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在车辆智能化发展趋势下,由于取消了方向盘与转向轮之间的机械连接,线控转向系统在转向性能、结构布置与整车舒适性等方面具有较大的优势,在智能驾驶车辆领域逐渐受到关注。但是,由于没有直接的机械连接,系统失效情况下车辆可控性降低,使得目前的线控转向系统尚不能完全满足功能安全等级要求,这是线控转向系统研究的重点与难点。本文结合实际进行的科研项目需求,从智能车辆线控转向系统功能安全角度出发,针对线控转向系统传感器故障诊断与容错控制展开研究。首先,本文根据ISO26262-3标准对线控转向系统的使用场景与危险事件进行综合分析,完成了系统的ASIL等级评估,确定了系统危险事件对应的安全目标。通过主要安全机制与措施的确定,指出目前线控转向技术功能安全研究重点集中在传感器、电机、ECU的故障检测与容错补偿方面,并结合课题需要选取转角传感器的故障诊断与容错补偿算法作为研究重点。根据电动助力转向系统与线控转向系统之间的结构相似性,确定线控转向系统原型结构,并以此为基础进行线控转向系统动力学建模。考虑车辆动力学模型的非线性、轮胎模型的非线性,搭建完整的转向系统-轮胎-车辆动力学模型。其次,以动力学模型为基础,选择对非线性系统滤波效果较好的无迹卡尔曼滤波算法设计车辆前轮转角估计器,并验证该算法对车辆前轮转角估计的准确性。同时针对估计器本身设计自诊断策略,保证车辆前轮转角估计的有效性。对于传感器故障诊断,本文通过对转角传感器典型失效形式进行建模分析,提出了基于传感器自身测量序列统计学特征的传感器卡死故障诊断算法与基于传感器残差序列统计学特征的传感器噪声与漂移故障诊断算法,并在第三章论述该故障诊断算法的正确性。在故障容错补偿方面,针对在可修正域范围内的噪声故障,设计自适应卡尔曼滤波器进行实时降噪处理,得到的补偿输出序列比估计序列精度高。针对其余故障类型,故障容错补偿最终都是输出估计序列,为了避免输出估计序列时的转角值突变,设计切换权重函数,对输出估计序列过程进行平滑处理,避免对控制系统产生较大干扰。最后,选取智能车辆路径跟踪控制作为验证该算法容错控制性能的上层控制功能。根据线性二次型调节器最优控制理论设计路径跟踪控制算法的状态反馈控制,并针对系统的稳态跟踪误差添加前馈控制,实现系统理想控制状态下的零位置误差控制。使用CarSim-MATLAB/Simulink联合仿真平台搭建基于故障诊断与容错补偿算法的路径跟踪控制系统,对传感器容错控制效果进行分析。基于NI PXIe8135实时控制器,搭建转角传感器硬件在环实验平台,对转角传感器进行故障注入,验证故障诊断与容错补偿算法运行的实时性与有效性。在实车试验方面,通过设计并改装实车线控转向系统,使用NI CompactRIO作为控制器原型完成试验车辆主动转角控制。运用dSPACE MicroAutoBox II作为算法实时运算平台进行实车试验,验证算法在实车运用中的可行性与有效性。