汽车电动助力转向系统控制策略和仿真研究(附件)【字数：10364】
摘 要 汽车电动助力转向系统是现代汽车上转向系统的一个新技术，由于各大厂商和研究机构非常重视这个项目，该技术发展迅猛。通过传感器采集的信号，电子控制单元可以输出目标电流来控制助力电动机运转，使转向变得轻便可靠。与液压助力转向系统相比，EPS有转向轻便和节省油耗等特点，所以EPS取代液压助力转向系统是一个必然的趋势。控制策略是EPS的关键技术，所以本文将对该内容进行探讨和研究。为了追求汽车行驶的稳定性和驾驶员驾驶汽车的舒适度，我们选定了合适的助力特性曲线。本文详细介绍了电动助力转向控制中的各种控制策略。助力控制也是本文所要研究的内容，比较了常见助力曲线的优缺点，采用PID控制方法得到了本文所研究的的助力特性。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2汽车转向系统的发展过程 1
1.3电动助力转向系统的特点 2
1.4电动助力转向系统国内外研究现状 2
1.5电动助力转向系统的关键技术 3
1.6论文研究的主要内容 3
第二章 EPS控制策略仿真研究的评价指标 4
2.1引言 4
2.2车辆横摆角速度响应特性 4
2.2.1转向盘角阶跃输入下的时域响应 4
2.2.2横摆角速度频率响应特性 4
2.2.3横摆角速度仿真计算 4
第三章 电动助力转向系统介绍 7
3.1电动助力转向系统的分类和特点 7
3.2电动助力转向系统的工作原理 8
3.3电动助力转向系统的关键技术 8
3.4本章小结 9
第四章 电动助力转向系统控制策略 10
4.1助力特性曲线分析 10
4.2控制策略分析 12
4.2.1助力控制 13
4.2.2回正控制 13
4.2.3阻尼控制 13
4.3补偿控制 14
4.4 PID控制 14
4.4.1PID控制原理 14
4.4.2PID参数的整定 15
4.4.3电机电流PID控制器设计 15
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
/> 第五章 汽车电动助力转向系统的仿真及分析 16
5.1仿真模型设计 16
5.2仿真结果分析 17
结束语 21
致 谢 22
参考文献 23
第一章 绪论
1.1 引言
当今社会不断发展，汽车已经离不开人们的生活，消费者们希望能够买到操控性能和安全性能更加优异的车辆，汽车的设计和制造中被引入更多的新的技术。评价一台汽车的性能指标有很多，转向性能是一辆汽车的重要性能。当驾驶员驾驶汽车时，根据驾驶汽车的基本要领，当需要躲避前方的障碍物时，驾驶员可以通过转动方向盘来改变方向。一旦汽车收到路况的干扰，汽车的行驶方向偏离预定的行驶方向时，只要转向系统进行回正控制就能让汽车稳定的行驶。所以转向系统性能决定了车辆的安全和稳定。面对时时都在变化的路况，操纵稳定性和转向轻便性便成为了转向系统的考核指标。面对这样的情况，各大企业和研究机构对转向系统的缺点和漏洞进行优化，汽车转向系统由一开始的纯机械转向，演变为机械液压助力转向，后来经过不断地优化，出现了电控液压助力转向，而现在汽车上普遍使用的是电动助力转向。
集众多优点于一身的助力转向系统，受到了广大汽车厂商和消费者的青睐。电控技术发展到这个阶段，已在汽车上得到广泛的运用，极大的提高了汽车的操稳，让驾驶员更加轻松地驾驶。当汽车的机械转向部分融入了电控系统，当汽车以低速行驶时，电动助力转向系统就会发挥它的作用，可以提供一个助力来辅助转向，一旦汽车速度变高，它会适当减小助力，保证良好的路感，解决了汽车以高速行驶时方向盘发飘的现象，驾驶员驾驶这辆车就会很有信心，驾驶员就会对这辆车有足够的安全感。电机输出的动力通过机械连接传递给转向系统，省去了之前复杂的液压油路和机械结构，想要它能精确的控制转向改变它的两个输入参数就行。电动助力转向的核心是控制器，通过设定控制器的参数，就可以应用在不同的车辆上。
