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原文传递轻客电动助力转向系统匹配设计

论文题名：	轻客电动助力转向系统匹配设计
关键词：	轻型客车;电动助力转向系统;匹配设计;多体动力学模型
摘要：	电动助力转向系统(EPS)以其良好的路感、结构紧凑、经济节能、安全舒适等特点，获得了海内外各大汽车厂商青睐，电动助力转向系统将逐步取代传统类型助力转向系统。目前，电动助力转向系统的应用已经从微型、紧凑型轿车向大型、中高端轿车以及客车方向发展，微/轻客也需逐步配备EPS，以满足更大范围人群在车辆驾驶质感和安全性等方面日益增长的需求。　　结合国内外微/轻客市场的发展趋势，本文基于国内某大型主机厂对微/轻客进行助力转向系统的升级设计要求，以Q202轻客为研究对象进行电动助力转向系统的匹配设计。　　首先，根据公司对Q202轻客的要求与成本控制，对电动助力转向系统的结构类型进行选择，并就采用的转向轴式EPS相关部件进行了匹配选型。按照“以人为本”的原则，转向柱管采用吸能溃缩结构，提升车辆被动安全品质。　　其次，在合理简化基础上建立包括转向系、前/后悬架、轮胎、车身、动力总成及制动系统在内的轻客整车多体动力学模型。结合EPS的结构特征，建立其电动助力转向系统的数学模型，并设计与Q202轻客匹配的直线型助力特性曲线。之后设计了匹配的补偿控制和回正控制以改善转向时的动态响应，并同时设计了跟踪性良好的PID电流控制器。然后为验证控制系统的匹配性能，搭建了EPS控制系统的Simulink仿真模型，并与ADAMS多体动力学模型联合仿真，围绕操纵稳定性进行了多组验证试验，试验结果表明匹配设计的控制系统性能符合要求。　　最后，为进一步提高Q202轻客的行车安全性和可靠性，分别针对其EPS传感器和执行器故障情况进行了故障诊断和主动容错控制方法研究。针对EPS传感器故障，采用了基于适当反馈的状态观测器进行故障诊断和容错控制。考虑到EPS执行器故障的特点，采用二阶卡尔曼滤波器和基于统计学原理进行执行器的故障诊断，通过极点配置法和模型参考法重置反馈控制器和前向控制器以实现主动容错控制。建立的EPS系统仿真模型的仿真结果证明了传感器和执行器故障诊断和主动容错控制方法的有效性，保障了车辆的行驶安全。
作者：	冯士琳
专业：	机械工程
导师：	刘会霞
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江苏大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文