自动驾驶汽车线控转向系统
线控转向是自动驾驶汽车实现路径跟踪与避障避险必要的关键技术，其性能直接影响主动安全与驾乘体验。在国际汽车工程师协会（Societ y of Automotive Engi?neers，SAE）发布的5级自动驾驶体系中：
?第1级为驾驶辅助，要求对转向或加、减速中单独一项进行自动控制；?第2级为部分自动驾驶，要求对转向和加、减速中的2项进行自动控制；?第3级及以上分别为有条件自动驾驶、高度无人驾驶和完全自动驾驶，要求转向逐步与其他子系统实现高度自主协同。
线控转向系统为自动驾驶汽车实现自主转向提供了良好的硬件基础，且线控转向系统被认为是实现高级自动驾驶的关键部件之一，具有以下优点：
?线控转向技术由于可实现驾驶员操作和车辆运动的解耦
?可提高紧急情况下转向操作正确性和驾驶员安全性
?采用电机控制直接驱动实现车辆转向，因此更容易与车辆其他主动安全控制子系统进行通讯和集成控制。
与传统的转向系统不同，线控转向系统取消了从转向盘到转向执行器之间的机械连接，完全由电控系统实现转向，可以摆脱传统转向系统的各种限制，汽车转向的力传递特性和角度传递特性的设计空间更大，更方便与自动驾驶其他子系统（如感知、动力、底盘等）实现集成，在改善汽车主动安全性能、驾驶特性、操纵性以及驾驶员路感方面具有优势。
1.线控转向系统发展概况
线控转向的概念起源于20世纪50年代，美国天合（TRW）公司最早提出用控制信号代替转向盘和转向轮之间的机械连接，之后德国Kasse lmann 和Keranen设计了早期的线控转向模型。受制于电子控制技术，直到20世纪90年代，线控转向技术才有较大进展，美国、欧洲、日本在线控转向的研发与推广方面比较活跃，一些采用线控转向系统的概念车陆续展出。
2013年，英菲尼迪的“Q50”成为第1款应用线控转向技术的量产车型。该线控转向系统由路感反馈总成、转向执行机构和3个电控单元组成，其中双转向电机的电控单元互相实现备份，可保证系统的冗余性能，转向柱与转向机间的离合器能够在线控转向系统出现故障时自动接合，保证紧急工况下依然可实现对车辆转向的机械操纵。
2017年，耐世特（Nexteer）公司开发了由“静默转向盘系统”和“随需转向系统”组成的线控转向系统，该系统可随需转向，在自动驾驶时转向盘可以保持静止，并可收缩至组合仪表上，从而提供更大的车内空间。
2.线控转向系统的组成与布置方式
2.1 线控转向系统组成
线控转向系统最显著的特征为去掉了传统转向系统中从转向盘到转向
执行器间的机械连接，由路感反馈总成、转向执行总成、控制器以及相关传感器组成。
路感反馈总成主要包括转向盘、路感电机、减速器和扭矩转角传感器，功能是驱动路感电机实现控制器给出的反馈力矩指令，对驾驶员施加合适的路感。
转向执行总成主要由转向电机、转向器和转向拉杆等部件组成，转向电机一般为永磁同步直流电机，转向器多为齿轮齿条结构或者循环球式结构。该部分工作原理为驱动转向电机快速、准确地执行控制器给出的转向角指令，实现车辆的转向功能。
线控转向控制器的功能包括路感反馈控制策略和线控转向执行控制策略。路感反馈控制策略根据驾驶意图、车辆状况与路况，过滤不必要的振动，实时输出路感反馈力矩指令。线控转向执行控制策略依据车辆运动控制准则，提供良好的操纵稳定性，实时输出车轮转向角指令。考虑到可靠性，保证车辆在任何工况下均不失去转向能力，线控转向执行控制的冗余防错功能至关重要。
2.2 线控转向系统的典型布置方式
根据转向电机的数量、布置位置与控制方式不同，目前线控转向系统的典型布置方式可分为5类
?单电机前轮转向
?双电机前轮转向
?双电机独立前轮转向
?后轮线控转向
?四轮独立转向
每种布置方式的代表样机与优缺点下图所示。
3.路感反馈控制策略
路感反馈力矩估计一般有3种方法。
第1种为传感器测量方法，由于齿条处力矩包含有轮胎力和回正力矩等信息，故测量数据需经滤波才能作为反馈力矩；
第2种为参数拟合方法，将反馈力矩设计成与其相关因素的函数形式；第3种是基于动力学模型的方法，依据车辆动态响应、驾驶员转向盘输入等状态，利用车辆动力学模型估算轮胎回正力矩和需要补偿的反馈力矩，进而计算期望的反馈力矩指令。
第3种基于动力学模型的方法对车辆状态、驾驶风格具有自适应能力，是目前研究的主流，典型的基于动力学模型的路感反馈控制思路如下图所示。
按照模块的功能，可以将路感反馈控制策略分为2个层次，上层控制策略计算期望的路感反馈力矩，下层控制策略准确、快速执行该反馈力矩。主要控制方法与特点总结如下。
线控转向路感反馈控制面临的挑战：
1.复杂路况下路感力矩与人因工程的协调。
2.路感反馈的评价很大程度上依赖于驾驶员主观评价，由于路面信
息复杂多变、驾驶员对相同路面反馈要求不一，因此复杂路况下符合不同驾驶风格的路感反馈控制是一个难题。
3.位移、力矩联合伺服控制的精度。
4.路感反馈力矩的大小直接影响驾驶员对路感反馈的评价，一般路
感电机的控制以力矩控制为主、转角控制为辅，而在准确的位置输出期望的反馈力矩，当外部干扰变化剧烈、部件老化时确保控制品质也是一个难题。
5.随着自动驾驶的发展，在未来第5级全自动驾驶车上，车辆可完
全交由控制器操纵，法规可能允许驾驶员不需要进行转向操控，路感反馈的功能和性能要求可能需要重新定义。
4.线控转向执行控制策略
线控转向执行控制根据当前路况、车辆行驶状态及性能要求，提出控制目标（如目标路径、期望的车辆运动响应、驾乘舒适性等）和约束条件，并对难以直接测量的状态或参数进行状态观测和参数辨识，综合控制目标和约束条件等信息计算出期望的车轮转角指令，由转向电机执行。典型的控制框图如下图所示。
根据模块的功能，可以将线控转向控制执行分为2个层次：上层控制策略进行车辆运动状态控制，主要有变传动比控制和车辆稳定性控制2种方法，以计算期望的车轮转角；下层控制策略准确、快速地实现该车轮转角。主要控制方法与特点总结如表。
考虑到转向系统是汽车安全的关键部件，冗余与容错设计在前述的布置方式中已作为一个不可忽视的因素，它们也是线控转向执行控制的重要主题。
5.1 车辆运动状态控制
以实现预期车辆运动状态为目标，线控转向控制策略主要有2种思路：变传动比控制和车辆稳定性控制。
?变传动比控制：变传动比控制的目标为高速时转向的稳定性和低速时转向的灵活性。一般而言，传动比在低速时取值较小，高速时取值较大。
由于线控转向系统去除了传动轴机械结构的限制，因此传动比的设计空间更大。
?车辆稳定性控制：以车辆动力学为基础的车辆稳定性控制已有丰富的研究成果，在线控转向执行控制中，由于车辆行驶工况复杂、车辆参数时变、状态动态变化以及驾驶员风格各异，对车辆稳定性控制的自适应性和鲁棒性提出了较高甚至极限需求。
5.2 转向执行控制
转向执行器接受上层控制的指令，通过对电机或者液压系统进行跟踪控制确保车轮转角控制的精确性。
