装备EPS商用车辆动力学仿真研究

论文摘要

电动助力转向系统(EPS)是一种全新的汽车动力转向技术,可有效地解决转向轻便性和“路感”之间的矛盾,还可以兼顾节能、环保和安全等优点,已成为汽车技术研究的热点之一本文以装备EPS的商用车为研究对象,主要研究商用车EPS的控制策略和性能参数的匹配。本文基于对EPS的控制理论研究,设计了EPS的曲线型助力特性；提出了EPS的多模式控制策略；并根据不同控制模式的特点,设计了相应的控制器。本文在TruckSim中,主要建立了商用车的整车动力学模型；在Matlab/Simulink中,建立了EPS的控制仿真模型。采用TruckSim和Matlab/Simulink联合仿真的方式,实现对装备EPS商用车的动力学仿真。通过转向角阶跃输入试验、转向轻便性试验、双移线试验等仿真试验,分析了控制策略对EPS的助力性能及对操纵稳定性的影响；研究了助力电动机电磁力矩常数和减速机构传动比对EPS性能的影响,并对这两个参数进行了匹配分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 电动助力转向系统的特点
• 1.3 国内外研究及应用现状
• 1.3.1 国外研究及应用现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.3.3 国内外研究现状分析
• 1.4 论文的主要研究目的及内容
• 第二章 商用车EPS的总体布置及数学模型的建立
• 2.1 EPS的结构及工作原理
• 2.2 商用车的选型
• 2.3 EPS的总体布置
• 2.4 EPS各组成部件的选型
• 2.5 EPS数学模型的建立
• 2.5.1 EPS的受力分析
• 2.5.2 EPS机械系统数学模型的建立
• 2.5.3 EPS助力电动机数学模型的建立
• 2.6 本章小结
• 第三章 商用车EPS的助力特性和控制策略
• 3.1 EPS的助力特性
• 3.1.1 助力特性的分析
• 3.1.2 助力特性的分类及选择
• 3.1.3 曲线型助力特性的确定
• 3.1.3.1 方向盘转矩梯度曲线
• 3.1.3.2 速度梯度曲线
• 3.1.3.3 助力特性曲线
• 3.2 EPS的控制策略
• 3.3 控制策略的提出
• 3.3.1 助力控制模式
• 3.3.1.1 PID控制器
• 3.3.1.2 模糊PID控制器
• 3.3.2 回正控制模式和阻尼控制模式
• 3.4 本章小结
• 第四章 装备EPS商用车的联合仿真模型
• 4.1 商用车的TruckSim动力学建模
• 4.1.1 TruckSim简介
• 4.1.2 TruckSim的整车动力学建模
• 4.1.3 TruckSim的仿真试验设置
• 4.2 EPS的Simulink控制仿真模型
• 4.2.1 EPS的机械系统子模型
• 4.2.2 EPS的助力电动机子模型
• 4.2.3 EPS的控制策略子模型
• 4.3 Trucksim与Simulink的联合仿真模型
• 4.4 本章小结
• 第五章 装备EPS商用车动力学仿真分析
• 5.1 操纵稳定性的评价方法
• 5.2 EPS仿真模型的参数确定
• 5.2.1 EPS性能参数的确定
• 5.2.2 EPS助力控制模式参数的确定
• 5.3 操纵稳定性开环仿真试验
• 5.4 操纵稳定性闭环仿真试验
• 5.4.1 助力控制模式的仿真试验
• 5.4.1.1 转向轻便性的仿真试验
• 5.4.1.2 双移线的仿真试验
• 5.4.2 方向盘回正性能的仿真试验
• 5.4.2.1 回正控制模式的仿真试验
• 5.4.2.2 阻尼控制模式的仿真试验
• 5.5 EPS性能参数的仿真分析
• 5.5.1 助力电动机电磁力矩常数的影响分析
• 5.5.2 减速机构传动比的影响分析
• 5.5.2.1 减速机构传动比对瞬态响应性能的影响
• 5.5.2.2 减速机构传动比对EPS助力控制的影响
• 5.5.2.3 减速机构传动比对EPS回正控制的影响
• 5.5.2.4 减速机构传动比对EPS阻尼控制的影响
• 5.5.3 性能参数匹配
• 5.6 本章小结
• 总结
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间的学术成果
• 致谢