面向自动泊车应用的转向盘位置跟随控制研究

【摘要】自动泊车系统会通过安装在汽车上的传感器感知周围的环境，并实时提示驾驶员进行相应的操作，同时自动泊车系统会按照事先设计好的策略对转向盘进行位置跟随控制，以免发生车辆碰撞，提高了倒车安全性；另外，它也大大减轻了驾驶员倒车的难度，只需要驾驶员按照要求控制油门和制动踏板，提高了驾驶的轻便性。所以研究自动泊车系统具有重要意义。自动泊车系统是借助EPS转向系统来执行的，对规划路径的跟随实际上是通过对转向电机的控制来实现的，即对电机进行位置跟随控制。本文采用了位置环、速度环、电流环三闭环控制方案。电流环，可以限制电机最大电流，防止电流超调，而且能够使电机输出足够大的力矩，以保证整个系统的稳定。速度环保证电机能够很好的动态跟随，减小速度波动，使系统具有良好的静态稳定性。位置环能够保证电机位置即转向盘位置实时、准确的跟随。当内部环（速度环和电流环）相关参数有扰动或干扰时，内部环会通过反馈调节将其抑制，减小对外环的影响，因此三闭环控制策略能够满足无超调、抗负载变动能力强、快速响应好等要求。根据交流异步电机原理，建立电机模型和控制模型，同时建立车辆转向系统模型，实现助力转向系统的联合仿真；根据已有的自动泊车策略，通过车辆低速运动学模型得到后轴中心位移与转向盘位置的理想关系，建立查表函数；实际泊车过程中，车速不可能是恒定的，这样会对路径跟踪有一定影响，为了让车辆在泊车过程中能适应速度波动的变化，本文提出基于后轴中心位移进行转向盘位置跟随控制，根据车辆实际后轴中心位移，通过查表函数，得到期望的转向盘转角，转向电机实现转向盘对期望值的跟随。此过程中，车辆实际后轴中心位移有误差，转向盘转角跟随也有误差，就会有两重误差，通过仿真分析该方法的可行性。在仿真的基础上，实现整个系统的在环仿真测试。研制助力电机控制器，搭建转向系统、xPC-Target实时仿真系统，对本文提出的跟随控制策略进行验证分析。
【作者】张腾飞；
【导师】张建伟；
【作者基本信息】吉林大学，车辆工程，2014，硕士
【关键词】自动泊车；三闭环控制；交流异步电机；在环仿真；转向盘位置跟随；

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