电动液压助力转向系统特性分析及试验研究

摘要

电动液压助力转向系统(简称EHPS)能根据车辆不同的转向工况，提供不同的转向助力，即可改善低速时的转向轻便性，又能保证高速时的转向手感。本文对EHPS系统的特性进行了较深入的研究。
　　 首先，通过对某汽车EHPS系统的测试，得出助力特性曲线的规律。分析了理想助力特性曲线的特点，提出助力特性曲线的设计思路。针对离散车速的助力不连续性，运用BP神经网络拟合任意车速下的助力特性曲线。
　　 对EHPS系统的能量流动和EHPS系统的各模块能量损失进行了分析，在确定EHPS系统的助力特性曲线的基础上，提出了EHPS系统的节能潜力。
　　 结合三相直流电机的工作原理，建立转速外环控制和电流内环控制的双闭环控制系统，采用自适应模糊PID控制器对电机转速进行控制，并与PID控制器进行比较，得出自适应模糊PID控制器的控制效果更好。
　　 建立了EHPS的系统的助力控制仿真模型和能耗仿真模型。通过助力仿真，得出不同车速和不同转向盘转角输入速度下的助力特性曲线、转向轻便性曲线、方向盘转矩与侧向加速度的关系曲线。通过能耗仿真，分析了系统各模块的能量损失情况，并得出电机和液压系统的能耗最大。
　　 对实车进行了助力试验和能耗试验。通过助力试验进一步验证了EHPS系统的助力特性；通过能耗试验研究了EHPS系统功率消耗情况。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 汽车助力转向系统的现状及发展趋势

1.2 EHPS系统的结构与工作原理

1.2.1 EHPS系统的结构

1.2.2 EHPS系统的工作原理

1.3 EHPS系统的国内外研究现状

1.4 本课题的研究目的及意义

1.5 本课题研究的主要内容

第二章 EHPS系统的助力特性曲线研究

2.1 EHPS系统的助力特性分析

2.1.1 EHPS系统助力特性测试

2.1.2 EHPS系统助力特性分析

2.2 EHPS系统的助力特性曲线的设计思想

2.2.1 理想的EHPS系统助力特性曲线特点

2.2.2 助力特性曲线的设计

2.3 助力特性曲线的BP神经网络优化

2.3.1 BP神经网络

2.3.2 BP神经网络在MATLAB中的仿真

2.5 本章小结

第三章 EHPS系统的能耗分析

3.1 EHPS系统的能量流动

3.2 EHPS系统各模块能量损失分析

3.2.1 ECU的能量损失分析

3.2.2 无刷直流电机的能量损失分析

3.2.3 液压系统的能量损失分析

3.2.4 机械转向机构的能量损失分析

3.3 本章小结

第四章 EHPS系统中的无刷电机控制策略的研究

4.1 无刷直流电机结构组成及工作原理

4.1.1 无刷直流电机的结构

4.1.2 无刷直流电机工作原理

4.2 电机的数学模型

4.3 无刷直流电机的PWM调速原理

4.4 无刷直流电机控制策略研究

4.4.1 双闭环调速系统

4.4.2 无刷直流电机的自适应模糊PID控制

4.5 无刷直流电机的控制仿真

4.6 本章小结

第五章 EHPS系统建模及仿真

5.1 EHPS系统仿真模型

5.1.1 机械转向机构模型

5.1.2 液压系统模型

5.1.3 电机动力学模型

5.1.4 车辆模型

5.1.5 EHPS系统助力控制模型

5.1.6 EHPS系统能耗仿真模型

5.2 EHPS系统助力仿真分析

5.2.1 不同车速下的转向助力仿真分析

5.2.2 不同方向盘角速度下的助力仿真分析

5.2.3 转向轻便性仿真分析

5.2.4 方向盘转矩与侧向加速度关系分析

5.3 EHPS系统能耗仿真分析

5.4 本章小结

第六章 EHPS系统的试验研究

6.1 实车数据采集测试系统

6.2 EHPS系统的助力试验

6.4 EHPS系统的能耗试验

6.5 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间参加科研工作及发表学术论文情况