基于滑模控制的汽車(chē)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的建模與仿真研究.pdf

1、傳統(tǒng)的汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由于轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比固定,在低速時(shí)轉(zhuǎn)向困難,高速時(shí)轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性差,因此,汽車(chē)的轉(zhuǎn)向特性不能適應(yīng)車(chē)速的變化。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Electronic Control Power Steering,簡(jiǎn)稱(chēng)EPS)是一種先進(jìn)的主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng),它通過(guò)在轉(zhuǎn)向過(guò)程中,根據(jù)車(chē)速變化施加不同的助力,實(shí)現(xiàn)汽車(chē)在低速時(shí)輕便靈活和高速時(shí)穩(wěn)定可靠,提高了汽車(chē)轉(zhuǎn)向的安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有非線性、時(shí)變性和不確定性等特點(diǎn),在設(shè)計(jì)EPS系統(tǒng)時(shí)

2、需要解決這些問(wèn)題進(jìn)而滿足電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的快速性和穩(wěn)定性要求。目前的EPS系統(tǒng)存在模型比較簡(jiǎn)單,準(zhǔn)確性較低,助力電機(jī)的跟蹤電流效果較差等缺陷,采用比較精確的系統(tǒng),通過(guò)先進(jìn)的非線性控制算法運(yùn)用到EPS系統(tǒng)的研究,具有重要的實(shí)際意義。
　　本文的主要內(nèi)容:
　　(1)根據(jù)對(duì)車(chē)輛運(yùn)動(dòng)方程的分析,考慮模型的精確度、側(cè)偏特性及載荷變化對(duì)系統(tǒng)的影響,將七自由度模型和刷子模型應(yīng)用到轉(zhuǎn)向系統(tǒng),建立電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型;
　　(2)通過(guò)

3、分析助力特性特點(diǎn),采取直線型助力特性;通過(guò)對(duì)比電機(jī)控制方案,根據(jù)控制精度和負(fù)載對(duì)轉(zhuǎn)矩的分析,選取電機(jī)電流控制方法;針對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非線性和時(shí)變性,控制算法采用滑?？刂?
　　(3)根據(jù)前期建立的模型和控制系統(tǒng)搭建機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和EPS系統(tǒng)仿真模型,分別仿真汽車(chē)在轉(zhuǎn)向過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),仿真結(jié)果表明,EPS系統(tǒng)的助力效果明顯,且加入滑?？刂破髦笈ぞ貍鞲衅鞯妮敵雠ぞ夭▌?dòng)減小,橫擺角速度響應(yīng)的波動(dòng)減小,反應(yīng)時(shí)間縮短,到達(dá)穩(wěn)態(tài)的時(shí)間也縮短了;

4、
　　(4)對(duì)設(shè)計(jì)的EPS控制系統(tǒng)性能分析,提出EPS系統(tǒng)控制性能指標(biāo)并進(jìn)行仿真,仿真結(jié)果表明,轉(zhuǎn)向系統(tǒng)滿足了低速時(shí)的輕便性和高速時(shí)的穩(wěn)定性要求,說(shuō)明了所設(shè)計(jì)的EPS系統(tǒng)是有效的。
　　本文的創(chuàng)新點(diǎn):
　　(1)將七自由度整車(chē)模型和輪胎刷子模型應(yīng)用到轉(zhuǎn)向系統(tǒng),建立更精確的電動(dòng)助力仿真模型,準(zhǔn)確描述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性,較好地解決了轉(zhuǎn)向過(guò)程中載荷變化及輪胎側(cè)偏特性對(duì)系統(tǒng)的影響。
　　(2)將滑模控制算法引入到轉(zhuǎn)向控制