本文關(guān)鍵詞：兼顧操縱與節(jié)能的E-ECHPS系統(tǒng)自適應(yīng)模糊滑模控制研究

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【摘要】：目前,重型車輛普遍采用助力特性單一的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(HPS),由于HPS系統(tǒng)所提供的助力不隨車速的改變而改變,因而無法滿足轉(zhuǎn)向輕便性及“路感”的要求。此外,在車輛行駛過程中,HPS系統(tǒng)轉(zhuǎn)向泵始終處于高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài),使得液壓系統(tǒng)產(chǎn)生的無用功耗較大。本文在課題組已有研究的基礎(chǔ)上,結(jié)合電磁轉(zhuǎn)差離合器(ESC)的性能特點(diǎn),研究基于ESC的電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(E-ECHPS)的控制技術(shù),通過控制ESC內(nèi)、外轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)差,使E-ECHPS能夠在不同工況下提供合適的助力,同時(shí)降低轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的能耗。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:在分析國(guó)內(nèi)外轉(zhuǎn)向技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,結(jié)合電磁轉(zhuǎn)差離合器的性能特點(diǎn),提出了以電磁轉(zhuǎn)差離合器實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向泵調(diào)速的新型電控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。在闡述E-ECHPS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成和工作原理的同時(shí),建立了E-ECHPS系統(tǒng)各子系統(tǒng)、ESC、整車三自由度及輪胎的數(shù)學(xué)模型,并對(duì)系統(tǒng)的能耗進(jìn)行分析。針對(duì)傳統(tǒng)HPS系統(tǒng)存在的低速轉(zhuǎn)向輕便性及高速轉(zhuǎn)向“路感”較差的問題,初步確定了E-ECHPS系統(tǒng)的助力特性設(shè)計(jì)要求。根據(jù)相關(guān)理論知識(shí),在分析車輛行駛過程中轉(zhuǎn)向阻力矩形成機(jī)理的基礎(chǔ)上,對(duì)轉(zhuǎn)向阻力矩進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模。通過與傳統(tǒng)HPS系統(tǒng)功耗進(jìn)行對(duì)比,闡述了E-ECHPS系統(tǒng)的節(jié)能機(jī)理,并參照ECHPS系統(tǒng)助力特性曲線的設(shè)計(jì)方法,分析了助力特性對(duì)E-ECHPS系統(tǒng)的操縱穩(wěn)定性及節(jié)能性的影響,通過采用試驗(yàn)與仿真相結(jié)合的方法,設(shè)計(jì)了E-ECHPS系統(tǒng)的拋物線型助力特性曲線。考慮E-ECHPS系統(tǒng)工作時(shí)存在的參數(shù)不確定性及外界干擾的影響,結(jié)合相關(guān)控制理論,提出了自適應(yīng)模糊滑�？刂�(AFSMC)策略。通過與傳統(tǒng)PID控制進(jìn)行對(duì)比,仿真結(jié)果表明自適應(yīng)模糊滑�？刂撇粌H能使系統(tǒng)較好地跟蹤理想信號(hào),同時(shí)超調(diào)量低、系統(tǒng)響應(yīng)快、對(duì)外界干擾具有較好的魯棒性。最后,對(duì)E-ECHPS系統(tǒng)進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)設(shè)計(jì)并完成了工況模擬試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了E-ECHPS系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)可變助力的同時(shí),具有優(yōu)于傳統(tǒng)HPS系統(tǒng)的節(jié)能性。綜上所述,本文研究的E-ECHPS系統(tǒng)助力特性設(shè)計(jì)和控制方法有效解決了重型車輛轉(zhuǎn)向時(shí)輕便性及“路感”較差的問題,既改善了操縱穩(wěn)定性,又降低了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的能耗,對(duì)進(jìn)一步研究和應(yīng)用E-ECHPS系統(tǒng)具有理論參考意義。
【關(guān)鍵詞】：電控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 電磁轉(zhuǎn)差離合器 助力特性 控制 節(jié)能
