無人駕駛車輛轉(zhuǎn)向控制測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)

無人駕駛電動(dòng)轉(zhuǎn)向控制測(cè)試與開發(fā)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有節(jié)能、環(huán)保和助力能量隨車速變化的優(yōu)點(diǎn)，已成為現(xiàn)代轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要研究方向,下面小編為您詳細(xì)介紹!

　　簡介

　　對(duì)于智能車來說，如果只根據(jù)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的角度信號(hào)來控制方向盤的角度，而不控制電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向電機(jī)的輸出扭矩，方向盤就會(huì)抖動(dòng)。在方向盤大角度轉(zhuǎn)向時(shí)，如果不控制電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向電機(jī)的阻尼(反向扭矩)，方向盤會(huì)調(diào)整過快，導(dǎo)致車身偏航率較大，這將惡化車輛的轉(zhuǎn)向品質(zhì)，甚至導(dǎo)致高速行駛時(shí)轉(zhuǎn)向不穩(wěn)定，從而危及行車安全。

　　因此，如何使智能車輛在自動(dòng)駕駛模式下的轉(zhuǎn)向控制質(zhì)量盡可能地接近人類駕駛員的轉(zhuǎn)向控制，是智能車輛轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)研究領(lǐng)域的一個(gè)重要課題。本文從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了研究:熟練駕駛員在道路上駕駛過程中轉(zhuǎn)向控制參數(shù)的采集和特性分析，熟練駕駛員駕駛軌跡的非線性擬合，基于模型預(yù)測(cè)控制的智能車輛駕駛員模型的構(gòu)建，基于仿人智能理論的轉(zhuǎn)向控制策略，基于新型電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置的智能車輛仿人轉(zhuǎn)向控制試驗(yàn)臺(tái)的開發(fā)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

　　主要工作如下:對(duì)熟練駕駛員在道路上的轉(zhuǎn)向試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和分析，選擇5名熟練駕駛員在不同車型、車速和轉(zhuǎn)向條件下進(jìn)行實(shí)車道路轉(zhuǎn)向試驗(yàn)，采集轉(zhuǎn)向特性參數(shù)和車輛動(dòng)力學(xué)參數(shù)。

　　試驗(yàn)臺(tái)的控制策略是電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)研究的核心，直接影響汽車的行駛安全性和操縱穩(wěn)定性，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制器的研究和開發(fā)是一個(gè)漫長而反復(fù)的過程。如何提高電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的穩(wěn)定性，縮短控制器的研發(fā)周期，是整個(gè)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)研究的關(guān)鍵，也是電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向產(chǎn)業(yè)化的前提和必要條件。

　　通過建立電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向快速控制的原型仿真平臺(tái)，可以實(shí)時(shí)驗(yàn)證和修改電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制策略，大大縮短了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的開發(fā)周期;主要研究內(nèi)容如下:根據(jù)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理，設(shè)計(jì)了線性助力特性曲線。對(duì)于助力電機(jī)控制器的設(shè)計(jì)，提出了一種基于PID和滑模變結(jié)構(gòu)算法的助力控制策略。針對(duì)助力系統(tǒng)助力過程中轉(zhuǎn)向不足的現(xiàn)象，設(shè)計(jì)了一種基于PID算法的助力控制策略。

　　基于車輛操縱動(dòng)力學(xué)模型對(duì)整個(gè)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行了分析，利用MATLAB/Simulink軟件建立了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各部分的仿真模塊，并對(duì)PID和滑模變結(jié)構(gòu)控制策略和回程控制策略進(jìn)行了仿真分析。仿真結(jié)果表明，采用滑模變結(jié)構(gòu)控制的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)比采用PID控制的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)更穩(wěn)定，采用PID反饋算法的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)反饋速度更快，基本消除了殘余角。

　　通過MATLAB和CarSim的聯(lián)合仿真分析，最終的聯(lián)合仿真曲線證明本文設(shè)計(jì)的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能夠?yàn)轳{駛員提供合適的轉(zhuǎn)向助力，提高汽車的轉(zhuǎn)向輕便性。最后，利用dSPACE搭建了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)快速控制原型仿真試驗(yàn)臺(tái)，并對(duì)助力控制算法和返回性能進(jìn)行了半實(shí)物實(shí)時(shí)仿真測(cè)試。

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