由于线控转向系统存在相耦合车轮转向角控制和驾驶员手感力矩控制，为了协调这2类控制，利用了双向控制的思想，即双向控制路感力矩和车轮转角。线控转向双向控制主要有力反馈-位置差型双向控制和力差-位置反馈型双向控制以及两种综合形式的双向控制，可以实现很好的控制精度。
5.3 线控转向执行容错控制
在线控转向系统中，由于电子元件失效或者控制系统环境发生变化（例如存在较大侧向力）时均可能导致线控转向系统失效，一旦发生，后果非常严重。为了提高线控转向系统的安全性，需要充分考虑转向执行
系统的容错能力。包括被动容错，主动容错等。
线控转向系统被动容错方案主要是指采取额外装置，在系统失效时备份装置可以保证不失去转向能力，典型的有机械转向轴备份和作动器备份。英菲尼迪Q50采用安装了离合器装置的转向轴备份，在线控系统失效
时离合器接合可实现转向功能，属于典型的被动容错方案。
由于被动容错控制需要额外的机械机构或者作动器部件，且额外部件仅在失效时工作，因此结构较为复杂，多为现阶段线控转向系统法规出现前的过渡方案，因此越来越多的线控转向系统采用主动容错方案。
除利用状态观测器实现冗余控制外，多电子元器件的主动容错控制方法也越来越多，如，设计线控转向系统双电机冗余控制，利用自适应衰减卡尔曼滤波设计故障诊断系统，分别对转矩和转角闭环控制进行故障检测，双电机分别采用转角闭环控制和扭矩闭环控制。
5.4线控转向系统面临挑战
在自动驾驶条件下，特别是在复杂路况和行驶环境中，需要规划出安全路径，并且准确、快速实现路径跟踪，而现有的控制算法在环境适应性方面尚不足，因此，线控转向系统面临着一系列挑战：
a. 目前已有的较成熟的转向执行控制策略大多仅实现转向助力功能，不能满足自动驾驶环境下线控转向执行控制的要求。特别对于复杂的路况和交通环境下，需要研发自适应和鲁棒性强的线控转向执行算法。
b. 随着自动驾驶进程的进一步发展，线控转向系统需要与其他（感知、底盘、动力等）自动驾驶控制子系统进行高度融合与协同，复杂度和可靠性是挑战。
c. 在自动驾驶由第2级发展到第4级的过程中，线控转向系统需正确判别紧急状态、准确识别驾驶员意图，实现提前预判紧急工况、规划道路动态安全边界、辅助驾驶员进行自动紧急转向等驾驶行为，因此，需要解决驾驶员干预与自动驾驶控制策略间的融合与协同问题。
5.总结与展望
线控转向是自动驾驶的关键组成部分，随着自动驾驶汽车的智能化程度逐渐提高，线控转向控制策略在环境适应性、驾驶智能化以及可靠性方面遇到新的挑战。为了满足自动驾驶从当前驾驶辅助阶段逐渐发展至完全自动驾驶阶段对转向系统的要求，线控转向控制策略亟待在几方面进行研究：
a. 复杂路况、复杂交通环境条件下线控转向系统的自适应性和鲁棒性，驾驶风格各异的人因工程协同性；
b. 极端工况下的失效模式和冗余容错控制策略；
c. 线控转向系统样机的实车装载与实车性能验证，为市场推广与应用奠定基础；
d. 考虑复杂工况，满足良好的操纵稳定性与车辆驾乘人员舒适性感受的线控转向系统的操稳分析和评价指标；
e. 随着汽车电动化进程的发展，整车电器元件和功率进一步增加，整车电源电压易出现波动，影响线控转向作动器的伺服控制精度，因此需开展更高电压的车载电源（如48 V车载电源）供电下的线控转向系统的设计与控制研发。
自动驾驶汽车硬件系统概述 自动驾驶汽车的硬件架构、传感器、线控等硬件系统 如果说人工智能技术将是自动驾驶汽车的大脑，那么硬件系统就是它的神经与四肢。从自动驾驶汽车周边环境信息的采集、传导、处理、反应再到各种复杂情景的解析，硬件系统的构造与升级对于自动驾驶汽车至关重要。 自动驾驶汽车硬件系统概述 从五个方面为大家做自动驾驶汽车硬件系统概述的内容分享，希望大家可以通过我的分享，对硬件系统的基础有个全面的了解： 一、自动驾驶系统的硬件架构 二、自动驾驶的传感器 三、自动驾驶传感器的产品定义 四、自动驾驶的大脑 五、自动驾驶汽车的线控系统
自动驾驶事故分析 根据美国国家运输安全委员会的调查报告，当时涉事Uber汽车——一辆沃尔沃SUV系统上的传感器在撞击发生6s前就检测到了受害者，而且在事故发生前1.3秒，原车自动驾驶系统确定有必要采取紧急刹车，此时车辆处于计算机控制下时，原车的紧急刹车功能无法启用。于是刹车的责任由司机负责，但司机在事故发生前0.5s低头观看视频未能抬头看路。 从事故视频和后续调查报告可以看出，事故的主要原因是车辆不在环和司机不在环造成的。Uber在改造原车加装自动驾驶系统时，将原车自带的AEB功能执行部分截断造成原车ADAS功能失效。自动驾驶系统感知到受害者确定要执行应急制动时，并没有声音或图像警报，此时司机正低头看手机也没有及时接管刹车。
目前绝大多数自动驾驶研发车都是改装车辆，相关传感器加装到车顶，改变车辆的动力学模型；改装车辆的刹车和转向系统，也缺乏不同的工况和两冬一夏的测试。图中Uber研发用车是SUV车型自身重心就较高，车顶加装的设备进一步造成重心上移，在避让转向的过程中转向过急过度，发生碰撞时都会比原车更容易侧翻。 自动驾驶研发仿真测试流程 所以在自动驾驶中，安全是自动驾驶技术开发的第一天条。为了降低和避免实际道路测试中的风险，在实际道路测试前要做好充分的仿真、台架、封闭场地的测试验证。 软件在环（Software in loop），通过软件仿真来构建自动驾驶所需的各类场景，复现真实世界道路交通环境，从而进行自动驾驶技术的开发测试工作。软件在环效率取决于仿真软件可复现场景的程度。对交通环境与场景的模拟，包括复杂交通场景、真实交通流、自然天气（雨、雪、雾、夜晚、灯光等）各种交通参与者（汽车、摩托车、自行车、行人等）。采用软件对交通场景、道路、以及传感器模拟仿
本技术属于汽车转向系统中的线控转向系统技术领域，具体地说是一种自动驾驶汽车线控转向系统的设计。该转向系统组成上包括主控制器、转向操纵机构、转向执行机构、横拉杆、转向轮、电磁离合器和车轮转角传感器等；本技术是一种结构简单的自动驾驶汽车线控转向系统，改进了目前已有的线控转向系统结构使其更好地应用在自动驾驶汽车上，保证自动驾驶汽车能实现前轮线控转向，并且在转向电机出现故障时，该系统可以转化为传统机械式转向系统，使汽车的转向具有良好的可控性和安全性，解决了线控转向系统目前存在的问题。 权利要求书 1.一种自动驾驶汽车线控转向系统，其特征在于，该转向系统包括主控制器、横拉杆、转向轮、转向操纵机构、转向执行机构、常开式电磁离合器(11)和车轮转角传感器；所述转向操纵机构包括力感电机(5)、三级行星齿轮减速机构(6)、锥齿轮(7)、方向盘转距传感器(8)、方向盘转角传感器(9)和方向盘(10)；所述转向执行机构包括转向电机(1)、常闭式电磁离合器(2)、蜗轮蜗杆减速机构(3)、齿轮齿条转向器(4)；所述主控制器的输入与车轮转角传感器、方向盘转距传感器(8)、方向盘转角传感器(9)相连；所述主控制器的输出与转向操纵机构中的力感电机(5)相连；所述力感电机(5)的输出轴与三级行星齿轮减速机构(6)中的高速级太阳轮(601)连接；所述三级行星齿轮减速机构(6)的输出轴与锥齿轮(7)的输入轴连接；所述锥齿轮(7)的输出端与方向盘(10)的转向轴连接，其上有方向盘转矩传感器(8)和转角传感器(9)；
