线控转向系统转角反步控制算法研究

来源：中国血液净化杂志2021年第9期北京时间：

作者：贺林, 李飞龙, 魏宇江, 贺泽佳, 高炳钊, 石琴

单位：1. 合肥工业大学 汽车智能与电动实验室, 安徽 合肥 230009;2. 合肥工业大学 汽车与交通工程学院, 安徽 合肥 230009;3. 吉林大学 汽车仿真与控制国家重点实验室, 吉林 长春 130025"],"fundList_en":["National Key R & D Program of China (2017YFB0103104); Key Research and Development Program of Jiangsu Province (BE2021006-2); Innovation Project of New Energy Vehicle and Intelligent Connected Vehicle of Anhui Province; Foundation of State Key Laboratory of Automotive Simulation and Control (20201107)

摘要：为实现商用车线控转向，设计一套新的线控转向系统架构及其转角跟踪控制算法。新的线控转向系统采用丝杠螺母结构中的丝杠直接控制纵拉杆，螺母通过带轮机构被电机驱动。对线控转向系统结构进行运动学分析，推导转向系统可变传动比，采用前轮转角为状态变量，建立线控转向系统二阶动力学模型。基于转角跟踪目标，采用反步控制算法，设计线控转向系统转角跟踪控制器，通过反馈系统线性化处理系统参数不确定和环境干扰问题，实现准确的目标转角跟踪，并建立李雅普诺夫函数，证明了采用反步控制的线控转向系统是渐进稳定的。搭建采用“丝杠螺母+带轮机构”架构的线控转向实车底盘测试台架，选取蛇形和混合工况进行控制算法验证。研究结果表明：与滑模控制算法的测试结果对比可知，反步控制算法绝对平均跟踪误差值降低了71.88%~79.57%，跟踪误差标准偏差值降低了71.32%~78.50%；线控转向系统反步控制转角跟踪算法能够减少系统收敛到原点的时间，抑制系统的抖振，提高车辆线控转向系统转角跟踪的操纵灵活性。

关键词：汽车工程,线控转向,反步控制,变传动比,李雅普诺夫稳定性

基金资助：国家重点研发计划项目（2017YFB0103104）；江苏省重点研发计划重点项目（BE2021006-2）；安徽省新能源汽车暨智能网联汽车产业技术创新工程项目；汽车仿真与控制国家重点实验室开放基金项目（20201107）