电动液压助力转向系统动力学分析与控制策略研究

摘要

转向性能是汽车的主要性能之一，不仅影响汽车的操纵稳定性与车辆的行驶安全性，而且对驾驶员的乘坐舒适性起重要作用。汽车电动液压助力转向系统（EHPS：Electric Hydraulic Power Steering）兼具液压助力转向系统的柔顺手感和电助力转向系统的燃油经济性，在汽车上得到了广泛应用。因此，EHPS动力学分析与控制策略的研究成为车辆转向性能研究的关键和热点。
　　论文在江苏省常州市人才计划项目和企业横向课题的支持下，以某乘用车电动液压助力转向系统为研究对象，进行系统建模与分析及控制策略的研究，主要内容如下：
　　1.依据汽车系统动力学及流体力学基本原理，建立了转向机械系统、非线性液压系统及与整车三自由度相结合的机械液压耦合的多体动力学模型，运用龙格库塔法求解其瞬态响应，从转向系统性能及整车层面进行系统动力学分析，并对转向系统进行关键参数的敏感性分析，研究关键参数对转向性能及整车操稳性的影响，结果表明：在方向盘力阶跃输入下扭杆刚度、小齿轮半径、转向传动比及活塞面积等参数对助力油压、齿条位移等瞬态响应的影响较大，对整车的横摆角速度、侧倾角及质心侧偏角的瞬态响应也有一定的影响。
　　2.对电动液压助力转向系统的控制理论进行探讨，根据助力特性曲线的基本要求，设计助力特性曲线的形式，再分析转阀结构特性。通过控制助力电机转速来调节泵的输出流量进而实现助力随车速等工况的变化而变化。
　　3.搭建电动液压助力转向系统试验测试平台，设计并加工试验台的机械结构及控制模块。利用实验测试平台对助力电机的助力特性进行综合测试，并对实验结果进行处理，分析电动液压转向系统的助力特性，并绘制助力曲线图。
　　4.以电动液压助力特性曲线的设计要求及试验台绘制的原助力电机的助力特性曲线为基础，通过MATLAB模糊控制工具箱编辑模糊规则，设计助力曲线，并与原助力电机助力曲线进行对比分析，结果表明助力特性曲线满足基本的助力要求，实现助力随车速、方向盘角速度的变化而变化。
　　论文中对电动液压助力转向系统进行关键参数的敏感性分析与性能研究为产品的开发及对整车的匹配设计提供工程借鉴；制订的模糊控制策略对电动液压助力转向控制器的设计具有一定的理论指导意义。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪 论

1.1 课题研究的背景与意义

1.2 转向系统概述

1.3 电动液压助力转向系统研究现状

1.4 课题研究思路与内容安排

第2章 电动液压助力转向系统的建模与分析

2.1 转向系统模型的建立

2.2 整车动力学模型的建立

2.3 各系统模型边界条件的建立

2.4 机液耦合状态方程的建立

2.5 仿真分析

2.6 本章小结

第3章 电动液压助力转向系统助力曲线设计

3.1 助力特性曲线的基本要求

3.2 电动液压助力转向助力曲线分析

3.3 转阀特性

3.4 本章小结

第4章 电动液压助力转向系统测试平台的搭建

4.1 测试系统平台概述

4.2 测试系统机械结构设计

4.3 测试系统硬件设计

4.4 测试系统软件设计

4.5 助力特性曲线的逆向工程

4.6 电动液压助力转向系统的助力特性曲面图

4.7 本章小结

第5 章 电动液压助力转向模糊控制器的设计

5.1模糊控制算法概述

5.2 转向助力的模糊控制器设计

5.3系统助力特性曲面

5.4 本章小结

总结与展望

1．论文主要的研究工作及结论

2．展望

参考文献

附录A(攻读硕士学位期间发表的论文)

致谢