所述齿轮齿条转向器(4)与横拉杆连接；所述横拉杆与转向轴的转向臂连接；所述转向轴与转向轮连接；所述常开式电磁离合器(11)的内花键与锥齿轮(7)输出轴的外花键连接；所述常闭式电磁离合器(2)的内花键与转向电机(1)输出轴上的外花键相啮合；所述蜗轮蜗杆减速机构(3)中的蜗杆轴(303)的外花键与常闭式电磁离合器(2)的内花键相啮合。 2.根据权利要求1所述一种自动驾驶汽车线控转向系统，其特征在于，所述蜗轮蜗杆减速机构(3)还包括蜗杆(301)、蜗轮(302)、蜗轮轴(304)；所述蜗杆轴(303)与常闭式电磁离合器(2)相连；所述常闭式电磁离合器(2)与转向电机(1)相连；所述蜗杆(301)与蜗轮(302)相啮合；所述蜗轮轴(304)设置在蜗轮(302)的中间孔内通过平键与蜗轮(302)固定，蜗轮轴上有一部分为齿轮轴(401)；所述蜗轮轴(304)上齿轮轴(401)一侧的末端设置有滚针轴承。 3.根据权利要求3所述一种自动驾驶汽车线控转向系统，其特征在于，所述蜗轮轴(304)上蜗轮(302)处有一对深沟球轴承。 4.根据权利要求1所述一种自动驾驶汽车线控转向系统，其特征在于，所述三级行星齿轮减速机构(6)还包括高速级太阳轮(601)、高速级行星轮(602)、高速级行星架(603)、中速级太阳轮(604)、中速级行星轮(605)、中速级行星架(606)、低速级太阳轮(607)、低速级行星轮(608)、低速级行星架(609)和齿圈(610)；所述高速级行星轮(602)、中速级行星轮(605)和低速级行星轮(608)通过行星架上的短轴与高速级行星架(603)、中速级行星架(606)和低速级行星架(609)连接；所述高速级太阳轮(601)与高速级行星轮(602)相啮合；所述中速级太阳轮(604)与中速级行星轮(605)相啮合；所述低速级太阳轮(607)和低速级行星轮(608)相啮合；所述齿圈(610)的内齿与高速级行星轮(602)、中速级行星轮(605)和低速级行星轮(608)相啮合，外部固定在力感电机(5)的壳体上。 5.根据权利要求4所述一种自动驾驶汽车线控转向系统，其特征在于，所述高速级太阳轮(601)、中速级太阳轮(604)、低速级太阳轮(607)、高速级行星轮(602)、中速级行星轮(605)和低速级行星轮(608)的模数均相同，均采用直齿齿轮。 6.根据权利要求1所述一种自动驾驶汽车线控转向系统，其特征在于，所述齿轮齿条转向器(4)包括齿轮(401)和齿条(402)；所述齿轮(401)与齿条(402)相啮合；所述齿轮(401)采用斜齿轮；所述齿条(402)的两个端头与左右横拉杆端头连接在一起。
汽车线控技术应用实例 1、线控制动系统 线控制动系统（BBW，Brake-By-Wire），目前分为两类，一种为电液制动系统（EHB，Electro-Hydraulic Brake），另一种为电子机械制动系统（EMB，Electro-Mechanical Brake）。EHB是电子与液压系统相结合所形成的多用途、多形式的制动系统，它由电子系统提供柔性控制，液压系统提供动力；而EMB 则将传统制动系统中的液压油或空气等传力介质完全由电制动取代，是未来制动控制系统的发展方向。 （1）电液制动系统 在中小型车辆的传统制动系统中，驾驶员通过制动主缸在轮缸建立制动压力，而EHB则是通过蓄能器提供制动压力。蓄能器压力由柱塞泵产生，可提供多次连续的制动压力。EHB由传感器、ECU及执行器（液压控制单元）等构成，其结构如图１所示。
制动踏板与制动器间无直接动力传递。制动时，制动力由ECU和执行器控制，踏板行程传感器将信号传给ECU，ECU汇集轮速传感器、转向传感器等各路信号，根据车辆行驶状态计算出每个车轮的最大制动力，并发出指令给执行器的蓄能器来执行各车轮的制动。高压蓄能器能快速而精确地提供轮缸所需的制动压力。同时，控制系统也可接受其他电子辅助系统（例如ABS、BAS、EBD、ESP 等）的传感器信号，从而保证最佳的减速度和行驶稳定性。 （2）电子机械制动系统 EMB主要用于小型车辆中，主要包含电制动器、ECU、轮速传感器、动力电源等。它与EHB最大区别是制动力为电机提供的转矩，而不是由柱塞泵产生的高压油，且有独立的电源来供电，其各部分的功能如表１。 2、线控转向系统 线控转向系统（SBW，Steering-By-Wire）去掉了转向盘和转向轮之间的机械连接，减轻了大约５kg重量，消除了路面的冲击，具有降低噪声和隔振等优点。目前国外著名汽车公司和汽车零部件厂家竞相研究具有智能化的新一代转向系统，如美国Delphi公司、TRW公司、日木三菱公司、Koyo公司、德国
SBW的英文全称是Steering By Wire。中文意思是“线控转向系统”。该系统去掉了转向盘和转向轮之间的机械连接，减轻了大约5kg重量，消除了路面的冲击，具有降低噪声和隔振等优点。目前国外著名汽车公司和汽车零部件厂家竞相研究具有智能化的新一代转向系统，如美国Delphi公司、TRW公司、日木三菱公司、Koyo公司、德国Bosch 公司、ZF公司、BMW公司等都相继在研制各自的SBW系统，国内也开始涉足这一相关研究领域。 SBW系统由方向盘模块、转向执行模块和ECU3个主要部分以及自动防故障系统、电源等辅助模块组成。 方向盘模块包括方向盘、方向盘转角、力矩传感器、方向盘回正力矩电机。方向盘模块的主要功能是将驾驶员的转向意图（通过测量方向盘转角）转换成数字信号并传递给主控制器;同时接受ECU送来的力矩信号，产生方向盘回正力矩以提供给驾驶员相应的路感信号。转向执行模块包括前轮转角传感器、转向执行电机、转向电机控制器和前轮转向组件等。转向执行模块的功能是接受ECU的命令，控制转向电机实现要求的前轮转角，完成驾驶员的转向意图。ECU对采集的信号进行分析处理，判别汽车的运动状态，向方向盘回正力电机和转向电机发送命令，控制两个电机的工作。自动防故障系统是线控转向系的重要模块，它包括一系列监控和实施算法，针对不同的故障形式和等级作出相应处理，以求最大限度地保持汽车的正常行驶。汽车的安全性是必须首先考虑的因素，是一切研究的基础，因而故障的自动检测和自动处理是线控转向系统最重要的组成系统之一。 SBW的工作原理是当转向盘转动时，转向传感器和转向角传感器将测量到的驾驶员转矩和转向盘的转角转变成电信号输入到ECU，ECU依据车速传感器和安装在转向传动机构上的位移传感器的信号来控制转矩反馈电动机的旋转方向，并根据转向力模拟，生成反馈转矩，控制转向电动机的旋转方向、转矩大小和旋转角度，通过机械转向装置控制转向轮的转向位置，使汽车沿着驾驶员期望的轨迹行驶。 二、DBW线控油门系统
