马星辰[1]2008年在《基于整车多体动力学模型的电动助力转向虚拟试验研究》文中研究表明电动助力转向系统(Electric Power Steering,EPS)属于一种动力转向系统,比传统动力转向系统具有更高的可控性,能较好地解决汽车转向“轻”和“灵”的矛盾,是汽车电子化发展的成果之一,具有广泛的应用前景。在对EPS系统性能的仿真研究中,建模及控制策略是两大关键问题。由于整车模型自由度过多和EPS控制算法的复杂性的原因,使用一种软件进行基于整车的EPS系统性能分析是比较困难的。本文以某轿车为对象,采用虚拟样机软件ADAMS/Car建立整车多体动力学模型,通过转向盘角阶跃试验、角脉冲试验及转向轻便性等虚拟试验进行整车操稳性仿真和评价,得出虚拟样机与实际车辆具有较好的一致性;依据所建虚拟样机模型,确定了一种直线型助力特性曲线,在MALAB中建立起EPS系统的闭环PID控制系统模型;采用ADAMS/Control模块使机械系统和控制系统之间形成闭合回路,将EPS控制系统与整车模型相结合,进行机电一体化联合仿真。通过对装有和不装EPS系统的整车虚拟试验的对比研究,分析了EPS系统的控制效果及其对整车操纵稳定性的影响。结果表明,闭环PID控制的EPS系统在提高汽车低速行驶转向轻便性和高速行驶转向平稳性方面具有明显作用。
江海霞[2]2008年在《中型越野车采用电动助力转向的研究》文中指出作为越野车底盘的重要组成部分,转向系统的性能好坏将直接影响越野车的机动灵活性、操纵稳定性和轻便性。目前,大部分中型越野车使用技术成熟的液压助力转向系统,改善了驾驶员的劳动强度,提高了其行驶安全性及灵活性,但液压系统存在的耗能、对环境可能造成的污染等固有不足已越来越明显,液压助力转向系统已经不能完全满足时代发展的要求。电动助力助力转向系统在国内外都有不少公司和高校进行研究,技术已经日趋完善,其应用范围已经从最初的微型轿车向更大型轿车和商用客车方向发展,在中型越野车上的应用也有着良好的前景。本文基于ADAMS软件,对装备EPS系统的中型越野车的多体动力学虚拟样机模型进行了仿真分析,主要研究内容如下:1、概述了越野车转向系统发展现状,然后从助力大小和成本两方面分析了中型越野车采用EPS的可行性。并简要说明了我国汽车行业应用EPS和HEPS的设想。介绍了EPS的发展现状、结构、工作原理、关键部件、类型及主要优点,并说明了本文的研究内容与意义。2、对多体动力学的理论基础和动力学仿真软件ADAMS进行了详细的介绍,并探讨了ADAMS/Car进行建模的流程以及利用ADAMS/Car建立本文所用模型的过程,详细说明了所作的简化和假设,各子系统以及组装成整车的建模方法。3、分析了助力特性的概念、要求和叁种典型的助力特性曲线,并选择直线型助力策略进行了详细分析,研究了助力特性的参数与特征形式,结合所建虚拟样机模型,确定了一种与模型相适应的直线型助力特性曲线。探讨了EPS建模以及ADAMS-MATLAB联合仿真的实现方法,通过对双移线工况仿真结果可知系统具有良好的跟踪性能,实现了助力曲线的设计目标。最后通过双扭线工况和90°角阶越输入进行仿真,来评价越野车采用EPS的轻便性和整车横摆角速度响应,由仿真结果可知,采用EPS后,越野车的转向轻便性有了明显提高,响应时间明显减少。
徐汉斌[3]2007年在《电动转向器控制系统研究》文中指出电动转向系统代表了汽车转向技术的未来发展方向，符合汽车技术电子化的要求。电动助力转向系统EPS(Electric Power Steering System)是一种新型的电机驱动的汽车转向技术，具有结构简单、安装方便、节能环保及控制精确等优点，它能实现助力大小随车速变化而调整，比较好地解决了在助力转向中，驾驶员获得不同转向路感的问题。目前该技术主要用在轿车的前轮转向中，电动转向系统的研究和开发具有很强的工程应用价值。论文从汽车操纵稳定性要求出发，分析了与转向密切相关四轮车辆的横向运动，建立了四轮车辆横向动力学模型。研究了由于车辆转向引起的侧倾导致轮胎垂直载荷的重新分配的问题。进一步对影响转向运动的侧偏力和回正力矩的特性，分别从轮胎压力、垂直载荷和路面状况等方面进行分析和研究，建立了车辆的轮胎模型。