純電動汽車電動助力轉向系統(tǒng)機理研究與設計.pdf

1、隨著現代控制理論和微電子技術的發(fā)展，電動助力轉向系統(tǒng)(EPS)已經成為近年來車輛工程領域中的一個研究熱點，越來越受到大專院校、科研機構和汽車廠家的關注。本論文以純電動汽車的轉向軸式電動助力轉向系統(tǒng)為主要研究對象，采用理論分析、計算機系統(tǒng)仿真、臺架和實車實驗研究相結合的方法，對軸助力式EPS的工作機理進行了深入系統(tǒng)的研究，主要研究內容如下：
　　 1、詳細分析了電動助力轉向系統(tǒng)的工作原理及其特點，其后對系統(tǒng)的控制策略和算法進行了深

2、入研究，通過分析車輛和駕駛員對轉向控制的要求和特點，確定了對助力特性的基本要求。
　　 2、在電動助力轉向控制中采用了助力控制、回正控制、阻尼控制和補償控制等控制策略，同時分析和比較了三種助力特性曲線，提出了適用于純電動汽車EPS的理想助力模型，由該模型得到的助力特性曲線為小轉角時為直線型而大轉角時為斜率變化較大的二次曲線，并給出了實現該特性曲線的基本算法，該算法在以后的計算機仿真和實際控制器設計及臺架和實車實驗中檢驗了其正確性

3、。確定的該助力模型及由此得出的助力曲線，很好地兼顧了轉向輕便性和路感的關系。
　　 3、將ADAMS動力學仿真軟件引入到EPS系統(tǒng)中，進行純電動汽車整車ADAMS建模，在ADAMS/car中建立了包括前/后懸架、轉向系統(tǒng)、前后車輪及路面譜在內的整車多體動力學仿真模型，并進行了整車穩(wěn)態(tài)轉向仿真試驗。同時還在Matlab/Simulink環(huán)境中建立了電動助力轉向系統(tǒng)新型助力特性的曲線控制策略和控制器的控制模型，將ADAMS/car中

4、所建立的整車模型通過軟件接口導入到MATLAB/simulink中，與MATLAB中建立的EPS控制系統(tǒng)的仿真模型連接起來，將ADAMSMS/car與Matlab/Simulink相結合，進行復雜的聯合仿真分析。仿真結果說明以ADAMS中建立的整車動力學模型與MATLAB中建立的控制系統(tǒng)的數學模型聯合起來研究電動助力轉向系統(tǒng)是有效的。同時，仿真結果也證明了本文提出的控制策略和算法的正確性和有效性。
　　 4、進行了EPS系統(tǒng)的軟

5、硬件設計，從硬件和軟件上開發(fā)了基于純電動汽車的電動助力轉向系統(tǒng)，實現了EPS的主要功能。詳細分析了EPS系統(tǒng)的關鍵零部件的選用及匹配原則，針對ECU輸入和輸出信號的不同特點進行了分析，設計了相應的處理控制電路。助力電機采用直流永磁有刷電機，由4個NMOS管構成的H橋驅動，其控制采用脈寬調制PWM和助力電機電流Fuzzy_PID的反饋控制。系統(tǒng)軟件分上下兩層，上層完成控制策略與算法，下層完成助力電機電流的閉環(huán)控制，并給出主要軟件模塊流程圖

6、，為進一步模擬試驗提供了實驗基礎。
　　 5、研究了電動助力系統(tǒng)臺架實驗方案。對實驗需要的各種車輛運行工況的信號的模擬方法進行了分析和確定，電動機的轉速、車速、直接由信號發(fā)生器輸入ECU，轉向扭矩信號和轉角信號取自傳感器，然后輸入ECU，轉向阻力矩采用彈簧模擬，完成了EPS實驗臺架的設計，并在該臺架上進行了有無EPS助力的對比試驗。實驗結果表明加入EPS后轉向輕便性大大提高，隨后進行了相關的實車實驗。
　　 6、提出了低