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转向系统作为人一车交互界面，是汽车的关键子系统之一，直接影响汽车的操纵稳定性、舒适性和行驶主动安全性。在现有电动助力转向(Electric Power Steering，EPS)系统的基础上，研究主动转向的实现机构、控制机理和路感，既可以充分发挥电动助力转向的助力性能，又可以通过主动转向控制，改善EPS系统在稳定性控制方面的不足，提高汽车行驶的主动安全性，获得良好的转向特性，具有重要的理论意义和工程应用价值。具体研究内容如下：
(1)综述了不同动力转向系统实现主动转向功能的研究现状，然后对主动转向控制关键技术、汽车横摆角速度和质心侧偏角估计，以及EPS系统转向路感的研究现状进行了阐述，提出了现有国内外研究存在的问题及解决思路。
(2)提出了一种融合主动转向功能的EPS系统的机电结构，建立了转向系统与整车机电耦合的数学模型。通过双排行星轮系动力学分析，以及转向系统的转向路感、转向灵敏度和稳定性分析，从理论上解决了是否需要改变扭矩传感器的安装位置或增加额外扭矩传感器的问题。并从路面信息反馈的角度，分析了主动转向执行机构的机电参数以及主动转向干预对转向路感的影响，为研究主动转向干预时EPS系统的转向路感问题打下了基础。
(3)建立了无主动转向干预时EPS系统的动力学模型，推导出了转向阻力矩到扭矩传感器输出的传递函数，定性分析了助力比对转向路感的影响。根据EPS系统的频率分布，选取了两个加权函数，并针对两种加权函数作用的情况，基于H∞控制算法和线性矩阵不等式(LinearMatrix Inequality，LMI)方法设计了不同的反馈控制器，分析了不同加权策略对转向路感的影响。仿真结果表明，两个加权函数共同作用可以保证驾驶员获得满意的转向路感。
(4)采用固定转向增益策略，并鉴于特征车速对汽车行驶稳定性的影响，以及转向盘转角对操纵性的要求，提出了变传动比控制规律的两种控制方案。为验证所提出的变传动比控制规律的控制方案，建立了人-车-路闭环系统，并基于线性矩阵不等式方法，设计了无刷直流电机(Brushless DC Motor，BLDCM)的角位移跟踪鲁棒PID控制器。进行了单移线道路仿真，并从转向盘转角和路径跟踪两方面性能，对增强稳定性变传动比控制规律方案一和方案二进行了对比分析，结果表明变传动比控制规律方案二的整体性能优于方案一。
(5)提出了主动转向变传动比控制和横摆角速度控制的协调策略，并在变传动比控制的基础上进行了横摆角速度控制的研究。基于线性二次型调节器(Linear Quadratic Regulator，LQR)最优控制理论，进行了横摆角速度控制器的设计。极限工况下的仿真验证了所提出的主动转向变传动比控制和横摆角速度控制的协调策略，以及横摆角速度控制器的有效性。
(6)针对主动转向改变了转向系统角位移传递特性的同时也改变了转向盘转角与汽车行驶状态之间的内在对应关系这一问题，提出了将横摆角速度和质心侧偏角看作是转向小齿轮转角和侧向加速度非线性映射的研究方案。基于自适应模糊神经推理系统(Adaptive Neuro-FuzzyInference System，ANFIS)，研究了横摆角速度和质心侧偏角的估计算法。为验证基于ANFIS算法进行横摆角速度和质心侧偏角估计的精度和泛化能力，进行了仿真数据验证和实车试验数据验证，并与基于径向基函数(Radial Basis Function，RBF)神经网络的横摆角速度和质心侧偏角的估计结果进行了对比分析。研究结果表明，所提出的研究方案是有效的，且基于ANFIS算法进行横摆角速度和质心侧偏角的估计具有更好的泛化能力。
(7)针对主动转向干预时转向盘力矩发生突变的问题，提出了两种不再受传统EPS系统助力车速范围外常规助力增益取值为零的限制，且能够在主动转向施加附加转角干预时，实现全车速范围内EPS系统助力电机的前馈助力修正控制方案。同时，借鉴阶跃响应瞬态特性的评价方法，提出了助力修正方案的两个评价指标，并对两种前馈助力修正方案进行了量化对比分析。结果表明，基于扭矩传感器输出修正方案的修正控制效果优于基于整车模型修正方案，具有更好的车速适应性。
(8)基于虚拟试验技术，利用UG软件的CAD模块，构建了融合主动转向功能的EPS系统的三维模型；利用UG软件的CAE模块进行了转向系统的运动学和动力学分析，验证了所提出的EPS系统的力矩和角位移传递特性，以及助力修正控制方案的有效性；利用CarSim软件进行了极限工况虚拟道路试验，验证了变传动比控制和横摆角速度控制的协调策略，以及所设计的横摆角速度控制器的有效性。