汽車EPS動態(tài)特性及半實物仿真技術(shù)研究.pdf

1、汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是影響汽車操縱穩(wěn)定性、主動安全性和舒適性的關(guān)鍵部件，是汽車橫向動力學(xué)的主要研究課題。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）由于其節(jié)能、環(huán)保、更加優(yōu)越的操縱性能和轉(zhuǎn)向路感等特點，成為現(xiàn)在動力轉(zhuǎn)向技術(shù)研究的焦點。目前國外的EPS系統(tǒng)已較為成熟，而國內(nèi)的相關(guān)研發(fā)還處在初級階段，我國汽車產(chǎn)業(yè)急需研究開發(fā)這種高新技術(shù)產(chǎn)品，因此，對這種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進行研究和開發(fā)是很有必要的。
　　本文對EPS系統(tǒng)的動態(tài)特性進行深入分析，并以EPS產(chǎn)品開發(fā)為目的進

2、行了半實物仿真技術(shù)研究，主要研究內(nèi)容如下：
　　建立了EPS系統(tǒng)的非線性動力學(xué)模型；詳細(xì)分析了轉(zhuǎn)向阻力矩形成機理和特性，結(jié)合非線性Magic Formula半經(jīng)驗輪胎模型、三自由度整車模型，建立了較為完善的整體系統(tǒng)動力學(xué)模型。
　　采用轉(zhuǎn)向輕便性、轉(zhuǎn)向回正性、轉(zhuǎn)向靈敏度、轉(zhuǎn)向路感和操縱穩(wěn)定性作為EPS系統(tǒng)性能的評價指標(biāo)。對EPS系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向靈敏度和轉(zhuǎn)向路感在頻域響應(yīng)的動態(tài)特性進行了研究，推導(dǎo)了轉(zhuǎn)向靈敏度和轉(zhuǎn)向路感的傳遞函數(shù)，分

3、析了EPS系統(tǒng)對轉(zhuǎn)向靈敏度和轉(zhuǎn)向路感的頻域響應(yīng)特性的影響，并考察了EPS系統(tǒng)中的主要參數(shù)對這兩個性能的影響。
　　在三種常見助力特性曲線的基礎(chǔ)上設(shè)計了直線型助力特性曲線，采用助力控制和回正控制確定電動機的助力電流，通過方向盤轉(zhuǎn)角信號判斷控制模式的切換；通過PID控制算法跟蹤目標(biāo)電流，仿真結(jié)果表明跟蹤效果良好。
　　基于MATLAB\Simulink平臺，對EPS系統(tǒng)和整車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的模型及控制策略進行了仿真模型搭建。通過EPS

4、系統(tǒng)的時域響應(yīng)特性，從轉(zhuǎn)向輕便性、轉(zhuǎn)向回正性、轉(zhuǎn)向靈敏度、轉(zhuǎn)向路感和操縱穩(wěn)定性這五個評價指標(biāo)對EPS系統(tǒng)進行動態(tài)特性分析。研究表明，所設(shè)計控制策略的EPS系統(tǒng)具有良好的動態(tài)特性，中低速轉(zhuǎn)向輕便性和中高速轉(zhuǎn)向路感良好，轉(zhuǎn)向靈敏度性能良好，轉(zhuǎn)向回正性能和操縱穩(wěn)定性能提高。
　　最后，在分析現(xiàn)有臺架的基礎(chǔ)上，進行了臺架試驗設(shè)計和半實物仿真技術(shù)研究，搭建了EPS系統(tǒng)半實物仿真的軟硬件平臺，為進一步開展EPS性能和控制策略研究、產(chǎn)品開發(fā)和測