将得到的车辆模型和轮胎模型连接起来，构建了研究电动助力转向系统的车辆转向仿真平台并进行了仿真实验。分析和研究了电动转向系统的机械部分和电气部分的各构成环节，并对各部分进行了参数化处理。在进行电动转向系统运动和受力分析的基础上，采用等效转换的方法，建立了转向系统的二自由度机械模型。在分析助力电机结构的基础上，建立了助力电机模型。在分析电控单元控制模块的组成的基础上，建立了电控单元模型。在研究叁者之间的传递关系的基础上，将机械系统模型、助力电机模型和电控单元模型合成为完整的电动助力转向模型。再将电动助力转向模型引入车辆模型和轮胎模型构成的仿真平台中，由此建立了含有电动助力转向模型、轮胎模型和车辆模型的完整电动助力转向系统研究的仿真实验平台。通过分析车辆和驾驶员对转向控制的要求和特点，确定了助力特性的基本要求。在电动转向控制中采用了助力控制、补偿控制、回正控制和阻尼控制等控制策略。在助力控制的研究中，分析和比较了叁种助力特性曲线，确定了本系统的电动助力转向的基本助力控制算法。针对助力电机惯性和摩擦等环节的存在，采用了根据电机转速变化的补偿控制算法。在回正控制中，采用了依据方向盘转向、转角和转速的回正控制算法，实现转向盘快速回正。同时在电动助力转向控制中引入了阻尼控制，防止在车辆高速行驶或路面不平时，出现的转向盘振荡。为实现电动助力转向的不同控制要求，在电动助力转向控制策略中，采用了多种控制算法。考虑到EPS系统动力学分析中进行的理想化处理，车辆在使用中载荷的变化等引起控制对象模型参数的不确定性以及传感器噪声、路面干扰等难题，为了满足助力转向跟踪性、路感要求和稳定性的性能指标，建立了电动助力转向器的广义模型，分析和确定了满足各种性能指标要求的权函数，采用Matlab鲁棒控制工具，设计了基于H_∞的混合灵敏度鲁棒控制器，并对引入控制器后的电动助力转向系统进行了仿真实验，实验结果表明系统具有强的鲁棒性。在理论研究基础上，对电动转向系统的控制单元ECU(Electric Control Unit)进行了设计。针对电控单元的输入和输出信号的不同特点进行了分析，并设计了相应的处理控制电路。其中扭矩输入信号采用了叁路处理模式，两路作为扭矩信号，一路直接经窗口比较器通过H桥控制助力方向。助力电机采用直流永磁电机，由NMOS管构成的H桥驱动，控制采用脉宽调制PWM和助力电机电流PID的反馈控制。从转向安全角度出发，针对助力系统出现失效时，设计了故障检测和处理电路。最后研究了电动助力转向台架实验的方案。对实验需要的各种车辆运行状态信号的模拟方法进行了分析和确定，实际车辆的发动机速度、车速、转向扭矩信号采用仪器模拟输入ECU，转向阻力矩采用磁粉制动器模拟，设计和完成了电动助力转向系统实验台架，并在该台架上进行了ECU在EPS中和ECU脱离EPS的助力性能试验。实验结果表明实际助力电流和理想助力电流有比较好的一致性，同时验证了建立的ECU离线检测和开发平台的有效性。
田正新[4]2012年在《汽车电动助力转向控制策略的研究及联合仿真分析》文中研究指明作为汽车的关键部件，转向系统的性能好坏将直接影响到汽车操纵稳定性、行驶安全性以及驾驶舒适性。电动助力转向系统(EPS)是近年来发展起来的一种新型动力转向系统,以其节能、环保、结构简单、可移植性好、助力实时可变、转向路感清晰等一系列优点，正逐步取代传统的液压动力转向，成为汽车技术发展的研究热点之一。本文首先介绍了电动助力转向系统的结构、工作原理、主要类型、优点以及发展现状,再以多体系统动力学理论为基础，应用机械系统仿真分析软件ADAMS/Car建立了整车多体动力学模型，其中包括前悬架模型、后悬架模型、转向系模型、轮胎模型、传动和制动系统模型及路面谱，并针对仿真工况编写了相关仿真文件。其次，分析了电动助力转向系统理想助力特性的特征形式以及确定助力特性的一般过程，并结合已建立的整车虚拟样机动力学模型,确定了一种直线型助力特性曲线，并通过MATLAB/Simulink建模实现。再次，对电动助力转向系统的控制策略进行分析，针对电动助力转向系统中被控参数具有非线性、时变等特点，提出了一种模糊与PID相结合的自适应模糊PID控制策略，它结合了模糊控制动态响应快和PID控制精度高的优点，然后在MATLAB/Simulink中按照该控制策略建立起电动助力转向助力控制系统，并结合助力特性模型、电机模型、PWM模型，最终建立起整个EPS系统的Simulink模型。最后，将ADAMS整车动力学模型与MATLAB控制系统相结合，进行机电一体化联合仿真分析，并对电动助力转向系统施加自适应模糊PID控制，进行一系列的动力学仿真试验及分析，验证了所建模型的正确性，并分析了控制策略因素及其方法对操纵稳定性的影响，并且证明联合仿真对研究电动助力转向系统的动力学特性是有效可行的，并为其在车辆工程中的研发与实际应用提供了参考。
