基于現(xiàn)代控制方法的新型線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)

引進(jìn)了一種新的電子液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用一種節(jié)能技術(shù)實(shí)現(xiàn)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(jīng)被應(yīng)用于液壓移動設(shè)備、主動振蕩阻尼、機(jī)器能量管理策略。然而，該技術(shù)還是首次用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。排量控制的轉(zhuǎn)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(qiáng)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(xué)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(shè)計(jì)。考慮到控制器設(shè)計(jì)屬于系統(tǒng)層面的工作，把車輛動力學(xué)方程和液壓流等式結(jié)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(shè)計(jì)的控制器性能，設(shè)計(jì)了兩種仿真工況：正弦輸入和斜坡輸入。兩種工況聯(lián)合仿真證明了所設(shè)計(jì)控制器的有效性，同時對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行了相關(guān)的數(shù)據(jù)分析，包括等價的質(zhì)量和負(fù)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(dá)到實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)的精度來衡量。兩種仿真工況下，轉(zhuǎn)向盤角輸入的幅值和速度不同，如果已知轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置和速度傳遞關(guān)系式，那么轉(zhuǎn)化到轉(zhuǎn)向節(jié)處的角度和角速度也不同。

通過對比試驗(yàn)數(shù)據(jù)和仿真分析表明，控制器跟隨給定信號并實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)的能力較好，基本實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)目標(biāo)。

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

編譯：于立嬌