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汽车电动助力转向系统的发展和控制策略研究
| 论文题名： | 汽车电动助力转向系统的发展和控制策略研究 |
| 关键词： | 汽车;电控助力转向;助力特性;动态补偿;控制策略 |
| 摘要： | 与传统的转向系统相比，电动助力转向系统具有无可比拟的优势，并将逐渐取代液压助力转向系统，是汽车转向系统的发展的必然趋势。电动助力转向系统采用电动机直接提供助力，有效地解决了传统液压助力转向系统对轻便性与“路感”不能兼顾的矛盾，改善了车辆的操纵稳定性能，准确地实现了低速行驶时的转向轻便性和高速行驶时的良好路感性要求。 电动助力转向系统(EPS)主要由扭矩传感器、车速传感器、电子控制单元、无刷直流电动机、电磁离合器和减速机构等部分组成。在相应的软件及控制算法的协助下，共同实现转向助力的功能。本文在介绍了EPS的组成和工作原理后，从EPS的助力特性入手，在EPS受力分析的基础上，建立了系统动力学模型，通过对系统特性进行的分析，比较了比例控制和比例加微分控制对系统助力的影响，确立了以模糊PID电流闭环控制算法为主的控制方式。 EPS必须有足够的带宽，用来满足转向盘快速转向时助力电机的跟随性，同时还应体现充分的“转向路感”。转向传感器测量输出信号的滞后、易受干扰而产生信号瞬时畸变，使系统跟随性及稳定性降低的问题，应用根轨迹法设计系统转向传感器的滞后超前校正动态补偿器，以改善系统动、静态性能。仿真和实验结果证明加入补偿器后，系统的暂态性能和稳态性能满足实际使用要求，同时也明显减小了系统的振荡，验证了所设计补偿器的性能。设计的动态补偿控制器对转向传感器在工程上的应用有一定的指导意义。 本文还对三种不同形式的EPS助力特性进行了理论上的分析，在离散助力特性研究的基础上，探讨了初步确立曲线型助力特性的方法，在此基础上，本文通过MATLAB/Simulink建立了带理想助力特性的EPS控制仿真模型，并将电流控制方法应用于电动机电学模型中，依据电动机的电磁转矩特性将力矩形式的助力特性转化为电流形式的助力特性，实现了对目标电流的PID闭环控制。并从电动机模型中引入角速度信号，用于确定阻尼控制的补偿电流。通过仿真表明，曲线型的助力特性基本能满足原地转向、低速行驶的轻便性和高速行驶的路感性要求。 |
| 作者： | 杨艳芬 |
| 专业： | 载运工具运用工程 |
| 导师： | 吴克刚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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