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汽车电动助力转向系统控制器设计及测试系统的研究
| 论文题名： | 汽车电动助力转向系统控制器设计及测试系统的研究 |
| 关键词： | 电动汽车;电动助力转向;控制策略;性能测试;仿真分析 |
| 摘要： | 随着国家的快速发展，伴随着人们生活水平的不断提高，汽车成为广大人们出行的主要方式，人们也对汽车的驾驶性能也有了更高的要求。而转向系统对汽车的稳定性、舒适性和安全性起到了关键性的作用，转向系统由最初的纯机械式转向，到后来的液压助力转向以及电控液压助力转向，再到现在普及的电动助力转向系统。电动助力转向系统以节能环保、易控制、软件可调、结构简单、体积小、易维修等优点得到了广泛使用。 本文先论述了汽车电动助力转向系统（EPS）的发展历程及现状，然后研究了EPS的助力模式和曲线设计原则，对某一车型设计了一种新型的EPS双层控制器，上层控制器采用模糊理论设计，对目标电流的每个隶属等级设计了常量隶属函数，实现对助力电机目标电流的精确输出，且达到良好的助力效果。下层控制器基于指数趋近律设计了滑模控制器，跟踪助力电机工作电流，消除外界干扰带来的误差，使电机电流跟随性达到最优，并与传统的PID控制器对比分析，结果表明滑模控制器的动态响应速度是传统PID控制的10倍多，且更加稳定。 将EPS系统分为四大部分分别进行动力学分析，建立仿真模型验证模型的正确性，再与更接近实车的CarSim汽车模型进行联合仿真，验证其助力效果，可满足驾驶员的转向轻便性，然后模拟试验场实验，对转向盘进行阶跃信号和脉冲信号输入，分析整车的车身侧倾角、横摆角速度及侧向加速度，验证了设计的EPS控制器对整车稳定性的影响，结果表明在此控制器的控制下，汽车在任何行驶工况下都可以保持良好的稳定性和乘坐舒适性。 利用Labview软件开发EPS性能测试系统，为确保数据的安全性，软件需要登录验证，成功后才可进行数据采集与回放，采集界面使用友好的可视化图形界面显示数据波形，且有状态提示和实时数据显示，使用简单易连接，计算机与USB3202数据采集连接，对现有的昌河北斗星汽车实验台架进行性能测试，测试信号稳定，精度高，可满足工业领域的性能测试要求。 |
| 作者： | 何桂吉 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 孙苗钟;王仁广 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津科技大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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