汽車EPS混雜控制系統(tǒng)理論、設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)研究.pdf

1、與傳統(tǒng)的液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置相比，汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向( Electric Power Steering, EPS)具有安全、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)改善車輛的駕駛輕便性、提高車輛的操縱穩(wěn)定性和安全性有重要作用，已成為乘用車動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主流技術(shù)。助力電機(jī)、轉(zhuǎn)矩傳感器和控制器是EPS系統(tǒng)的三大關(guān)鍵部件，控制器的核心是控制策略及其算法實(shí)現(xiàn)，也是實(shí)現(xiàn)EPS控制功能要求、提高自適應(yīng)能力和智能化水平的關(guān)鍵，是自主研發(fā)的技術(shù)瓶頸。
　　 EPS系統(tǒng)是

2、一個(gè)包含離散事件和連續(xù)動(dòng)態(tài)過(guò)程的復(fù)雜動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，具有很強(qiáng)的非線性，同時(shí)，影響汽車轉(zhuǎn)向操縱性能的因素較多，因此，EPS系統(tǒng)具有典型的混雜系統(tǒng)特征，用單一的控制策略難以協(xié)調(diào)多種工況下的轉(zhuǎn)向性能要求之間的矛盾。本文將混雜控制理論應(yīng)用于EPS控制策略的設(shè)計(jì)，研究EPS系統(tǒng)的混雜動(dòng)態(tài)行為及其混雜控制方法，探索改善EPS控制系統(tǒng)性能的新理論和新技術(shù)，主要進(jìn)行以下方面的研究工作：
　　 1.EPS混雜控制系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu)研究
　　 分析了

3、EPS系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型、控制結(jié)構(gòu)及其混雜特性，建立了EPS混雜控制系統(tǒng)的功能模型結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)模型結(jié)構(gòu)，為EPS混雜控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為研究及其設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)提供了依據(jù)。
　　 2.EPS混雜控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論和方法研究
　　 分析了EPS混雜控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為，構(gòu)建了多模式切換控制的混雜控制器結(jié)構(gòu)，根據(jù)不同的行駛工況分為助力控制、回正控制和阻尼控制模式，分別設(shè)計(jì)了柔性PID控制算法、模糊PID控制算法、Bang-Bang-PID

4、控制算法以及切換監(jiān)督器和穩(wěn)定監(jiān)督器。
　　 3.EPS混雜控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)研究
　　 分析了EPS混雜控制系統(tǒng)的測(cè)試及試驗(yàn)方案，提出了EPS電動(dòng)機(jī)的匹配方法及流程，設(shè)計(jì)了EPS混雜控制系統(tǒng)的H橋驅(qū)動(dòng)裝置，開(kāi)發(fā)了各工況控制算法和切換控制器的實(shí)現(xiàn)流程。
　　 4.EPS混雜控制系統(tǒng)的測(cè)試及試驗(yàn)設(shè)計(jì)
　　 設(shè)計(jì)了EPS混雜控制系統(tǒng)的測(cè)試平臺(tái)，進(jìn)行了電動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性測(cè)試、控制器性能測(cè)試和實(shí)車試驗(yàn)，分析了EPS混雜

5、控制系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)性能和控制功能。
　　 研究表明，EPS混雜控制系統(tǒng)具有理論分析和工程應(yīng)用的先進(jìn)性、優(yōu)越性和可行性；在不同的離散事件驅(qū)動(dòng)下，EPS混雜控制系統(tǒng)的控制模式切換是有效的，可滿足不同工況的控制功能需求。與試驗(yàn)車原控制器相比，對(duì)助力過(guò)程采用柔性PID控制后，在原地轉(zhuǎn)向時(shí)轉(zhuǎn)向盤輸入轉(zhuǎn)矩的峰值和標(biāo)準(zhǔn)差改善了5.82％和9.21％，在雙紐線操縱試驗(yàn)時(shí)改善了8.50％和4.52％，在蛇形試驗(yàn)時(shí)改善了4.04％～5.19％，有效提

6、高了汽車的轉(zhuǎn)向輕便性，降低了駕駛員的疲勞強(qiáng)度。對(duì)回正過(guò)程采用模糊PID控制后，30km/h時(shí)的最終殘留角和穩(wěn)定時(shí)間分別改善了40％和13.3％,60km/h時(shí)的“擺頭”現(xiàn)象得到明顯抑制，回正不足或回正超調(diào)控制得到改善；對(duì)阻尼控制過(guò)程采用Bang-Bang-PID控制后，轉(zhuǎn)向盤上的把持力矩幅值改善了7.69％，不僅消除了電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)引起的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩抖動(dòng)，而且提高了直線行駛的穩(wěn)定性和快速收斂性。研究表明，采用混雜控制理論方法有效解決了E