汽车电动助力转向笔记

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1、图1为转向轴助力式电动助力转向系统的结构简图。该系统由机械转向系统、转向盘转矩传感器、车速传感器、电流传感器、控制器、助力电动机及减速机构等组成。图1转向盘转矩传感器安装在转向轴上,用来检测转向盘上的转矩大小和方向。控制器根据转矩传感器进行助力控制。车速信号一般从仪表板上的车速表处获取,控制器根据车速信号对助力大小进行修正,以改善驾驶员在高速转向时的路感。电流传感器接在电动机电枢回路中,用来检测实际电动机的助力电流,控制器根据此电流完成电流的闭环控制。对助力的基本要求是,随转向盘转矩的增加,助力应增

2、加,以使转向轻便;随车速的提升,助力应减小,以保持高速转向时的路感。另外,转向系统还应对来自路面的高频干扰有一定的抑制作用,以改善转向盘的手感。机械转向系统由很多具有弹性和阻尼特性的质量元件或惯量元件组成,在进行系统建模时,完全考虑所有元件的特性会使系统模型非常复杂,同时也是不必要的。考虑到系统的基本特性是由低频元件决定的,仿真的目的主要是对助力特性和控制策略进行验证,建模时将机械转向系统进行了适当了的简化。如图1所示,考虑转向轴、电图4　电动助力转向系统Simulink仿真模型Fig.4　Simu

3、lationmodelofEPSbasedonSimulink动机轴的转动惯量、弹性和阻尼,考虑齿条的阻尼,并将两侧车轮到齿条端的部件简化成一线性弹簧,两侧弹簧的总刚度为Kr,并认为弹簧另一端固定不动,两侧车轮和齿条等效为一当量质量。根据牛顿定理,转向系统动力学方程为式中:Jc为转向盘、转向轴等效转动惯量;Jm为电动机轴转动惯量;Bm为转向轴阻尼系数;θc为转向盘转角;θm为电动机转角;Td为转向盘输入转矩;Tm为电动机电磁转矩;Kc为转矩传感器扭杆刚度;Br为齿条阻尼系数;rp为小齿轮半径;Mr为

4、齿条和车轮等效质量;p为齿条位移;Kf为电动机反电势系数;R为电动机电枢电阻;L为电动机电感;u为电动机控制电压。对式(3)—(8)取拉氏变换后,可以方便地建立机械转向系和电动机的Simulink模型。如图4所示,机械转向系和电动机模型的输入为转向盘输入转矩Td和电动机控制电压u,输出为转矩传感器检测到的转向盘转矩Ts和转向盘转角θc(图4中用θ)表示。3.2　驾驶员模型的建立为了模拟驾驶员的转向操作,同时将转向系的输入由转矩输入变成转角输入,仿真模型中采用了如下的驾驶员模型图5　驾驶员模型Fig.

5、5　Modelofdriver