電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)評價指標(biāo)和控制系統(tǒng)研究.pdf

1、電動助力轉(zhuǎn)向(EPS)系統(tǒng)能適應(yīng)低溫的工作環(huán)境、節(jié)約能源、轉(zhuǎn)向助力來源為可再生能源，符合目前汽車技術(shù)發(fā)展的必然趨勢:安全、節(jié)能、環(huán)保和回收。同時EPS系統(tǒng)還具有助力大小隨車速變化，所占空間小，便于工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)勢。國外多家汽車企業(yè)已在實際應(yīng)用中使用了這種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，國內(nèi)發(fā)展較慢，使用較少，多家公司和多所高校正著手研究開發(fā)此種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
　　本文分析了EPS系統(tǒng)的受力情況后，將整個EPS系統(tǒng)分為三個子模塊:轉(zhuǎn)向機械模塊、助力電動機模塊

2、和輪胎模塊，并引入整車模型。根據(jù)各個模塊的動力學(xué)方程利用MATLAB軟件建立了數(shù)學(xué)模型，并選擇合適的輸入輸出信號，建立了整個系統(tǒng)的狀態(tài)空間方程。
　　確定了EPS系統(tǒng)的仿真模型后，選擇轉(zhuǎn)向路感、駕駛員手力與橫擺角速度之間的關(guān)系和操縱穩(wěn)定性作為EPS系統(tǒng)性能的評價指標(biāo)。推導(dǎo)出三個評價指標(biāo)的函數(shù)表達式，并仿真得出系統(tǒng)參數(shù)對EPS性能的影響情況。對系統(tǒng)參數(shù)進行了取值優(yōu)化，選擇轉(zhuǎn)向路感作為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，得出了滿足操縱穩(wěn)定性且路感最大時系統(tǒng)

3、參數(shù)的取值。
　　研究了EPS控制系統(tǒng):助力特性曲線和控制器。選擇直線型助力特性曲線，考慮車輛零車速轉(zhuǎn)向和行駛中轉(zhuǎn)向兩種情況，設(shè)計了助力特性曲線。在對系統(tǒng)控制器的分析中，首先適度簡化了被控對象——電動機，并通過仿真證明可行;其次，選擇了最優(yōu)控制理論中線性二次型控制器(LQR)作為系統(tǒng)的控制算法，同時選擇PID算法作為對比，利用MATLAB仿真，證明了LQR的性能優(yōu)于PID;最后，仿真得出采用LQR控制器的整車助力距和阻力矩，證明了