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电动助力转向系统的建模与联合仿真研究
作 者: 胡建峰
导 师: 陈丁跃
学 校: 长安大学
专 业: 车辆工程
关键词: 电动助力转向 ADAMS MATLAB/Simulink PID 操纵稳定性 联合仿真
分类号: U463.444
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要
电动助力转向系统是影响汽车操纵稳定性、行驶安全性的关键部件,很好的解决了汽车转向“轻”与“灵”的矛盾,以很好的操稳性能及节能环保性成为研究现代汽车的热点。在对汽车EPS进行联合仿真研究中,由于简化汽车模型的复杂性及控制算法的不确定性,建立汽车整车模型及控制策略的选择是论文研究的中心。本文中以某轿车模型为研究对象,在虚拟样机技术软件ADAMS/Car下依据轿车的简化物理模型建立整车的动力学模型,在模型中建立EPS系统的控制输入与输出变量;确定EPS系统的助力特性曲线,并根据文献资料及公式建立EPS系统的数学模型,根据数学模型在MATLAB/ Simulink软件建立系统中的各子模块,并进行联立组合,确定助力回正仿真的PID控制策略。利用建立的整车模型,根据实车试验利用ADAMS/Controls与MATLAB/Simulink软件对整车进行包括转向轻便性、回正性、转向盘角脉冲、转向盘角阶跃的汽车操纵稳定性联合仿真试验。通过对装有EPS系统与没装EPS系统的整车仿真试验对比,对整车的操纵稳定性进行对比研究分析。结果表明,装有PID控制的EPS系统的汽车比没装EPS系统的汽车有更好的操纵稳定性,提高了汽车低速转向轻便和高速转向平稳安全性。很好的解决了汽车转向“轻”与“灵”的矛盾。
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全文目录
摘要 5-6 Abstract 6-10 第一章 绪论 10-18 1.1 引言 10 1.2 汽车动力转向的发展 10-11 1.3 电动助力转向系统简介 11-14 1.3.1 EPS的基本构造及工作原理 11-12 1.3.2 EPS的分类 12-13 1.3.3 EPS的关键部件 13-14 1.4 EPS的特点及未来发展 14-15 1.5 EPS国内外的研究状况 15-16 1.6 本论文研究的内容和研究目的 16-17 1.6.1 本文研究的目的 16-17 1.6.2 本文的研究内容 17 1.7 本章小结 17-18 第二章 多体系统动力学与ADAMS软件及MATLAB/Simulink软件介绍 18-27 2.1 多体系统动力学介绍 18-19 2.1.1 多刚体系统动力学的主要研究方法 18-19 2.1.2 多体动力学在汽车上的应用 19 2.2 虚拟样机技术及ADAMS软件介绍 19-25 2.2.1 虚拟样机技术 19-20 2.2.2 多体动力学仿真软件ADAMS介绍 20 2.2.3 ADAMS主要模块介绍 20-21 2.2.4 ADAMS多刚体的自由度 21-22 2.2.5 ADAMS软件的基本算法 22-25 2.3 MATLAB软件介绍 25-26 2.4 本章小结 26-27 第三章 整车仿真模型的建立 27-35 3.1 ADAMS/Car的建模步骤 27-28 3.2 建立子系统之间的通讯器(Type) 28-29 3.3 整车模型的简化及参数设置 29-30 3.4 整车模型的建立 30-34 3.4.1 前后悬架模型 30-31 3.4.2 转向系模型 31 3.4.3 整车轮胎模型 31-33 3.4.4 动力传动系模型 33-34 3.4.5 整车模型 34 3.5 本章小结 34-35 第四章 EPS的数学动力模型及控制策略研究 35-49 4.1 电动助力转向的动力学模型建立 35-38 4.1.1 电动机模型的建立 37-38 4.2 EPS助力特性简介 38 4.3 助力特性曲线形状的类型 38-40 4.4 直线型助力特性参数的确定 40-43 4.5 EPS控制策略研究 43-47 4.5.1 EPS控制系统设计 43-45 4.5.2 EPS助力控制目标电流的控制 45-47 4.6 PWM控制技术 47-48 4.7 本章小结 48-49 第五章 电动助力转向系统的联合仿真 49-63 5.1 联合仿真系统模型的建立 49 5.2 定义整车模块的输入与输出变量 49-52 5.3 整车模型操纵稳定性仿真试验 52-62 5.3.1 转向轻便性仿真 52-56 5.3.2 转向回正试验 56-59 5.3.3 转向瞬态响应试验(转向盘转角脉冲试验) 59-61 5.3.4 转向瞬态响应试验(转向盘转角阶跃输入) 61 5.3.5 蛇行试验 61-62 5.4 本章小结 62-63 总结与展望 63-65 全文总结 63 展望 63-65 参考文献 65-69 附录 69-70 致谢 70
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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 汽车工程 > 汽车结构部件 > 转向系统 > 转向加力器 > 电力式
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