电动助力转向系统补偿控制策略研究

摘要

电动助力转向系统(EPS)具有节能环保、易于控制，并可与其他电控系统相互通讯，实现控制系统的集成化与智能化。其符合“中国制造2025”时代发展的需要，因而该系统的研发将具有重要的理论意义和工程实用价值。本文在EPS控制器的基础之上进行EPS补偿控制策略的研究。
　　首先，通过MATLAB/Simulink建立整车及转向系统的动力学模型，为后期基于MC9S12XS128的EPS控制策略开发打下基础。
　　其次，基于路感连续曲线型助力曲线的设计。对于时变性、非线性较强的EPS系统，采用单神经元自适应PID控制以改善电机电流动态跟踪效果。转矩微分补偿、摩擦补偿、惯性及阻尼补偿以改善EPS的动态响应特性。并在上述补偿基础之上，针对原地撒手抖动问题提出基于转矩变化率的助力死区增大控制方案。
　　再次，提出基于转角和角速度的EPS撒手回正控制方案，采用自抗扰控制算法以改善低速回正效果。考虑车速、转矩及转矩变化率的基于模糊策略高速阻尼控制方案以改善高速驾驶员路感，并且提出速度迟滞区间以保证助力与阻尼两种模式的平稳切换。
　　最后，为验证相关控制策略的有效性，进行Simulink仿真、硬件在环试验及实车试验。各工况助力仿真及试验结果表明助力补偿策略改善了EPS的动态响应特性、转向轻便性能及路感连续性。同时转向回正性能仿真及试验体现自抗扰回正控制方案的优越性，改善了低速回正效果。此外高速阻尼仿真及试验证明所提阻尼方案的有效性，改善了EPS的高速操纵稳定性。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 EPS国内外发展概况

1．2．1 EPS国外研究现状

1．2．2 EPS国内研究现状

1．3 课题研究意义

1．4 课题来源目的及研究内容

1．4．1 课题来源及目的

1．4．2 研究内容

第二章 EPS系统概述及动力学模型

2．1 EPS系统概述

2．2 汽车二自由度动力学模型

2．3 轮胎模型

2．4 转向阻力矩模型

2．5 转向系动力学模型

2．5．1 驾驶员模型

2．5．2 输入轴及转矩传感器模型

2．5．3 输出轴模型

2．5．4 齿轮齿条模型

2．5．5 助力电机数学模型

2．6 EPS控制策略关键问题分析

2．7 本章小结

第三章 EPS助力控制及其相关补偿控制策略设计

3．1 助力曲线及其控制算法设计

3．1．1 基本助力曲线设计

3．1．2 SNPID控制算法

3．2 转矩微分补偿

3．2．1 转矩微分补偿控制策略

3．2．2 转矩微分系数的优化

3．2．3 转矩微分补偿仿真结果

3．3 摩擦补偿

3．3．1 转向系统干摩擦测量

3．3．2 摩擦补偿控制策略

3．3．3 路感调节系数的设定

3．3．4 摩擦补偿仿真结果

3．4 惯性及阻尼补偿

3．4．1 惯性及阻尼补偿控制策略

3．4．2 电机台架试验

3．4．3 电机转动惯量的测量

3．4．4 惯性及阻尼补偿仿真结果

3．5 基于转矩变化率的助力死区增大控制方案

3．6 本章小结

4．第四章EPS回正及阻尼控制策略

4．1 回正控制

4．1．1 撒手回正工况判断

4．1．2 回正控制策略

4．2 基于模糊策略的高速阻尼控制

4．2．1 模糊策略简介

4．2．2 速度迟滞区间

4．2．3 阻尼控制策略

4．3 本章小结

5．第五章EPS台架试验及实车试验

5．1 EPS台架试验

5．1．1 EPS硬件在环试验台

5．1．2 转矩正弦输入试验

5．1．3 转矩冲击试验

5．1．4 回正试验

5．2 实车试验

5．2．1 试验仪器

5．2．2 助力循环试验

5．2．3 快速换向试验

5．2．4 原地撒手试验

5．2．5 原地转角阶跃试验

5．3 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况