保证汽车在车道保持的前提下避免侧翻的发生。 其次对电机的控制策略进行了研究,在电机数学模型的基础上,利用Matlab/Simunlink建立了电机的仿真模型以及轮胎回正力矩模型。其中电机采用转角环和电流环双闭环控制,并对转角环分别采用PID控制和滑模变结构控制,对仿真的结果进行对比分析。 最后完成了线控转向实验台的设计与搭建,针对线控转向实验台的相关参数与设计需求对路感电机、转向执行电机以及传感器进行了选型,而转向实验台的软件设计则通过LabView平台进行搭建,同时采用CompactDAQ平台作为硬件支持,并对直流无刷电机的两种控制策略进行了硬件在环实验的研究,其结果基本与仿真结论相符。