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基于键合图理论和Adams的EPS系统性能仿真与控制
| 论文题名： | 基于键合图理论和Adams的EPS系统性能仿真与控制 |
| 关键词： | 电动助力转向;键合图;多体动力学;联合仿真 |
| 摘要： | 汽车转向系统影响汽车操纵稳定性、主动安全性和乘坐舒适性等性能。电动助力转向作为未来汽车转向的主流技术，将作为标准件装备到汽车上，并将在动力转向领域占据主导地位。这是汽车技术向电子化、智能化发展的必然趋势，是国内外汽车工业界学者研究的焦点。EPS系统是机电耦合的系统，其常规建模推导过程通常较为复杂，容易出错，而键合图理论为能量耦合系统提供了一种直观便捷的建模方法，提高了研究效率。本文以某车型为研究对象，着重研究了电动助力转向系统的结构设计、模型建立、控制方法以及试验评价，主要工作如下： 首先，在分析电动助力转向系统设计性能要求的基础上，针对研究车型的特点对EPS系统进行选型，对关键零部件进行设计和校核，并基于CATIA平台对EPS系统进行结构设计和虚拟装配。 其次，针对EPS系统机电耦合的特点，为了降低建模难度，提高效率，改变了传统的基于牛顿力学的建模方法，运用键合图理论列画各能域的功率键合图，明确了EPS系统内部的能量传递关系，建立了EPS系统模型，并根据键合图理论的动力学原理在Matlab中进行模拟台架试验的转向操纵性仿真，结果表明所研究的EPS系统建模和仿真方法是有效的。为了研究EPS系统在典型工况下对整车性能的影响，运用ADAMS多体动力学仿真软件建立了整车多体动力学模型，包括前后悬架模型、转向系统模型、轮胎和车身模型、发动机和制动模型。基于Insight平台对模型进行优化，并通过试验验证了模型的准确性。 联合采用ADAMS与MATLAB对整车EPS控制性能进行仿真，分别进行了双纽线工况和角阶跃工况的仿真。其中EPS常规助力控制策略中采用基于模糊控制的PD参数自整定控制方法，实现比例和微分控制作用的最佳组合。仿真结果表明EPS系统助力效果明显，整车操纵稳定性得到改善，模糊PD控制比传统PD控制具有更好的稳定性。 最后，以国产某轿车为载体，搭载自行设计的控制器，进行实车道路试验，分别进行原地转向试验、双纽线试验、蛇行试验和双移线试验。根据国家标准对试验结果进行分析和评价，结果表明所设计的EPS系统改善了整车的操纵稳定性。 |
| 作者： | 唐健 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 薛念文;江浩斌 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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