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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。

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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