純電動(dòng)汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)理研究與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著現(xiàn)代控制理論和微電子技術(shù)的發(fā)展，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)已經(jīng)成為近年來車輛工程領(lǐng)域中的一個(gè)研究熱點(diǎn)，越來越受到大專院校、科研機(jī)構(gòu)和汽車廠家的關(guān)注。本論文以純電動(dòng)汽車的轉(zhuǎn)向軸式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為主要研究對(duì)象，采用理論分析、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)仿真、臺(tái)架和實(shí)車實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，對(duì)軸助力式EPS的工作機(jī)理進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究，主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　 1、詳細(xì)分析了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理及其特點(diǎn)，其后對(duì)系統(tǒng)的控制策略和算法進(jìn)行了深

2、入研究，通過分析車輛和駕駛員對(duì)轉(zhuǎn)向控制的要求和特點(diǎn)，確定了對(duì)助力特性的基本要求。
　　 2、在電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制中采用了助力控制、回正控制、阻尼控制和補(bǔ)償控制等控制策略，同時(shí)分析和比較了三種助力特性曲線，提出了適用于純電動(dòng)汽車EPS的理想助力模型，由該模型得到的助力特性曲線為小轉(zhuǎn)角時(shí)為直線型而大轉(zhuǎn)角時(shí)為斜率變化較大的二次曲線，并給出了實(shí)現(xiàn)該特性曲線的基本算法，該算法在以后的計(jì)算機(jī)仿真和實(shí)際控制器設(shè)計(jì)及臺(tái)架和實(shí)車實(shí)驗(yàn)中檢驗(yàn)了其正確性

3、。確定的該助力模型及由此得出的助力曲線，很好地兼顧了轉(zhuǎn)向輕便性和路感的關(guān)系。
　　 3、將ADAMS動(dòng)力學(xué)仿真軟件引入到EPS系統(tǒng)中，進(jìn)行純電動(dòng)汽車整車ADAMS建模，在ADAMS/car中建立了包括前/后懸架、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、前后車輪及路面譜在內(nèi)的整車多體動(dòng)力學(xué)仿真模型，并進(jìn)行了整車穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向仿真試驗(yàn)。同時(shí)還在Matlab/Simulink環(huán)境中建立了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)新型助力特性的曲線控制策略和控制器的控制模型，將ADAMS/car中

4、所建立的整車模型通過軟件接口導(dǎo)入到MATLAB/simulink中，與MATLAB中建立的EPS控制系統(tǒng)的仿真模型連接起來，將ADAMSMS/car與Matlab/Simulink相結(jié)合，進(jìn)行復(fù)雜的聯(lián)合仿真分析。仿真結(jié)果說明以ADAMS中建立的整車動(dòng)力學(xué)模型與MATLAB中建立的控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型聯(lián)合起來研究電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是有效的。同時(shí)，仿真結(jié)果也證明了本文提出的控制策略和算法的正確性和有效性。
　　 4、進(jìn)行了EPS系統(tǒng)的軟

5、硬件設(shè)計(jì)，從硬件和軟件上開發(fā)了基于純電動(dòng)汽車的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了EPS的主要功能。詳細(xì)分析了EPS系統(tǒng)的關(guān)鍵零部件的選用及匹配原則，針對(duì)ECU輸入和輸出信號(hào)的不同特點(diǎn)進(jìn)行了分析，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的處理控制電路。助力電機(jī)采用直流永磁有刷電機(jī)，由4個(gè)NMOS管構(gòu)成的H橋驅(qū)動(dòng)，其控制采用脈寬調(diào)制PWM和助力電機(jī)電流Fuzzy_PID的反饋控制。系統(tǒng)軟件分上下兩層，上層完成控制策略與算法，下層完成助力電機(jī)電流的閉環(huán)控制，并給出主要軟件模塊流程圖

6、，為進(jìn)一步模擬試驗(yàn)提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
　　 5、研究了電動(dòng)助力系統(tǒng)臺(tái)架實(shí)驗(yàn)方案。對(duì)實(shí)驗(yàn)需要的各種車輛運(yùn)行工況的信號(hào)的模擬方法進(jìn)行了分析和確定，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、車速、直接由信號(hào)發(fā)生器輸入ECU，轉(zhuǎn)向扭矩信號(hào)和轉(zhuǎn)角信號(hào)取自傳感器，然后輸入ECU，轉(zhuǎn)向阻力矩采用彈簧模擬，完成了EPS實(shí)驗(yàn)臺(tái)架的設(shè)計(jì)，并在該臺(tái)架上進(jìn)行了有無EPS助力的對(duì)比試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明加入EPS后轉(zhuǎn)向輕便性大大提高，隨后進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)車實(shí)驗(yàn)。
　　 6、提出了低