使用可变阻力的转向扭矩控制转向系统的模型外文文献翻译、中英文翻译

附录1：外文翻译使用可变阻力的转向扭矩控制转向系统的模型D.陈鉴林议员及K. NAM摘要 本文提出了一种新型无传感器转向转矩控制方法，适用于线控转向系统。 线控转向系统没有任何机械连接来连接方向盘和齿条和小齿轮模块。代替机械装置，每侧使用两个电动马达。一个电动机连接到方向盘，另一个安装在齿条和小齿轮上。方向盘上的电机作为转向转矩和来自道路的负载扭矩之间的输送机起作用。在本文中，我们关注基于阻抗控制的与转向感相关的运动控制。因此，本工作中不考虑齿条齿轮的型号。 在大多数动力转向系统中，使用扭矩传感器来设置对驾驶员转向感觉的阻抗影响。在本文中，我们提出了一种不使用任何扭矩传感器的新型转向控制方法。提出的方法的有效性由实验结果证实。关键词：无传感器力控制；扰动观测器；线控转向；阻抗控制1.介绍自从汽车成为流行的交通工具,开发了车辆系统的技术改进。车辆系统有很多部分组成的机械连接。因为车辆系统近年来变得更加复杂,增加了部分占用的空间。增加空间,前面的车辆上的重量和体积也增加。它会影响车辆的加速度和加速度克服这种负面影响,发动机也大。一种新技术叫做X-by-wire被广泛研究克服这种恶性循环。X-by-wire系统应用于刹车和引导车。转向系统是与司机和车辆的一部分，已经渐渐影响司机的安全了。转向系统的开发是根据操作方法分类。第一类是传统的机械转向系统。这种类型的优势,司机的转向感觉很好,但它需要一个大操舵力。第二种类型是液压动力转向系统(黄,2001)。它使用更少的转向力比较传统机械转向系统。然而,它有一个可怜的燃油效率因为油泵液压系统需求。第三个方法是电动助力转向系统(杨,2015;张成泽et al .,2016)。使用电力的系统可以做到比液压系统更加灵活的控制。燃油效率也会增加。第四个是一个steer-by-wire系统(吴et al .,2016)。近年来它已经被研究。steer-by-wire系统由两个电机代替传统的转向柱设备连接齿条和小齿轮的方向盘。这部小说系统有几个优点。首先是节省空间和成本。由于零件的重量减少,影响燃油效率和生产成本。第二个是安全，转向柱伸出它可以保护司机的安全，当的车辆发生事故时。转向柱不可用,是不容易的模拟转向感觉的,传统的系统。根据先前的研究,主要功能steer-by-wire系统被定义为一些点(Parmar和约翰,2004年,上海一中院2006;Yih格迪斯;2004;Amberkar et al .,2004)。第一个是方向控制。它是汽车的一个基本要求条件稳定没有抵消和之间的时间延迟电机与方向盘上部和底部电机在齿条和小齿轮。第二个是恢复能力。方向盘和车辆应该回到原来的位置没有人类的力量。由于系统没有物理连接的转向柱,它需要实现恢复力。第三是可变转向的感觉。提供的转向手感等驾驶条件的转弯力和车辆速度。考虑驾驶环境,道路条件是一种估计方法研究(Bajcinca et al .,2006)。机动车辆的运动控制使用自适应估计方法(埃姆雷et al .,2010)。研究对司机的转向感觉找到一个影响因素研究(山口和村上,2009)。在本文中,我们专注于问题转向感觉没有扭矩传感器基于阻抗控制。基于模型信息的传感器不方法被广泛使用,因为传感器的弱点的影响,传感器的昂贵价格(村上et al .,1993;小笠原群岛和船长,1991;日本田岛Hori,1993)。让司机的转向扭矩实时信息,使用基于扰动观测器技术系统模型。此外,使用一个阻抗控制技术在一些机电一体化领域需要与人类和设备交互。特别是,它用于机器人(荣格et al .,2004;Ikeura Inooka,1995)和恢复应用程序(杨et al .,2006)。用于通过使用阻抗控制驾驶舒适的感觉。本文由五个部分组成。转向动态模型和模型识别实验第二部分所示。一个力矩传感器不转向控制方法提出了第三节,其控制性能实验结果证实了在第四节。结论在第五节总结。2系统建模在本节中,一个方向盘steer-by-wire系统的动态模型。steer-by-wire系统如图1所示。与传统的转向系统具有转向列,steer-by-wire系统有两个马达连接和控制每一个部分由方向盘和齿条和小齿轮。