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汽车电动助力转向系统控制策略及仿真研究
| 论文题名： | 汽车电动助力转向系统控制策略及仿真研究 |
| 关键词： | 汽车安全行驶;电动助力转向;电机控制器;自适应滑模;补偿控制 |
| 摘要： | 近年来，伴随汽车产业的高速发展，汽车已经成为家庭必不可少的交通工具，其普及率相比前些年也已经得到显著提高。汽车转向系统作为驾驶员的辅助转向系统，为汽车安全行驶提供更好的保障。EPS(Electric Power Steering，电动助力转向)系统作为新兴的重要汽车系统，主要作用是帮助驾驶员对助力电动机进行相应的操作，从而完成转向。但是在这个过程中，方向盘转矩和车速之间的配比特性，电机控制器的实时控制，以及在转向时的外界环境都会对汽车的转向产生较大的影响，因此有必要在这三个方面对整个EPS系统进行深入的研究。 首先，对汽车EPS系统的基本原理和基本结构做深入的研究。详细分析汽车EPS系统电动传动特性及过程，分析信号的输入、信号的变化以及信号的输出。同时，了解市场上旧型的转向系统和目前的转向系统的优缺点。针对助力特性中存在方向盘虚位大和缺少行车工况考虑的缺陷，进行相应的改进研究设计。 其次，对汽车EPS系统的助力特性作出改进。助力特性是表示驾驶员在操控方向盘时的操控特性，例如，同样转动方向盘一定的角度，不同助力特性的车型会导致汽车转向角度的不同。在与汽车EPS系统相关联的助力特性中，主要将方向盘转矩和汽车车速考虑在内，基本的驾驶助力特性需要满足在汽车低速转向时，助力电机提供较大的助力，在汽车高速转向时，需要提供较小的助力。结合此规律，本课题设计了双折点型助力特性曲线，并通过仿真实验平台，对其转向特性进行证明。 在此基础上，对转向电机的操控性能进行分析，并利用自适应滑模算法设计电机控制器。详细的阐述控制器的设计过程，并通过仿真实验平台，在不同的车速和方向盘转矩下，进行控制器鲁棒性和稳定性判断的实验。 最后，考虑汽车在正常的行驶过程中，汽车行车的工况条件对汽车转向的影响。提出了汽车EPS系统的转向补偿控制策略。阐述了高速避让、低速满载、颠簸路面以及侧风环境中的补偿控制策略设计过程，利用Simulink搭建仿真平台，在不同的行车模拟条件下，进行不同控制策略的仿真。仿真结果表明，EPS系统补偿控制策略的加入，可以有效的提高行车安全，完善行车策略，为新型EPS系统提供了理论基础。 |
| 作者： | 敖德根 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 米根锁 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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