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全工况电动助力转向系统建模控制及试验研究
| 论文题名： | 全工况电动助力转向系统建模控制及试验研究 |
| 关键词： | 汽车转向器;电动助力;计算机控制;数学模型 |
| 摘要： | 随着人们生活水平的极大提高，汽车逐渐融入到人们的工作生活之中，成为不可或缺的交通工具。安全、节能、环保是当今汽车技术发展的主题，电动助力转向系统(Electric powersteering system，EPS)不仅节能环保、体积小、重量轻、结构简单，且能提高汽车的转向性能和安全性能，代表汽车动力转向技术的发展方向。本学位论文旨在研究原地转向、行驶转向及低附着路面条件下(全工况)电动助力转向系统动力学分析、建模、控制方法以及试验方法，为今后EPS的理论和试验研究提供借鉴。本论文主要研究内容分为以下几个部分： ⑴首先，回顾了汽车转向技术的发展、EPS的优点及目前国内外的研究现状，给出了本文的研究内容和创新点。 ⑵通过对汽车转向系统的动力学、运动学和负载特性分析，建立了机械转向系统和EPS数学模型，对EPS助力特性进行理论分析和仿真计算；引入二自由度车辆模型，对EPS的操纵稳定性进行了探讨； ⑶在建立的电动助力转向系统数学模型的基础上，将转向盘转矩传感器测得的转矩信号和估算的转向盘转角值相结合以判断转向的状态，然后运用模糊比例微分控制进行常规助力控制或回正控制，进行了仿真试验； ⑷结合简化的原地转向轮胎模型和基于doguff轮胎模型的七自由度整车模型，建立了原地转向及行驶转向条件下的转向阻力矩模型；设计了基于滑模变结构控制的电动助力转向控制策略进行助力和回正控制，进行了仿真试验； ⑸建立了基于整车动力学的电动助力转向系统模型，采用自回正力矩和名义自回正力矩的比值来估计路面附着系数，并提出基于路面附着系数的助力电流控制策略和时变滑模控制器的回正控制策略，进行了仿真试验； ⑹在基于整车动力学分析转向阻力矩的基础上，搭建了基于LabVIEW PXI的EPS硬件在环试验平台，采用CAN信号转角传感器和电控液压比例阀作为试验系统的输入输出接口，对控制策略进行了试验验证； ⑺基于增强型8位单片机和ARM7开发平台，开发了EPS控制器(Electronic control unit，ECU)，为检验控制策略合理性和控制软件可行性以及自主改计ECU的可靠性，参照相关国家标准，进行了无助力、自主研发的EPS实车对比试验。最后，基于ARM7开发平台，进行了电动助力转向系统故障诊断的开发，并进行了实车试验验证； ⑻总结了全文的研究内容，对下一步的研究提出一些建议。 |
| 作者： | 赵林峰 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 陈无畏 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 合肥工业大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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