于冬[5]2010年在《基于ADAMS的电动助力转向汽车联合仿真与控制研究》文中研究指明汽车电动助力转向系统(EPS)具有节约燃料、减轻自重、提高主动安全性、有利于环保等一系列优点。随着近年来电子控制技术的成熟和成本的降低,EPS越来越受到人们的重视,并以其具有传统动力转向系统不可比拟的优点,迅速迈向了应用领域,已逐步取代了传统液压动力转向系统(HPS),同时对电动助力转向系统的助力特性研究也成为汽车技术发展的热点之一计算机技术的飞速发展和其在机械工程设计领域的广泛应用,为电动助力转向技术的深入研究提供了必要条件。本文既是利用在汽车设计中已广泛应用的虚拟样机分析软件ADAMS和优秀的数值计算软件MATLAB在计算机中建立EPS整车模型并进行联合仿真,已求设计出低速轻便、高速稳定的电动助力转向系统助力控制器。首先,对EPS系统的发展现状及其结构、工作原理、特点等进行了阐述。简要介绍了多体动力学的理论基础,应用动力学仿真软件ADAMS建立了整车多体动力学模型,并进行了单移线实验和'PULL"分析,验证了模型的可信度。其次,研究了EPS系统助力特性的理想形式与基本特征参数,比较分析了不同助力特性曲线参数对EPS控制力矩输出的影响,结合所建样机模型,确定了直线型车速感应型助力特性曲线。再次,针对ADAMS不能对机械系统实现复杂控制的状况,提出了将ADAMDS与控制应用软件MATLAB结合起来对系统进行联合仿真的方法,设置了ADAMS和MATLAB之间的接口,实现了复杂机电系统的联合仿真。最后,在MATLAB/Simulink分别建立了传统PID和模糊PID控制模型,并与ADAMS机械系统模型结合起来,进行机电一体化联合仿真分析。通过仿真结果证明,模糊控制下EPS虚拟样机具有较好的鲁棒性和操纵稳定性。
胡坚[6]2012年在《基于硬件在环仿真的电动助力转向试验台的研究》文中研究表明随着电子科技的成熟发展和成本的降低,电动助力转向(EPS)作为一个低能耗,高效率和环保的产品受到人们的广泛关注。电控技术作用在汽车转向系统中,使得笨重复杂的液压系统被取代,电动助力转向(EPS)帮助驾驶员在转向时更加轻松灵活。在EPS的发展的基础上,电动助力转向试验台作为EPS的研发测试调校平台也受到了重视。本文根据中国汽车技术研究中心的委托,研制一套基于硬件在环仿真(HIL)的电动助力转向试验台。具体测试方案是根据国家相关标准设计的9个实验项目,使得测试结果可以反映EPS各部分性能。为了便于测试,整个实验方案分别通过辅助控制器和HIL系统来实现。根据实验需要,本文设计和搭建EPS实验台的总体机械结构。辅助控制器根据测试方案,控制两个伺服电机模拟方向盘扭矩输入和负载扭矩,作用在EPS总成上模拟整车转向环境。实验数据通过德国T5扭矩传感器来检测输入扭矩和负载扭矩,助力电机电流和EPS ECU吸收电流则使用LEM公司的电流传感器来采集。辅助控制器采集到扭矩和电流信号后,上传到PC机的上位机,由PC机上的编写的VC程序解析收到的数据,并把相应测试结果曲线显示出来。试验台通过辅助控制器测试完成后,本文把设计的电动助力转向试验台连接到dSPACE系统构成HIL系统,在dSPACE的ControlDesk上编写实验模型,用Stateflow实现实验的具体测试方案,测试EPS系统的性能,并在ControlDesk的显示界面上显示试验曲线以供分析。