1.2汽车转向系统的发展过程
（1）机械转向系统
该系统的原理简单，转向力来自驾驶员。按照动力输出结构特点的不同，可分为循环球式转向器、球面蜗杆滚轮式转向器以及曲柄指销式转向器齿轮齿条式转向器等。纯机械式转向系统是早期运用在汽车上的系统。
（2）液压助力转向系统
在纯机械式转向器加上液压装置，就有了液压助力转向系统，助力来自于液压系统。发动机的部分动力被转换成液压能，该能量被很好的储存起来。当需要助力的时候，该部分能量就会被释放出来，通过液压传递到转向系统。液压助力转向能让转向更加轻便，同时也减小了转向器传动比。在液压助力转向系统正常工作的情况下，驾驶员只要轻轻转动方向盘，特别是在汽车静止时，使转向变得轻便，驾驶员可以轻松的驾驶。
（3）电控液压助力转向系统
电控液压助力有一个非常好的优点，行车电脑通过车速和转向盘转角这两个信号，输出一个与行驶工况相吻合的助力，这样无论汽车的速度是多少，转向系统始终精确稳定的工作。当助力转向系统有了电控部分的加入，助力转向系统得到了极大的发展。转向助力变得智能而又稳定，奠定了该项技术发展的大方向。
（4）电动助力转向系统
经过前面几代动力转向系统的发展与优化,人们又研究出了电动助力转向系统。电动机通过行车电脑输入的信号输出助力，去掉了之前液压助力的繁琐的液压油路。行车电脑控制着转向系统，向助力电机输入方向和大小变化的电流，来满足汽车不同行驶状态的需求。他可以在人们想要的的理想状态下运转，简单地讲，它可以让汽车不管在高速或低速或静止时都能获得一个理想的助力。设计师们先将符合设计要求的传动比编入控制器，当车速传感器传给控制器输出一个高速信号时，助力电机输出一个小的转矩，以不至于转向盘太轻让驾驶员感到发飘，这样汽车的行驶就会更加安全。当汽车的行驶速度较慢或静止时，助力电机输出一个大的转矩，这样驾驶员就会比较轻松，这对大载荷的货车来说尤为重要。当无论在什么情况下转向都非常舒适的时候，只要预先编入合适的传动比，就基本完成了EPS的设计，电动助力转向被大规模的运用到各种汽车上。
1.3电动助力转向系统的特点
（1）适时提供可变的助力。
（2）很大程度上降低了油耗。
（3）汽车操纵更加平稳。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2汽车转向系统的发展过程 1
1.3电动助力转向系统的特点 2
1.4电动助力转向系统国内外研究现状 2
1.5电动助力转向系统的关键技术 3
1.6论文研究的主要内容 3
第二章 EPS控制策略仿真研究的评价指标 4
2.1引言 4
2.2车辆横摆角速度响应特性 4
2.2.1转向盘角阶跃输入下的时域响应 4
2.2.2横摆角速度频率响应特性 4
2.2.3横摆角速度仿真计算 4
第三章 电动助力转向系统介绍 7
3.1电动助力转向系统的分类和特点 7
3.2电动助力转向系统的工作原理 8
3.3电动助力转向系统的关键技术 8
3.4本章小结 9
第四章 电动助力转向系统控制策略 10
4.1助力特性曲线分析 10
4.2控制策略分析 12
4.2.1助力控制 13
4.2.2回正控制 13
4.2.3阻尼控制 13
4.3补偿控制 14
4.4 PID控制 14
4.4.1PID控制原理 14
4.4.2PID参数的整定 15
4.4.3电机电流PID控制器设计 15
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
/> 第五章 汽车电动助力转向系统的仿真及分析 16
5.1仿真模型设计 16
5.2仿真结果分析 17
结束语 21
致 谢 22
参考文献 23
第一章 绪论
1.1 引言
