面向EPS的建模与联合仿真研究

论文摘要

转向系统是汽车的主要子系统之一,其性能直接关系到车辆的舒适性和安全性。随着人们对汽车舒适性和安全性要求的日益提升,越来越多的汽车开始应用集环保、节能、安全、舒适为一体的电动助力转向系统。计算机技术的迅速发展,机械系统多体动力学软件ADAMS和科学工程计算软件MATLAB的开发,为电动助力转向系统的研究提供了更为方便有效的平台。本文借助浙江省重点区域攻关项目“汽车电动助力转向器开发及关键技术研究”,在对EPS深入研究的基础上,用ADAMS软件建立整车模型,并用MATLAB软件建立EPS控制系统模型。应用MATLAB与ADAMS软件相联合,将电动助力转向控制系统与整车模型相结合,进行联合仿真研究。本文研究内容主要包括以下几个方面:1)论文介绍了EPS发展过程、工作原理、构造特点及类型,阐述了国内外EPS的研究现状。并针对当前EPS研究所存在的一些问题,确立了本文的总体研究内容。2)利用多体动力学理论,应用ADAMS软件建立了整车模型,包括前、后悬架系统模型,转向系统模型、轮胎模型和传动与制动系统模型。通过对建立整车模型进行仿真与实车实验的对比,确定模型的正确性。3)对EPS的动力学模型、助力特性、助力控制策略进行了分析,并在MATLAB环境中建立了EPS的控制系统模型,仿真结果表明此设计有效。4)对MATLAB与ADAMS联合控制仿真进行了探讨,应用MATLAB与ADAMS软件的各自优点,将基于ADAMS的整车模型和基于MATLAB的EPS控制系统模型进行针对操纵稳定性的联合仿真试验,研究EPS对操纵稳定性的影响。5)从转向灵敏度和驾驶员路感两方面来分析EPS各参数对转向操纵稳定性的影响,为EPS各参数的确定提供一定的参考价值。本文对于EPS的联合仿真研究,对EPS产品的开发具有一定指导作用和参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 电动助力转向系统简介
• 1.2.1 EPS基本构造和工作原理
• 1.2.2 EPS分类
• 1.2.3 EPS优势
• 1.3 EPS国内外研究状况
• 1.4 本文研究内容和研究目的
• 1.4.1 课题来源
• 1.4.2 研究内容
• 1.4.3 研究目的和意义
• 1.5 本章小结
• 第二章 多体系统动力学研究的理论基础
• 2.1 多体系统动力学简介
• 2.1.1 多体系统动力学的研究方法
• 2.1.2 多体系统动力学在汽车动力学分析中的应用
• 2.2 虚拟样机技术
• 2.3 基于虚拟样机的多体系统动力学分析软件ADAMS
• 2.3.1 ADAMS软件简介
• 2.3.2 ADAMS软件的计算方法
• 2.3.3 ADAMS计算分析过程
• 2.4 本章小结
• 第三章 整车动力学模型的建立
• 3.1 ADAMS/Car建模步骤
• 3.2 整车建模相关参数的确定
• 3.3 建模假设
• 3.4 整车建模
• 3.4.1 前、后悬架模型
• 3.4.2 转向系模型
• 3.4.3 轮胎模型
• 3.4.4 传动系、制动系模型
• 3.4.5 整车模型建立及验证
• 3.5 本章小结
• 第四章 EPS控制系统模型的建立
• 4.1 EPS动力学模型分析
• 4.2 EPS助力特性分析
• 4.3 EPS助力控制策略分析
• 4.4 EPS控制系统模型设计
• 4.4.1 控制系统分析软件MATLAB介绍
• 4.4.2 助力电机电流闭环控制器的设计
• 4.4.3 助力电机电流给定算法设计
• 4.4.4 EPS控制系统模型
• 4.5 本章小结
• 第五章 基于ADAMS与MATLAB的EPS联合仿真
• 5.1 联合仿真方法概述
• 5.2 联合仿真原理及步骤
• 5.3 联合仿真控制系统模型设计
• 5.3.1 设定助力转矩变量
• 5.3.2 系统输入/输出变量设计
• 5.3.3 仿真模型的导出
• 5.3.4 联合仿真控制模型
• 5.4 联合仿真结果及分析
• 5.4.1 蛇形试验
• 5.4.2 双纽线试验
• 5.4.3 转向瞬态响应试验（转向盘转角脉冲输入）
• 5.4.4 转向瞬态响应试验（转向盘转角阶跃输入）
• 5.4.5 转向回正性能试验
• 5.5 本章小结
• 第六章 EPS中各参数对转向操纵性能的影响分析
• 6.1 各参数对转向灵敏度的影响
• 6.1.1 扭矩传感器刚度对转向灵敏度的影响
• 6.1.2 电机转动惯量对转向灵敏度的影响
• 6.1.3 助力增益对转向灵敏度的影响
• 6.1.4 助力机构传动比对转向灵敏度的影响
• 6.2 各种参数对转向路感的影响
• 6.2.1 扭矩传感器刚度对转向路感的影响
• 6.2.2 电机转动惯量对转向路感的影响
• 6.2.3 助力增益对转向路感的影响
• 6.2.4 助力机构传动比对转向路感的影响
• 6.3 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 附录一
• 附录二
• 附录三
• 附录四
• 致谢