基于現代控制方法的新型線控轉向系統(tǒng)設計

引進了一種新的電子液壓助力轉向系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用一種節(jié)能技術實現泵排量控制，消除了節(jié)氣門因控制變排量泵而造成的能量損失。排量控制方法已經被應用于液壓移動設備、主動振蕩阻尼、機器能量管理策略。然而，該技術還是首次用于轉向系統(tǒng)。排量控制的轉向系統(tǒng)能夠提高系統(tǒng)的能量利用率，降低燃油消耗和尾氣排放量，降低駕駛員的操作強度，提高車輛的主動安全性。介紹了液壓系統(tǒng)和動態(tài)子系統(tǒng)的動力學模型；綜合分析了系統(tǒng)穩(wěn)定性方面的需求；通過狀態(tài)空間方程和全狀態(tài)反饋方法，描述了基于模型控制算法的控制器設計?？紤]到控制器設計屬于系統(tǒng)層面的工作，把車輛動力學方程和液壓流等式結合到一起形成了一個簡單的單輸入單輸出系統(tǒng)，給系統(tǒng)期望的輸入便可得到期望的輸出。

為了測試所設計的控制器性能，設計了兩種仿真工況：正弦輸入和斜坡輸入。兩種工況聯合仿真證明了所設計控制器的有效性，同時對轉向系統(tǒng)參數進行了相關的數據分析，包括等價的質量和負荷、開環(huán)和閉環(huán)控制、狀態(tài)反饋矩陣和觀測矩陣等。一般控制器的性能可以通過控制器跟隨變化輸入量的精度、抑制外部干擾并達到實現控制目標的精度來衡量。兩種仿真工況下，轉向盤角輸入的幅值和速度不同，如果已知轉向執(zhí)行機構的位置和速度傳遞關系式，那么轉化到轉向節(jié)處的角度和角速度也不同。

通過對比試驗數據和仿真分析表明，控制器跟隨給定信號并實現控制目標的能力較好，基本實現了設計目標。

N.Daheretal.Proceedings oftheASME/BATH2013 SymposiumonFluidPower &MotionControlFPMC 2013，October6-9,2013, Sarasota,Florida,USA.

編譯：于立嬌