汽车线传转向系统的驾驶意图识别与双向同步控制

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1、汽车线传转向系统的驾驶意图识别与双向同步控制(申请清华大学工学硕士学位论文)培养单位：汽车工程系学科：机械工程研究生：李尚司指导教师：连小珉教授二○一五年五月DrivingIntentionRecognitionandBilateralSynchronousControlintheSteeringByWireControlSystemforVehiclesThesisSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementfo

2、rthedegreeofMasterofScienceinMechanicalEngineeringbyLiShangsiThesisSupervisor:ProfessorLianXiaominMay,2015摘要摘要汽车线传转向系统在传统机械式转向系统的结构基础上，取消方向盘与转向器之间的机械转向柱，通过传输线进行汽车转向所需的信息交互。机械转向柱的取消，使得汽车线传转向系统具有诸多优势，如提高汽车的操纵稳定性、被动安全性和乘坐舒适性以及改善驾驶环境，但同时要求汽车转向系统基本功能由电子控制完成

3、。为此，本课题从电控方向机、电控转向机与线传通讯网络三个子系统进行研究，实现汽车线传转向系统的基本功能，并搭建硬件在环试验台架系统进行验证，为进一步研究汽车线传转向系统的可靠性问题提供基础的台架试验条件。电控方向机子系统中，以方向盘作为驾车者与方向机之间的人机交互界面，通过结合方向机转向轴转矩变化率和方向盘操纵转角识别方向盘的不同操纵模式，为方向机与转向机的双向同步控制提供技术基础；设计以直接测量得到的转向电机电流信息为基础的回正力矩再生计算策略，结合方向盘转角信息，实现回正力矩的再生；对方向机作为

4、从动机工作模式下的方向盘回正转角进行跟随控制，模拟汽车原有的回正特性。电控转向机子系统考虑驾车者在汽车转向操纵时对便捷性与灵敏性的要求，设计随方向盘操纵转角变化的角传动比特性；在不同方向盘操纵模式下，进行电控方向机与电控转向机的双向同步控制，通过PID闭环控制算法，对转向机作为从动机工作模式下的转向器小齿轮目标转角进行跟踪随动控制，保证汽车原有的转向特性。线传通讯网络子系统选用相应的传感器，对电控方向机子系统和电控转向机子系统中需要传输的状态信息进行获取；以CAN总线技术作为线传通讯网络的信息交互技

5、术，按照CAN2.0B的协议对数字化的信息进行组织编码构成信息帧，通过对应的信息帧上行发送和下行接收，完成电控方向机与电控转向机的信息交互，为其功能控制提供基本的状态信息。本课题最后通过搭建硬件在环试验台架系统，进行回正力矩再生、转向器小齿轮转角跟随、方向盘操纵模式识别以及方向机与转向机的双向同步控制试验，验证了汽车线传转向系统基本功能的实现以及本课题研究方法的可行性。关键词：汽车；线传转向系统；回正力矩再生；双向同步控制；硬件在环试验IAbstractAbstractThesteeringbywi

6、recontrolsystemforvehiclesthatisbasedonthetraditionalstructureofmechanicalsteeringsystem,abandonsthemechanicalsteeringcolumnbetweensteeringwheelandsteeringgearandaccomplishestheinteractionofinformationneededforsteeringofvehiclesbywire.Theabandonofmecha

7、nicalsteeringcolumnmakethesteeringbywirecontrolsystemhavemanykindsofadvantages,suchasimprovinghandlingstability,passivesafetyandridecomfortofvehicles,improvingthedrivingconditioninvehicles,butatthesametimerequireselectroniccontroltofulfillthebasicfunct

8、ionsofthesteeringbywirecontrolsystem.Therefore,theresearchproceedsfromtheaspectsofthreesubsystemsincludingelectroniccontrolsteeringwheelsystem,electroniccontrolsteeringgearsystemandcommunicationbywirenetwork,torealizethemainfunctionsoft