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汽车电动助力转向系统控制策略研究及试验台方案设计

作　者: 梁爽
导　师: 马建
学　校: 长安大学
专　业: 车辆工程
关键词: 电动助力转向系统 仿真 控制策略 试验台
分类号: U463.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 387次
引　用: 5次
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内容摘要


汽车转向系统是影响汽车操纵稳定性、主动安全性以及舒适性的关键部件。随着汽车电子化、智能化的发展,以及人们对汽车安全性、舒适性要求的日益提高,汽车电动助力转向系统(EPS, Electric Power Steering System)成为汽车动力转向技术研究的焦点。它不仅节能、安全、舒适性好、维修方便,还有利于环保,具有传统液压助力转向系统无法比拟的优势,是未来汽车转向技术发展的必然趋势。本文以EPS为研究对象,建立了汽车二自由度动力学模型以及转向系统动力学模型。在此基础上,详细分析了EPS系统的助力特性,提出了从电机电流跟随性、横摆角速度的瞬态响应和转向路感三个方面对电动转向系统性能进行客观评价,并分别设计了PID和自适应模糊PID两种控制策略来对电机进行控制。Matlab仿真结果表明,自适应模糊PID控制器有效的抑制了系统的不确定因素和外部干扰,使电机电流的跟随性能达到最优,满足了EPS对转向轻便性和转向路感的要求。本文对电动助力转向试验台进行了初步方案设计。其主要功能是完成EPS转向阻力的模拟加载,通过对试验数据的采集和处理,实现对EPS性能的分析和评价。本文设计了基于MC9SDG128微处理器的试验台数据采集系统,实现转向盘转矩、电机电流、电压等信号的采集。并开发了基于LabVIEW的汽车EPS试验台实时数据采集系统显示界面,界面友好、简单直观。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章 绪论  9-20
  1.1 汽车转向系统的分类及发展过程  9-14
    1.1.1 机械转向系统  9-10
    1.1.2 液压动力转向系统  10
    1.1.3 电液动力转向系统  10-11
    1.1.4 电动助力转向系统  11-13
    1.1.5 线控转向系统  13-14
  1.2 电动助力转向系统发展状况  14-16
    1.2.1 国外发展状况  14-15
    1.2.2 国内发展状况  15-16
  1.3 电动助力转向系统发展趋势  16-17
  1.4 本论文研究的意义  17-18
  1.5 本论文的主要内容  18-19
  1.6 本章小结  19-20
第二章 汽车电动助力转向系统概述及动力学模型  20-32
  2.1 汽车EPS概述  20-25
    2.1.1 汽车EPS工作原理  20
    2.1.2 汽车EPS关键部件介绍  20-25
  2.2 汽车EPS动力学模型  25-30
    2.2.1 汽车动力学模型  25-27
    2.2.2 轮胎模型  27-28
    2.2.3 转向系模型  28-30
    2.2.4 电机模型  30
  2.3 本章小结  30-32
第三章 汽车电动助力转向系统控制策略研究  32-49
  3.1 目标助力电流的确定-助力特性研究  32-37
    3.1.1 助力特性曲线的研究  32-34
    3.1.2 助力特性曲线参数的确定  34-37
  3.2 汽车EPS电机控制  37-39
    3.2.1 电机控制方法  37-38
    3.2.2 PWM控制技术  38-39
  3.3 电机电流的控制策略  39-48
    3.3.1 PID控制策略  39-43
    3.3.2 自适应模糊PID控制策略  43-48
  3.4 本章小结  48-49
第四章 汽车电动助力转向系统仿真模型分析  49-63
  4.1 汽车EPSMatlab/Simulink模型  49-54
  4.2 汽车EPS仿真分析  54-62
    4.2.1 汽车EPS电机电流跟随性评价及仿真分析  54-55
    4.2.2 汽车EPS对横摆角速度影响评价及仿真分析  55-60
    4.2.3 汽车EPS对路感影响评价及仿真分析  60-62
  4.3 本章小结  62-63
第五章 汽车电动助力转向试验台方案设计  63-74
  5.1 汽车EPS试验台搭建的必要性  63
  5.2 汽车EPS试验台的基本功能  63-64
  5.3 汽车EPS试验台总体结构设计和工作原理  64-66
  5.4 汽车EPS试验台数据采集系统设计  66-73
    5.4.1 硬件设计  66-71
    5.4.2 软件设计  71-73
  5.5 本章小结  73-74
结论与展望  74-76
  论文结论  74-75
  工作展望  75-76
参考文献  76-80
附录Ⅰ 仿真物理参数表  80-81
附录Ⅱ 电机性能参数  81-82
致谢  82

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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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