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电动助力转向系统控制策略的优化研究
| 论文题名： | 电动助力转向系统控制策略的优化研究 |
| 关键词： | 电动助力转向系统;遗传算法;控制策略;车辆操纵性 |
| 摘要： | 随着技术的发展，以及人们对车辆操纵性要求的提高，EPS（电动助力转向）系统以其独特的优势迅速成为目前车辆转向系统的研究热点。 EPS系统相比目前主流的液压助力转向系统，其优点不仅体现在结构更为简单、克服了液压系统漏油等固有缺陷，而且由于采用电动机为直接助力动力源，更易于控制，能够有效地解决低速转向与高速转向“轻”与“灵”的矛盾。同时 EPS系统仅在车辆转向时才工作，相比于液压助力转向系统一直处在工作状态而言，能够极大的提高能源利用率，节省能源。 本文在适当简化电动助力转向系统机械结构的基础上，分别对转向盘、输入轴、扭矩传感器、助力电动机、减速机构、输出轴、齿条及前轮建立了动力学模型及Matlab/Simulink仿真模型，同时在Carsim中建立了整车仿真模型。之后经过分析EPS系统的工作特点，确定了其助力控制模式包含三种：助力控制、阻尼控制、回正控制。然后在分析了目前主流的电流控制策略：传统的 PID控制和模糊自适应控制的基础上，进行了改进，利用遗传算法具有智能性、并行性、仅以目标函数为约束条件并无须其连续可微和简单易实现等的优点，提出了一种采用遗传算法优化 PID各个参数的优化控制策略。通过分析遗传算法的优点及基本操作，确定了本文所采用的遗传算法的适应度函数、选择方法、交叉方法、变异方法。之后将EPS系统的Matlab/Simulink仿真模型和整车的 Carsim仿真模型按照行业相关标准设置工况，从横摆角速度、车身侧倾角、侧向加速度三个角度进行联合仿真验证。经验证，本文所提出的控制策略行之有效，提高了车辆的操纵稳定性及平顺性，有助于提高车辆的驾乘感受。 在仿真验证之后，根据本文提出的控制策略，制订了整体的控制方案，制作了相应的基于单片机TMS320F28035的控制器，并采用了基于STL293的H桥驱动电路控制其助力电动机。同时，考虑到非接触式传感器相对于目前 EPS系统主要采用的接触式传感器具有能够有效避免灰尘影响、对制造精度和周围的环境要求较低、能够在一个简单、紧凑的空间条件下对测量对象的线位移和角位移实现非接触式的测量等优点，样机采用了海拉非接触式传感器（海拉感应式位置传感器），并搭建了实验平台，按照行业相关实验标准对样机进行了电流特性试验、输入输出特性试验等。实验结果表明样机符合行业各项标准，是一款可商用的EPS系统。 在文章末尾，对课题的研究进行了总结，指明了本文的创新点和不足之处，并对下一步的研究和工作提出了方向和目标。 |
| 作者： | 张建威 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 辛世界;曲宝军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东理工大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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