全地形車電動助力轉(zhuǎn)向特性及控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)是近年來興起的一種新型動力轉(zhuǎn)向裝置，與液壓轉(zhuǎn)向助力裝置相比較，由于其具有環(huán)保、節(jié)能及安裝、調(diào)試、維修、維護(hù)方便等特點(diǎn)，在車輛領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛。目前在國內(nèi)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已經(jīng)在中、低端等級轎車車型中得到應(yīng)用，但是電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在全地形車上的應(yīng)用卻很少見到相關(guān)文獻(xiàn)報道。全地形車在各行各業(yè)中應(yīng)用也越來越廣泛，因?yàn)槿匦诬囆旭偟穆访嫱容^復(fù)雜，沙灘、草地、坑洼等路面都使得轉(zhuǎn)向變得十分困難，因此全地形車電動助力轉(zhuǎn)向

2、系統(tǒng)的研究與開發(fā)對于提高駕駛的安全性及舒適性等方面具有一定的理論意義和工程應(yīng)用價值。
　　為實(shí)現(xiàn)全地形車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電動助力功能，需要研究一種適用于全地形車的電動轉(zhuǎn)向助力控制系統(tǒng)，并需解決相關(guān)技術(shù)問題。本文重點(diǎn)解決三個問題，即助力特性曲線問題、硬件設(shè)計問題、軟件設(shè)計問題。
　　通過對全地形車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特性分析、動力學(xué)分析，進(jìn)行數(shù)學(xué)模型建立。其建模分析包括建立線性二自由度整車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型、助力電機(jī)模型和電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模

3、型。并應(yīng)用Matlab/Simulink軟件進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，尤其對全地形車電動轉(zhuǎn)向助力過程中的關(guān)鍵設(shè)計步驟進(jìn)行了更為細(xì)致的仿真測試及模型驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果的分析研究可為后繼全地形車電動助力轉(zhuǎn)向的軟件及硬件設(shè)計提供理論基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)參考。
　　為了研究全地形車電動助力轉(zhuǎn)向特性，對常見的直線型、折線型和曲線型三種助力曲線進(jìn)行分析研究，并通過建立手力輸出、車速和電機(jī)助力電流三者之間的三維曲線圖，比較三者的優(yōu)劣性能及在電動助力轉(zhuǎn)向控制過程中三者之

4、間的變化關(guān)系。經(jīng)過分析研究，本文建立了復(fù)合型的電動轉(zhuǎn)向助力曲線，其特點(diǎn)是既能達(dá)到直線型助力的快速響應(yīng)要求，又能達(dá)到曲線型助力平順性的要求，研究表明，復(fù)合型全地形車電動助力轉(zhuǎn)向助力曲線設(shè)計更加合理。
　　硬件設(shè)計是全地形車電動助力轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)軟件設(shè)計的平臺，硬件設(shè)計的目的是為了開發(fā)出適合全地形車電動助力轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的硬件電路。在設(shè)計中控制芯片選取均能達(dá)到-40℃～+125℃溫度范圍的設(shè)計要求，符合汽車級電子產(chǎn)品的溫度范圍要求。從吸收

5、電流的性能分析中可知，所設(shè)計開發(fā)的全地形車電動助力轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的硬件電路從電源吸收的電流數(shù)值小，工作效率高，發(fā)熱量少。硬件設(shè)計在為軟件設(shè)計提供平臺的同時，對全形車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用具有重要的實(shí)用價值。
　　軟件設(shè)計過程中對全地形車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制策略、程序流程及故障診斷等進(jìn)行了研究?？刂撇呗允潜ＷC轉(zhuǎn)向助力過程平順、輕盈，在本文中采用的控制策略為模糊自適應(yīng)PID控制，設(shè)計了全地形車模糊自適應(yīng)PID控制器，模糊控制的目

6、的是使P、I、D參數(shù)能夠隨著輸入量的變化進(jìn)行在線修正，研究結(jié)果表明，在全地形車電動助力轉(zhuǎn)向控制方面模糊自適應(yīng)PID控制較傳統(tǒng)PID控制具有更優(yōu)的性能，使轉(zhuǎn)向控制更加平穩(wěn)、可靠。在確定控制策略后，依據(jù)復(fù)合型助力曲線并結(jié)合硬件設(shè)計，對本文所研究的內(nèi)容進(jìn)行軟件程序設(shè)計，并通過程序流程的方式體現(xiàn)全地形車電動助力轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)軟件設(shè)計思想，在軟件設(shè)計中給出了全地形車的故障診斷樹及故障診斷表。軟件設(shè)計對全形車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用同樣具有重要的

7、實(shí)用價值。
　　本文設(shè)計研發(fā)的全地形車電動助力轉(zhuǎn)向控制器，在國內(nèi)相關(guān)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)檢測機(jī)構(gòu)進(jìn)行了檢測，從本文第六章可知各項(xiàng)指標(biāo)均已達(dá)到行業(yè)檢測標(biāo)準(zhǔn)。從檢測結(jié)果（檢測曲線或檢測數(shù)據(jù)）分析可知，本文設(shè)計研究的全地形車電動助力轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)助力曲線平滑，抖動小，檢測數(shù)據(jù)結(jié)果較為理想。從助力曲線中也可知，助力上限電流達(dá)到了50A。通過助力電流結(jié)果分析及吸收電流結(jié)果分析，所研究開發(fā)的全地形車電動助力轉(zhuǎn)向控制器發(fā)熱量小，響應(yīng)速度及跟隨性較好，