線控轉向系統車輛穩定控制之研究梁晉豪、張舜長

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線控轉向系統車輛穩定控制之研究梁晉豪、張舜長

摘要

本研究主要是探討線控轉向系統(Steer-by-Wire,SBW)之車輛穩定控制，由於線控轉向系統是透過控制轉向馬達使車輛轉向

，因此可在其控制核心內加入車輛穩定控制之策略，不但可使車輛能達到轉向之效果，同時也具備了車輛安全穩定之特性。在車輛轉向穩定控制中，其主要目的在於控制車輛之重心側滑角，使車輛在行駛時都能保持在最低的蟲心側滑角的範圍內，以增加車輛在低速或高速過彎時的安全性、操控性以及穩定性。車輛穩定控制之方法主要分為二種。一為跟隨控制的前輪轉向穩定控制，透過控制車輛之橫擺率，控制在最佳的橫擺率之範圍，進而間接降低車輛之重心側滑角。由於前輪轉向之車輛受限於兩個輪胎轉向，因此在車輛穩定控制上無法有效地將重心側滑角降至最低之範圍，為了要有效地降低重心側滑角，本研究設計出第二種車輛轉向穩定控制，利用四輪轉向之優勢，控制後輪轉角，以輔助和修正的方式，使重心側滑角有效地降低。利用模擬軟體CarSim摸擬測試，並觀察分析模擬車輛在行駛時是否能保持在最低的重心側滑角的範圍內。再透過硬體迴路(HIL)測試與本研究所建立的線控轉向平台向互連接控制，經由觀察硬體迴路測試之結果，可證實線控轉向系統會遵照車輛穩定控制之判斷控制轉向馬達。最後，將線控轉向系統移植於實際車輛上，透過實車量測，可更加確定本研究之線控轉向系統之強健性。

關鍵詞 : 車輛穩定控制，重心測滑角，線控轉向系統，CarSim，硬體迴路目錄

封面內頁簽名頁授權書 ... iii 中文摘要 ... iv 西文摘要 ... vi 誌謝辭 ... vii 目錄 ... viii 圖目錄 ... xi 表目錄

... xvi 符號說明 ... xvii 第一章緒論 ... 1 1.1 前言 ... 1 1.2 文獻回顧 ... 2 1.3 研究動機 ... 5 1.4 研究流程

... 6 第二章車輛線控轉向系統動態數學模型 ... 8 2.1 建立二個自由度的自行車動態模型 ... 8 2.2 建立轉向馬達模型 ... 15 2.3 車輛動態模擬軟體(CarSim)介紹 ... 21 2.4 線控轉向模型建立於CarSim

... 24 第三章線控轉向系統車輛穩定控制探討與設計 ... 29 3.1 傳統車輛之轉向原理 ... 29 3.2 車輛穩定控制之設計 ... 32 3.2.1 跟隨控制的前輪轉向穩定控制 ... 32 3.2.2 P型回饋控制的四輪轉向穩定控制 ... 35 3.3 車輛穩定控制模擬結果分析 ... 41 第四章線控轉向系統之設計與實現 ... 63 4.1 線控轉向系統架構 ... 63 4.2 分散式系統架構介紹 ... 64 4.3 CAN Bus系統簡介 ... 66 4.4.1 控制模組 ... 67 4.4.2 線控轉向系統平台架設 ... 71 4.4.3 可變液壓負載控制 ... 74 4.5 線控轉向之備用系統 ... 78 第五章實驗方法與驗證 ... 86 5.1 硬體迴路系統(HILS)架構 ... 86 5.2 實驗結果與計算結果的比對 ... 89 5.3 可便轉向比系統 ... 96 5.4 實車測試 ... 99 5.4.1 線控轉向系統改安裝於實際車輛(Focus) ... 98 5.4.2 實車測試結果 ... 101 第六章結論與建議 ... 105 6.1 結論 ... 105 6.2 建議事項與未來研究項目 ... 106 參考文獻 ... 108

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