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汽车电动助力转向系统助力与回正控制研究

作 者: 袁景明
导 师: 盛朝强
学 校: 重庆大学
专 业: 控制科学与工程
关键词: 电动助力转向 建模 助力特性 回正特性 转速辨识
分类号: U463.4
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(Electric Power Steering System,简称EPS系统)是继液压动力转向系统后产生的一种新型动力转向系统,它在给人们提供舒适、灵活、便捷的转向效果的同时,也增加了转向的安全性和维修的方便性。EPS系统是汽车动力转向的发展方向,它相较于以往的转向系统有安全、环保、节能、装置灵活、调整简单等优越之处,也是国内汽车转向系统的研究热点,具有广阔的应用前景。本文论述了EPS系统的特点、工作原理、结构组成及国内外研究现状;运用动力学原理和转向系统的负载特性,建立了机械转向系统和EPS系统的数学模型;加入轮胎模型和地面摩擦等影响因素,对模型进行了改进。在EPS数学模型上对助力特性进行了理论分析,探讨了多种助力特性对EPS系统转向回正的影响。在一定的助力特性条件下,分析并设计了EPS系统的阻尼及回正控制算法。并重点讨论了如何通过助力电机转速的在线辨识算法,得到阻尼及回正控制算法所需的条件,从而节省了转速传感器。该方法从实现上降低了成本,从计算的角度减小了外界噪声干扰。最后,对辨识算法进行了比较分析。在上述研究的基础上,建立了EPS系统的MATLAB仿真平台。通过仿真研究验证了所建数学模型的正确合理性,基于实验得出最优的转速辨识方法,由此设计的控制算法也兼顾了系统的助力、回正、阻尼多方面性能,并依据研究结果对EPS系统做出客观总结评价,对其发展前景进行展望。

全文目录


中文摘要  3-4
英文摘要  4-7
1 绪论  7-12
  1.1 课题研究背景及意义  7-8
  1.2 汽车EPS 国内外研究现状  8-11
  1.3 论文研究的主要内容及方法  11
  1.4 小结  11-12
2 汽车转向系统模型研究  12-22
  2.1 汽车EPS 原理  12-13
  2.2 汽车EPS 数学模型建立  13-21
    2.2.1 机械及电动转向模型的建立  13-17
    2.2.2 模型的简化与改进  17-21
  2.3 小结  21-22
3 EPS 助力特性与转向回正  22-29
  3.1 汽车EPS 助力特性  22-26
  3.2 多种助力特性下转向回正分析  26-28
  3.3 小结  28-29
4 阻尼与回正控制策略研究  29-43
  4.1 阻尼与回正控制需求分析  29
  4.2 阻尼及回正控制策略设计  29-32
    4.2.1 阻尼控制策略设计  29-30
    4.2.2 回正控制策略设计  30-32
  4.3 助力电机转子转速在线辨识  32-41
    4.3.1 带遗忘因子最小二乘递推算法  33-39
    4.3.2 离散卡尔曼滤波器估计方法  39-41
  4.4 小结  41-43
5 系统仿真研究  43-60
  5.1 汽车机械转向系统仿真  43-47
  5.2 汽车EPS 系统仿真  47-53
  5.3 EPS 系统阻尼与回正控制仿真  53-59
    5.3.1 助力电机转速辨识系统仿真  53-55
    5.3.2 EPS 阻尼控制系统仿真  55-57
    5.3.3 EPS 回正控制系统仿真  57-59
  5.4 小结  59-60
6 结论与展望  60-62
  6.1 主要结论  60
  6.2 后续研究工作的展望  60-62
致谢  62-63
参考文献  63-65
附录  65
  A.作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录  65
  B.作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目  65

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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
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