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U463.4
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-22
• 1.1 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)展概述12-17
• 1.1.1 液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)13-14
• 1.1.2 電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)14-15
• 1.1.3 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)15-16
• 1.1.4 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)16-17
• 1.2 電磁轉(zhuǎn)差離合器概述17-18
• 1.3 自適應(yīng)模糊滑�？刂聘攀�18-19
• 1.4 本課題研究的目的和意義19-20
• 1.5 本課題的研究?jī)?nèi)容20-22
• 第二章 自適應(yīng)模糊滑模控制理論22-31
• 2.1 滑�？刂评碚�22-27
• 2.1.1 滑模控制研究背景22
• 2.1.2 滑�？刂苹驹�22-24
• 2.1.3 滑模控制中抖振問題24-27
• 2.2 自適應(yīng)模糊控制理論27-28
• 2.3 李雅普諾夫穩(wěn)定性理論28-30
• 2.3.1 李雅普諾夫穩(wěn)定性定義28-29
• 2.3.2 李雅普諾夫穩(wěn)定性定理29-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第三章E-ECHPS系統(tǒng)建模及能耗分析31-41
• 3.1 E-ECHPS系統(tǒng)組成及工作原理31
• 3.2 ESC結(jié)構(gòu)組成及工作原理31-32
• 3.3 E-ECHPS系統(tǒng)模型的建立32-38
• 3.3.1 機(jī)械系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型32-33
• 3.3.2 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型33-36
• 3.3.3 ESC數(shù)學(xué)模型36
• 3.3.4 三自由度轉(zhuǎn)向動(dòng)力學(xué)模型36-37
• 3.3.5 輪胎模型37-38
• 3.4 E-ECHPS系統(tǒng)能耗分析38-39
• 3.5 E-ECHPS系統(tǒng)參數(shù)的確定39-40
• 3.6 本章小結(jié)40-41
• 第四章 E-ECHPS系統(tǒng)助力特性設(shè)計(jì)41-58
• 4.1 E-ECHPS系統(tǒng)理想助力特性分析41-45
• 4.1.1 助力特性曲線設(shè)計(jì)要求41
• 4.1.2 轉(zhuǎn)向阻力矩形成機(jī)理41-42
• 4.1.3 轉(zhuǎn)向阻力矩的計(jì)算42-45
• 4.2 E-ECHPS系統(tǒng)助力特性對(duì)操縱性及節(jié)能性的影響分析45-48
• 4.2.1 助力特性對(duì)操縱性影響分析45
• 4.2.2 助力特性對(duì)節(jié)能性影響分析45-48
• 4.3 E-ECHPS系統(tǒng)理想助力特性設(shè)計(jì)48-56
• 4.3.1 E- ECHPS助力特性曲線設(shè)計(jì)方案48-49
• 4.3.2 理想方向盤轉(zhuǎn)矩及等效阻力矩的確定49-53
• 4.3.3 拋物線型曲線特征參數(shù)的確定53-56
• 4.4 本章小結(jié)56-58
• 第五章 E-ECHPS系統(tǒng)控制策略及控制器的設(shè)計(jì)58-74
• 5.1 E-ECHPS系統(tǒng)控制策略58-59
• 5.2 自適應(yīng)模糊滑�？刂破髟O(shè)計(jì)59-62
• 5.2.1 滑模控制器設(shè)計(jì)59-60
• 5.2.2 自適應(yīng)模糊控制器設(shè)計(jì)60
• 5.2.3 自適應(yīng)模糊控滑模制器設(shè)計(jì)60-62
• 5.3 系統(tǒng)仿真及試驗(yàn)研究62-73
• 5.3.1 E-ECHPS系統(tǒng)控制仿真研究62-67
• 5.3.2 E-ECHPS系統(tǒng)臺(tái)架試驗(yàn)研究67-73
• 5.4 本章小結(jié)73-74
• 第六章 總結(jié)與展望74-76
• 6.1 研究工作總結(jié)74-75
• 6.2 展望75-76
• 參考文獻(xiàn)76-79
• 致謝79-80
• 攻讀學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目及學(xué)術(shù)成果80

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