汽车线控转向技术 前言 汽车转向性能是汽车的主要性能之一，转向系统的性能直接影响到汽车的操纵稳定性，它对于确保车辆的安全行驶、减少交通事故以及保护驾驶员的人身安全、改善驾驶员的工作条件起着重要的作用。如何合理地设计转向系统，使汽车具有良好的操纵性能，始终是设计人员的重要研究课题。在车辆高速化、驾驶人员非职业化、车流密集化的今天，针对更多不同水平的驾驶人群，汽车的易操纵性设计显得尤为重要。线控转向系统(Steering By - WireSystem，简称SBW)的发展，正是迎合这种客观需求。它是继EPS后发展起来的新一代转向系统，具有比EPS操纵稳定性更好的特点，而且它在转向盘和转向轮之间不再采用机械连接，彻底摆脱传统转向系统所固有的限制，在给驾驶员带来方便的同时也提高了汽车的安全性。 一、线控转向系统的发展概况 德国奔驰公司在1990年开始了前轮线控转向的研究，并将它开发的线控转向系统应用于概念车F400Carving上。日本Koyo也开发了线控转向系统，但为了保证系统的安全，仍然保留了转向盘与转向轮之间的机械部分，即通过离合器连接，当线控转向失效时通过离合器结合回复到机械转向。宝马汽车公司的概念车BMWZ22，应用了SteerByWire技术，转向盘的转动范围减小到160，使紧急转向时驾驶员的忙碌程度得到了很大降低。意大利Bertone设计开发的概念车FILO，雪铁龙越野车C-Crosser，Daimlerchrysler概念车R129，都采用了线控转向系统。2003年日本本田公司在纽约国际车展上推出了LexusHPX概念车，该车也采用了线控转向系统，在仪表盘上集成了各种控制功能，实现车辆的自动控制。估计几年后，机械系统将由电缆与电子信号取代。 二、线控转向系统的结构及工作原理 (一)线控转向系统的结构 汽车线控转向系统主要由转向盘模块、前轮转向模块、主控制器(ECU)以及自动防故障系统组成，其结构如图1所示。
汽车线控制动技术的发展简介展 摘要:线控制动系统是未来汽车制动系统发展的方向，相比于传统制动系统，它具有制动响应速度快、制动性能高和制动系统结构简化等优点。本文介绍了汽车线控制动技术的研究现状，对电子液压制动系统和电子机械制动系统的工作原理及特点进行了介绍和比较，论述了线控制动系统的关键技术和发展趋势。 关键词：线控制动系统；电子液压制动；电子机械制动 Abstract:The wire braking system is the future direction of the development of automotive braking systems, compared to traditional braking system, it has a brake fast response, high braking performance, and simplify the structure of the brake system, etc. This article describes the e-wire braking technology of vehicle status, the electronic hydraulic brake system and electronic mechanical braking system works and features are introduced and compared, wire braking system discussed key technologies and trends. Keywords: by-wire brake system; electronic hydraulic brake; electro-mechanical brake 1线控制动系统的概述 1.1制动系统的发展状况 随着消费者对车辆安全性日益提高的重视，车辆制动系统也历经了数次变迁和改进。从最初的皮革摩擦制动，到后来出现鼓式、盘式制动器，再到后来出现机械式ABS制动系统，紧接着伴随电子技术的发展又出现了模拟电子ABS制动系统、数字式电控ABS制动系统等等。 近10年来西方发达国家又兴起了对车辆线控系统（x-by-wire）的研究，线控制动系统（brake-by-wire）应运而生，由此展开了对电子机械制动器（Electromechanical Brake）的研究，简单的来说电子机械制动器就是把原来由液压或者压缩空气驱动的部分改为由电动机来驱动，借以提高响应速度、增加制动效能等，同时也大大简化了结构、降低了装配和维护的难度。因此结构相对简单、功能集成可靠的电子机械制动系统越来越受到青睐，可以预见线控系统将最终取代传统的液压（空气）制动器，成为未来车辆的发展方向。 1.2 brake-by-wire的简介 brake-by-wire是指一系列智能制动控制系统的集成，它提供诸如ABS,车辆稳定性控制、助力制动、牵引力控制等等现有制动系统的功能，并通过车载有线网络把各个系统有机的结合成一个完整的功能体系。原有的制动踏板采用了一个模拟发生器替代，用以接受驾驶员的制动意图，产生、传递制动信号给控制和执行机构，并根据一定的算法模拟反馈给驾驶员。显而易见，它需要非常安全可靠的结构，用以正常的工作。其工作原理如图1-1所示：
汽车转向系统EPS设计毕业论文 目录 1 引言 (1) 1.1汽车转向系统简介 (1) 1.2汽车转向系统的设计思路 (3) 1.3 EPS的研究意义 (4) 2 EPS控制装置的硬件分析 (5) 2.1汽车电助力转向系统的机理以及类别 (5) 2.2 电助力转向机构的主要元件 (8) 3 电助力转向系统的设计 (11) 3.1 动力转向机构的性能要求 (11) 3.2 齿轮齿条转向器的设计计算 (11) 3.3 转向横拉杆的运动分析[9] (21) 3.4 转向器传动受力分析 (22) 4 转向传动机构优化设计 (24) 4.1传动机构的结构与装配 (24) 4.2 利用解析法求解出外轮转角的关系 (25) 4.3 建立目标函数 (27) 5 控制系统设计 (29) 5.1 电助力转向系统的助力特性 (29) 5.2 EPS电助力电动机的选择 (30)
本科毕业设计（论文） 5.3 控制系统框图设计 (31) 结论 (32) 致谢 (34) 参考文献 (35)