当今社会不断发展，汽车已经离不开人们的生活，消费者们希望能够买到操控性能和安全性能更加优异的车辆，汽车的设计和制造中被引入更多的新的技术。评价一台汽车的性能指标有很多，转向性能是一辆汽车的重要性能。当驾驶员驾驶汽车时，根据驾驶汽车的基本要领，当需要躲避前方的障碍物时，驾驶员可以通过转动方向盘来改变方向。一旦汽车收到路况的干扰，汽车的行驶方向偏离预定的行驶方向时，只要转向系统进行回正控制就能让汽车稳定的行驶。所以转向系统性能决定了车辆的安全和稳定。面对时时都在变化的路况，操纵稳定性和转向轻便性便成为了转向系统的考核指标。面对这样的情况，各大企业和研究机构对转向系统的缺点和漏洞进行优化，汽车转向系统由一开始的纯机械转向，演变为机械液压助力转向，后来经过不断地优化，出现了电控液压助力转向，而现在汽车上普遍使用的是电动助力转向。
集众多优点于一身的助力转向系统，受到了广大汽车厂商和消费者的青睐。电控技术发展到这个阶段，已在汽车上得到广泛的运用，极大的提高了汽车的操稳，让驾驶员更加轻松地驾驶。当汽车的机械转向部分融入了电控系统，当汽车以低速行驶时，电动助力转向系统就会发挥它的作用，可以提供一个助力来辅助转向，一旦汽车速度变高，它会适当减小助力，保证良好的路感，解决了汽车以高速行驶时方向盘发飘的现象，驾驶员驾驶这辆车就会很有信心，驾驶员就会对这辆车有足够的安全感。电机输出的动力通过机械连接传递给转向系统，省去了之前复杂的液压油路和机械结构，想要它能精确的控制转向改变它的两个输入参数就行。电动助力转向的核心是控制器，通过设定控制器的参数，就可以应用在不同的车辆上。
1.2汽车转向系统的发展过程
（1）机械转向系统
该系统的原理简单，转向力来自驾驶员。按照动力输出结构特点的不同，可分为循环球式转向器、球面蜗杆滚轮式转向器以及曲柄指销式转向器齿轮齿条式转向器等。纯机械式转向系统是早期运用在汽车上的系统。
（2）液压助力转向系统
在纯机械式转向器加上液压装置，就有了液压助力转向系统，助力来自于液压系统。发动机的部分动力被转换成液压能，该能量被很好的储存起来。当需要助力的时候，该部分能量就会被释放出来，通过液压传递到转向系统。液压助力转向能让转向更加轻便，同时也减小了转向器传动比。在液压助力转向系统正常工作的情况下，驾驶员只要轻轻转动方向盘，特别是在汽车静止时，使转向变得轻便，驾驶员可以轻松的驾驶。
（3）电控液压助力转向系统
电控液压助力有一个非常好的优点，行车电脑通过车速和转向盘转角这两个信号，输出一个与行驶工况相吻合的助力，这样无论汽车的速度是多少，转向系统始终精确稳定的工作。当助力转向系统有了电控部分的加入，助力转向系统得到了极大的发展。转向助力变得智能而又稳定，奠定了该项技术发展的大方向。
（4）电动助力转向系统
经过前面几代动力转向系统的发展与优化,人们又研究出了电动助力转向系统。电动机通过行车电脑输入的信号输出助力，去掉了之前液压助力的繁琐的液压油路。行车电脑控制着转向系统，向助力电机输入方向和大小变化的电流，来满足汽车不同行驶状态的需求。他可以在人们想要的的理想状态下运转，简单地讲，它可以让汽车不管在高速或低速或静止时都能获得一个理想的助力。设计师们先将符合设计要求的传动比编入控制器，当车速传感器传给控制器输出一个高速信号时，助力电机输出一个小的转矩，以不至于转向盘太轻让驾驶员感到发飘，这样汽车的行驶就会更加安全。当汽车的行驶速度较慢或静止时，助力电机输出一个大的转矩，这样驾驶员就会比较轻松，这对大载荷的货车来说尤为重要。当无论在什么情况下转向都非常舒适的时候，只要预先编入合适的传动比，就基本完成了EPS的设计，电动助力转向被大规模的运用到各种汽车上。
1.3电动助力转向系统的特点
（1）适时提供可变的助力。
（2）很大程度上降低了油耗。
（3）汽车操纵更加平稳。
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