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可变传动比式转向系统的设计及控制研究
汇报人：
2024-01-24
引言
可变传动比式转向系统概述
可变传动比式转向系统设计
可变传动比式转向系统控制策略
可变传动比式转向系统实验研究
可变传动比式转向系统应用前景与挑战
contents
目
录
01
引言
汽车工业发展对转向系统性能提出更高要求
随着汽车工业的快速发展，车辆操控性、舒适性和安全性等方面的要求不断提高，传统固定传动比转向系统已无法满足这些需求。
可变传动比式转向系统的优势
可变传动比式转向系统能够根据车速、方向盘转角等参数实时调整传动比，从而改善车辆操控性能，提高行驶安全性。
推动汽车智能化发展
可变传动比式转向系统作为智能驾驶技术的重要组成部分，其研究有助于推动汽车智能化发展。
目前，国内外学者在可变传动比式转向系统领域已取得一定研究成果，包括系统设计、控制策略、性能评价等方面。
随着智能驾驶技术的不断发展，可变传动比式转向系统将更加注重与自动驾驶、车联网等技术的融合，实现更加智能化、个性化的控制。
发展趋势
国内外研究现状
本研究旨在设计一种高性能的可变传动比式转向系统，并研究其控制策略，以提高车辆操控性和行驶安全性。
研究目的
包括机械结构设计、传感器选型和布局等。
可变传动比式转向系统设计
基于车辆动力学模型和驾驶员意图识别，设计合适的控制算法，实现传动比的实时调整。
控制策略研究
通过仿真和实车试验，对所设计的可变传动比式转向系统进行评价，验证其性能优势。
系统性能评价
02
可变传动比式转向系统概述
01
02
该系统通过改变转向器内部传动机构的速比，实现转向灵敏度和稳定性的动态平衡，提高车辆的操控性和安全性。
可变传动比式转向系统是一种能够根据车速和转向角度变化而自动调整转向传动比的先进转向系统。
系统通过车速传感器和转向角度传感器实时监测车辆行驶状态和驾驶员转向意图。
传感器检测
控制单元计算
执行机构调整
控制单元根据传感器信号，结合预设的控制策略，计算出当前最佳的传动比。
执行机构根据控制单元的指令，调整转向器内部传动机构的速比，实现可变传动比功能。
03
02
01
类型
机械式
液压式
电子式
根据实现方式的不同，可变传动比式转向系统可分为机械式、液压式和电子式三种类型。
传动平稳，可调范围大，但响应速度较慢。
结构简单，成本低，但调整范围有限。
响应速度快，调整精度高，易于实现与其他控制系统的集成，但成本较高。
03
可变传动比式转向系统设计
优化驾驶员的路感反馈，提升驾驶体验。
降低系统复杂性和成本，提高市场竞争力。
01
采用行星轮系或谐波传动等机构实现传动比的连续变化。
02
通过电子控制单元（ECU）接收车辆状态和驾驶员输入信号，实时计算并调整传动比。
03
集成传感器和执行器，实现闭环控制，提高系统响应速度和精度。
04
设计人机交互界面，方便驾驶员了解和调整系统工作状态。
A
B
C
D
04
可变传动比式转向系统控制策略
03
实现自适应控制
根据车辆行驶状态及驾驶员操作意图，实时调整传动比，实现自适应控制。
01
提高车辆操纵稳定性
通过优化传动比变化范围及规律，使驾驶员能够更准确地控制车辆行驶方向，提高操纵稳定性。
02
保证转向轻便性
在保证稳定性的同时，降低驾驶员的转向操作力，提高转向轻便性。
基于模糊控制的策略
利用模糊逻辑处理不确定性问题的能力，设计模糊控制器实现传动比的实时调整。
基于最优控制的策略
通过建立车辆动力学模型，采用最优控制方法求解最优传动比变化轨迹。
基于学习控制的策略
利用机器学习等方法对历史数据进行学习，提取驾驶员操作习惯及车辆行驶特征，实现个性化传动比控制。
控制器结构设计
根据所选控制策略，设计相应的控制器结构，包括输入、输出及内部处理模块等。
参数整定与优化
通过仿真或实验手段对控制器参数进行整定与优化，以满足系统性能要求。
控制器实现与集成
将设计好的控制器与可变传动比式转向系统进行集成，实现整体控制功能。
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01
05
可变传动比式转向系统实验研究
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2
3
设计并搭建能够模拟实际车辆转向工况的实验台架，包括转向盘、转向柱、传动机构、助力装置等关键部件。
转向系统实验台架设计
选用高精度传感器，如转角传感器、扭矩传感器等，搭建数据采集系统，实现对转向过程中关键参数的实时监测和记录。
传感器及数据采集系统
基于嵌入式系统开发实验用控制系统，实现对转向系统传动比的实时调节，同时保证系统的稳定性和安全性。
控制系统开发
根据车辆动力学理论和实际驾驶需求，确定传动比的变化范围，以充分验证可变传动比式转向系统的性能优势。
传动比变化范围确定
设计多种典型驾驶工况，如低速泊车、高速行驶、紧急避让等，以全面评估转向系统在不同工况下的表现。
典型工况模拟
设置传统固定传动比转向系统
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