马水[7]2010年在《汽车电动助力转向（EPS）系统技术研究》文中研究说明电动助力转向(EPS)系统是一种新型的车辆转向控制系统,该系统能根据驾驶员的转向需求,提供合适的转向助力。与液压助力转向系统相比,它具有燃油经济性、安全性和环保性等优点。近年来汽车转向系统由机械式向电动式发展,大部分中高档车都配备了电动助力式转向机构,EPS的研究在国内外都在积极展开,已成为汽车工业热门研究课题,具有巨大的研究意义和价值。本课题研制了一套基于DSP的电动助力转向系统控制器。本控制器采用目前国际市场上先进、功能强大的32位定点DSP芯片TMS32OF2812。首先分析电动助力转向系统的结构、工作原理及组成部分,为EPS系统的开发和各部件选取提供了依据;同时,对汽车电动助力转向的控制策略进行了详细的阐述,确定控制算法。接着建立EPS系统动力学模型,并利用MATLAB/SIMULINK进行系统控制性能仿真实验。通过仿真分析验证所选用PID算法的控制效果。然后通过分析电动助力转向系统电子控制单元的功能,开发出以DSP2812为主控制单元,STC公司89C52单片机为子控制单元的控制系统。电控硬件电路的设计包括:电源模块、执行机构的驱动电路模块、传感器处理电路模块、CAN总线主控制以及子系统控制电路模块。系统具有实时采集信号的功能,根据采集的数据信号,确定电动机输出的目标电流。利用PWM脉宽调制技术,通过H桥式电路控制电动机的输出电流和转向,实现助力转向的功能。并采用基于中断的模块化设计方法编写出与硬件相应的程序。最后,介绍自主研制的实验板,对所设计的硬件电路和软件系统进行模拟实验,实验结果表明,本文所设计的EPS系统控制器性能稳定,达到科技论文写作的要求。
胡延平[8]2015年在《汽车电动助力转向与稳定性控制系统集成控制关键技术研究》文中研究指明近年来汽车作为运载工具在世界范围内迅速发展和普及,并迅速朝着智能电子化的方向发展。汽车电动助力转向系统(Electronic power steering system,EPS)和汽车稳定性控制系统(Electronic Stability Program, ESP)作为转向和制动领域内广泛应用的电控系统,两者之间的集成控制问题是研究的热点。本文针对汽车电动助力转向与稳定性控制系统的集成控制开展深入的理论与试验研究。论文首先回顾EPS和ESP系统的发展,介绍两系统的基本工作原理,总结目前国内外的研究现状,并引出汽车底盘集成控制问题的研究方向。根据转向系统的机械和电气结构,建立EPS系统的输入、输出模型。综合考虑汽车在原地转向、中低速转向时的转向轻便性能、中高速转向时的操纵稳定性以及路感方面的要求,设计了EPS多模式控制策略和方法,分别对助力模式、回正模式、阻尼模式、跛行模式进行建模仿真分析。根据集成系统的传感器配置,提出了基于回正力矩的路面附着系数估计方法,并采用非线性观测器对汽车的纵侧向速度进行观测,为ESP系统提供必要的状态参数估计。针对汽车在极限失稳工况时,汽车的实际模型与线性二自由度模型发生较大偏差,常规的线性控制器无法达到最佳的效果,设计的横摆力矩控制器采用基于输出反馈的非线性H。控制。在分析EPS系统和ESP系统之间相关性的基础上,对集成控制的架构进行了设计,即采用分层集成控制架构。在考虑汽车行驶过程中的转向轻便性和操纵稳定性之间耦合作用的基础上,从转向轻便性、操纵稳定性的角度出发,通过决策分配设计集成控制规则,运用模糊控制的方法设计了EPS/ESP集成控制的上层决策控制器。在对比研究国内外驾驶员在环试验台的基础上,采用基于NI PXI与DYNAware的集成系统驾驶员在环试验台的解决方案,使用DYNAware提供的叁维动画DYNAanimation组建了完整的“人—车—环境”闭环驾驶环境。依据自行设计搭建的集成系统驾驶员在环试验平台以及实车试验,对提出的EPS/ESP集成控制方法进行验证,结果表明集成控制对于改善汽车底盘的综合性能有着显着作用。
