电动助力转向系统的建模与联合仿真研究

论文摘要

电动助力转向系统是影响汽车操纵稳定性、行驶安全性的关键部件,很好的解决了汽车转向“轻”与“灵”的矛盾,以很好的操稳性能及节能环保性成为研究现代汽车的热点。在对汽车EPS进行联合仿真研究中,由于简化汽车模型的复杂性及控制算法的不确定性,建立汽车整车模型及控制策略的选择是论文研究的中心。本文中以某轿车模型为研究对象,在虚拟样机技术软件ADAMS/Car下依据轿车的简化物理模型建立整车的动力学模型,在模型中建立EPS系统的控制输入与输出变量；确定EPS系统的助力特性曲线,并根据文献资料及公式建立EPS系统的数学模型,根据数学模型在MATLAB/ Simulink软件建立系统中的各子模块,并进行联立组合,确定助力回正仿真的PID控制策略。利用建立的整车模型,根据实车试验利用ADAMS/Controls与MATLAB/Simulink软件对整车进行包括转向轻便性、回正性、转向盘角脉冲、转向盘角阶跃的汽车操纵稳定性联合仿真试验。通过对装有EPS系统与没装EPS系统的整车仿真试验对比,对整车的操纵稳定性进行对比研究分析。结果表明,装有PID控制的EPS系统的汽车比没装EPS系统的汽车有更好的操纵稳定性,提高了汽车低速转向轻便和高速转向平稳安全性。很好的解决了汽车转向“轻”与“灵”的矛盾。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 汽车动力转向的发展
• 1.3 电动助力转向系统简介
• 1.3.1 EPS的基本构造及工作原理
• 1.3.2 EPS的分类
• 1.3.3 EPS的关键部件
• 1.4 EPS的特点及未来发展
• 1.5 EPS国内外的研究状况
• 1.6 本论文研究的内容和研究目的
• 1.6.1 本文研究的目的
• 1.6.2 本文的研究内容
• 1.7 本章小结
• 第二章 多体系统动力学与ADAMS软件及MATLAB/Simulink软件介绍
• 2.1 多体系统动力学介绍
• 2.1.1 多刚体系统动力学的主要研究方法
• 2.1.2 多体动力学在汽车上的应用
• 2.2 虚拟样机技术及ADAMS软件介绍
• 2.2.1 虚拟样机技术
• 2.2.2 多体动力学仿真软件ADAMS介绍
• 2.2.3 ADAMS主要模块介绍
• 2.2.4 ADAMS多刚体的自由度
• 2.2.5 ADAMS软件的基本算法
• 2.3 MATLAB软件介绍
• 2.4 本章小结
• 第三章 整车仿真模型的建立
• 3.1 ADAMS/Car的建模步骤
• 3.2 建立子系统之间的通讯器（Type）
• 3.3 整车模型的简化及参数设置
• 3.4 整车模型的建立
• 3.4.1 前后悬架模型
• 3.4.2 转向系模型
• 3.4.3 整车轮胎模型
• 3.4.4 动力传动系模型
• 3.4.5 整车模型
• 3.5 本章小结
• 第四章 EPS的数学动力模型及控制策略研究
• 4.1 电动助力转向的动力学模型建立
• 4.1.1 电动机模型的建立
• 4.2 EPS助力特性简介
• 4.3 助力特性曲线形状的类型
• 4.4 直线型助力特性参数的确定
• 4.5 EPS控制策略研究
• 4.5.1 EPS控制系统设计
• 4.5.2 EPS助力控制目标电流的控制
• 4.6 PWM控制技术
• 4.7 本章小结
• 第五章 电动助力转向系统的联合仿真
• 5.1 联合仿真系统模型的建立
• 5.2 定义整车模块的输入与输出变量
• 5.3 整车模型操纵稳定性仿真试验
• 5.3.1 转向轻便性仿真
• 5.3.2 转向回正试验
• 5.3.3 转向瞬态响应试验（转向盘转角脉冲试验）
• 5.3.4 转向瞬态响应试验（转向盘转角阶跃输入）
• 5.3.5 蛇行试验
• 5.4 本章小结
• 总结与展望
• 全文总结
• 展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