基于ADAMS的汽车电动助力转向系统仿真分析

摘要

汽车电动助力转向系统（EPS ）是近年来发展起来的一种新型转向系统，具有节约燃料、减轻自重、提高主动安全性、有利于环保等一系列优点，正逐步取代传统的液压动力转向，成为世界汽车技术发展的研究热点之一。计算机性能的飞速提高和虚拟样机仿真技术的迅速发展，为电动助力转向技术的深入研究提供了必要的条件。ADAMS 是世界上应用最广泛的机械系统动力学仿真分析软件。本文基于ADAMS 软件，对装备EPS 系统的整车多体动力学虚拟样机模型进行了仿真控制分析。 首先对EPS 系统的结构、工作原理、特点、发展及现状等进行了阐述；简要介绍 了多体系统动力学的理论基础，对大型多体系统动力学仿真软件ADAMS 进行了详细 介绍。 利用ADAMS/View 模块建立了装备EPS 系统的整车多体动力学模型，模型包括前/后悬架、转向系统、前后车轮、路面谱，另外在转向轴上增加了扭杆传感器模型和助力转矩的简化模型，来模拟EPS 系统的助力作用。并进行了稳态转向试验的整车仿真。 研究了EPS 系统助力特性的理想形式与基本特征参数，比较分析了不同形式助力 曲线参数的影响。结合所建样机模型，确定了一种车速感应型助力特性曲线，仿真结 果证明了EPS 在提高汽车低速行驶转向时的轻便性方面有显著作用。介绍了ADAMS/Controls 联合仿真方法，研究了EPS 系统的补偿控制策略，在 MATLAB/Simulink 中建立控制模型，与ADAMS 机械系统模型结合起来，进行机电一 体化联合仿真分析。仿真结果证明，在潮湿光滑路面上行驶过程中，进行大角度快速转向，在助力中加入横摆补偿可以提高汽车的稳定性；在汽车低速行驶转向回正时，施加回正补偿可以改善汽车因摩擦转矩而导致的回正不足；在汽车高速行驶时施加阻尼控制，可以衰减方向盘抖动现象，提高操纵稳定性，防止打手现象发生。