线控转向系统操纵杆及其双向控制方法研究

针对目前汽车线控转向系统控制方法都是将转角和路感独立闭环控制，常导致转向响应滞后、控制精度低和路感不透明等问题，本项目拟在研究并分析线控转向系统结构和动力学特点基础上，采用操纵杆部件取代方向盘，控制汽车转向运动。通过二端口网络方法分析线控转向系统转向控制和路感模拟的稳定性条件，基于双向控制理论提出一种新型转角与力信息综合反馈的线控转向系统控制方法，有效地融合转向控制和路感模拟的内在联系，提高系统转向响应速度和精度，使路感更为透明。基于驾驶意图辨识和信息融合技术研究操纵杆控制的线控转向系统转向角传动比和力传动比，保证汽车驾驶舒适性和易操纵性。通过自主开发的驾驶操纵杆、线控转向系统、硬件在环实验台和实验样车，构建线控转向系统研究和试验平台，对研究的控制理论和方法进行验证。本项目研究成果将解决目前线控转向系统中存在的主要问题，为基于操纵杆控制的汽车线控转向系统实际应用提供理论基础和技术支持。

采用操纵杆代替传统线控转向（Steering-by-wire，SBW）系统中的方向盘，研究这种新型线控转向系统的转向变传动比设计和控制方法。针对目前汽车线控转向系统的转向变传动比控制方法都是将转角和路感独立闭环控制，常导致转向响应滞后、控制精度低和路感不透明等问题，本项目在研究并分析线控转向系统结构和动力学特点基础上，采用操纵杆部件取代方向盘，控制汽车转向运动。通过二端口网络方法分析线控转向系统转向控制和路感模拟的稳定性条件，在详细分析线控转向系统对于操纵杆和转向车轮间转角与转矩的耦合控制要求的基础上，基于双向控制理论创新性地提出了转矩驱动/位置反馈式的双向控制结构，有效地融合转向控制和路感模拟的内在联系，提高系统转向响应速度和精度，使路感更为透明。针对采用操纵杆控制汽车转向运动的结构和性能特点，通过分析基于定横摆角速度增益所设计的转向变传动比应用在操纵杆线控转向系统中存在的不足，提出保证汽车转向增益呈线性变化的转向变传动比及变增益设计方法。试验结果表明所设计的变转向增益的线控转向汽车具有中、低速转向灵活，高速转向灵敏度低，转向平稳的优点。基于线控转向系统力传动比对驾驶员操纵特性的影响分析，为了改善路感清晰度，加强中心区路感强度和回正性能，通过参考电动助力转向系统提出了助力和补偿联合控制方法，设计了路感电动机和转向执行电动机闭环控制方法，保证全车速和操纵杆转角范围内的路感特性设计，使得驾驶员获得更清晰的路感反馈效果，更高的转向力灵敏度和更小的车辆与转向系统滞后特性。通过自主开发的驾驶操纵杆、线控转向系统、硬件在环实验台和实验样车，构建线控转向系统研究和试验平台，对研究的控制理论和方法进行验证。本项目研究成果将解决目前线控转向系统中存在的主要问题，为基于操纵杆控制的汽车线控转向系统实际应用提供理论基础和技术支持。