1 引言 1.1汽车转向系统简介 汽车转向系统，顾名思义是为了能够使车辆按照驾驶员的意愿向左或者向右转弯或者直线行驶。转向装置有很多种，也一直在经历一个循序渐进不断更新不断创新的过程。从发明家本茨发明汽车的初期，转向系统知识最简单的形式来转向，其机构为单纯的扶把式，没有助力，所以笨重，费力，以及行驶状态不稳定。从在原始的雏形开始，各国人士不断创新改革，到现在为止，汽车转向系统的应用按先后顺序可以分为：机械转向装置、液压助力转向装置、电子控液压助力转向系统、电助力转向系统、四轮转向系统、主动前轮转向系统和线控转向系统[1]目前市场大部分中低档轿车采用的液压式转向器，当然电控的也很常见，所以在该种系统的转向器技术的发展如今已经遇到了瓶颈。随着人们对乘车舒适，节能，安全，稳定的期望，电控液压式转向系统逐渐取代了先前的版本，但随着科技的进步，越来越多的科学家期待有路感的转向系统问世，所以流量阀式液压助力转向器出现了，在不同车速下，驾驶员手握方向盘，感觉到了路感的存在，助力特性曲线描述的就是“路感”，但是美中不足的是这种液压式转向器依然存在很多缺陷，电机，液压泵，转向器，流量阀等等转向器在发动机旁的布置问题又出现了，还有就是液压油的泄漏问题越来越的突出尖锐。电助力EPS （Electronic Power steering system）是在纯机械转向机构的前提下，设计加装了扭矩和车速等信号传感器、电子控制单元和转向助力装置等[2]。所以电助力式转向器弥补了上述的不足，而且节能环保，易于线性控制，所以现在很多研究人员把目光转向了电助力式转向机，瞬时其成为了国际汽车工业转向系统新的研究主题，且这种系统也正在慢慢实现整车量产状态。
毕业设计（论文）开题报告 学生姓名 郑蕊 系部 汽车工程系 专业、班级 车辆07—6班 指导教师姓名 姚佳岩 职称 副教授 从事 专业 车辆工程 是否外聘 □是■否 题目名称 东风轻型货车转向系统设计 一、课题研究现状、选题目的和意义 作为汽车的一个重要组成部分, 汽车转向系统是决定汽车主动安全性的关键总成, 如何设计汽车的转向特性, 使汽车具有良好的操纵性能, 始终是各汽车生产厂家和科研机构的重要研究课题。特别是在车辆高速化、驾驶人员非职业化、车流密集化的今天, 针对更多不同水平的驾驶人群, 汽车的操纵设计显得尤为重要。汽车转向系统经历了纯机械式转向系统、液压助力转向系统、电动助力转向系统3 个基本发展阶段。1)纯机械式转向系统,由于采用纯粹的机械解决方案, 为了产生足够大的转向扭矩需要使用大直径的转向盘, 这样一来, 占用驾驶室的空间很大, 整个机构显得比较笨拙, 驾驶员负担较重, 特别是重型汽车由于转向阻力较大,单纯靠驾驶员的转向力很难实现转向, 这就大大限制了其使用范围。但因结构简单、工作可靠、造价低廉, 目前在一部分转向操纵力不大、对操控性能要求不高的微型轿车、农用车上仍有使用。2)液压助力转向系统,1953 年通用汽车公司首次使用了液压助力转向系统, 此后该技术迅速发展, 使得动力转向系统在体积、功率消耗和价格等方面都取得了很大的进步。80 年代后期, 又出现了变减速比的液压动力转向系统。在接下来的数年内, 动力转向系统的技术革新差不多都是基于液压转向系统, 比较有代表性的是变流量泵液压动力转向系统( Variable Displacement Power Steering Pump) 和电动液压助力转向( Electric Hydraulic PowerSteering, 简称EHPS) 系统。变流量泵助力转向系统在汽车处于比较高的行驶速度或者不需要转向的情况下, 泵的流量会相应地减少, 从而有利于减少不必要的功耗。电动液压转向需要全套设计请联系Q Q1537693694系统采用电动机驱动转向泵, 由于电机的转速可调, 可以即时关闭, 所以也能够起到降低功耗的功效。液压助力转向系统使驾驶室变得宽敞, 布置更方便, 降低了转向操纵力, 也使转向系统更为灵敏。由于该类转向系统技术成熟、能提供大的转向操纵助力, 目前在部分乘用车、大部分商用车特别是重型车辆上广泛应用。但是液压助力转向系统在系统布置、安装、密封性、操纵灵敏度、能量消耗、磨损与噪声等方面存在不足。3)汽车电动助力转向系统(EPS),EPS 在日本最先获得实际应用, 1988 年日本铃木公司首次开发出一种全新的电子控制式电动助力转向系统, 并装在其生产的Cervo 车上, 随后又配备在Alto 上。此后, 电动助力转向技术得到迅速发展, 其应用范围已经从微型轿车向大型轿车和客车方向发展。日本的大发汽车公司、三菱汽车公司、本田汽车公司, 美国的Delphi 公司, 英国的Lucas 公司, 德国的ZF 公司, 都研制出了各自的EPS 。EPS 的助
汽车线控转向技术的发展与应用 汽车转向系统的基本性能是保证车辆在任何工况下转动转向盘时有较理想的操纵稳定性。随着汽车电子技术的不断发展和汽车系统的集成化，汽车转向系统从传统的液压助力转向系统 （Hydraulic Power Steering System，HPS）、电控液压动力转向系统（Electronic Control Hydraulic Power Steering Sys-tern，ECHPS），发展到现在逐渐推广应用的电动液压动力转向系统（Electro-Hydraulic Power Steering System，EHPS）。近年来，汽车线控转向技术（Steer-ing-Bv-Wire，SBW）也成为国外的研究热点。SBW是X-By-Wire的一种。X-By-Wire的全称是“没有机械和液力后备系统的安全相关的容错系统”。“X”表示任何与安全相关的操作，包括转向、制动，等等。 1 汽车线控转向系统的结构和基本原理 1.1 汽车线控转向系统的结构 汽车线控转向系统由方向盘总成、转向执行总成和主控制器（ECU）三个主要部分以及自动防故障系统、电源等辅助系统组成，如图1所示。 方向盘总成包括方向盘、方向盘转角传感器、力矩传感器、方向盘回正力矩电机。方向盘总成的主要功能是将驾驶员的转向意图（通过测量方向盘转角）转换成数字信号.并传递给主控制器：同时接受主控制
器送来的力矩信号，产生方向盘回正力矩.以提供给驾驶员相应的路感信息。转向执行总成包括前轮转角传感器、转向执行电机、转向电机控制器和前轮转向组件等组成。转向执行总成的功能是接受主控制器的命令，通过转向电机控制器控制转向车轮转动，实现驾驶员的转向意图。 主控制器对采集的信号进行分析处理.判别汽车的运动状态，向方向盘回正力电机和转向电机发送指令，控制两个电机的工作，保证各种工况下都具有理想的车辆响应，以减少驾驶员对汽车转向特性随车速变化的补偿任务，减轻驾驶员负担。同时控制器还可以对驾驶员的操作指令进行识别，判定在当前状态下驾驶员的转向操作是否合理。当汽车处于非稳定状态或驾驶员发出错误指令时线控转向系统会将驾驶员错误的转向操作屏蔽，而自动进行稳定控制，使汽车尽快地恢复到稳定状态。 自动防故障系统是线控转向系的重要模块.它包括一系列的监控和实施算法，针对不同的故障形式和故障等级做出相应的处理，以求最大限度地保持汽车的正常行驶。作为应用最广泛的交通工具之一，汽车的安全性是必须首先考虑的因素，是一切研究的基础，因而故障的自动检测和自动处理是线控转向系统最重要的组成系统之一。它采用严密的故障检测和处理逻辑，以更大地提高汽车安全性能。 电源系统承担着控制器、两个执行马达以及其它车用电器的供电任务，其中仅前轮转角执行马达的最大功率就有500-800 W，加上汽车上的其它电子设备，电源的负担已经相当沉重。所以要保证电网在大负荷下稳定工作，电源的性能就显得十分重要。 1.2汽车线控转向系统的原理简介 汽车转向系统是决定汽车主动安全性的关键总成，传统汽车转向系统是机械系统，汽车的转向运动是由驾驶员操纵转向盘，通过转向器和一系列的杆件传递到转向车轮而实现的。汽车线控转向系统取消了转向盘与转向轮之间的机械连接.完全由电能实现转向，摆脱了传统转向系统的各种限制.不但可以自由设计汽车转向的力传递特性，而且可以设计汽车转向的角传递特性，给汽车转向特性的设计带来无限的空间。是汽车转向系统的重大革新。
