基于FlexRay总线线控转向稳定性研究.pdf

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1、2011年第5期工业仪表与自动化装置·3·基于FlexRay总饯线控转向稳定性研究段建民，邓华林，于涌川(北京工业大学电子信息与控制工程学院，北京100124)摘要：线控转向装置取消了转向盘和车轮的机械连接，是未来汽车转向的发展趋势。该文采用魔术轮胎的非线性整车动力学模型，研究了车速、路面附着系数以及前轮转向对汽车稳定性的影响；在此基础上，提出了基于横摆角速度和侧向加速度联合控制的控制策略，提高了汽车的稳定性；建立了基于FlexRay通信的线控转向系统，并建立了dSPACE硬件在环实验验证控制策略。关键词：线控转向；转向稳定性；联合控制；FlexRay；dSPACE中图分类号：TP273

2、文献标志码：A文章编号：1000—0682(2Ol1)05—0003—04Researchonthestabilityofthesteer·-by-wirebasedonFlexRaybusDUANJianmin，DENGHualin，YUYongchuan(SchoolofElectronicInformation＆ControlEngineering，BeijingUniversityofTechnology，Beifing100124，China)Abstract：Steer-by—wireisatrendinthedevelopmentofautomobilesteeringsy

3、stem，whichremovesthemechanicalconnectionbetweenthesteeringwheelandthefrontwhee1．ThenonlinearvehicledynamicmodelbasedonPacejkatiremodelisestablished，andtheinfluencesofspeed，roadadhesioncoefficientandfrontwheelangleonthevehiclestabilityarestudied．Onthisbasis，ayawrateandlateralaccelera-tionfeedbackc

4、ontrolstrategyisproposed，andthestabilityofthecarisimproved．Thesteer—by—wiresys—ternbasedonFlexRaybusisbuilt，inordertoverifythecontrolstrategy，ahardware-in-the-loopsystembasedondSPACEisalsobuilt．Keywords：steer—by—wire；vehiclestabilitycontrol；jointcontrol；FlexRay；dSPACE确定性，采用双通道冗余通信，每个通道传输速率可0引言达10

5、Mbps，满足线控转向系统对总线的要求。汽车转向系统是汽车的重要装置之一，经历了线控转向系统分为转向盘总成、转向执行总成纯机械式转向系统、液压助力转向系统(HEPS)以以及主控制器3个主要部分。其中转向盘总成包括及电动助力转向系统(EPS)3个发展阶段。HEPS方向盘、转角传感器、机械减速机构以及路感电机；和EPS改善了转向系统的力传递特性，然而它们始转向执行总成包括转向电机、齿轮齿条转向结构以终处于机械传动阶段，传动比固定，无法改变汽车转及其他机械结构。主控制器主要包括路感转向控制向的角传递特性。线控转向是未来转向系统的发展器以及前轮转向控制器，它们之间通过FlexRay总趋势之一，它

6、取消了转向盘和转向轮之间的机械连线实现通信，如图1所示。接，可以实现角传递和力传递特性的设计，增强操纵稳定性和主动安全性，降低驾驶员负担¨。线控转向将传统的机械转向系统变成通过高速率容错通信总线与高性能控制器相连的电气控制系统，FlexRay是适应未来车辆系统需求的高性能总线。时间触发机制(TDMA)保证了FlexRay通信的收稿日期：2011—04一O1基金项目：北京市教委科技创新平台资助项目(05002011200701)作者简介：段建民(1959)，男，河北人，教授，博士后，研究方向为现场总线技术，仪表测控系统，汽车电子等。图1线控转向系统框图·4·工业仪表与自动化装置2011年第

7、5期考虑路面附着系数对侧向力的影响，侧向力表1车辆非线性动力学模型达式可改为：在图2车辆坐标系中，与操纵稳定性有关的主F=肛Dsin((5—g-)carctan((2一)(1一4要运动参量为横摆角速度、侧向速度以及侧向加速度。为了研究线控转向系统的操纵稳定性，需要建Ei)i+Eiarctan((2一／z)Bi)))(3)立转向系统对整车的侧向运动和横摆运动的影响。2汽车转向稳定性分析整个车身视为一个整体，采用了二自由度整车模型，直接