基于ADAMS的电动助力转向系统仿真研究

摘要

汽车转向系统是影响汽车操纵稳定性、行驶安全性和驾驶舒适性的关键部件。在追求高效节能、高舒适性和高安全性的今天，电动助力转向系统(EPS)作为一种全新的汽车动力转向系统，以其节能、环保、更佳的操纵特性和转向路感，成为动力转向技术研究的焦点。 计算机技术的迅速发展，机械系统多体动力学软件ADAMS的开发，为电动助力转向系统的研究提供的更为方便有效的平台。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的结构、工作原理、关键部件、分类、特点、发展及现状等进行了阐述：简要介绍了多体动力学的理论基础，对大型对体系统动力学仿真软件ADAMS进行了详细的介绍。 利用多体动力学理论，应用ADAMS/CAR模块建立了装备EPS系统的整车多体动力学模型，包括前/后悬架模型、转向系统模型、前后车轮模型、传动与制动系统模型、路面谱。针对转向系统应用新的加载助力方法，进行相关文件的编写。 讲解了助力特性的要求和分类，然后针对所确定的仿真试验进行了驾驶员控制文件的编写。利用前面建立的整车模型对直线型、折线型、曲线型三种助力特性进行操纵稳定性的轻便性和路感仿真分析。并讨论了确定助力特性的一般过程。 运用联合仿真技术，将MATLAB软件中建立起来的控制系统与ADAMS中的机械系统仿真模型联系起来，将助力作为机械系统的输入和控制系统的输出，将机械系统输出的方向盘转矩和车速信号等作为控制系统的输入，进行机电一体化联合仿真分析。仿真结果表明：在助力中加入横摆补偿可以提高汽车的稳定性，在系统中加入阻尼补偿和回正补偿可以改善车辆转向性能、提高回正速度、抑制方向盘振荡、保持路感。

目录

文摘

英文文摘

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第1章绪论

1.1电动助力转向系统概述

1.2电动助力转向系统简介

1.2.1 EPS结构及工作原理

1.2.2电动助力转向的关键部件

1.2.3电动助力转向系统的分类

1.2.4电动助力转向系统的特点

1.2.5电动助力转向系统的优点和发展方向

1.3 EPS国内外研究现状

1.4本文主要研究的内容及目的

1.5本章小结

第2章多体动力学理论基础及ADAMS软件介绍

2.1多体动力学简介

2.1.1多体动力学研究现状

2.1.2多体动力学的研究方法

2.1.3多体系统动力学在汽车动力学分析中的应用

2.2多体动力学仿真软件ADAMS介绍

2.2.1 ADAMS软件简介

2.2.2自由度的计算

2.2.3 ADAMS软件的分析和计算方法

2.3 ADAMS数值求解发散的原因及解决技巧

2.4本章小结

第3章基于ADAMS/CAR的多体动力学模型建立

3.1建模参数的获取

3.1.1参数类型

3.1.2技术参数

3.1.3尺寸参数

3.1.4质量特性参数

3.1.5力学特性参数

3.1.6外界参数

3.2 ADAMS/CAR的建模步骤与模型的简化

3.3仿真模型的整车建立

3.3.1前悬架模型

3.3.2后悬架模型

3.3.3转向系建模及助力作用的施加

3.3.4轮胎模型及路面谱的建立

3.3.5传动和制动模型

3.3.6整车模型的建立

3.4本章小结

第4章EPS系统助力特性的研究

4.1助力特性的概念

4.2助力特性要求

4.3助力特性曲线

4.3.1直线型助力特性

4.3.2折线型助力特性

4.3.3曲线型助力特性

4.4本文操纵稳定性试验内容

4.5仿真试验文件的编写

4.6仿真结果的分析

4.6.1三种助力特性下汽车操纵稳定性仿真比较

4.6.2直线型助力特性汽车操纵稳定性仿真比较

4.6.3折线型助力特性汽车操纵稳定性仿真比较

4.6.4曲线型助力特性汽车操纵稳定性仿真比较

4.7本文确定的一组直线型助力特性曲线

4.8本章小结

第5章电动助力转向系统的补偿控制研究

5.1引言

5.2联合仿真的概述

5.3 EPS联合仿真的分析过程

5.3.1模型的输入与输出变量

5.3.2 EPS控制系统模型

5.3.3联合控制模型的建立

5.3.4横摆角速度补偿策略仿真分析

5.3.5回正补偿和阻尼补偿控制策略仿真分析

5.4本章小结

第6章总结与建议

6.1总结

6.2建议

参考文献

附录

致谢