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兼顾操纵与节能的E-ECHPS系统自适应模糊滑模控制研究
| 论文题名： | 兼顾操纵与节能的E-ECHPS系统自适应模糊滑模控制研究 |
| 关键词： | 重型车辆;电控液压转向系统;自适应模糊滑模控制;电磁转差离合器;操纵稳定性 |
| 摘要： | 目前，重型车辆普遍采用助力特性单一的液压助力转向系统（HPS），由于HPS系统所提供的助力不随车速的改变而改变，因而无法满足转向轻便性及“路感”的要求。此外，在车辆行驶过程中，HPS系统转向泵始终处于高速运转状态，使得液压系统产生的无用功耗较大。本文在课题组已有研究的基础上，结合电磁转差离合器（ESC）的性能特点，研究基于ESC的电控液压助力转向系统（E-ECHPS）的控制技术，通过控制ESC内、外转子的转差，使E-ECHPS能够在不同工况下提供合适的助力，同时降低转向系统的能耗。本文的主要研究内容如下： 在分析国内外转向技术发展现状的基础上，结合电磁转差离合器的性能特点，提出了以电磁转差离合器实现转向泵调速的新型电控液压转向系统设计方案。在阐述E-ECHPS系统结构组成和工作原理的同时，建立了E-ECHPS系统各子系统、ESC、整车三自由度及轮胎的数学模型，并对系统的能耗进行分析。 针对传统HPS系统存在的低速转向轻便性及高速转向“路感”较差的问题，初步确定了E-ECHPS系统的助力特性设计要求。根据相关理论知识，在分析车辆行驶过程中转向阻力矩形成机理的基础上，对转向阻力矩进行了数学建模。通过与传统HPS系统功耗进行对比，阐述了E-ECHPS系统的节能机理，并参照ECHPS系统助力特性曲线的设计方法，分析了助力特性对E-ECHPS系统的操纵稳定性及节能性的影响，通过采用试验与仿真相结合的方法，设计了E-ECHPS系统的抛物线型助力特性曲线。 考虑E-ECHPS系统工作时存在的参数不确定性及外界干扰的影响，结合相关控制理论，提出了自适应模糊滑模控制（AFSMC）策略。通过与传统PID控制进行对比，仿真结果表明自适应模糊滑模控制不仅能使系统较好地跟踪理想信号，同时超调量低、系统响应快、对外界干扰具有较好的鲁棒性。最后，对E-ECHPS系统进行台架试验设计并完成了工况模拟试验，试验结果验证了E-ECHPS系统在实现可变助力的同时，具有优于传统HPS系统的节能性。 综上所述，本文研究的E-ECHPS系统助力特性设计和控制方法有效解决了重型车辆转向时轻便性及“路感”较差的问题，既改善了操纵稳定性，又降低了转向系统的能耗，对进一步研究和应用E-ECHPS系统具有理论参考意义。 |
| 作者： | 尧骏 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 江浩斌 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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