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汽车EPAS动力学分析与控制方法研究
| 论文题名： | 汽车EPAS动力学分析与控制方法研究 |
| 关键词： | 汽车转向系统;电动助力转向;EPAS系统;机械动力学;扭矩传感器;鲁棒控制器 |
| 摘要： | 汽车转向系统是影响汽车操纵稳定性、主动安全性和舒适性的关键部件。电动助力转向(EPAS)是一种全新的汽车动力转向技术，它通过电子控制单元控制助力扭矩，直接依靠电机提供助力，可实现随车速变化调整助力大小，保证汽车在低速行驶时轻便灵活，高速行驶时稳定可靠。与液压助力转向系统（HPS）相比，EPAS具有节约燃料、提高主动安全性、有利于环保等优点，是一项紧扣汽车发展主题的高新技术，符合现代汽车电子化、智能化发展的要求，成为动力转向技术新的研究焦点。论文以EPAS为研究对象，主要围绕汽车EPAS系统设计、动力学分析和控制方法展开研究。 对EPAS的助力电机、减速机构、扭矩传感器等关键部件进行了选型和设计；推导了EPAS扭杆有效长度、刚度计算公式，验证了推导公式的正确性，计算了所设计扭杆的刚度；利用应力－强度分布干涉理论和一次二阶矩法对扭杆可靠性进行了分析，得出所设计的扭杆在工作过程中稳定可靠，为扭杆在实际应用中的刚度、可靠性问题提供了理论分析依据；最后给出了EPAS总成设计图，为后续的研究奠定了基础。 建立了EPAS系统动力学模型、轮胎模型和汽车模型，分析了汽车转向阻力矩，得到了等效到转向管柱上的转向阻力矩方程。根据汽车良好操纵性能转向系统的要求，考虑汽车的瞬态响应性能品质，提出以汽车转向灵敏度、侧向加速度和转向路感作为汽车EPAS系统转向操纵性的三个评价指标；推导出不同控制方法（电压P、电压PD、电流P、电流PD）下汽车转向灵敏度、侧向加速度和转向路感的传递函数方程，通过Matlab仿真定性地分析了EPAS不同控制方法和系统各参数在阶跃输入下对汽车转向灵敏度、侧向加速度、转向路感响应特性的影响规律。 针对EPAS系统中存在的传感器噪声和路面干扰等难题，将基于混合灵敏度设计方法的鲁棒控制理论应用于汽车EPAS系统的助力控制，设计了混合灵敏度鲁棒控制器，并与无控制器和采用PID控制器时的情况进行了仿真比较，得出采用控制器后，能有效地抑制传感器噪声和路面干扰，提高了系统的抗干扰性能，增强了系统的鲁棒性。 |
| 作者： | 陈俊杰 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 杨树军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华东交通大学 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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