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原文传递汽车电动助力转向助力特性研究

论文题名：	汽车电动助力转向助力特性研究
关键词：	汽车电动助力转向;助力特性;PID控制器;仿真分析
摘要：	汽车转向系统功用在于改变或保持汽车行驶轨迹，是决定汽车行驶平顺性和操纵稳定性重要的组成部分。其发展史经历了机械转向系统、液压助力转向系统、电液助力转向系统和电动助力转向系统(Electric Power Steering，简称EPS)四个阶段。由于电动助力转向系统由电机提供助力，与液压助力转向系统(Hydraulic Power Steering，简称HPS)相比，具有体积小、重量轻、助力性能优、节能环保等诸多优点。所以，电动助力转向系统在汽车动力转向中的得到逐渐应用。　　本文首先介绍了汽车转向系统的国内外发展现状，明确了EPS系统研究的意义。然后分析了EPS系统的结构原理，在此基础上确定了以速腾1.6AT为车型研究对象，选择了转向柱助力方式的EPS系统。接着对EPS系统中的重要部件进行了简要介绍。针对EPS系统运动特性，建立了EPS转向系、电动机运动数学模型和电动机电学数学模型。同时，在整车运动特性的基础上建立了沿侧向运动和横摆运动方向的二自由度汽车模型。最后在Matlab/simulink仿真环境中搭建了仿真模型。　　控制策略是影响EPS系统性能好坏的关键。本文根据EPS系统控制目标，综合分析了助力控制、回正控制和阻尼控制三个方面控制特点及要求。对于EPS系统的助力控制策略，本文在简要介绍和分析传统PID、人工神经网络(Artificial Neural Network，ANN)、自适应控制等几种控制策略特点的基础上，以车速和方向盘力矩信号为输入，建立了一个助力特性曲线的模糊控制器(Fuzzy Logic Controller)，并分别采用传统PID控制策略、模糊PID自适应控制(简称Fuzzy-PID)和滑模变结构控制(Sliding Mode Control，简称SMC)针对系统助力控制设计了控制器，对目标电流进行闭环跟踪控制。对于EPS系统的回正控制算法，本文设计了一个PID控制器，对方向盘转角进行控制。　　最后，运用Matlab/Simulink仿真软件中的仿真模型，分别对EPS系统助力控制与回正控制特性进行仿真分析。仿真结果表明：PID控制、Fuzzy-PID和SMC三种控制策略中，SMC助力控制策略控制效果最好，具有良好的自适应性和鲁棒性，保证了转向轻便性和操纵稳定性，Fuzzy-PID策略次之，PID控制策略控制效相对果最差，抗干扰能较弱；在回正控制中，PID控制器保证了方向盘快速回正，并有效避免了回正不足与超调现象。
作者：	谢林
专业：	车辆工程
导师：	唐岚
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西华大学
学位年度：	2012
正文语种：	中文