本文關(guān)鍵詞：電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)建模與仿真分析

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【摘要】：隨著汽車技術(shù)的發(fā)展、道路交通的改善及人們對駕駛操控性能要求的提高,現(xiàn)代汽車對操縱穩(wěn)定性、舒適性和安全性提出了新的更高要求。而汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作為人與汽車之間的操作紐帶,其系統(tǒng)性能的好壞直接關(guān)系到駕駛員駕駛過程中的舒適性機及安全性。電動助力轉(zhuǎn)向作為新一代的轉(zhuǎn)向系統(tǒng),因其獨有的優(yōu)點,已成為研究與生產(chǎn)的熱點。本論文在二自由度車輛模型的基礎(chǔ)上,考慮了側(cè)傾對車輛操縱穩(wěn)定性的影響,基于整車動力學應(yīng)用滑模變控制理論對電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能進行了仿真分析,這對加快我國汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化有積極的作用。論文的主要研究工作如下:(1)EPS系統(tǒng)模型的建立本文首先對EPS系統(tǒng)組成部分進行模塊劃分,然后對EPS系統(tǒng)轉(zhuǎn)向阻力矩的形成機理進行了分析,最后分別分析并建立了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型、電機模型、整車模型、輪胎模型、垂直載荷模型各子系統(tǒng)的數(shù)學模型。(2)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制策略的分析首先根據(jù)行駛工況對EPS系統(tǒng)功能的要求,分析了EPS控制策略的構(gòu)成框架,即EPS控制策略可分為基本助力、回正、阻尼及補償控制四大類。然后分析了系統(tǒng)的工況識別模塊,最后對各控制策略給出了詳細的工程計算及控制邏輯分析。(3)控制理論分析及仿真模型搭建首先應(yīng)用PID控制方法對PID控制器進行了參數(shù)整定。其次,為了提高系統(tǒng)自適應(yīng)和抗干擾能力,應(yīng)用滑模變控制理論設(shè)計了滑模變結(jié)構(gòu)控制器。最后用matlab/simulink軟件搭建了包含機械模型和控制器模型的完整EPS仿真模型。(4)EPS系統(tǒng)仿真及結(jié)果分析首先在所建模型的基礎(chǔ)上對EPS助力特性進行了驗證,其次對比分析了PID控制和滑模控制的目標電流及檢測轉(zhuǎn)矩的跟隨性能,最后選取了系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)、轉(zhuǎn)向輕便性、低速及高速回正性能對汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進行了評價。
【關(guān)鍵詞】：電動助力 整車動力學 仿真分析 控制策略
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U463.4
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-14
• 1.1 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述8
• 1.2 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)8-11
• 1.2.1 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)特點8-9
• 1.2.2 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分類9
• 1.2.3 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)研究概況9-11
• 1.3 研究目的及意義11
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容11-14
• 2 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)動力學模型的建立14-30
• 2.1 EPS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理14-15
• 2.2 EPS系統(tǒng)轉(zhuǎn)向阻力矩分析15-18
• 2.2.1 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)內(nèi)部阻力矩15-16
• 2.2.2 原地轉(zhuǎn)向阻力矩16-17
• 2.2.3 行車轉(zhuǎn)向阻力矩17-18
• 2.3 EPS系統(tǒng)數(shù)學模型的研究18-22
• 2.3.1 電動轉(zhuǎn)向數(shù)學模型18-20
• 2.3.2 助力電機數(shù)學模型20-22
• 2.4 三自由度整車模型22-24
• 2.5 FIALA橋石輪胎模型24-26
• 2.6 輪胎垂直載荷模型26-28
• 2.7 本章小結(jié)28-30
• 3 電動助力轉(zhuǎn)向控制策略的研究30-44
• 3.1 EPS系統(tǒng)基本框架30-31
• 3.2 EPS系統(tǒng)轉(zhuǎn)向工況判斷31-32
• 3.3 EPS基本助力控制32-37
• 3.3.1 EPS系統(tǒng)三種基本助力特性32-34
• 3.3.2 EPS系統(tǒng)基本助力特性參數(shù)確定34-37
• 3.4 EPS系統(tǒng)回正控制37-38
• 3.5 EPS系統(tǒng)阻尼控制38-39
• 3.6 EPS系統(tǒng)補償控制39-42
• 3.6.1 慣性補償39-40
• 3.6.2 阻尼補償40-41
• 3.6.3 摩擦補償41-42
• 3.7 本章小結(jié)42-44
• 4 電動助力轉(zhuǎn)向控制理論分析與建模44-60
• 4.1 PID助力控制44-48
• 4.1.1 PID控制理論概述44-45
• 4.1.2 PID控制常規(guī)Z-N整定方法45-47
• 4.1.3 PID參數(shù)的工程整定方法47-48
• 4.2 滑模變結(jié)構(gòu)助力控制48-51
• 4.2.1 滑模變結(jié)構(gòu)控制原理48-50
• 4.2.2 滑模變結(jié)構(gòu)控制器的設(shè)計50-51
• 4.3 EPS仿真模型搭建51-58
• 4.3.1 EPS機械系統(tǒng)模型的建立52-55
• 4.3.2 EPS系統(tǒng)控制器模型的建立55-58
• 4.4 本章小結(jié)58-60
• 5 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)仿真及分析60-68
• 5.1 EPS系統(tǒng)仿真模型驗證60-62
• 5.1.1 EPS系統(tǒng)助力特性驗證60
• 5.1.2 扭矩跟隨性能仿真驗證60-61
• 5.1.3 目標電流跟隨性能仿真61-62
• 5.2 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能仿真分析62-66
• 5.2.1 汽車瞬態(tài)響應(yīng)仿真62-63
• 5.2.2 轉(zhuǎn)向輕便性仿真63-64
• 5.2.3 回正性能仿真64-66
• 5.3 本章小結(jié)66-68
• 6 總結(jié)與展望68-70
• 6.1 全文總結(jié)68
• 6.2 展望68-70
• 致謝70-72
• 參考文獻72-76
• 附錄76
• A. 作者在攻讀學位期間參與的科研項目76
• B. 作者在攻讀學位期間申請的專利76

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本文編號：826786