EPS系统对车辆操纵稳定性影响的仿真研究

摘要

电动助力转向系统(EPS)是一种直接依靠电机提供辅助转矩的动力转向系统，它可以很容易地实现不同车速提供不同助力效果的功能，保证汽车在低速行驶时轻便灵活，高速行驶时稳定可靠，可提高车辆的主动安全性，并有利于环保，因此具有广泛的应用前景。国内外针对EPS系统本身特性而涉及EPS系统对汽车操纵性能影响的研究较少，汽车的操纵稳定性能一直是车辆设计中的一个重要课题。论文从理论上探讨了车辆加装EPS系统对其操纵稳定性的影响，以期从车辆操稳性的角度为EPS设计提供理论依据。 论文建立了装备比例控制、PD控制、PID控制EPS系统车辆的开环二阶动力学模型，并分别推导了其横摆角速度对转向盘转角的传递函数。论文在上述模型的基础上，针对车辆操纵稳定性的评价指标，推导了车辆在时域内稳态和瞬态响应的计算公式。在理论上对PID控制EPS系统车辆操稳性进行了研究，并完善了对普通未装EPS系统车辆横摆角速度对转向盘转角传递函数的概念。 利用Matlab的GUI平台，开发编制了装备EPS系统车辆的操稳性仿真。软件功能强大，操作简便，极大方便了对不同参数的车辆和EPS系统操稳性仿真分析。源代码开放的结构，易于进行升级与扩充，为以后类似的工作提供很好的参考。 利用所开发的仿真软件，得到了装备EPS系统汽车在转向盘角阶跃输入下的时域响应和横摆角速度频率响应。并系统全面地分析了EPS系统控制方式、控制系数和结构参数对它们的影响。仿真与分析结果表明，装备EPS会对车辆的操纵稳定性产生显著的影响，通过EPS系统控制方式、控制系数和结构参数的合理选择，能使影响有效降低。 论文建立了装备EPS系统车辆构成的人-车闭环转向系统动力学模型，探讨了EPS系统引入横摆角速度反馈对车辆行驶稳定性的影响，并利用SIMULINK进行仿真研究。得到EPS系统引入横摆角速度反馈有利于改善车辆的行驶稳定性。

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1引言

1.2电动助力转向系统(EPS)

1.3 EPS的选型

1.4国内外研究现状

1.5论文研究的目的及主要内容

2 EPS动力学模型的建立

2.1 EPS系统受力分析及其助力特性

2.2二自由度汽车模型

2.3 EPS系统的动力学模型

2.4车辆横摆角速度对转向盘转角的传递函数

2.5汽车曲线行驶的时域响应与频域响应

2.6本章小节

3仿真软件的开发

3.1软件开发的语言及平台

3.2仿真软件的特点及技术关键

3.3仿真软件的设计

3.4本章小结

4 EPS系统对转向盘角阶跃输入下时域响应的仿真分析

4.1汽车稳态响应的评价指标

4.2装备EPS系统汽车稳态响应仿真分析

4.3汽车瞬态响应的评价指标

4.4装备EPS系统汽车瞬态响应仿真分析

4.5 EPS系统参数对瞬态响应的影响

4.6本章小节

5 EPS系统对汽车频域响应的影响

5.1横摆角速度频率响应及其评价指标

5.2装备EPS系统汽车横摆角速度频率响应仿真分析

5.3 EPS系统参数对频率特性的影响

5.4本章小结

6在EPS系统中引入横摆角速度反馈

6.1引入横摆角速度反馈的必要性

6.2人—车系统转向模型的建立

6.3仿真结果

6.4本章小结

7结论及进一步工作设想

7.1结论

7.2进一步工作设想

参考文献

致谢

附录1福特ZX3整车底盘和Delphi Ⅱ型EPS系统参数

附录2攻读硕士学位期间发表论文