基于鍵合圖理論和Adams的EPS系統(tǒng)性能仿真與控制.pdf

1、汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)影響汽車操縱穩(wěn)定性、主動(dòng)安全性和乘坐舒適性等性能。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向作為未來(lái)汽車轉(zhuǎn)向的主流技術(shù)，將作為標(biāo)準(zhǔn)件裝備到汽車上，并將在動(dòng)力轉(zhuǎn)向領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。這是汽車技術(shù)向電子化、智能化發(fā)展的必然趨勢(shì)，是國(guó)內(nèi)外汽車工業(yè)界學(xué)者研究的焦點(diǎn)。EPS系統(tǒng)是機(jī)電耦合的系統(tǒng)，其常規(guī)建模推導(dǎo)過(guò)程通常較為復(fù)雜，容易出錯(cuò)，而鍵合圖理論為能量耦合系統(tǒng)提供了一種直觀便捷的建模方法，提高了研究效率。本文以某車型為研究對(duì)象，著重研究了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2、、模型建立、控制方法以及試驗(yàn)評(píng)價(jià)，主要工作如下：
　　 首先，在分析電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)性能要求的基礎(chǔ)上，針對(duì)研究車型的特點(diǎn)對(duì)EPS系統(tǒng)進(jìn)行選型，對(duì)關(guān)鍵零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)和校核，并基于CATIA平臺(tái)對(duì)EPS系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和虛擬裝配。
　　 其次，針對(duì)EPS系統(tǒng)機(jī)電耦合的特點(diǎn)，為了降低建模難度，提高效率，改變了傳統(tǒng)的基于牛頓力學(xué)的建模方法，運(yùn)用鍵合圖理論列畫各能域的功率鍵合圖，明確了EPS系統(tǒng)內(nèi)部的能量傳遞關(guān)系，建立了EPS

3、系統(tǒng)模型，并根據(jù)鍵合圖理論的動(dòng)力學(xué)原理在Matlab中進(jìn)行模擬臺(tái)架試驗(yàn)的轉(zhuǎn)向操縱性仿真，結(jié)果表明所研究的EPS系統(tǒng)建模和仿真方法是有效的。為了研究EPS系統(tǒng)在典型工況下對(duì)整車性能的影響，運(yùn)用ADAMS多體動(dòng)力學(xué)仿真軟件建立了整車多體動(dòng)力學(xué)模型，包括前后懸架模型、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型、輪胎和車身模型、發(fā)動(dòng)機(jī)和制動(dòng)模型。基于Insight平臺(tái)對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化，并通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性。
　　 聯(lián)合采用ADAMS與MATLAB對(duì)整車EPS控

4、制性能進(jìn)行仿真，分別進(jìn)行了雙紐線工況和角階躍工況的仿真。其中EPS常規(guī)助力控制策略中采用基于模糊控制的PD參數(shù)自整定控制方法，實(shí)現(xiàn)比例和微分控制作用的最佳組合。仿真結(jié)果表明EPS系統(tǒng)助力效果明顯，整車操縱穩(wěn)定性得到改善，模糊PD控制比傳統(tǒng)PD控制具有更好的穩(wěn)定性。
　　 最后，以國(guó)產(chǎn)某轎車為載體，搭載自行設(shè)計(jì)的控制器，進(jìn)行實(shí)車道路試驗(yàn)，分別進(jìn)行原地轉(zhuǎn)向試驗(yàn)、雙紐線試驗(yàn)、蛇行試驗(yàn)和雙移線試驗(yàn)。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，