基于模糊PID的线控液压转向系统路感控制研究与实现

根据现有农业车辆实际应用情况,结合线控转向技术和全液压转向技术的优点,本文设计了一种空间布局合理、结构简单的线控液压转向系统,并研究其路感控制策略。线控液压转向系统由转向盘模块、ECU模块和液压转向模块三部分组成,与全液压转向系统相比,该系统基于线控转向技术思想,取消了转向盘与车辆转向轮之间的刚性连接;采用模糊PID控制作为路感反馈控制的控制策略;采用DSP2812作为电控单元核心芯片,结合传感器技术,通过采集油压压力传感器与转矩传感器信号值,确定电机控制电压的脉宽占空比,实现路感反馈控制。针对线控液压转向系统的特点,本文主要工作如下： 首先,分析了现有全液压转向系统的优点和缺点,提出应用于农业车辆的线控液压转向系统设计原则。分别设计了该系统转向盘模块、液压转向模块和ECU模块,详细阐述了各部分的组成和整个系统的工作原理,并重点强调了前轮转角闭环控制和路感电机反馈控制。 其次,研究分析常用路感模拟控制策略,选择动力学建模方法,分析轮式车辆转向理论，建立轮胎回正力矩模型和电机数学模型。详细设计了以理想电机转矩和实际电机转矩误差为输入的模糊PID控制器,确定其隶属度函数和各项控制规则。 再次,完成了线控液压转向系统路感反馈的电子控制部分,包括基于TMS320F2812的控制系统电路的设计和系统软件设计。电路部分实现了传感器和执行器的信号调理,且与TMS320F2812的配电模块和车载电源的接口模块相互匹配。系统软件设计部分,利用TMS320F2812的A/D信号采集模块和PWM发射模块,实现了传感器信号采集与PWM信号发射功能,并在主程序中加入模糊PID控制算法进行信号数据处理,实现系统闭环控制。 最后,以JS-504拖拉机为参考车型,应用MATLAB/SimMechanics建立其整车模型,并仿真研究线控液压转向系统各项性能,结果表明该系统选用的模糊PID控制策略很好的实现了路感闭环控制,可实现理想的路感特性。提出线控液压转向实验台设计方案,基于液压系统实验平台、路感电机以及各传感器,完成路感反馈控制的系统搭建,初步实现了基于模糊PID的线控液压转向系统路感控制,得出了相关信号数据和图形,验证了该设计的正确性。