【摘要】：作為長途客貨運主力運輸裝備,近年來,商用車輛的安全性與舒適性得到了生產(chǎn)廠家與消費者的廣泛關(guān)注。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是直接與駕駛員進行交互的操縱系統(tǒng),如何緩解駕駛員疲勞并提高車輛行駛安全性是如今商用車轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)設(shè)計所面臨的重要難題。乘用車普遍裝配的電動助力轉(zhuǎn)向(Electric Power Steering,EPS)系統(tǒng)具有良好的操縱特性,能夠在外界干擾下進行主動補償控制,為了使商用車輛也具有良好的轉(zhuǎn)向特性,本文結(jié)合國家自然科學(xué)基金項目“基于駕駛員特性的新型線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制機理和評價方法”(項目編號:51575223),并基于商用車電液耦合轉(zhuǎn)向(Electro-hydraulic Coupling Steering,EHCS)系統(tǒng)進行主動控制策略的開發(fā)。EHCS系統(tǒng)是一種新型商用車轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng),其在傳統(tǒng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加助力電機,通過對電機進行主動控制從而實現(xiàn)車輛抗側(cè)風(fēng)、抗沖擊、主動轉(zhuǎn)向等先進功能。本文基于該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)建立了包含助力控制、回正控制、抗側(cè)風(fēng)控制和抗路面沖擊控制在內(nèi)的主動控制策略,并搭建了基于Matlab/Simulink、AMESim和TruckSim三者聯(lián)仿的軟件仿真平臺對控制策略的有效性進行初步驗證,隨后搭建了EHCS硬件在環(huán)試驗臺,進一步對主動控制策略進行實物驗證,研究內(nèi)容如下:(1)針對商用車輛高速行駛易受側(cè)風(fēng)及路面沖擊影響的問題,本文建立了側(cè)風(fēng)影響下車輛動力學(xué)三自由度簡化模型和EHCS系統(tǒng)模型�；谌杂啥群喕Ｐ蛯�(cè)風(fēng)作用下車輛橫擺角速度、質(zhì)心側(cè)偏角和側(cè)傾角響應(yīng)特性進行分析;基于EHCS模型對路面沖擊下轉(zhuǎn)向盤處轉(zhuǎn)角和力矩響應(yīng)特性進行分析,并通過仿真分析結(jié)果直觀地說明側(cè)風(fēng)及路面沖擊對車輛行駛所造成的不良影響。(2)針對傳統(tǒng)商用車輛轉(zhuǎn)向輕便性與穩(wěn)定性之間存在矛盾關(guān)系的問題,本文首先在課題組原有控制方法的基礎(chǔ)上對助力控制和主動回正控制策略進行優(yōu)化,基于EHCS試驗臺并結(jié)合理想手力矩對助力特性曲線進行設(shè)計,采用增量式PID電流閉環(huán)的方法對目標(biāo)力矩進行跟隨控制;在進行回正控制策略的設(shè)計時采用基于轉(zhuǎn)角閉環(huán)的柔性PID回正控制方法,低速采用PI控制改善回正不足、高速采用PD控制抑制回正超調(diào)。(3)在進行主動抗側(cè)風(fēng)控制策略的設(shè)計時,針對駕駛員是否緊握轉(zhuǎn)向盤分別設(shè)計了不同的控制方法,若駕駛員緊握轉(zhuǎn)向盤則采用自適應(yīng)補償控制以降低駕駛員的把持力矩,反之,切換到補償狀態(tài)(保持),針對補償狀態(tài)設(shè)計并比較了兩種不同的控制策略,反向助力和滑�？刂�,以減小車輛橫擺角速度和質(zhì)心側(cè)偏角;抗沖擊控制策略的設(shè)計主要基于沖擊力矩估算和反向助力補償,通過建立EHCS系統(tǒng)轉(zhuǎn)向盤到循環(huán)球轉(zhuǎn)向器輸入端之間的動力學(xué)方程,對路面沖擊力矩進行估算,得到助力補償電流并輸入到助力電機處,從而衰減路面沖擊。為驗證控制策略的有效性,建立了基于Matlab/Simulink、AMESim和TruckSim三者聯(lián)仿的軟件仿真平臺進行試驗。(4)為進一步對所設(shè)計的控制策略進行驗證,本文搭建了EHCS系統(tǒng)硬件在環(huán)試驗臺,在試驗臺調(diào)試過程中,針對阻力模擬系統(tǒng)中存在時間滯后、跟隨偏差較大且不能模擬小力矩輸入工況的問題,采用轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩控制、轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制和補償控制三種方法聯(lián)合控制對系統(tǒng)進行改善。最后參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),針對EHCS功能設(shè)計相應(yīng)試驗工況,通過在控制平臺界面中實時調(diào)整主動控制參數(shù),完成了控制策略的硬件在環(huán)試驗驗證。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U463.4
【圖文】：

圖 1.1 2011 年至 2017 年商用車產(chǎn)銷量統(tǒng)計輛行駛過程中，駕駛員需要通過一套專設(shè)機構(gòu)，即轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，來實現(xiàn)時刻影響著車輛的駕駛安全性和操縱舒適性，并且對于長途運輸車輛也與駕駛員的駕駛負(fù)擔(dān)息息相關(guān)，所以車輛生產(chǎn)廠家和科研機構(gòu)紛紛

圖 1.2 電液耦合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(2) 液壓系統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的助力大部分來源于液壓系統(tǒng)提供的液壓助力，即來源于循環(huán)球轉(zhuǎn)向器在轉(zhuǎn)向器助力缸內(nèi)形成回路，從而提供駕駛員轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤所需的轉(zhuǎn)向助力，液壓

電液耦合轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)

【參考文獻】

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本文編號：2753183