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基于整车模型的全局时变滑模变结构控制的EPS研究
| 论文题名： | 基于整车模型的全局时变滑模变结构控制的EPS研究 |
| 关键词： | 电动助力转向;时变滑模变结构控制;整车模型;联合仿真;实车道路试验 |
| 摘要： | 电动助力转向系统(EPS)是未来动力转向技术的主流发展方向,其具有高度的可控制性,即通过设计EPS电子控制器的控制策略就可以方便地提供转向助力。滑模变结构控制具有跟踪性能好、响应快、鲁棒性强的优点,但由于惯性、时滞等因素的影响将会引起系统在滑模面附近做来回穿越运动,即产生抖振现象,从而破坏系统的控制性能。因此,本文EPS采用了一种全局时变滑模变结构控制策略,通过设计动态时变滑模面,得到了在时间上本质连续的变结构控制律,与常规的滑模变结构控制方法相比,它能够有效的消除抖振；同时,保证了系统从初始状态到最终都处在滑动模态阶段,实现了系统的全局鲁棒性。 为了更好的模拟汽车转向运动时的动态性能,考虑了整车模型对转向系统的影响,建立了七自由度的整车数学控制模型,并通过仿真试验结果验证了:转向运动不仅与车身的横摆运动有关,还和车身的侧倾运动、垂直运动存在相互影响的关系。其次,设计了EPS全局时变滑模变结构控制策略,仿真结果表明:该控制策略有效的消除了系统的抖振,在转弯运动时,与未加控制和PID控制相比,它能够显著提高转向轻便性和灵敏性。最后,利用ADAMS／Car建立了整车多体动力学模型,包括前、后悬架系统模型,电动助力转向系统模型、轮胎系统模型、动力系统模型、制动系统模型、车身系统模型和道路系统模型,并通过实车道路试验验证了模型的正确性。 在此基础上,将在MATLAB／Simulink中建立的EPS控制模型和ADAMS整车多体动力学模型连接起来,建立了EPS联合仿真控制模型,实现了机电一体化模型的联合仿真分析。同时,设计了EPS实车道路试验系统,并进行了部分操纵稳定性试验,包括方向盘角阶跃试验、转向轻便性试验和蛇形试验。将前文所设计的EPS全局时变滑模变结构控制策略的仿真结果与装有EPS控制的原车试验结果进行了对比分析,验证了该控制策略的有效性,结果表明:EPS全局时变滑模变结构控制能够提高汽车的转向轻便性,在一定程度上改善了车辆行驶的动态性能,提高了整车的操纵稳定性能。 |
| 作者： | 倪海涛 |
| 专业： | 载运工具运用工程 |
| 导师： | 陈龙;江浩斌 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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