车辆胎压突变的EPS主动控制和失稳轨迹分析

摘要

近年来，车辆行驶中由于胎压发生突变而引起的事故频频发生，车辆的胎压突变事故骤然增多。为避免胎压发生突变而引发的严重后果，本文建立主动控制系统使偏航车辆回到正确的轨迹。EPS（电动助力转向系统）是一项对汽车非常重要的技术，可以有效提高汽车的安全性、高效性、操纵稳定性、环保节能等。随着EPS在汽车上的广泛应用，近些年对EPS的研究已经成为了焦点，本文提出的车辆胎压突变的EPS主动控制和失稳轨迹分析，是EPS在汽车胎压突变的情况下，EPS可以主动进行控制把失稳车辆的轨迹保持在原来行驶的车道内，保证车辆在胎压突变时不发生碰撞，侧翻等事故，最大限度的减少胎压突变造成的危害。
　　首先通过对EPS的结构原理分析，建立了简化的EPS物理模型并对其进行动力学分析，建立EPS的动力学模型，并且结合EPS模型建立了车辆的二自由度模型。
　　其次调研国内外研究现状，分析了胎压发生突变这一复杂现象的原因并总结了胎压发生突变后车辆的运动特征，在二自由度车辆动力学模型基础上对胎压发生突变而失稳的车辆所需要的控制力矩进行了计算，为胎压突变的控制策略提供了基本依据。本文以实现EPS控制模式决策和主动控制系统功能为目标，设计了EPS主动控制系统总体控制策略，车辆正常行驶时EPS进行正常转向助力控制，当车辆发生胎压突变时EPS开始进行主动控制。对于胎压突变后的车辆稳定性控制问题，在分别分析了横摆角速度及质心侧偏角对稳定性的影响之后，确定以轮胎模型和二自由度车辆模型为参考模型，计算车辆所需控制力矩实际值与理想值的偏差，通过模糊PID控制器控制电机输出所需大小的控制力矩。
　　最后，用Carsim软件建立了胎压突变的轮胎模型，并且建立了MATLAB/Simulink的EPS主动控制仿真模型，分别对EPS进行了助力仿真分析和胎压突变下的主动控制仿真分析。分别对车辆各个车轮轮胎胎压突变时的EPS主动控制进行了仿真，并且对比分析，根据得到的仿真曲线绘制车辆在胎压突变时EPS采取主动控制下的车辆轨迹，保证车辆行驶在车道内，提高了行驶过程中的安全性。

目录

摘要

1 绪论

1．1 课题背景

1．2 助力转向系统的发展历程

1．3 电动助力转向系统国内外发展现状

1．3．1 国内发展现状

1．3．2 国外发展现状

1．4 胎压突变EPS主动控制国内外研究现状

1．4．1 国内研究现状

1．4．2 国外研究现状

1．5 论文研究的目的和意义

1．6 论文研究的内容

2 车辆的动力学建模

2．1 电动助力转向系统的原理

2．1．1 EPS系统的结构原理

2．1．2 EPS系统的基本类型

2．2 EPS系统动力学模型研究

2．3 车辆的二自由度数学模型

2．4 建立轮胎胎压突变模型

2．5 本章小结

3 胎压突变的原因及识别

3．1 胎压突变发生的原因

3．2 胎压突变的识别算法研究

3．2．1 胎压变化理论模型

3．2．2 基于胎压变化速率的胎压突变识别

3．3 胎压监测系统介绍

3．3 胎压监测系统介绍

3．4 本章小结

4 胎压突变的EPS主动控制策略

4．1 EPS主动控制总体结构

4．2 EPS常规助力转向控制

4．2．1 助力特性理论分析

4．2．2 助力转向控制策略

4．3 EPS主动控制策略

4．3．1 跨道时间的计算

4．3．2 EPS主动控制力矩计算

4．4 本章小结

5 胎压突变的EPS主动控制建模与仿真分析

5．1 EPS主动控制系统Matlab建模

5．1．1 跨道时间计算模型

5．1．2 EPS模型建立

5．1．3 车辆二自由度模型的建立

5．1．4 基于Uni-tire的胎压突变轮胎模型

5．2 胎压突变的EPS主动控制仿真分析

5．2．1 EPS常规助力仿真分析

5．2．2 右前轮胎压突变的EPS主动控制仿真分析

5．2．3 右后轮胎压突变的EPS主动控制仿真分析

5．3 跨道时间仿真分析

5．4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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