汽车自动驾驶系统 ----模糊控制的工程应用 姓名：冯皓伟 学号：09001214 专业：自动化
汽车自动驾驶模糊控制 摘要： 针对车辆动力学控制系统所具有的强非线性特点提出了基于机器视觉的车辆自动驾驶模糊控制方案. 采用车辆系统动力学模型, 通过模糊控制规则的量化划分对车辆在道路上的运动进行了仿真.仿真的结果显示, 本方案可以很好地解决空旷道路上的车辆自动驾驶问题, 并且该控制方法可以保证车辆快速准确地在道路上安全高速行驶, 具有很好的鲁棒性.此外，还可以基于模糊逻辑和滑模控制理论设计一种车辆纵向和横向运动综合控制系统。该控制系统通过对前轮转向角度、发动机节气门开度、制动液压及主动横摆力矩进行协调控制, 使车辆能够以期望速度在理想道路轨迹上行驶, 并提高车辆在行驶过程中的操纵稳定性。 关键字： 车辆自动驾驶机器视觉模糊控制规则模糊逻辑滑膜控制仿真 引言： 模糊控制是上个世纪诞生的一种基于语义规则的人工智能，是以模糊集合理论为基础的一种新兴控制手段，它是模糊集合理论和模糊技术与自动控制技术相结合的产物。随着时代的发展，科技的创新，模糊理论在控制领域取得了广泛的应用。自动驾驶便是其中一个重要的应用对象。 汽车是现代的主要交通工具，自动驾驶系统是交通体系中最重要的部分之一，一方面它可以推动在机器人自主导航方面的研究进程，在航天和水下机器人的应用中起到重要的作用；另一方面这种技术在未来的智能交通系统中的运用既可以避免驾驶员因判断和交通失误而引起的交通事故，提高交通系统效率，又可以最终实现无人驾驶。汽车自动驾驶是一个比较复杂的问题，难以建立精确的数学模型，如果采用模糊控制器，通过一些不精确的观察，执行一些不精确的控制，这个问题就容易解决。 模糊控制原理： 1.车辆的运动模型 现在假设汽车在某处行驶，我们需要达到的目标是：设计一个基于模糊控制的汽车自动驾驶系统，使得无论汽车的起始点在哪儿，汽车都能自动驾驶到设定的目标位置。其中，汽车的任意时刻的位置可以通过GPS获得。根据模糊规则进行推理，选择一条最优的行驶路线达到目标位置。 车辆的系统动力学模型如图1所示 : XOY是地面固定的直角坐标系,V?OcV?为车辆的相对坐标系,V?为车辆的纵向速度, V?为车辆的横向速度. θ为车辆与y 轴的夹角, 到y 轴逆时针为正, 顺时针为负. 对地面固定的坐标系xoy, 车辆的运动模型为
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/ec10111957.html, 汽车线控转向系统分析 作者：于秀涛李博 来源：《中小企业管理与科技·上旬刊》2010年第10期 摘要:本文通过阐述汽车转向系统在汽车运行时的功能和作用,并介绍了线性转向系统的结构和性能,最后分析了线性转向系统中虚拟现实技术、人工神经网络、模糊控制等关键技术,并对2个自由度的整车动力学模型进行论述。 关键词:转向系统线控转向系统 0引言 转向系统是与汽车主动安全性能相关的重要系统,其操纵稳定性好坏对汽车性能影响很 大。操纵性是汽车准确的按照驾驶员意图行驶:稳定性是汽车在危险工况(侧滑或横摆)下汽车仍稳定行驶。 为提高操纵稳定性,出现了ESP(电子稳定程序)、主动转向、4WS(4轮转向)等。ESP判断 产生不足转向或过度转向时相应在后轮、前轮产生制动力,产生横摆力矩即纠偏力矩。主动前 轮转向(AFS-Active front steering)通过电机根据车速和行驶工况改变转向传动比。低、中速时,转向传动比较小,转向直接,以减少转向盘的转动圈数,提高转向的灵敏性和操纵性;高速时,转向 传动比较大,提高车辆的稳定性和安全性。同时,系统中的机械连接使得驾驶员直接感受到真实的路面反馈信息。四轮转向的后轮也参与转向。低速时,后轮与前轮反向转向,减小转弯半径,提高机动灵活性。高速时,后轮与前轮同向转向,提高汽车的稳定性。其控制目标是质心侧偏角为零。 然而这些汽车转向系统却处于机械传动阶段,由于其转向传动比固定,汽车的转向响应特性随车速而变化。因此驾驶员就必须提前针对汽车转向特性的幅值和相位变化进行一定的操作补偿,从而控制汽车按其意愿行驶。如果能够将驾驶员的转向操作与转向车轮之间通过信号及控 制器连接起来,驾驶员的转向操作仅仅是向车辆输入自己的驾驶指令,由控制器根据驾驶员指令、当前车辆状态和路面状况确定合理的前轮转角,从而实现转向系统的智能控制,必将对车辆操纵稳定性带来很大的提高,降低驾驶员的操纵负担,改善人一车闭环系统性能。因而线控转向系统(Steering-By-Wire System,简称SBW)应运而生。SBW是X-By-Wire的一种。X--By--W的全称是“没有机械和液力后备系统的安全相关的容错系统”。“x”表示任何与安全相关的操作,包括转向、制动等等。“By--Wire”表示X--By--wire是一个电子系统。
农机使用与维修 ２０１１＇年第１期汽车自动驾驶系统研究设计 辽宁铁岭师范高等专科学校杨学清 摘要本设计是基于电子油门的汽车，设计的一款自动控制系统。本系统能智能控制电子油门的大小，以达到 自动驾驶的目的。对于长途驾驶或者汽车的自动驾驶模式的研究探讨具有重要意义。 关键词电子油门自动驾驶定速巡航 Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｃｉｒｃｕｉｔｄｅｓｉｇｎｃｒｕｉｓｅ ＹａｎｇＸｕｅｑｉｎｇ ＡｂｓｔｒａｄＴｈｅｄｅｓｉｇｎｉｓｂａｓｅｄ ｏｎｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｔｈｒｏｔｔｌｅｃａｒｓ，ｄｅｓｉｇｎｅｄａｎａｕｔｏｍａｔｉｃｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｃａｎｉｎｔｅｌ－ ｌｉｇｅｎｔｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｓｉｚｅｏｆｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｔｈｍｔｄｅｔｏａｃｈｉｅｖｅｔｈｅｐｕｒｐｏｓｅｏｆｔｈｅａｕｔｏｐｉｌｏｔ．