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转向系作为汽车底盘的重要组成部分,对整车操纵稳定性、安全性等有直接影响。虽然近年来转向系统已经获得长足的发展,但仍旧没有摆脱传统的机械结构,限制了汽车性能的进一步提高。所以人们希望能够将线控转向(Steer by Wire)技术应用于汽车转向系统,实现转向系力传递特性和角传递特性的任意设计。
采用线控转向之后,电信号成为驾驶员和汽车之间的唯一连接中介,若出现故障,汽车就会处于完全失控的状态,将驾驶员置于极其危险的境地,故对线控转向的安全性提出了更高的要求。因线控转向技术目前仍不够成熟,也考虑到驾驶员的安全,故还未在实车上进行实验。为尽可能接近实际情况,提高仿真精度,目前主要采用将待测元件嵌入硬件在环系统的方法。综合考虑成本和实验室条件等因素,本文采用NI公司Labview RT和Carsim RT模块搭建硬件在环系统。
控制系统作为线控转向的中枢,决定整个系统的转向效果和对汽车性能的改善程度。线控转向控制系统由方向盘控制节点和转向执行控制节点组成。线控转向若想真正在汽车上应用,实现产业化,就要求两控制节点之间的传输总线必须具有传输速率快、时间特性好、可靠性高的特点。
文中对基于FlexRay总线的线控转向控制系统完成硬件设计和软件设计。硬件设计方面,选择Freescale公司开发的MC9S12XF512作为主处理器,因其内部同时集成FlexRay通信控制器和CAN通信控制器,故同时设计基于FlexRay和CAN总线通信的控制系统,总线驱动器分别选择NXP公司的TJA080A和TJA1040,并完成电路设计。
双移线试验工况能够很好的反映转向系对操纵稳定性的影响,令所设计线控转向系统在硬件在环中完成此实验。通过对比FlexRay和CAN两种方案,发现:基于FlexRay总线的线控转向车辆响应更加趋近参考值,基于CAN总线的线控转向时间响应滞后、超调量大,不能满足要求。再将基于FlexRay的线控转向与Carsim中采用传统转向的汽车模型比较,发现:基于FlexRay的线控转向,操纵稳定性得到改善,减轻了驾驶员负担,达到了预期设计目的。