汽车线控转向系统论文.pdf

湖北汽车工业学院毕业论文

摘要

随着控制技术的高速发展，越来越多的电子控制设备被运用到汽车上。线控转向系统就是在这

样的背景下产生的，其主要特征是用控制信号取代了转向盘和转向车轮之间的机械连接。虽然，线

控转向系统至今还没有形成成熟的理论和产品，但其所显现的变传动比等优势是传统机械转向系统

所无法比拟的，它是转向技术未来的研究方向，是转向系统发展的最高形式。到目前为止，几乎世

界上的各大汽车厂商和研究机构都投入了一定人力和物力对线控转向系统进行研究。

本文在借鉴国内外研究成果的基础上，围绕基于理想传动比的线控转向系统的控制算法，做了

以下工作：

介绍了线控转向技术的国内外研究现状和发展前景，对线控转向系统的系统结构、性能特点及

关键技术作了简单阐述。在此基础上，进一步介绍了线控转向系统的结构原理，包括转向盘总成、

转向执行机构、主控制器、自动防故障系统电源等。

建立了线控转向汽车的动力学模型和ADAMS整车模型。线控转向汽车动力学模型：在线控转

向系统受力分析的基础上，建立了转向盘总成动力学模型和转向执行机构动力学模型。其次介绍了

dugoff轮胎模型，推导了轮胎回正力矩的数学表达式并建模。最后建立了一个中等复杂的四自由度

(车辆的纵向、横向、横摆以及侧倾自由度)汽车整车动力学模型。ADAMS整车模型：用ADAMS

软件建立了用于实验仿真的整车模型，建模过程中，对不影响汽车转向系统性能的结构作了简化。

在ADAMS整车模型的基础上，引入驾驶员模型和道路信息进行仿真试验，验证了模型的可行性。

线控转向系统PID控制算法。为了进一步改善汽车的转向特性，结合线控转向系统的特点，提

出了线控转向系统PID控制算法，并进行了仿真试验分析。分析结果表明该算法对线控转向系统具

有较好的效果，能增强汽车的操作稳定性与安全性。

I

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目录

摘要

目录

1设计总则1

1.1课题的来源1

1.2设计背景1

1.2.1课题的提出1

1.2.2线控转向技术的发展现状2

1.3本文研究的内容5

2线控转向系统的基本结构原理与工作原理6

2.1线控转向的基本结构6

2.2线控转向的原理6

2.2.1方向盘总成8

2.2.2转向执行机构8

2.2.3主控制器9

2.2.4自动防故障系统10

2.3线控转向系统的关键技术12

2.3.1汽车线控转向系统中具有以下几个可靠的技术12

3线控转向系统车辆模型14

3.1转向盘总成模型14

3.2轮胎模型15

3.2.1dugoff轮胎模型15

3.3整车动力学模型16

II

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4ADAMS整车模型20

4.1ADAMS软件简介20

4.2ADAMS模型的建立21

4.2.1双横臂式前悬架多体系统动力学模型21

4.2.2后钢板弹簧多体动力学模型22

4.2.3减振器模型23

4.2.4轮胎与路面模型23

4.3ADAMS模型分析验证23

5线控转向系统的三个研究热点26

5.1主动转向26

5.1.1转向灵活性功能26

5.1.2横摆角速度控制和横摆力矩补偿26

5.1.3稳定性功能的扩展-底盘集成控制技术27

5.2变传动比策略28

5.3汽车线控转向系统出现的问题及解决方法29

5.4展望30

致谢

参考文献33

III

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1设计总则

1.1课题的来源

本课题《汽车线控转向系统的研究》来源于湖北汽车工业学院汽车工程系汽车研究室。

1.2设计背景

1.2.1课题的