一般转向系统,如电动助力转向控制器收集一些信息,包括车辆速度,转向扭矩、和转向角传感器。系统是根据输入的命令生成的控制器。底部电机相连齿条和小齿轮需要交付负载扰动的司机。同时,电机底部是必要的控制车辆的运动,我们想要的。上面的汽车方向盘之间充当一个耦合器负载感觉和司机。此外,它的功能作为辅助力量马达。本文侧重于从转向系统轮上汽车。2.1动态模型一个交互式steer-by-wire系统的模块在图2中描述。它可以建模为一个two-inertia系统之间的方向盘,方向盘电动机通过转向轴连接。建模的两个-惯性系统已经在一些纸(Zhang和学习Furusho,2000;Yun et al .,2013)。根据论文,方向盘的动态方程表示为。如果一个司机的转向力矩应用于指导轮,方向盘一个惯性矩摩擦系数在一定的转向角。转矩和转向轴产生反应。反应力矩作用在转向轴表示为。反应转矩是阻尼系数的转向轴。方向盘电动机的动态方程表示为。方程(3)是由转向电机转矩,电动机系统,转向轴的反作用力和摩擦力。摩擦力是一个典型的非线性因素作用相反的方向转向电动机转矩和转向轴的反作用力。尽量减少摩擦的影响,介绍了摩擦模型和补偿器在2.2节。通过拉普拉斯变换,方程(1)(3)表示为。框图基于方程(4)(6)呈现在图3中。在此系统中,转向电机扭矩和司机的转向转矩输入。的角度方向盘电动机可以直接测量。但是一个转向角不是用这个系统。转移函数从方向盘电机转矩的电机角表示为2.2摩擦模型方程(3),即转向系统的动力学方程轮电机,包括一个摩擦力阻碍运动的发动机。摩擦力是一个典型的非线性因素。由于摩擦,一个系统不移动一个小转矩输入。一般来说,摩擦分为三种类型:静态的摩擦,库仑摩擦和粘性摩擦。静态摩擦是一个根据表面阻力的边缘移动。库仑摩擦阻力阻止移动对象。粘滞摩擦是由流体引起的。在这个系统,我们只是考虑的影响静态摩擦和库仑摩擦。方程的摩擦模型表示如下,方程(9)目前摩擦方程,系统开始移动,方程(10)摩擦方程而系统是移动。方程由变量因素。使用速度系数的近似静态和库仑摩擦之间的过渡。速度阈值确定边坡从零到静态摩擦。过小的值速度阈值导致喋喋不休接近零速度。发现参数值方程(9)和(10),在不同的操作条件下进行了实验。通过逐渐增加一个输入的力在停止状态,我们检查了力瞬间移动。当系统移动,我们检查了力量阻止即时通过减少输入的力。通过这些实验,我们第一个检查力定义静态摩擦和第二个检查力是库仑摩擦,分别。参数值的方程(9)和(10)f = 0.8636、Fs = 0.5397(Nm)的正方向和Fs =0.7556,Fc =0.4858(Nm)负方向。摩擦模型如图4所示。使用这种摩擦模型中,摩擦补偿器设计为方向盘电机的速度的函数。摩擦补偿器的性能如图5所示。虚线代表的摩擦补偿的结果。它指出,速度和转矩之间的关系变得几乎线性的。摩擦的效果却降低了采用摩擦补偿器2.3模型辨识在本节中,提出了模式识别的实验结果来识别动态模型。我们注入了线性调频信号频率范围从低到高,方向盘的汽车和测量角速度的汽车在同一时间。注入的线性调频信号的扭矩信号表示为一个电压在以上结果。单位转换常数电压和转矩是0.239 Nm /伏特。结果如图6所示。实线代表响应在低输入激励和虚线代表了高输入激励的响应,分别。从图6中,我们可以看到,系统有一个并联谐振点大约12赫兹和一个谐振点16赫兹。从这个结果和方程(7),同时,它是指出,传递函数的分母,零,由两个虚构的根源。传递函数的提名者,杆,由0,一个真正的根,和两个虚构的根源。之前的另一个实验模型识别测试应用摩擦补偿器如图7所示。非线性因素在低频范围和大小的差异也发现在谐振点相比图6。为了定义名义模型,我们需要关注一个频率范围。我们假定一个人驾驶一辆可以操作方向盘下5赫兹在实际驾驶情况。在这个合理的假设下,我们可以忽略名义模型的高频振动。名义模型,我们设计了一个二阶系统下5赫兹,阴影区域在图6所示。参数值在标称系统分别得到约J= 0.0173公斤m2和Bn = 0.2173 mN秒/ rad。3.转矩传感器不阻抗控制设计提出了转向控制系统的总体结构如图8所示。它由四个部分组成:(a)在2.2节介绍的摩擦补偿器,(b)是扰动观测器。(a)和(b)有助于使可预见的线性系统和非线性系统还用于估计干扰,(c)是阻抗