【《汽车线控转型系统研究的国内外文献综述》2700字】

汽车线控转型系统研究的国内外文献综述1.1线控转向原理介绍SBW系统主要由转向操纵机构、转向执行机构以及ECU电子控制单元组成。其较为通用的结构图，如图1.1所示。图1.1线控系统结构图操纵结构由方向盘、路感电机配套结构、减速器、转角传感器和扭矩传感器（不同控制策略配备相应所需电机）组成；转向执行机构由转向电机、电机控制器、转向器、减速器及相应传感器组成；最核心的部分为ECU电子控制单元，接受来自操纵和执行机构的电子信号，并根据控制算法对接收的信号进行分析和处理。工作原理如下：驾驶员驾驶汽车对路况做出相应判断后，操纵方向盘，此时位于转向轴上的转角传感器和扭矩传感器得到信号，并将其传送给ECU控制器，ECU根据相应的转向控制算法得到相应的输出值，并转化为信号传递给执行机构的转向执行电机，电机输出力矩带动减速器、转向器一系列机械结构动作最后作用于车轮实现转向。另一部分，ECU控制器也会从执行机构处获得相应的车速和车轮转角信号，并计算汽车的回正力矩，并将该信号传递给路感电机，路感电机产生相应的转矩来模拟路感，使驾驶员有相应的路感反馈，从而提升驾驶体验[5]。如图1.2所示。图1.2线控转向系统原理图通过上述论述可以了解到，SBW系统的核心部分就是控制策略的设计，良好的转向控制策略能够保持汽车无论在何种工况都能保持良好的转向特性，提高汽车的操纵稳定性，减少驾驶员的负担。1.2国内外发展现状国内的研究有：郑宏宇[6]对主动转向控制策略设计思路为，在理想传动比控制策略下，应用基于遗传算法的汽车横摆角速度增益值优化和基于模糊控制修正理想传动比，来对理想传动比得到的转角进行修正。且经过各种试验工况仿真得到的结果都有较优良的表现。陈小兵[7]对线控转向主动转向控制策略的设计中，他采用了变传动比的控制策略，根据建立的CarSim整车动力学模型得到不同车速不同转向轮转角下的横摆角速度，然后在选取固定的横摆角速度增益后，计算得到一系列理想传动比。并对这些离散的传动比进行拟合，便可得到车速，方向盘转角与传动比的关系曲线。并在此之上设计了单一横摆角速度反馈和综合侧向加速度反馈两种反馈控制来对变传动比控制结果进行补偿得到更优的结果。杨胜培[8]对线控转向系统前轮转角控制策略的研究，以四轮转向车辆模型为基础，将四轮转向车辆的横摆角速度和质心侧偏角作为参照控制目标，对车辆转向特性能变化进行优化设置，并最终得到结果，基于参考模型横摆角速度反馈控制方案设置的变传动比控制整体性能更好。刘军等人[9]对线控转向的主动转向控制策略研究，前馈控制策略采用固定横摆角速度增益条件下确定理想转动比的边传动比控制策略。其反馈控制策略是基于汽车的防侧倾的控制策略，采用的是防止侧翻的模糊自适应PI控制器，由此产生对前轮转向角的补偿。在经过联合仿真得到结果能够实现较好的控制。曾桂苓[10]等人提出了针对线控转向系统的一种汽车容错控制策略研究，针对转向系统失效的情况，基于执行器扭矩的重新分配，提出了一种容错控制策略，保证汽车在转向时的横摆角速度与期望的横摆角速度吻合度较高，能有效避免转向故障。杜明志[11]同样对线控转向系统前轮主动转向控制策略研究中，其控制策略是理想传动比的前馈控制算法，在结合线性二次调节器（LinearQuadraticRegulator，LQR）状态反馈补偿控制算法两种算法的结合实现对汽车更加优良的控制，其创新点在于在分析前馈控制策略时，分析了不同车速时控制策略的侧重点低速时侧重考虑横摆角速度，高速时侧重考虑侧向加速度，中速行驶路况时两者结合考虑，使前馈控制算法更加完善。王其东[12]等人在以轮毂电机驱动车辆的线控差动转向设计研究中，采用主要应用于非线性系统跟踪控制的三步法对控制系统模型的建立，以工程中成熟应用的前馈反馈为基础，第1步：稳态控制；第2步：参考动态前馈控制；第3步：跟踪误差反馈控制。能够较好的实现控制要求。国外的研究有：M.SelcukArslan和NaotoFukushima[13]两人设计了一种新型的线控转向系统的控制策略，通过使用能量最佳控制方法来增强超轻型车辆的横向稳定性和操纵能力，并通过硬件在环模拟对SBW控制方案进行了测试。