针对重型商用车采用固定助力特性的液压转向系统(Hydraulic Power Steering,HPS)存在操纵稳定性差的缺点,提出了一种旁通流量控制式电控液压转向系统(Electrical Controlled Hydraulic Power Steering,ECHPS)。建立了该转向系统核心部件电液比例阀数学模型,设计了ECHPS系统的助力控制策略和助力特性曲线,为了消除被控系统受到参数不确定性和外界干扰的影响,采用神经网络与自适应动态面技术相结合的算法设计了一种新型控制器。通过理论与仿真分析证明了所设计的自适应神经网络动态面控制器不仅响应快、跟踪效果好、控制精度高,而且能够实现汽车低速时的转向轻便性和高速时的良好路感要求。

为降低重型车辆液压转向系统(HPS)的能耗,改善高速工况转向驾驶员路感、提出一种节能型电磁离合器电控液压转向系统(E-ECHPS),该系统采用电磁离合器控制转向泵转矩和转速。运用有限元分析法,建立电磁离合器主、副电机仿真模型,研究主、副电机的动力特性;研究电磁离合器功率输入输出的关系,分析该E-ECHPS的节能性;对E-ECHPS转向工况下的助力性能和直行工况下的能耗进行了仿真分析。结果表明在转向工况,电磁离合器的输出转矩随车速增大而减小;在直行工况,在车速为10、40、80 km/h的时段内,该E-ECHPS的总能耗相比HPS减少71%。该E-ECHPS可实现随车速可变的助力特性,并具有明显优于HPS的节能性。

为实现转向系统随车速可变的助力特性,提出了一种电磁转差式商用车电控液压助力转向系统.分析了该系统的基本组成及原理和电磁转差离合器的组成结构,建立了电磁转差离合器的动力学模型和控制模型.针对控制系统存在的不确定性和外界干扰,提出了自适应模糊滑模控制策略,将模糊推理应用于系统参数的整定,以补偿控制系统因自身不确定性和外界干扰所导致的误差.仿真结果表明,所设计的自适应模糊滑模控制具有超调量小,稳态精度好,抗干扰能力强的优点,可实现电磁转差离合器的精确稳定控制.

针对重型商用车采用固定助力特性的液压转向系统引起高速操控失稳的问题，设计了具有可变助力特性的比例阀旁通流量式电控液压转向系统。运用AMESim建立了包含各子模型的系统仿真模型，通过分析转向阻力矩与车速的关系，获得了比例阀电流与车速的特性关系，进而对不同车速下的比例阀位移特性及典型车速下的助力特性进行了仿真分析，结果显示：40 km/h和80 km/h的最大助力油压比低速20 km/h的最大助力油压分别下降了约50％和65％，满足了重型车高速操控性要求。在此基础上进行了台架试验，结果表明：该系统典型车速下试验和仿真的助力特性曲线变化趋势、饱和区最大油压以及操纵力矩均基本一致，可很好的兼顾重型车低速转向轻便性和高速操控性。

重型车辆旁通流量式电控液压转向系统（ECHPS）通过改变旁通流量的大小调节液压助力,实现低速转向轻便性和高速转向稳定性。汽车高速转向时由于旁通流量大而导致转向响应性变差,提出在紧急转向时施加附加力矩来提高转向跟随性。研究了基于车速和转向角速度的附加力矩控制策略,在相同的转角速度下,车速越大比例阀电压越大,助力越小;在同一车速下,随着角速度的增大,比例阀的电压减小,助力增大。建立了附加力矩的控制模型并进行了仿真,结果验证了控制策略的正确性,说明附加力矩能增强ECHPS紧急转向下的快速响应性。

关于车辆转向液压系统优化控制问题，针对重型商用车辆传统的具有固定助力特性的HPS系统存在的高速时转向操纵安全性差的问题，提出一种旁通流量控制式电控液压助力转向（ECHPS）系统，建立了ECHPS的机械和液压子系统模型及整车二自由度动力学模型。分析了转向系统可变助力特性的设计要求，建立了ECHPS助力特性MATLAB／Simulink仿真模型，通过仿真计算得到了ECHPS在不同车速下的转向助力特性曲线。仿真结果表明，所设计的ECHPS可变助力特性同时满足了低速时的转向轻便性要求和高速时的良好转向“路感”和操纵稳定性，并得到旁通流量与车速的关系曲线为设计ECHPS旁通流量阀开度的控制策略提供了基本依据。

为了提高装备电控液压助力转向系统（E-ECHPS）的车辆高速紧急转向稳定性,提出了基于微分几何的线性参考模型反馈跟踪控制策略;建立了包括整车动力学模型、轮胎模型、转向系统模型和ESC模型的非线性动力学模型,通过整车试验和台架试验验证了模型的正确性;推导了系统的仿射非线性状态方程,考虑到轮胎、液压系统和ESC的非线性,运用微分几何理论对系统进行精确线性化得到输入输出伪线性系统;建立了包含转向系统的线性参考模型,为了实现对线性参考模型理想状态的跟踪,构造了反馈跟踪控制器;以方向盘转矩为输入进行了有控制和无控制下的阶跃转向仿真和单移线仿真,结果表明：施加反馈跟踪控制可以显著提高车辆在高速紧急转向工况下的操纵稳定性,为E-ECHPS系统的控制策略设计提供了理论依据。

针对商用车普遍采用的液压动力转向系统（HPS）助力特性不可变的缺点提出了一种旁通流量控制式电控液压转向系统。设计了这种转向系统的助力控制策略研究其核心部件电液比例阀的结构原理和数学模型采用动态面控制方法设计了一个鲁棒自适应动态面控制器。理论推导证明所设计的控制器不仅能够保证闭环系统半全局渐近稳定输出渐近跟踪期望轨迹而且对于系统不确定参数和外界干扰具有较强的鲁棒性。仿真结果表明所设计的自适应动态面控制器不仅响应快、跟踪效果好、控制精度高而且能够实现汽车低速时的转向轻便性和高速时的良好路感要求。

为了提高汽车助力转向系统的性能，减少系统能耗，介绍了一种采用电动泵的新型液压助力转向系统的结构与工作原理，并对其功能进行了分析。在此基础上，结合转向系统的功能要求，应用汽车设计和液压传动理论，提出了电动液压助力转向系统及其与整车匹配的设计方法。对某轿车转向系统接此方法进行设计计算，并与国外同类产品进行对比，证明了此种匹配设计方法的正确性和有效性。

为了分析商用车液压助力转向系统（HPS）主要参数对整车转向操纵性能的影响，建立了HPS机械子系统、液压子系统和整车三自由度转向动力学模型，基于MATLAB／Simulink建立HPS系统及整车转向操纵性仿真模型。以装有GY80型液压助力转向器的商用车为例，仿真分析HPS系统供油量和扭杆刚度对方向盘阶跃输入工况的整车横摆角速度、侧向加速度、车身侧倾角和侧倾角速度的影响。结果表明：考虑车身侧倾角稳态值以及响应速率等因素，适度增大HPS系统供油量和扭杆刚度可以改善转向灵敏性，若过度增大供油量和扭杆刚度，则转向行驶稳定性及乘坐舒适性变差。