Ｆｏｒｌｏｎｇ—ｄｉｓｔａｎｃｅｄｒｉｖｉｎｇｏｒｄｒｉｖｉｎｇａｎ ａｕｔｏｍａｔｉｃｃａｒｓｔｕｄｙｍｏｄｅｌｈａｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ． ＫｅｙｗｏｒｄｓＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｔｈｒｏｔｔｌｅＡｕｔｏｐｉｌｏｔＣｒｕｉｓｅ １自动驾驶系统简介 自动驾驶系统是使汽车工作在发动机有利转带范围内，减轻驾驶员的驾驶操纵劳动强度，提高行驶舒适性的汽车自动行驶装置。自动驾驶系统英文为ｃｒｕｉｓｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ，缩写为ＣＣＳ。自动驾驶系统又称为巡航行驶装置、速度控制系统、恒速行驶系统或 汽车自动驾驶系统设计附图巡行控制系统等。 巡航控制系统自１９６１年在美国首次应用以来，已经广泛普及。在美国大多数轿车上均装用过巡航控制系统。日本和欧洲生产的轿车装用定速自动驾驶系统的比例也越来越高。我国一汽大众生产的奥迪Ａ６、上海大众帕萨特以及广州本田雅阁等也装了巡航控制系统。 在大陆型的国家，驾驶汽车长途行驶的机会较多，在高速公路上长时间行驶时，打开该 系统的自动操纵开关后，巡航控制系统将根据 行车阻力自动增减节气门开度，使汽车行驶速 度保持一定。汽车在一定条件下恒速行驶，大 大地减轻了驾驶员的疲劳强度。由于巡航控 制系统能自动地维持车速，避免了不必要的油 门踏板的人为变动，进而改善了汽车的燃料经 济性和发动机的排放性。基本功能是自控油 门、解放右脚、驾驶轻松；调节精神，缓解疲劳， 增加安全系数。经济定速、省油、省车。万方数据
基于CBTC控制的列车全自动驾驶系统（FAO）的发展及应用 【摘要】主要介绍全自动驾驶（FAO）系统的发展和应用情况、系统的组成和特点。介绍了车-地通信方案，对国内外车-地通信方式进行了比较，对GSM-R 网络进行了详细的分析，并指出作为无线传输的GSM-R网络具有适应我国铁路运输特点的功能优势。 【关键词】全自动驾驶;基于通信的列车运行控制系统全自动驾驶系统;双向传输;车-地通信;GSM-R 1.引言 全自动无人驾驶系统是一种将列车驾驶员执行的工作，完全由自动化的、高度集中的控制系统所替代的列车运行模式。 目前，国内许多城市都在建设城市轨道交通网络，那些人口在千万以上的特大城市，其发展往往是跨越式的，要求建设的城市轨道交通在互联互通、安全、快捷、舒适性方面具有很高的水平。许多大城市如上海、北京和广州均有计划采用先进的、高可靠的、高安全的基于CBTC（Communication Based Train Contro，基于通信的列车控制系统）控制的全自动驾驶系统（Fully Automatic Operation，FAO）来达到以上要求。 2.FAO的系统结构 FAO系统实现列车的自动启动及自动运行、车站定点停车、全自动驾驶自动折返、自动出入车辆段等功能，同时对列车上乘客状况、车厢状态、设备状态进行监视和检测，对列车各系统进行自动诊断，将列车设备状况及故障报警信息传送到控制中心，对各种故障和意外情况分门别类，做出处置预案。 2.1 信号系统主要包括以下部分 （1）控制中心设备：中央自动列车监督系统（Automatic Train Supervision，ATS）、电力SCADA系统和综合监控系统。（2）轨旁设备：轨旁列车自动防护/列车自动驾驶系统（Automatic Train Protection and Automatic TrainOperation，ATP/ATO）、车站ATS系统、联锁CI系统、定位系统和综合维护系统。（3）车载设备：车载地车无线接收/发送单元、车载ATP/ATO设备、牵引和制动、列车定位系统。（4）地车信息传输系统：一般采用基于通信的多服务的冗余数据传输系统（Data Tansm issionSystem，DCS），实现地车的双向信息传输。目前主要的CBTC系统实现地车信息传输的方式有：交叉环线、泻漏波导/漏缆、无线传输等。（5）列车定位系统：车载速度传感器和雷达传感器对于FAO系统，实现列车安全控制和间隔控制与传统列车自动控制系统（Automatic Train Control，ATC）的基本组成、功能和安全性要求是一样的，特殊的是对这些相关系统的可靠性、可用性及应急预案处理的要求将大大提高
浅谈汽车线控转向系统的结构及工作原理 前言 汽车转向性能是汽车的主要性能之一，转向系统的性能直接影响到汽车的操 纵稳定性，它对于确保车辆的安全行驶、减少交通事故以及保护驾驶员的人身 安全、改善驾驶员的工作条件起着重要的作用。如何合理地设计转向系统，使 汽车具有良好的操纵性能，始终是设计人员的重要研究课题。 在车辆高速化、驾驶人员非职业化、车流密集化的今天，针对更多不同水平 的驾驶人群，汽车的易操纵性设计显得尤为重要。线控转向系统(Steering – By - WireSystem，简称SBW)的发展，正是迎合这种客观需求。它是继EPS 后发展起来的新一代转向系统，具有比EPS 操纵稳定性更好的特点，而且它在转向盘和转向轮之间不再采用机械连接，彻底摆脱传统转向系统所固有的 限制，在给驾驶员带来方便的同时也提高了汽车的安全性。 一、线控转向系统的发展概况 德国奔驰公司在1990 年开始了前轮线控转向的研究，并将它开发的线控转 向系统应用于概念车F400Carving 上。日本Koyo 也开发了线控转向系统，但 为了保证系统的安全，仍然保留了转向盘与转向轮之间的机械部分，即通过离 合器连接，当线控转向失效时通过离合器结合回复到机械转向。宝马汽车公司 的概念车BMWZ22，应用了SteerByWire 技术，转向盘的转动范围减小到 160°，使紧急转向时驾驶员的忙碌程度得到了很大降低。 意大利Bertone 设计开发的概念车FILO，雪铁龙越野车C- Crosser，Daimlerchrysler 概念车R129，都采用了线控转向系统。2003 年日本本田公司在纽约国际车展上推出了LexusHPX 概念车，该车也采用了线控转向系统，在仪表盘上集成了各种控制功能，实现车辆的自动控制。估计几年后，
