试验用独立驱动电动车转向系统的建模与改进设计(附件)【字数：13027】
摘 要汽车转向系统的功能是以操控汽车的行驶方向，并能够按照驾驶员的意愿操纵转向盘。在汽车高速发展的今天，人们越来越追求高性能、高效率以及汽车良好的操纵稳定性、行驶平顺性。电动助力转向系统（Electric Power Steering System,简称EPS ）相比传统的机械式转向系统有许多可取之处，系统的助力特性可由控制器软件调控来实现，转向力矩场和各力矩间联系，可通过对经典模型对比分析进行策略完善，然后构建电动助力转向控制系统模型，并将对其EPS仿真。经过分析验证安装电动助力转系统的汽车拥有更好的操控稳定性能。
Key words : electric vehicle; electric power steering; assist characteristic; simulation 目 录
第一章 绪论 1
1.1电动助力转向系统的研究背景及意义 1
1.2传统汽车动力转向系统的分类 2
1.2.1机械转向系统 2
1.2.2液压助力转向系统 3
1.2.3电控液压动力转向系统 4
1.3电动助力转向系统 4
1.3.1电动助力转向系统分类 4
1.3.2电动助力转向系统主要部件 4
1.3.3电动助力转向系统优点 5
1.4国内外研究状况 5
1.5本文研究的主要内容 6
第二章 EPS助力特性分析 7
2.1 EPS系统的组成 7
2.1.1EPS系统结构与原理 7
2.1.2转向系统助力特性 8
2.1.3汽车转向阻力分析及计算 9
2.2 EPS系统理想助力特性 12
2.3 汽车操纵稳定性评价 12
第三章 EPS方案选择与控制策略研究 14
3.1 EPS系统控制策略选择 14
3.2 本文选用控制策略 14
第四章 EPS系统模型的建立 15
4.1 EPS系统数学模型的建立 15
4.2驾驶员模型的建立 17
4.3电机模型的建立 17
4 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
.4控制模型的建立 19
4.5整车动力学建模 19
第五章 EPS系统仿真分析 21
5.1 EPS系统Simulink模型建立 21
5.2 EPS系统仿真分析 22
结束语 24
致 谢 25
参考文献 26
第一章 绪论
1.1电动助力转向系统的研究背景及意义
21世纪以来，中国进入快速发展时期，人们的生活步伐逐渐的加快，对时间的控制也越来越精确。交通也越来越发达并且在一定程度上也逐渐改善人们的生活物质水平。汽车的保有量如今在不断增加，汽车和人类的生活越来越紧密。同时伴随着能源形势和环保的压力问题的出现，越来越受到全球人们的关注。并顺应现代化发展要求，为了产业竞争能力的提升、实施可持续化发展的社会经济，新能源汽车产业作为战略性新兴产业之一成为世界各主要汽车生产国首要发展的关键。
各种纯电动驱动技术在国际上逐步占据主导地位，越来越多的国家将其作为电动汽车产业化的中远期战略，而这在国际上已达成共识。通过纯电动汽车和燃料电池电动汽车不断的发展，石油的消耗以及二氧化碳的污染大幅度减少。在车型的应用上，燃料电池，纯电动和混合动力等技术的应用，使得不同类型的电动汽车都有着符合交通出行的适用标准范围。我国同样注重电动汽车的发展，十五期间启动的“863”计划并将电动车重大科技立项，这确立了“三纵三横”的研发策略。
电动车具有的良好动力性，舒适性，安全性以及维修保养和驾驶的方便性是替代燃油车的前提，也是道路刑事法规的必然要求。因此，要实现这些要求，这是一个涉及多个学科的高科技项目。鉴于电动汽车的安全稳定和操纵的便捷舒适，那么就必须解决好电动汽车转向系统的优化设计。
电动助力转向系统(Electric power Steering system,简称EPS)相比液压助力转向系统有许多可取之处,该系统可在系统硬件固定的情况下,通过对控制器软件的编程优化,系统的助力特性可以便捷地调控,这样的理想助力是特别能够提升汽车的特性。
在很多国外公司都相继研制出各自的EPS系统，在我国虽然有一些装有EPS系统的汽车，但是很多关键技术大都来自国外，我们自主研发的申请专利的少之又少，且不具备自主开发设计生产能力，因此突破这一关键技术迫在眉睫，研究此课题更具有深远意义[1]。
随着技术的进步世界上越来越多的汽车将装上EPS系统而替代传统的液压助力转向系统。并且EPS助力转向系统不再是高端车的独家配置，越来越向中低端车靠近，而目前无论是国外还是国内中低端车的占有量还是庞大的基数。因此按照目前应用趋势来看，以后大部分车都要采取此种转向系统。所以EPS系统具有非常广阔市场。
依据以上所说EPS系统的控制策略，对该系统的助力特性、跟随特性、回正特性以及转向路感等进行深刻探讨，使设计的EPS系统具有对转向盘力矩的快速响应、良好的转向路感，同时减少路面的干扰，控制传感器的噪声的影响。应用以上控制理论对EPS系统进行深入的分析和研究，良好的理论基础不仅有利于该系统的发展，而且在控制系统的设计将应研究的成果应用到实际中，更为重要的是，它提供了理论上的参考标准尤其是为系统的工程化设计提供依据[2]。
1.2传统汽车动力转向系统的分类
1.2.1机械转向系统
/
图11 机械式转向系统
机械转向系统结构如图11所示，主要由转向操纵机构、转向器、转向传动机构三大部分组成。转向操纵机构的作用将将驾驶员转动转向盘的操纵力矩传给转向器，在此过程中所有传力件都是机械的。而根据转向器采取的结构形式，机械转向器分为齿轮齿条式、蜗杆曲柄指销式、循环球式转向器。
