某乘用车电动助力转向系统控制策略的研究

论文摘要

转向系统是汽车的一个重要组成部分,其性能的好坏将直接影响到汽车的转向特性、操纵稳定性和驾驶员的操纵手感。电动助力转向系统作为一种日趋成熟的转向系统,与其它转向系统相比,具有改善汽车的操纵性能,助力变化合理,可以提供良好路感;经济性好,降低了燃油消耗;结构紧凑,生产装配性好;市场竞争力强等诸多优点,受到了许多学者和汽车生产厂商的关注,成为现代汽车转向系统研究和开发的热点。本文首先围绕电动助力转向系统的控制策略展开研究,并致力于将控制策略移植到实车控制当中。在论文第一章讨论了本文研究的意义及目的,并且对EPS进行分类,比较各种EPS的优缺点,以及国内外对控制策略的研究现状。第二章建立了基于Carsim的转向模型,包括电机,齿轮齿条,以及转向轮等各转向部件进行了动力学分析,并对模型准确性进行验证。第三章研究了适应各种工况的控制策略,包括基本助力控制,补偿控制,阻尼控制以及回正控制。并通过仿真试验验证EPS控制策略的作用效果。第四章主要进行实车控制器的研发及算法调控,并且将控制器应用于改造好的实车当中,进行实验验证,证明控制算法的可行性。第五章对全文进行了总结。

论文目录

• 提要
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究目的和意义
• 1.2 电动助力转向系统
• 1.2.1 电动助力转向基本原理
• 1.2.2 EPS系统分类及特点
• 1.3 国内外相关研究概况
• 1.3.1 电动助力转向系统的研究现状与发展趋势
• 1.3.2 国内外关于电动助力转向系统控制策略的研究
• 1.4 电动助力未来的发展趋势
• 1.5 本文研究的主要内容
• 第2章 EPS系统动力学模型建立
• 2.1 电动助力转向系统模型
• 2.1.1 电动助力转向系统模型概述
• 2.1.2 电动助力转向系统的动力学物理模型
• 2.1.3 建立电动助力转向系统的动力学模型
• 2.1.4 转向系统的参数匹配
• 2.2 Carsim整车模型简介
• 2.2.1 动力传动系模型
• 2.2.2 制动系模型
• 2.2.3 转向系模型
• 2.2.4 悬架模型
• 2.2.5 车轮模型
• 2.2.6 车体模型
• 2.3 回正力矩的计算
• 2.4 干摩擦的计算
• 2.5 模型验证
• 2.6 本章小结
• 第3章 EPS系统控制策略的研究
• 3.1 EPS基本助力控制
• 3.1.1 助力特性的定义与分类
• 3.1.2 车速感应系数的确定
• 3.1.3 基本助力控制策略
• 3.1.4 仿真结果及分析
• 3.2 EPS系统补偿控制
• 3.2.1 EPS系统补偿控制的引入
• 3.2.2 EPS系统补偿控制策略
• 3.2.3 仿真结果及分析
• 3.3 EPS阻尼控制
• 3.3.1 阻尼控制的引入
• 3.3.2 EPS系统动态特性
• 3.3.3 系统模型的描述
• 3.3.4 阻尼控制策略
• 3.3.5 仿真结果及分析
• 3.4 EPS回正控制
• 3.4.1 回正控制的引入
• 3.4.2 用于回正性能分析的车辆模型
• 3.4.3 回正控制策略
• 3.4.4 仿真结果及分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 电动助力转向控制系统设计与验证
• 4.1 控制核心模块
• 4.1.1 单片机MC9S12DG128 的内部资源
• 4.1.2 单片机MC9S12DG128 的最小硬件系统
• 4.2 EPS控制系统的软件设计
• 4.2.1 控制算法流程图
• 4.2.2 A/D初始化
• 4.2.3 滤波程序
• 4.2.4 PWM初始化
• 4.3 电机电流的控制
• 4.3.1 电机电流控制概述
• 4.3.2 电机电流的PID控制
• 4.3.3 PWM调速原理
• 4.3.4 H桥控制模式
• 4.4 实车验证
• 4.4.1 实车验证的硬件系统
• 4.4.2 传感器工作原理及标定
• 4.4.3 实验验证结果分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 全文总结
• 参考文献
• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT