文獻綜述-線控轉(zhuǎn)向力反饋控制系統(tǒng).doc

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1、線控轉(zhuǎn)向力反饋控制系統(tǒng)-XX-—1—刖吞自20世紀90年代起，電子控制技術(shù)在汽車上的應(yīng)用取得了迅速發(fā)展，被稱之為汽車新技術(shù)?，F(xiàn)在它已逐步被應(yīng)用到了汽車的各個組成部分，其控制功能越來越全面，而且也越來越精確。它帶來了汽車產(chǎn)品的更新?lián)Q代，促進了汽車科技的發(fā)展。而其屮還發(fā)展的最迅速的是線控轉(zhuǎn)向技術(shù)。以往的電動轉(zhuǎn)向和機械轉(zhuǎn)向技術(shù)只?？哭D(zhuǎn)向盤于轉(zhuǎn)向輪2間形成機械或液床連接來完成轉(zhuǎn)向動作。這需要汽車底盤相對大的空間來完成，所需成本較高，最重要的是，這些復(fù)雜的連接單元，不僅增加了車身設(shè)計復(fù)雜程度，也對駕駛員提出了較高姜求。有時候控制單兀一個

2、小問題往往會造成整個系統(tǒng)的連鎖反應(yīng)，造成嚴重的后果。于是，一項新型探索取消轉(zhuǎn)向輪與轉(zhuǎn)向盤之間的機械或液壓連接的技術(shù)應(yīng)運而生一線控轉(zhuǎn)向技術(shù)。而線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能特點在于：改善駕駛員的路感，由于轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向車輪之間無機械連接，駕駛員的“路感”通過模擬生成，可以從信號屮提出最能夠反應(yīng)汽車實際行駛狀態(tài)和路面狀況的信息，作為轉(zhuǎn)向盤冋正力矩的控制變量，使轉(zhuǎn)向盤僅向駕駛員提供有用信息，從而為駕駛員提供更為真實的“路感”。從《汽車底盤線控技術(shù)及發(fā)展趨勢》文獻屮了解到，隨著電子科技和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了更加高效、節(jié)能的線控技術(shù)(X-by-Wi

3、re)。一些笨重、精確度低的機械系統(tǒng)將被精確、敏感的電子傳感器和執(zhí)行元件所代替，汽車傳統(tǒng)的操縱機構(gòu)、操縱式、執(zhí)行機構(gòu)也將會發(fā)生根本性的變革。結(jié)合線控技術(shù)和汽車制動系統(tǒng)而形成的線控制動(SBW)系統(tǒng)，將傳統(tǒng)液壓或氣壓制動執(zhí)行元件改為了電驅(qū)動元件，將駕駛員的轉(zhuǎn)向操作與轉(zhuǎn)向車輪Z間通過信號及控制器連接起來，由控制器根據(jù)駕駛員指令、當前車輛狀態(tài)和路面狀況確定合理的前輪轉(zhuǎn)角，實現(xiàn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的智能控制,從而形成線控轉(zhuǎn)向(SBW)系統(tǒng)。線控系統(tǒng)具有可控性好、響應(yīng)速度快的特點，具有良好的發(fā)展前景。由于X-by-wire技術(shù)具有較高的效率，給設(shè)計

4、者帶來了更大的設(shè)計空間，并且更容易實現(xiàn)集成控制，使整車總質(zhì)量減輕，因此便成為許多世界級汽車公司競逐發(fā)展的H標。主題背景在傳統(tǒng)的機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)屮，駕駛員的轉(zhuǎn)向操作通過轉(zhuǎn)向器和一系列的桿件傳遞到轉(zhuǎn)向車輪。20世紀40年代起，為了減輕駕駛員體力負擔(dān)，出現(xiàn)了液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，由于其技術(shù)成熟、工作可靠，H前仍然在廣泛應(yīng)用。隨著電子技術(shù)的發(fā)展逐步成熟，以及人們對安全、節(jié)能、環(huán)保車倆性能等方面的要求，車輛系統(tǒng)屮采用的電子部件越來越多，EHPS和EPS等轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)運而生。與液床助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提高了車輛的經(jīng)濟性、環(huán)保性；針對不

5、同車型、工況以及駕駛員所需的不同助力特性可以通過軟件修改。近年來為了實現(xiàn)車輛轉(zhuǎn)向的主動控制，進行輔助駕駛技術(shù)，對于將方向盤與轉(zhuǎn)向輪之間通過控制信號連接的線控轉(zhuǎn)向技術(shù)的研究日益增多。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由軟件設(shè)定方向盤轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角0間的傳動比，并通過方向盤凹正力矩電機向駕駛員反饋車輛轉(zhuǎn)向信息。它能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)向主動控制，向駕駛員提供良好的路感，同吋線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)屮轉(zhuǎn)向輪與方向盤之間沒有機械連接，也給汽車空間布置帶來很大的自由。選口《汽車線控轉(zhuǎn)向技術(shù)的研發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景》文獻。根據(jù)《汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)SBW研究》及相關(guān)文獻，汽車線控轉(zhuǎn)向(St

6、eer-by-wire)系統(tǒng)取消了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的機械連接，提高了汽車的穩(wěn)定性和可操作性。整個設(shè)計可以分為轉(zhuǎn)向盤和前輪兩個部分，兩個子系統(tǒng)各自用一個電機作為執(zhí)行器，一個電機向轉(zhuǎn)向盤提供反作用力矩來模擬路感(力反饋了系統(tǒng))；另-個則驅(qū)動前輪按照駕駛員的意圖轉(zhuǎn)向。該文獻首先研究了SBW系統(tǒng)的基本架構(gòu)，通過動力學(xué)模型分析其工作原理。汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)SBW由轉(zhuǎn)向盤總成、轉(zhuǎn)向執(zhí)行總成和主控制器(ECU)等3個主要部分以及自動防故障系統(tǒng)、電源等輔助系統(tǒng)組成，如圖1所示。橫擺角速度傳感器轉(zhuǎn)向橋機構(gòu)總成圖1汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖其次，文章研

7、究了線控轉(zhuǎn)向里二力反饋系統(tǒng)的工作特性，選用永磁同步電機(PMSM)作為力反饋系統(tǒng)的執(zhí)行電機，建立課題的研究平臺。該系統(tǒng)使用屯丿衣空間矢量控制(SVPW)方式進行PMSM控制，它是…種優(yōu)化的PWM控制，其電流諧波、損耗及轉(zhuǎn)矩脈動小,控制簡單，易數(shù)字化實現(xiàn)，電床利用率高。用MATLAB/Simulink對控制的動靜態(tài)特性進行仿真分析，在模型屮采用分段卩ID調(diào)節(jié)的方式來處理轉(zhuǎn)速反饋和電流反饋，與經(jīng)典的PID控制方式相比，動態(tài)響應(yīng)有明顯改善。依據(jù)仿真結(jié)果，設(shè)計了力反饋系統(tǒng)的控制器,主要包括主屯路元器件參數(shù)計算和選型、數(shù)字信號控制器電路

8、、逆變電路、功率驅(qū)動單元和保護電路設(shè)計。分析了力反饋系統(tǒng)對執(zhí)行電機的要求,在確保硬件可靠安全工作的基礎(chǔ)上，進行了控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計，特別介紹了轉(zhuǎn)子相角位置的判斷程序和SVPWM子程序。文屮對樣機的調(diào)試和實驗進行了說明，色括實驗結(jié)果和數(shù)據(jù)分析的內(nèi)容。汽車SBW系統(tǒng)是未來汽車轉(zhuǎn)向