旁通流量式ECHPS系統(tǒng)建模與助力特性設(shè)計.pdf

1、目前中重型商用車普遍采用液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(HPS,HydraulicPowerSteering),由于HPS轉(zhuǎn)向助力特性不能隨車速的變化而變化,設(shè)計時一般以滿足車輛原地轉(zhuǎn)向或低速急轉(zhuǎn)向時的操縱輕便性為主,因此當車輛高速(車速大于80km/h)行駛時,駕駛員就會覺得“路感”不足或方向盤“發(fā)飄”,容易造成轉(zhuǎn)向幅度過大而危及車輛的行駛安全性。運用電子控制技術(shù)構(gòu)建中重型車輛電控液壓助力轉(zhuǎn)向(ECHPS,ElectricalControlledH

2、ydraulicPowerSteering)系統(tǒng)是克服傳統(tǒng)HPS性能缺點的有效途徑。本文基于液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電控技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,從ECHPS系統(tǒng)的基本原理和實現(xiàn)方式、旁通流量控制式ECHPS的設(shè)計方案與系統(tǒng)建模、助力特性設(shè)計與驗證等方面進行了深入研究。
　　 首先分析了電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,在此基礎(chǔ)上提出了本課題的研究方案。分析了旁通流量式ECHPS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理,介紹了所選用的2FRE6型比例調(diào)速閥

3、的結(jié)構(gòu)及工作原理。建立了旁通流量式ECHPS系統(tǒng)的動力學模型,基于二自由度車輛模型建立了ECHPS系統(tǒng)助力特性曲線的仿真模型。
　　 其次,將傳統(tǒng)的HPS助力特性和ECHPS助力特性進行對比分析,結(jié)果表明,轉(zhuǎn)閥的結(jié)構(gòu)參數(shù)是影響助力特性的重要因素。為此,對ECHPS系統(tǒng)的轉(zhuǎn)閥靜態(tài)特性進行了詳細分析,建立其simulink模型,通過仿真分析了轉(zhuǎn)閥各結(jié)構(gòu)參數(shù)對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力特性的影響,并對相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)進行了優(yōu)化。
　　 最后,根

4、據(jù)商用車轉(zhuǎn)向輕便性和路感的要求,分析了轉(zhuǎn)向助力特性曲線的設(shè)計要求、理想的助力特性曲線形式以及駕駛員理想的轉(zhuǎn)向盤輸入轉(zhuǎn)矩;介紹了三種助力特性曲線的形式,并分析其優(yōu)缺點,根據(jù)中重型商用車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點,選擇了曲線型助力特性曲線,對曲線型助力特性曲線的設(shè)計方法進行了研究,基于MATLAB/SIMULINK仿真設(shè)計,設(shè)計出ECHPS系統(tǒng)的曲線型助力特性曲線,并通過臺架試驗進行驗證。
　　 研究結(jié)果表明,本文設(shè)計的助力特性曲線滿足了中重型

5、商用車對轉(zhuǎn)向路感和轉(zhuǎn)向輕便性的要求,與傳統(tǒng)的HPS系統(tǒng)相比,ECHPS系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向輕便性得到了很大的提升,當車輛在原地轉(zhuǎn)向或低速行駛工況下,轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)能夠提供較大的助力幫助駕駛員實現(xiàn)轉(zhuǎn)向操作,大大減小了駕駛員作用在轉(zhuǎn)向盤上的操縱力矩;同時,ECHPS系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向路感也有了很大的改善,當車輛在中高速行駛工況下進行轉(zhuǎn)向操縱時,轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)只提供很小的助力甚至不提供助力,使駕駛員獲得良好的路感,提高駕駛安全性。ECHPS系統(tǒng)兼顧轉(zhuǎn)向輕便性和轉(zhuǎn)向