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图12 齿轮齿条示意图 图13 蜗杆曲柄指销示意图 图14 循环球式示意图
Key words : electric vehicle; electric power steering; assist characteristic; simulation 目 录
第一章 绪论 1
1.1电动助力转向系统的研究背景及意义 1
1.2传统汽车动力转向系统的分类 2
1.2.1机械转向系统 2
1.2.2液压助力转向系统 3
1.2.3电控液压动力转向系统 4
1.3电动助力转向系统 4
1.3.1电动助力转向系统分类 4
1.3.2电动助力转向系统主要部件 4
1.3.3电动助力转向系统优点 5
1.4国内外研究状况 5
1.5本文研究的主要内容 6
第二章 EPS助力特性分析 7
2.1 EPS系统的组成 7
2.1.1EPS系统结构与原理 7
2.1.2转向系统助力特性 8
2.1.3汽车转向阻力分析及计算 9
2.2 EPS系统理想助力特性 12
2.3 汽车操纵稳定性评价 12
第三章 EPS方案选择与控制策略研究 14
3.1 EPS系统控制策略选择 14
3.2 本文选用控制策略 14
第四章 EPS系统模型的建立 15
4.1 EPS系统数学模型的建立 15
4.2驾驶员模型的建立 17
4.3电机模型的建立 17
4 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
.4控制模型的建立 19
4.5整车动力学建模 19
第五章 EPS系统仿真分析 21
5.1 EPS系统Simulink模型建立 21
5.2 EPS系统仿真分析 22
结束语 24
致 谢 25
参考文献 26
第一章 绪论
1.1电动助力转向系统的研究背景及意义
21世纪以来，中国进入快速发展时期，人们的生活步伐逐渐的加快，对时间的控制也越来越精确。交通也越来越发达并且在一定程度上也逐渐改善人们的生活物质水平。汽车的保有量如今在不断增加，汽车和人类的生活越来越紧密。同时伴随着能源形势和环保的压力问题的出现，越来越受到全球人们的关注。并顺应现代化发展要求，为了产业竞争能力的提升、实施可持续化发展的社会经济，新能源汽车产业作为战略性新兴产业之一成为世界各主要汽车生产国首要发展的关键。
各种纯电动驱动技术在国际上逐步占据主导地位，越来越多的国家将其作为电动汽车产业化的中远期战略，而这在国际上已达成共识。通过纯电动汽车和燃料电池电动汽车不断的发展，石油的消耗以及二氧化碳的污染大幅度减少。在车型的应用上，燃料电池，纯电动和混合动力等技术的应用，使得不同类型的电动汽车都有着符合交通出行的适用标准范围。我国同样注重电动汽车的发展，十五期间启动的“863”计划并将电动车重大科技立项，这确立了“三纵三横”的研发策略。
电动车具有的良好动力性，舒适性，安全性以及维修保养和驾驶的方便性是替代燃油车的前提，也是道路刑事法规的必然要求。因此，要实现这些要求，这是一个涉及多个学科的高科技项目。鉴于电动汽车的安全稳定和操纵的便捷舒适，那么就必须解决好电动汽车转向系统的优化设计。
电动助力转向系统(Electric power Steering system,简称EPS)相比液压助力转向系统有许多可取之处,该系统可在系统硬件固定的情况下,通过对控制器软件的编程优化,系统的助力特性可以便捷地调控,这样的理想助力是特别能够提升汽车的特性。
在很多国外公司都相继研制出各自的EPS系统，在我国虽然有一些装有EPS系统的汽车，但是很多关键技术大都来自国外，我们自主研发的申请专利的少之又少，且不具备自主开发设计生产能力，因此突破这一关键技术迫在眉睫，研究此课题更具有深远意义[1]。
随着技术的进步世界上越来越多的汽车将装上EPS系统而替代传统的液压助力转向系统。并且EPS助力转向系统不再是高端车的独家配置，越来越向中低端车靠近，而目前无论是国外还是国内中低端车的占有量还是庞大的基数。因此按照目前应用趋势来看，以后大部分车都要采取此种转向系统。所以EPS系统具有非常广阔市场。
依据以上所说EPS系统的控制策略，对该系统的助力特性、跟随特性、回正特性以及转向路感等进行深刻探讨，使设计的EPS系统具有对转向盘力矩的快速响应、良好的转向路感，同时减少路面的干扰，控制传感器的噪声的影响。应用以上控制理论对EPS系统进行深入的分析和研究，良好的理论基础不仅有利于该系统的发展，而且在控制系统的设计将应研究的成果应用到实际中，更为重要的是，它提供了理论上的参考标准尤其是为系统的工程化设计提供依据[2]。
1.2传统汽车动力转向系统的分类
1.2.1机械转向系统
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图11 机械式转向系统
机械转向系统结构如图11所示，主要由转向操纵机构、转向器、转向传动机构三大部分组成。转向操纵机构的作用将将驾驶员转动转向盘的操纵力矩传给转向器，在此过程中所有传力件都是机械的。而根据转向器采取的结构形式，机械转向器分为齿轮齿条式、蜗杆曲柄指销式、循环球式转向器。
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图12 齿轮齿条示意图 图13 蜗杆曲柄指销示意图 图14 循环球式示意图
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