汽车线控转向系统节能设计理论与方法研究

线控转向系统机械机构与控制节能设计理论与方法研究是线控技术新的研究方向。基于节能设计思想，研究线控转向装置理想变传动比设计方法，提出转向系统结构参数节能设计方法，分析系统结构动力学及运动学特性；研究理想路感节能设计理论和理想路感模拟节能控制方法，提出先进的路感预估算法，实现最佳路感的节能设计与控制；研究基于理想转向特性的线控转向系统最佳可变传动比节能控制方法，采用引入能耗因子的变传动比动态节能控制算法，降低转向驱动电机动态能量消耗和改善系统动态稳定性问题。研究基于节能设计的SBW装置动力学特性、路感和电机动态特性等对转向系统稳定性的影响，揭示这些因素变化与汽车稳定性的内在规律，从转向系统能耗角度，探索研究和发展线控转向系统新的设计理论和方法。

随着线控技术的迅猛发展和电动汽车研发技术的日益成熟与完善。汽车线控转向系统正逐步走向实用化。线控转向系统机械机构和控制的节能设计理论与方法研究是线控技术新的研究方向，本项目基于节能的思想，研究线控转向系统控制理论与设计方法，取得了一些有意义的成果。.项目组按照计划开展研究工作，主要研究如下：研究了汽车转向系统运动学和动力学特性，基于不同行驶道路环境、不同车速、不同方向盘转角工况下的仿真分析，归纳总结得出汽车转向特性规律；提出了综合横摆角速度增益不变和侧向加速度增益不变设计转向可变传动比，并给出了可变传动比的计算方法；研究了基于综合横摆角速度和侧向加速度反馈设计主动转向控制策略。通过多种工况下的纯数字与控制器在环的实时仿真测试，与单一横摆角速度反馈控制和传统机械转向的车辆进行了对比分析,综合反馈控制的车辆比单一反馈控制车辆的操纵稳定性提高了5%；研究了基于方向盘转角、车速、质心侧向加速度等车辆行驶状态设计路感模拟算法的稳态因子，基于转向执行电机电流反馈设计路感的动态因子，综合动态因子与稳态因子模拟车辆行驶的真实路感；项目组创新性的提出了双伺服电机阻力加载方案，在左右轮主销轴线上分别安装一个伺服电机,并基于东风S30轿车的转向系统进行改造，完成了整个硬件在环试验平台的搭建与调试。项目组基于CAN总线设计各个电控单元、主宿机以及仿真器之间的通信网络，并开发了线控转向硬件在环仿真调试与监控软件；课题组成员还对汽车转向与悬架之间的耦合控制进行了探索，研究了主动悬架的解耦控制以及在转向工况下主动悬架的侧倾控制和制动工况下的转向控制。.本项目的系列成果为线控转向研发提供新的思路，在线控转向实用化方面有重要的意义。