论文摘要
汽车转向系统经历了从纯机械转向系统、液压助力转向系统、电液助力转向系统,直到操纵性能更为良好的电动助力转向系统(Electric Power SteeringSystem,简称EPS)等几个发展阶段。EPS系统采用电机直接助力,助力大小由电控单元控制,相比传统液压助力系统,具有安全性能高、调节方便、环保节能等优点,紧扣现代汽车发展主题,是汽车转向系统发展的趋势,将逐步取代传统液压助力转向系统。本文首先在分析EPS系统基本原理的基础上,简化了EPS系统动力学模型,并对其进行状态空间描述,根据所建动力学模型分析了系统的稳态性能和助力特性的跟随性能,针对本文对EPS系统的关键部件如传感器和电动机等作了初步选型。控制策略是否得当将直接影响到EPS系统的性能,本文在总结系统控制目标的基础上,分析了助力控制、回正控制和阻尼控制三种基本控制方式,并确定了各种控制模式的实施时机。助力控制是EPS系统最基本的控制方式,本文用模糊神经网络控制对助力特性曲线进行了优化,建立新的助力插值表,并对回正控制和阻尼控制的算法进行了分析。为了验证理论分析的内容,在MATLAB/SIMULINK环境下,建立了EPS系统仿真模型,分块对助力控制、回正控制和阻尼控制的施加时机与控制效果进行了仿真,并总结了仿真结果,其中主要对助力特性曲线、加速回正和增加阻尼等效果进行了验证。助力电机是各种控制最后的实施环节,对其抗干扰能力要求较高,本文采用H_∞控制方案消减电机模型不确定因素的影响,实现目标电流的跟踪性能。在MATLAB/SIMULINK环境下建立了基于H_∞控制的电机模型并对所建模型在抑制干扰方面进行了仿真分析。最后,进行台架试验的方案设计。探讨了EPS试验台架的功能和要求,对台架机械部分与控制系统软硬件部分进行了选型,并最终确定了试验方案。利用搭建的台架初步对以上理论分析进行了验证,为进一步开展EPS系统实验研究奠定了基础。