苑志超[9]2008年在《轻中型商用车电动助力转向系统的研究》文中研究指明电动助力转向(EPS)系统不仅具有体积小、重量轻、结构简单、安装和维修方便、节能环保的优点,而且可以改善汽车的操纵性能、提高驾驶舒适性和安全性,已渐渐取代液压助力转向(HPS)系统,可广泛应用于乘用车、商用车等众多车型。目前,针对轻中型商用车电动助力转向系统,国内外尚无相关文献和研究,因此研究开发轻中型商用车的电动助力转向系统并使之推广应用,对提高我国汽车产业的技术水平有极为重要的意义。本学位论文旨在对轻中型商用车电动助力转向系统的关键技术进行研究,为轻中型商用车的电动助力转向系统的设计与开发提供了较为系统的理论依据。本文的主要内容及研究成果有:设计了适用于轻中型商用车电动助力转向系统的两种助力传动耦合机构,通过对这两种方案的动力学及运动学分析,以及对转向性能影响的分析与比较,选取适用于商用车的助力传动耦合机构,为后面的系统设计提供了理论依据。根据轻中型商用车的助力传动耦合机构设计轻中型商用车EPS系统,进行硬件选用与分析;建立了轻中型商用车EPS系统的动力学模型,进一步推导得到适合控制的状态方程;提出了评价综合EPS系统和转向操纵性能指标,并推导相关表达式;通过计算与仿真研究各可变参数对转向操纵性能指标的影响,为EPS系统各参数的选择和优化打下理论基础,为优化、开发系统做好准备。分析了商用车的助力特性曲线的特点,提出了轻中型商用电动助力转向系统中转向助力特性曲线设计要求并研究了具体设计方法,结合某车型给出具体设计实例。为后面的助力控制提供理论依据,为实际应用打下了理论基础。对EPS系统的控制策略进行分析,重点对车用永磁无刷直流电机进行相关研究。研究了直流电机的位置检测技术及弱磁原理,对EPS系统中电机控制进行仿真分析,为研制EPS控制系统提供必要的理论依据。
李可[10]2008年在《汽车电动助力转向故障诊断系统的设计》文中认为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(EPS)是一种全新的汽车动力转向技术,具有节能环保的优点,与汽车的发展主题相符。随着现代汽车工业的发展,汽车电控系统不断增多,这些复杂的系统,使得汽车故障自诊断功能要求越来越高。本文主要围绕国家自然科学基金项目:电动助力转向与汽车性能协调系统的分析及综合控制研究(项目编号:50475121),针对EPS故障分析和诊断展开研究。主要内容如下:首先,建立了EPS系统的基本故障树模型,确定系统的故障形式,了解故障发生的原因和故障模式的传播途径,以实际开发的转向轴助力式电动助力转向系统为研究对象,建立了转向轴助力式电动助力转向系统的具体故障树模型,并对其主要故障进行了诊断分析。其次,提出了将CAN总线技术应用到EPS系统故障诊断中的思想,阐述了基于神经网络的故障珍断策略,查找故障,执行相应操作。设计了包括控制单元的传感器故障信号采集电路及CAN控制器的EPS故障诊断系统,给出了详细的硬件电路图及ARM处理器-LPC2131单片机之间的接口硬件电路图,软件设计主要包括控制系统的程序设计,CAN总线接口的程序设计,包括一些初始化程序,信号采集,故障诊断显示程序等。最后,利用Visual Basic语言完成了故障诊断系统的上层管理系统监控界面的设计,实现与故障节点的数据交换,达到诊断控制的要求。实验测试结果表明,本文提出的基于CAN总线的EPS故障诊断系统的方案是可行的,且系统的各个部分运行稳定、可靠,满足设计功能和要求。
参考文献：
[1]. 基于整车多体动力学模型的电动助力转向虚拟试验研究[D]. 马星辰. 南京理工大学. 2008
[2]. 中型越野车采用电动助力转向的研究[D]. 江海霞. 武汉理工大学. 2008
[3]. 电动转向器控制系统研究[D]. 徐汉斌. 武汉理工大学. 2007
[4]. 汽车电动助力转向控制策略的研究及联合仿真分析[D]. 田正新. 湖南大学. 2012
[5]. 基于ADAMS的电动助力转向汽车联合仿真与控制研究[D]. 于冬. 东北大学. 2010
[6]. 基于硬件在环仿真的电动助力转向试验台的研究[D]. 胡坚. 武汉理工大学. 2012
[7]. 汽车电动助力转向（EPS）系统技术研究[D]. 马水. 河北工业大学. 2010
[8]. 汽车电动助力转向与稳定性控制系统集成控制关键技术研究[D]. 胡延平. 合肥工业大学. 2015
[9]. 轻中型商用车电动助力转向系统的研究[D]. 苑志超. 青岛科技大学. 2008
[10]. 汽车电动助力转向故障诊断系统的设计[D]. 李可. 江苏大学. 2008
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