https://www.doczj.com/doc/ec10111957.html, 汽车线控转向系统的台架试验1 于蕾艳1，林逸2，施国标2 （1 中国石油大学（华东）机电工程学院，山东东营; 2北京理工大学机械与车辆工程学 院，北京 100081） 摘要：线控转向系统取消了转向盘和转向轮之间的机械连接，因而可以根据车况主动提供路感和进行主动转向，提高车辆的操纵稳定性。进行了线控转向系统的试验台架的软硬件设计，该台架可以验证线控转向系统的控制策略，进行路感电机、转向电机、传感器等关键部件的试验。试验结果表明，采用的路感电机控制算法能较好地实现对电流的伺服控制，可用于路感控制；转向电机控制算法能较好地实现对传动比的控制。 关键词：线控转向台架试验路感电机 中图分类号：U270.11 文献标识码：A 引言 线控转向（Steer-by-Wire ,SBW）系统对传统转向系统的根本变革是取消了转向盘和转向轮的之间机械连接，因而可以根据车况主动提供路感和进行主动转向，提高车辆的操纵稳定性 [1][2][3][4]。国内对线控转向试验台研究尚不多。本文探讨了线控转向试验台的软硬件设计和控制策略验证等。 1线控转向系统的试验台架 线控转向系统的试验台架结构如图1所示，主要由转向阻力模拟装置、系统安装台架、测控系统及部分附件组成。线控转向系统包括转向管柱、齿轮齿条式转向器、横拉杆等，与试验台有3处连接位置，即转向管柱与转向管柱连接支架、转向器壳体与转向器连接架、转 1基金项目：奥运用纯电动客车整车优化及制造编号：D0305002040111
向横拉杆与转向阻力模拟装置（左、右各一）。此3处连接位置可调，以适应安装不同规格的线控转向系统。 1－铁地板；28－座椅；9－转向盘；10－转向盘扭矩传感器；11－转向盘转角传感器；12－线控转向管柱；13－支架； 14－导轨 图1 线控转向试验台结构 图2所示为测控系统硬件构成，测控系统由工控机、数据采集卡、测控软件、各种传感器、开关、继电器、按钮等组成。采用研华PC 作为测控计算机，其CPU 为PIV1.4G ，内存128M 。采用PC 作为测控计算机，是因为PC 具有很多优点：性能稳定，计算速度快，能实现复杂的控制算法；PC 的开发工具齐全，应用程序接口和图形界面非常友好；PC 储存器容量大，可以实时存储大量的试验数据用于分析计算；能使用通用操作系统和大多数编程语言；支持DOS 、Windows98、Windows NT/2000、UNIX 等多种通用操作系统，为控制系统的软硬件开发提供很大方便；围绕PC 的各种板卡标准化、系列化，系统集成灵活机动。试验台装有的传感器包括：转向盘转矩与转速传感器、转向盘转角传感器、齿条位移传感器、齿条拉压传感器、电机电流传感器及电压传感器。 转向阻力(左、右)模拟车速 图2 测控系统硬件构成 2线控转向系统匹配设计 路感电机采用直流有刷力矩伺服电机，转向电机采用三相交流步进电机。路感电机的最大力矩根据驾驶员作用在转向盘边缘的最大力确定： 1max T d max F
- - -.. 开题报告填写要求 1．开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效； 2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见； 3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）； 4．有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 7408—2005《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2007年3月15日”或“2007-03-15”。 毕业设计（论文）开题报告 1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：
[8]Ali Mohammadzadeh, Salim Haidar. Analysis And Design Of Vehicle Suspension System Using MATLAB And SIMULINK[J]. American Society for Engineering Education，2006. [9]喻凡.车辆动力学及其控制[M] .人民交通出版,2004． [10]周名，余卓平，赵治国.动力转向技术的发展[J].轻型汽车技术，2004(10): 9-10 [10]E. Fischer, “Standard multi-body system software in the vehicle development process”, Journal of MultibodyDynamics, Vol. 221 (1)，(2007) . [11]X永.汽车线控转向系统的研究[D] .XX理工大学，2005. [12]杨胜兵.线控转向系统控制策略研究[D] .XX理工大学，2008. [13]唐嘉平.AutoCAD2006实用教程（第2版）[M].清华大学，2006. [14]X善淑.AutoCAD2008工程制图基础教程[M].：化学工业，2008. [15]汪文津，陈光泽.CAD/CAM技术在汽车产业上的应用.《XX汽车》2000第3期. 毕业设计（论文）开题报告 ２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：
第十一章汽车与自动驾驶系统 ?第一节概述 ?第二节世界智能车辆的研究与发展 ?第三节智能车辆系统结构与微机测控系统 ?第四节基于视觉导航的智能车辆模糊逻辑控制 ?第五节智能车辆的自主驾驶与辅助导航 ?第六节小结
11.1 概述 ?11.1.1 汽车自动驾驶概念 ?是指借助车载设备及路侧、路表的电子设备来检测周围行驶环境的变化情况，进行部分或完全的自动驾驶控制的系统，目的是提高行车安全和道路通行能力。 ?该系统的本质就是将车辆——道路系统中的现代化的通信技术、控制技术和交通信息理论加以集成，提供一个良好的驾驶环境，在特定条件下，车辆将在自动控制下安全行驶。 ?从当前的发展看，可以分为两个层次： 是车辆辅助安全驾驶系统，或者是先进的车辆控制技术； 是自动驾驶系统，或者称为智能汽车，智能汽车在智能公路上使用才能发挥出全部功能，如果在普通公路上使用，它仅仅是一辆装备了辅助安全驾驶系统的汽车。
11.1 概述 ?11.1.2 车辆自动驾驶系统主要目的 防止部分交通事故的发生； 提高道路利用率； 提高驾驶员方便性； 减轻驾驶员负担； 实现车辆的安全高效行驶
11.2 世界智能车辆的研究与发展 ?11.2.1 智能车辆的产生与发展 它的研究始于20世纪50年代初美国Barrett Electronics公司开发出的世界上第一台自动引导车辆系统（Automated Guided Vehicle System，AGVS） 1974年，瑞典的Volvo Kalmar轿车装配工厂与Schiinder－Digitron公司合作，研制出一种可装载轿车车体的AGVS，并由多台该种AGVS组成了汽车装配线，从而取消了传统应用的拖车及叉车等运输工具。 20世纪80年代，伴随着与机器人技术密切相关的计算机。电子、通信技术的飞速发展，国外掀起了智能机器人研究热潮，其中各种具有广阔应用前景和军事价值的移动式机器人受到西方各国的普遍关注