无人驾驶车辆转向控制测试试验台

无人驾驶电动转向控制测试与开发实验平台与传统的液压助力转向系统相比，电动助力转向系统具有节能、环保和助力能量随车速变化的优点，已成为现代转向系统的主要研究方向,下面小编为您详细介绍!

　　简介

　　对于智能车来说，如果只根据电动助力转向的角度信号来控制方向盘的角度，而不控制电动助力转向电机的输出扭矩，方向盘就会抖动。在方向盘大角度转向时，如果不控制电动助力转向电机的阻尼(反向扭矩)，方向盘会调整过快，导致车身偏航率较大，这将恶化车辆的转向品质，甚至导致高速行驶时转向不稳定，从而危及行车安全。

　　因此，如何使智能车辆在自动驾驶模式下的转向控制质量尽可能地接近人类驾驶员的转向控制，是智能车辆转向控制系统研究领域的一个重要课题。本文从以下几个方面进行了研究:熟练驾驶员在道路上驾驶过程中转向控制参数的采集和特性分析，熟练驾驶员驾驶轨迹的非线性拟合，基于模型预测控制的智能车辆驾驶员模型的构建，基于仿人智能理论的转向控制策略，基于新型电动助力转向装置的智能车辆仿人转向控制试验台的开发和实验验证。

　　主要工作如下:对熟练驾驶员在道路上的转向试验数据进行收集和分析，选择5名熟练驾驶员在不同车型、车速和转向条件下进行实车道路转向试验，采集转向特性参数和车辆动力学参数。

　　试验台的控制策略是电动助力转向系统研究的核心，直接影响汽车的行驶安全性和操纵稳定性，电动助力转向控制器的研究和开发是一个漫长而反复的过程。如何提高电动助力转向系统的稳定性，缩短控制器的研发周期，是整个电动助力转向系统研究的关键，也是电动助力转向产业化的前提和必要条件。

　　通过建立电动助力转向快速控制的原型仿真平台，可以实时验证和修改电动助力转向控制策略，大大缩短了电动助力转向系统的开发周期;主要研究内容如下:根据电动助力转向系统的结构和工作原理，设计了线性助力特性曲线。对于助力电机控制器的设计，提出了一种基于PID和滑模变结构算法的助力控制策略。针对助力系统助力过程中转向不足的现象，设计了一种基于PID算法的助力控制策略。

　　基于车辆操纵动力学模型对整个电动助力转向系统进行了分析，利用MATLAB/Simulink软件建立了电动助力转向系统各部分的仿真模块，并对PID和滑模变结构控制策略和回程控制策略进行了仿真分析。仿真结果表明，采用滑模变结构控制的电动助力转向系统比采用PID控制的电动助力转向系统更稳定，采用PID反馈算法的电动助力转向系统反馈速度更快，基本消除了残余角。

　　通过MATLAB和CarSim的联合仿真分析，最终的联合仿真曲线证明本文设计的电动助力转向系统能够为驾驶员提供合适的转向助力，提高汽车的转向轻便性。最后，利用dSPACE搭建了电动助力转向系统快速控制原型仿真试验台，并对助力控制算法和返回性能进行了半实物实时仿真测试。

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