本文關鍵詞：線控轉(zhuǎn)向隨動系統(tǒng)控制方法研究

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【摘要】：智能汽車能夠在很大程度上提高車輛的安全性和舒適性,是未來汽車的發(fā)展方向。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作為一種全新概念的電子控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng),其可變傳動比設計及轉(zhuǎn)向靈敏的特點很好的迎合了主動轉(zhuǎn)向的要求,對于提高智能汽車的主動安全性具有重要意義。轉(zhuǎn)向隨動系統(tǒng)作為線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的重要組成部分,其對轉(zhuǎn)角的跟蹤效果直接決定系統(tǒng)性能。本文針對轉(zhuǎn)向隨動系統(tǒng)進行研究,目標是抑制轉(zhuǎn)向過程中的干擾,提升轉(zhuǎn)角跟蹤性能。在分析線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構和常用控制策略的基礎上,確定了轉(zhuǎn)向隨動系統(tǒng)的控制結(jié)構。選用永磁同步電機作為轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機,建立矢量控制式的永磁同步電機模型和轉(zhuǎn)向傳動機構的動力學模型,并利用實驗數(shù)據(jù)對模型中的未知參數(shù)進行了辨識和實驗驗證�？紤]到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的干擾力矩主要由轉(zhuǎn)向過程中的回正力矩和路面激勵引起的擾動力矩組成,對回正力矩組成及其特征做了分析,建立了回正力矩模型;對于路面激勵引起的擾動力矩,由于其具有隨機性,無法通過數(shù)學表達式準確描述,本文借助高精度車輛動力學仿真軟件ve DYNA對其進行分析,發(fā)現(xiàn)其具有低頻特性。為了對干擾力矩進行前饋補償,基于魔術公式輪胎模型構建了回正力矩MAP圖,并在高精度車輛動力學仿真軟件ve DYN A中對回正力矩MAP圖的計算精度進行了驗證。針對轉(zhuǎn)向隨動系統(tǒng)中的不確定性干擾的抑制問題,本文提出采用MAP圖前饋補償?shù)腍?控制方法。利用構建的回正力矩MAP圖對系統(tǒng)干擾進行補償,然后針對補償后的系統(tǒng),設計H?控制器,并根據(jù)對路面激勵引起的擾動力矩的分析結(jié)果,設計性能加權函數(shù)。最后,結(jié)合高精度車輛動力學仿真軟件,在角階躍、雙移線和蛇形等多種工況下,對設計的控制器進行驗證。為進一步驗證所設計的控制方法在實際系統(tǒng)中的性能,結(jié)合整車實時仿真系統(tǒng),構建了轉(zhuǎn)向隨動系統(tǒng)的硬件在環(huán)實驗平臺,并對控制算法做了開發(fā)。最后,在該實驗平臺上對本文設計的控制器進行了多種工況的實驗驗證。實驗結(jié)果表明,本文設計的轉(zhuǎn)向隨動控制系統(tǒng)實現(xiàn)了對期望轉(zhuǎn)向角的跟蹤功能并具有良好的跟蹤性能。
【關鍵詞】：線控轉(zhuǎn)向 轉(zhuǎn)角跟蹤 MAP 魯棒控制
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U463.4;TP273
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-15
• 1.1 課題背景及研究意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析9-13
• 1.2.1 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)研究概況9-10
• 1.2.2 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)關鍵技術研究現(xiàn)狀10-13
• 1.3 論文主要研究內(nèi)容13-15
• 第2章 轉(zhuǎn)向隨動系統(tǒng)建模與干擾力矩分析15-31
• 2.1 引言15
• 2.2 系統(tǒng)結(jié)構15-18
• 2.2.1 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構及控制策略15-17
• 2.2.2 轉(zhuǎn)向隨動控制系統(tǒng)結(jié)構17-18
• 2.3 轉(zhuǎn)向隨動系統(tǒng)數(shù)學建模18-22
• 2.3.1 轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機模型18-20
• 2.3.2 轉(zhuǎn)向傳動機構模型20-22
• 2.4 轉(zhuǎn)向隨動系統(tǒng)模型參數(shù)的獲取22-25
• 2.5 回正力矩特征分析及建模25-27
• 2.5.1 回正力矩特征分析25-26
• 2.5.2 基于魔術公式輪胎模型的回正力矩建模26-27
• 2.6 路面激勵引起的擾動力矩分析27-30
• 2.7 本章小結(jié)30-31
• 第3章 轉(zhuǎn)向隨動系統(tǒng)的H∞控制器設計31-48
• 3.1 引言31
• 3.2 轉(zhuǎn)向隨動系統(tǒng)控制問題描述31-39
• 3.3 轉(zhuǎn)向隨動系統(tǒng)控制器設計39-41
• 3.4 仿真結(jié)果與分析41-47
• 3.4.1 仿真環(huán)境及仿真參數(shù)設置41-43
• 3.4.2 角階躍工況仿真43
• 3.4.3 雙移線工況仿真43-45
• 3.4.4 蛇形工況仿真45-47
• 3.5 本章小結(jié)47-48
• 第4章 轉(zhuǎn)向隨動系統(tǒng)硬件在環(huán)實驗48-61
• 4.1 引言48
• 4.2 實驗臺架構建48-50
• 4.3 控制算法的開發(fā)50-56
• 4.3.1 主程序51-52
• 4.3.2 轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機控制算法52-54
• 4.3.3 CAN報文發(fā)送與接收54-56
• 4.4 轉(zhuǎn)向隨動系統(tǒng)硬件在環(huán)實驗結(jié)果及分析56-60
• 4.5 本章小結(jié)60-61
• 結(jié)論61-62
• 參考文獻62-66
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文66-68
• 致謝68

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本文編號：835751