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《基于联合仿真的线控转向系统控制策略的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、第23卷第6期四川理工学院学报(自然科学版)Vol23No62010年12月JournalofSichuanUniversityofScience&Engineering(NaturalScienceEdition)Dec2010文章编号:16731549(2010)06071904基于联合仿真的线控转向系统控制策略的研究12杨平,唐玲(1.四川理工学院,四川自贡643000;2.四川理工学院自动化与电子信息学院,四川自贡643000)摘要:文章应用ADAMS软件建立了某型轿车14
2、自由度的整车模型,其次应用Matlab建立线控转向系统路感模拟的动力学模型和转向执行机构的动力学模型,最后通过ADAMS和Matlab的联合仿真建立了线控转向系统的控制策略。通过机械式转向系统和线控转向系统在特定工况下转向特性联合仿真的比较和分析,可见线控转向系统是基本符合转向特性要求的。关键词:ADAMS;Matlab;线控转向系统;路感模拟;控制策略中图分类号:TH22;TN919.6文献标识码:A引言线控转向系统(Steering-By-Wire)由于其取消了转向盘和转向车轮之间的机械连接,不仅
3、使驾驶室的乘坐空间加大,因此驾驶室的设计变得更加自由和灵活,同时转向系统的转向传动比可以任意设计,为进一步的[1]对汽车转向进行主动控制提供了可能。因而线控转向系统必将成为未来汽车转向系统的发展主要方向之一,同时也是当今汽车工程领域研究的一个热点。图1线控转向系统示意图但由于线控转向系统的特性原因,如转向盘与转向电机提供反馈路感转矩,转矩的大小由控制器计算出的车轮之间刚性连接的取消,也增大了进行线控转向系统研究的难度,因此线控转向系统控制策略的研究具有一电流决定。断开的转向柱左侧部分的圆柱是模拟转向执
4、行机构的驱动电机,该圆柱和转向机构也通过齿轮副定的实际意义。连接,设置传动比以实现减速增扭的作用。该电机提供1汽车线控转向系统的结构转矩的大小也是由控制器计算出的电流决定。汽车线控转向系统由转向盘总成、转向执行总成和3线控转向子系统动力学模型电子控制单元三个主要部分以及故障自诊断系统、电源等辅助系统组成,其结构如图1所示。转向盘总成包31路感电机的动力学模型括:方向盘、方向盘力矩传感器、方向盘转角传感器和转线控转向系统的转向盘路感模拟机构采用的是从向盘回正力矩电机。断开的转向柱末端和路感电机通过减速
5、机构连接的形式,驾驶员转动方向盘时,路感电机经过减速机构,由控2线控转向系统整车模型[3]制器控制路感电机的电流以实现路感的模拟。转向图2为线控转向系统的整车模型。转向盘右边的盘和电机转向柱简化(忽略机械摩擦)后的线控转向系圆柱是电机的简化模型,和转向柱之间通过齿轮副相结统的模型如图3所示:合,设置该运动副的传动比以实现减速增扭的作用。该设转向盘和转向柱的转动惯量、电机的转动惯量分收稿日期:20100820作者简介:杨平(1983),男,四川平昌人,硕士生,助编,主要从事机械制造及信号检测方面的
6、研究。720四川理工学院学报(自然科学版)2010年12月图4线控转向系统执行机构模型的减速比;n为转向系的传动比;Th为回正力矩的大小。从图4所示的动力学模型中,应用牛顿定律,可以得到转向盘转动时执行机构的动力学方程(忽略机械连接之间的摩擦和转向阻力矩)如下:2dm2dm2TqTm2-Im22-Bm2=(4)dtdtn22dqdqThIZ2+BZ+=Tq(5)dtdtn别为Iw和Im1,电动机的电磁转矩、电动机作用到转向柱Tm2=km2im2(6)的力矩和转向盘上施
7、加的力矩分别为Tm1,Td1,Tw,转向v+arTh=k1d(-)(7)盘和转向柱与支撑之间、电动机转轴与支撑之间的摩擦u系数分别为Bw和Bm1,转向盘转角和电动机的转角分别其中k1为前轮的侧偏刚度;d为轮胎的托距;v为汽车为w和m1,电动机到转向柱的传动比为n1。的侧向速度;a为汽车质心到前轴的距离;r为汽车的按照图3所示简化的动力学模型,使用牛顿运动学横摆角速度;u为车速;汽车前轮转角。v、r、u、为定理,可以得到驾驶员转动转向盘时转向盘的动力学方在仿真时实时测出输出到MATLAB的
8、变量。程(忽略了机械之间连接的摩擦):24路感电机电流的曲线拟合dwdwIw2+Bw=Tw-Td1(1)dtdt本文的控制策略是根据机械式转向系统来模拟控2Td1dm1dm1制电流和车速、侧向加速度之间的关系,机械式转向系=Tm1-Im12-Bm1(2)n1dtdt统在方向盘处(忽略机械连接之间的摩擦和转向阻力Tm1=km1im1(3)矩)根据力矩平衡可得动力学方程为:其中:km1,im1为电动机的电磁转矩常数和电流。2djdj32转向执行
