本文關(guān)鍵詞：汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制策略的研究與開發(fā)

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【摘要】：隨著經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)快速地發(fā)展,人們開始對汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能也是越來越注重并且也開始對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的要求不斷地再提高。而且汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能也影響著汽車的操縱穩(wěn)定性以及汽車行駛的安全性。同純機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比,電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Electric Power Steering,EPS)解決了轉(zhuǎn)向輕便性的問題,還可以根據(jù)不同的工況獲得合適的助力來輔助轉(zhuǎn)向,助力特性可變。不僅轉(zhuǎn)向輕便性得到提高,而且汽車操縱穩(wěn)定性,舒適性以及安全性都得到了提高。EPS系統(tǒng)可以滿足人們對汽車操縱性的高要求,又具有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點,越來越受到人們的青睞,而且裝配簡單、占用空間小,非常適合在汽車上裝配,因此,EPS系統(tǒng)有很大的應(yīng)用領(lǐng)域及市場發(fā)展空間。目前,EPS系統(tǒng)在國內(nèi)還處于成長期,核心技術(shù)大部分都被國外行業(yè)壟斷,國內(nèi)汽車EPS系統(tǒng)控制策略的優(yōu)化以及可靠性還有待提高。因此,本文針對汽車EPS系統(tǒng),進行了控制策略的相關(guān)研究與試驗。本文應(yīng)用在CarSim軟件建立了汽車的模型主要有汽車的發(fā)動機以及傳動系統(tǒng)模型、制動系統(tǒng)模型、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型、懸架系統(tǒng)模型以及輪胎模型等。并且對建立的整車模型進行驗證,驗證模型的有效性。還分析了EPS系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理,還對EPS系統(tǒng)的關(guān)鍵零部件進行了分析,主要包括助力電機、助力電機減速機構(gòu)、傳感器、電磁離合器以及電子控制單元。研究了汽車EPS系統(tǒng)的總體控制策略以及系統(tǒng)的助力特性,對助力電機的轉(zhuǎn)矩控制方式以及模糊-PID控制策略進行研究,經(jīng)過分析得出匹配本文EPS系統(tǒng)的助力特性,并且對助力特性進行了參數(shù)的分析和計算。在建立的EPS系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,應(yīng)用Matlab/Simulink完成了轉(zhuǎn)向盤及輸入軸仿真模型、電機及減速機構(gòu)仿真模型、輸出軸及齒輪齒條仿真模型、控制器的仿真模型以及EPS系統(tǒng)總體仿真模型的建立。再把應(yīng)用CarSim建立的整車模型和基于Matlab/Simulink建立的EPS總體模型進行聯(lián)合仿真驗證控制策略的有效性,仿真結(jié)果表明設(shè)計的控制策略不僅使汽車轉(zhuǎn)向時的操縱穩(wěn)定性以及輕便性得到提高,而且還使汽車的回正性能得到提高。
【關(guān)鍵詞】：汽車 電動助力轉(zhuǎn)向 控制策略 仿真
【學(xué)位授予單位】：天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U463.4
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• abstract5-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的簡介9-13
• 1.2 EPS系統(tǒng)的國內(nèi)外研究歷史、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢13-16
• 1.2.1 國外研究歷史及發(fā)展狀況13-14
• 1.2.2 國內(nèi)研究歷史及發(fā)展狀況14-15
• 1.2.3 發(fā)展趨勢15-16
• 1.3 課題目的和意義16-17
• 1.4 課題研究的主要內(nèi)容、技術(shù)路線17-18
• 1.5 本章小結(jié)18-19
• 第2章 基于CarSim的汽車動力學(xué)建模及其特性試驗仿真19-29
• 2.1 MSC CarSim簡介19-20
• 2.2 Car Sim求解器的類型20-21
• 2.3 CarSim整車模型建立21-27
• 2.3.1 車體參數(shù)22-23
• 2.3.2 發(fā)動機和傳動系統(tǒng)模型23-24
• 2.3.3 制動系模型24
• 2.3.4 懸架模型24-25
• 2.3.5 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型25-26
• 2.3.6 輪胎模型26-27
• 2.4 整車模型的驗證27-28
• 2.5 本章小節(jié)28-29
• 第3章 汽車EPS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、工作原理及關(guān)鍵部件研究29-38
• 3.1 EPS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理29-30
• 3.1.1 EPS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)29
• 3.1.2 EPS系統(tǒng)基本工作原理29-30
• 3.2 EPS系統(tǒng)分類30-32
• 3.2.1 管柱助力式30-31
• 3.2.2 小齒輪助力式31
• 3.2.3 齒條助力式31-32
• 3.3 EPS系統(tǒng)關(guān)鍵部件32-37
• 3.3.1 助力電機32-34
• 3.3.2 助力電機的減速機構(gòu)34-35
• 3.3.3 轉(zhuǎn)矩傳感器35-36
• 3.3.4 電磁離合器36-37
• 3.3.5 電子控制單元（ECU）37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 第4章 汽車EPS系統(tǒng)控制策略及助力特性研究38-51
• 4.1 EPS系統(tǒng)總體控制策略研究38-46
• 4.1.1 總體控制策略的控制過程38
• 4.1.2 EPS系統(tǒng)控制模式38-40
• 4.1.3 助力電機控制策略40-46
• 4.2 助力特性的研究46-50
• 4.2.1 助力特性理論分析46-47
• 4.2.2 助力特性的類型47-48
• 4.2.3 助力特性的匹配設(shè)定48-50
• 4.3 本章小結(jié)50-51
• 第5章 基于MATLAB/Simulink的EPS系統(tǒng)模型的建立與CarSim整車模型的聯(lián)合仿真51-68
• 5.1 MATLAB/Simulink軟件的介紹51
• 5.2 EPS系統(tǒng)模型的簡化51-52
• 5.3 EPS系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立52-54
• 5.4 EPS系統(tǒng)Simulink仿真模型的建立54-56
• 5.4.1 轉(zhuǎn)向盤及輸入軸的仿真模型54
• 5.4.2 電機及減速機構(gòu)的仿真模型54-55
• 5.4.3 輸出軸及齒輪齒條的仿真模型55
• 5.4.4 控制器的仿真模型55-56
• 5.4.5 EPS系統(tǒng)的總體仿真模型56
• 5.5 EPS系統(tǒng)的仿真分析56-57
• 5.6 CarSim整車模型與Simulink中EPS模型的聯(lián)立57-61
• 5.7 轉(zhuǎn)向響應(yīng)仿真61-66
• 5.7.1 同一轉(zhuǎn)矩輸入不同車速61-62
• 5.7.2 同一車速輸入不同轉(zhuǎn)矩62-63
• 5.7.3 轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入的瞬態(tài)響應(yīng)63-64
• 5.7.4 轉(zhuǎn)向回正性能的試驗64-66
• 5.8 試驗臺試驗66-67
• 5.8.1 輸入轉(zhuǎn)矩/馬達電流特性試驗結(jié)果與分析66-67
• 5.8.2 輸入轉(zhuǎn)矩/輸出轉(zhuǎn)矩特性試驗結(jié)果與分析67
• 5.9 本章小結(jié)67-68
• 第6章 總結(jié)與展望68-70
• 6.1 全文總結(jié)68-69
• 6.2 展望69-70
• 參考文獻70-73
• 致謝73-74
• 申請學(xué)位期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文74

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