结果证明该种控制策略大大提高了对车辆的操纵能力，也证明了SBW系统对于超轻型车辆的转向稳定性有着重要意义。NitinR.Kapania[14]在对一款自动赛车的控制策略设计中提到关于转向系统的前馈反馈控制器的应用。他提到的前馈转向角设计是根据理论汽车路径轨迹进行设计，通过对汽车二自由度模型的动力学模型优化保证前馈结果。反馈控制器的应用在进一步使误差最小化。对转向控制的优化则是通过将划到切线引入反馈控制，将侧滑信息引入正馈控制来实现控制的优化。ChhithChhlonh等人[15]则是对独立速度控制的无刷直流轮毂电机的模糊控制器进行设计，对装有轮毂电机的电动汽车在转向时的驱动电机进行控制时，通过引入Ackermann-Jeantand转向模型获得参考速度，采用模糊逻辑控制器作用速度控制器，来实现转向时驱动电机的正确控制。综上概括可以得到，线控转向系统控制策略设计程的大体思路如图1.3所示，图1.3控制策略搭建思路控制策略阶段：前馈要解决的问题就是要基于何种参数实现对变角传动比的控制。主要有的参考有：基于转向增益不变的变角传动比控制[18~20]、基于非线性因素的变角传动比控制[21]、基于操纵杆结构的变角传动比控制[22]，基于智能算法的变角传动比控制等等[23]。反馈控制是如何实现的问题，这里应该基于FOC控制器和无刷直流电机[24~27]的特性进行分析，选择相适应的控制参数来实现控制。参考文献《中国公路学报》编辑部.中国汽车工程学术研究综述·2017[J].中国公路学报,2017,30(06):1-197.孟永刚,罗来军,罗毅,王军,李永晨.线控转向技术在国内外汽车领域的应用简介[J].汽车零部件,2017(11):75-79.李时雨.基于线控转向系统的无人驾驶技术发展[J].汽车工程师,2018(03):14-17.王一斐.汽车线控转向系统的关键技术及发展前景[J].移动电源与车辆,2014(01):30-32.赵建书,鲁秀伟,陶松,曹俊芳,程诗瀚.线控技术在汽车转向系统中的应用分析[J].时代汽车,2019(04):140-141.郑宏宇.汽车线控转向路感模拟与主动转向控制策略研究[D].吉林:吉林大学,2009.陈小兵.汽车线控转向主动转向控制策略与路感模拟研究[D].武汉:武汉科技大学,2013.杨胜培,周海军.线控转向系统前轮转角控制策略研究[J].科技创新与生产力,2014(05):61-63+66.刘军,晏晓娟,陶昌龄,陈智,唐齐新.基于线控转向的主动转向控制策略研究[J].汽车技术,2016(06):5-10.曾贵苓,王苹,马书香.基于线控转向的汽车容错控制策略研究[J].重庆工商大学学报(自然科学版),2019,36(04):49-54.杜明志,孙跃东.线控转向系统前轮主动转向控制策略研究[J].汽车实用技术,2020,45(17):38-43.王其东,曹也,陈无畏,赵林峰,谭洪亮,谢有浩.轮毂电机驱动车辆线控差动转向的研究[J].汽车工程,2019,41(12):1384-1393+1409.M.SelcukArslan,NaotoFukushima.EnergyOptimalControlDesignforSteer-by-WireSystemsandHardware-in-the-LoopSimulationEvaluation.JournalofDynamicSystems,Measurement,andControl[J].2015,137(7):071005.NitinR.Kapania.TRAJECTORYPLANNINGANDCONTROLFORANAUTONOMOUSRACEVEHICLE[D].StanfordUniversity,2016.ChhithChhlonh,DedetCandraRiawan,HeriSuryoatmojo.IndependentSpeedSteeringControlofRearIn-wheelBLDCMotorinEVBasedonFuzzyLogicControll