线控转向系统的模拟仿真研究

线控转向系统（Steering-by-Wire System，简称SBW）是一种革命性的汽车转向技术，它完全去除了传统机械连接方式，通过电子控制单元对汽车转向进行控制，从而实现对汽车前轮转角和方向盘路感的实时调节。这种技术革新旨在提升驾驶舒适性和操纵稳定性，使得汽车转向系统的力传递特性和角传递特性可以自由设计和优化。 在进行线控转向系统的模拟仿真研究时，研究者需要建立相应的动力学模型和控制模型。本文所提的研究工作是利用ADAMS/CAR软件建立的线控转向系统整车动力学模拟分析模型，并在MATLAB/Simulink中搭建了路感电机及转向执行电机的控制模型。这一过程涉及到机电耦合仿真分析，通过这种仿真可以对系统进行综合性能测试，以验证低速时的轻便舒适性和高速时的操纵稳定性。 线控转向系统主要由三个部分组成：方向盘总成、转向执行总成和主控制器（ECU）。系统内有两个电动机，一个与转向盘总成内直接与转向传动轴连接，为驾驶员提供路感力矩；另一个位于前轮转向机构内，作为转向执行机构。驾驶员转动方向盘时，ECU根据传感器信息和前轮转角算法计算得到的参考前轮转角，向转向执行电机发出控制信号，执行位置闭环控制和电流闭环控制，以实现对前轮转角的精确控制。 在数学模型方面，研究者需要建立转向盘动力学模型、转向执行机构动力学模型等。转向盘动力学模型会考虑阻尼和摩擦等因素，其模型的建立是基于物理原理和数学方程，如转动惯量、阻尼系数、转向盘力矩和回正力矩等参数。通过这些模型可以对线控转向系统的物理特性进行模拟和分析。 在实验验证方面，通过原地转向及高速蛇形转向特性试验，可以评估线控转向系统的性能。实验结果显示，在低速条件下，系统具有轻便舒适性；在高速条件下，系统能够满足良好的操纵稳定性要求。 关键词中的“机电耦合仿真”指的是将机械系统与电子控制系统相结合的仿真技术，它能够帮助研究者在虚拟环境中测试和优化线控转向系统的性能。控制策略指的是研究者在ECU中制定的一系列控制指令和算法，这些策略用于确保转向系统的准确性和可靠性。ADAMS（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems）是一款用于机械系统动力学分析和仿真的软件，通过它可以建立复杂的系统模型并进行动力学仿真。 总体来看，线控转向系统的模拟仿真研究对于推动汽车转向技术的发展有着重要的意义，它能够帮助工程师在产品投入市场之前，通过仿真的方法预测和改进系统的性能，减少开发成本和时间，最终实现更安全、更智能、更舒适的驾驶体验。