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基于线控技术的汽车转向系统建模与控制方法研究
Alternative TitleModeling and Control of Vehicle Steering System based on Steer-by-Wire
高路1,2
Department工业控制系统研究室
Thesis Advisor于海斌
ClassificationU461.6
Keyword线控转向系统 转向特性校正控制器 动态性能分析 反馈控制器 鲁棒性分析
Call NumberU461.6/G26/2006
Pages140页
Degree Discipline机械电子工程
Degree Name博士
2006-06-03
Degree Grantor中国科学院沈阳自动化研究所
Place of Conferral沈阳
Abstract转向系统是汽车的重要总成,是汽车的两大主动安全系统之一(另一个是刹车系统),是影响汽车操纵稳定性的主要因素。转向系统不仅决定了驾驶员的操作感觉和负担,而且也决定着汽车高速行驶的安全,因此对于转向系统及操纵稳定性的研究始终是汽车研究领域内的重要研究问题之一。虽然转向系统的研究取得了一定的成果,如四轮转向系统和主动前轮转向系统,但是由于受到成本和性能的约束,因此目前被广泛使用的依然是传统的前轮转向系统,即通过设计过程中的相关参数的选择从而得到折中的转向性能仍然是目前的主要方法。 以电子为基础的线控转向系统的出现成为转向系统的发展的重要的里程碑,它从根本上改变了一直以来以机械为基础的转向系统的结构和原理。由于线控转向系统中方向盘和车轮之间不存在机械连接,因此可以任意控制车轮转角,从而获得理想的转向性能和操纵稳定性。 线控转向作为一项新技术,相关的研究还比较少,还有大量的工作需要深入研究,如车轮转角的确定和系统的性能分析等等。为此本文进行了以下工作: ⑴ 设计了基于理想转向特性的转向特性校正控制器。 以线性二自由度模型为基础,提出了基于车身侧偏角和横摆角速度的理想转向特性,并以此为控制目标,分别设计了基于车身侧偏角的四轮转向系统转向特性校正控制器,基于横摆角速度的线控前轮转向系统转向特性校正控制器和基于车身侧偏角和横摆角速度的线控四轮转向系统转向特性校正控制器。 ⑵ 对基于转向特性校正控制器的开环系统进行了动态性能分析。 对于前轮转向系统、四轮转向系统、线控前轮转向系统和线控四轮转向系统分别进行了动态性能分析,包括车身侧偏角和横摆角速度的阶跃响应的稳态值、峰值和调节时间。 ⑶ 设计了基于参数不确定的线控四轮转向系统反馈控制器。 考虑到汽车实际行驶过程中,某些系统参数,如轮胎侧偏刚度,会发生变化,导致系统实际模型与理想模型之间存在偏差。因此本文通过将基于参数不确定的系统模型转化为等价广义对象,并利用鲁棒控制设计反馈控制器,从而实现系统的二次稳定。同时考虑到车用控制器计算能力有限,计算结果实时性要求较高,而实时求解Riccati方程比较困难,因此将车速转化为时变参数,从而将等价广义对象转化为线性变参数系统,求解相应的反馈控制器,使得反馈控制器更具有实用意义。 ⑷ 对基于反馈控制器的线控四轮转向闭环系统进行了鲁棒性分析。 为了避免控制器设计后的闭环系统的保守性太强,因此在控制器设计过程中仅仅考虑了前、后轮胎侧偏刚度的变化。为了分析其他系统参数的变化对于闭环系统的稳定性的影响,因此本文通过建立全参数摄动的等价系统,利用结构奇异值分析不同参数的摄动对于系统稳定性的影响,同时通过灵敏性稳定裕度分析了不同参数的摄动对于系统抗干扰能力的影响。
Language中文
Contribution Rank1
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.sia.cn/handle/173321/66
Collection工业信息学研究室_工业控制系统研究室
Affiliation1.中国科学院沈阳自动化研究所
2.中国科学院研究生院
Recommended Citation
GB/T 7714
高路. 基于线控技术的汽车转向系统建模与控制方法研究[D]. 沈阳. 中国科学院沈阳自动化研究所,2006.
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