汽车电动助力转向系统助力与回正控制研究

论文摘要

电动助力转向系统(Electric Power Steering System,简称EPS系统)是继液压动力转向系统后产生的一种新型动力转向系统,它在给人们提供舒适、灵活、便捷的转向效果的同时,也增加了转向的安全性和维修的方便性。EPS系统是汽车动力转向的发展方向,它相较于以往的转向系统有安全、环保、节能、装置灵活、调整简单等优越之处,也是国内汽车转向系统的研究热点,具有广阔的应用前景。本文论述了EPS系统的特点、工作原理、结构组成及国内外研究现状;运用动力学原理和转向系统的负载特性,建立了机械转向系统和EPS系统的数学模型;加入轮胎模型和地面摩擦等影响因素,对模型进行了改进。在EPS数学模型上对助力特性进行了理论分析,探讨了多种助力特性对EPS系统转向回正的影响。在一定的助力特性条件下,分析并设计了EPS系统的阻尼及回正控制算法。并重点讨论了如何通过助力电机转速的在线辨识算法,得到阻尼及回正控制算法所需的条件,从而节省了转速传感器。该方法从实现上降低了成本,从计算的角度减小了外界噪声干扰。最后,对辨识算法进行了比较分析。在上述研究的基础上,建立了EPS系统的MATLAB仿真平台。通过仿真研究验证了所建数学模型的正确合理性,基于实验得出最优的转速辨识方法,由此设计的控制算法也兼顾了系统的助力、回正、阻尼多方面性能,并依据研究结果对EPS系统做出客观总结评价,对其发展前景进行展望。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 汽车EPS 国内外研究现状
• 1.3 论文研究的主要内容及方法
• 1.4 小结
• 2 汽车转向系统模型研究
• 2.1 汽车EPS 原理
• 2.2 汽车EPS 数学模型建立
• 2.2.1 机械及电动转向模型的建立
• 2.2.2 模型的简化与改进
• 2.3 小结
• 3 EPS 助力特性与转向回正
• 3.1 汽车EPS 助力特性
• 3.2 多种助力特性下转向回正分析
• 3.3 小结
• 4 阻尼与回正控制策略研究
• 4.1 阻尼与回正控制需求分析
• 4.2 阻尼及回正控制策略设计
• 4.2.1 阻尼控制策略设计
• 4.2.2 回正控制策略设计
• 4.3 助力电机转子转速在线辨识
• 4.3.1 带遗忘因子最小二乘递推算法
• 4.3.2 离散卡尔曼滤波器估计方法
• 4.4 小结
• 5 系统仿真研究
• 5.1 汽车机械转向系统仿真
• 5.2 汽车EPS 系统仿真
• 5.3 EPS 系统阻尼与回正控制仿真
• 5.3.1 助力电机转速辨识系统仿真
• 5.3.2 EPS 阻尼控制系统仿真
• 5.3.3 EPS 回正控制系统仿真
• 5.4 小结
• 6 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 后续研究工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A.作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录
• B.作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目