汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制及優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、電動助力轉(zhuǎn)向(EPS)是近年來發(fā)展起來的汽車工程領(lǐng)域的高新技術(shù)，代表著汽車動力轉(zhuǎn)向技術(shù)的發(fā)展方向。EPS是一個(gè)機(jī)械裝置和電氣裝置緊密結(jié)合的系統(tǒng)，要使EPS系統(tǒng)按所設(shè)計(jì)的控制方法實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的轉(zhuǎn)向操縱性能，必須深入研究EPS子系統(tǒng)與整車大系統(tǒng)之間的性能匹配問題，其中，EPS助力特性的匹配以及EPS助力電機(jī)轉(zhuǎn)動慣量、減速機(jī)構(gòu)傳動比、扭矩傳感器剛度的匹配設(shè)計(jì)是決定EPS及整車轉(zhuǎn)向操縱性能的關(guān)鍵問題。本文主要對電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制方法和EPS主要

2、參數(shù)的匹配及試驗(yàn)技術(shù)進(jìn)行了研究和探討。 首先，對汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其動力學(xué)特性進(jìn)行分析，建立了三自由度汽車模型與EPS系統(tǒng)集成的數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上，通過對EPS助力特性的分析，給出了裝有EPS系統(tǒng)的汽車轉(zhuǎn)向操縱性能的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對轉(zhuǎn)向靈敏度和轉(zhuǎn)向路感這兩個(gè)重要指標(biāo)進(jìn)行了深入研究，并建立了EPS主要設(shè)計(jì)參數(shù)和控制參數(shù)的穩(wěn)定性判別準(zhǔn)則。 其次，在分析常用的三種助力特性曲線的基礎(chǔ)上，提出了助力特性的設(shè)計(jì)原則。通過對常

3、規(guī)助力控制和阻尼控制模式的分析，提出了基于模糊T—S模型的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法來確定助力電機(jī)的目標(biāo)電流，用單神經(jīng)元自適應(yīng)控制器跟蹤目標(biāo)電流的EPS控制策略，將常規(guī)助力控制和阻尼控制集成到一個(gè)控制算法中。仿真結(jié)果表明，該控制策略對抑制汽車高速行駛時(shí)轉(zhuǎn)向盤回正時(shí)的擺振現(xiàn)象有一定的效果，并能較好地滿足助力要求。 然后，從結(jié)構(gòu)選擇和參數(shù)匹配兩個(gè)方面分別研究了助力電機(jī)、減速機(jī)構(gòu)及扭矩傳感器的匹配問題。通過仿真計(jì)算，分析了EPS主要參數(shù)對汽車的

4、轉(zhuǎn)向靈敏度、路感、轉(zhuǎn)向盤把持力矩及整車動態(tài)性能的影響，給出了EPS主要參數(shù)的設(shè)計(jì)原則。從理論上分析了EPS助力電機(jī)與減速機(jī)構(gòu)傳動比、轉(zhuǎn)向系傳動比以及轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)速之間的匹配關(guān)系，以轉(zhuǎn)向靈敏度和轉(zhuǎn)向路感為目標(biāo)函數(shù)，建立了EPS系統(tǒng)參數(shù)的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型，并采用遺傳算法對EPS系統(tǒng)的主要參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。 最后，設(shè)計(jì)開發(fā)了以ARM S3C44BOX單片機(jī)為核心的EPS控制器及相應(yīng)的控制軟件。為了驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的EPS控制系統(tǒng)的實(shí)際效果，