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1、中国机械工程第20卷第14期2009年7月下半月电动助力转向系统Sugeno型模糊及PID的滤波控制研究刘俊陈无畏合肥工业大学,合肥,230009摘要:在阐述车辆电动助力转向系统结构与工作原理的基础上,建立其动态数学模型。针对助力电机目标电流输出控制的特点,建立了Sugeno型模糊控制器,同时采用PID闭环反馈控制助力电机实际电流,并由幅频复合滤波对控制信号进行滤波处理,从而进一步提高了控制效果。模拟仿真、硬件在环仿真试验结果表明,该设计方法对控制性能的改善是明显的。关键词:电动助力转向;Sugeon型模糊控制;PID闭环控制;幅频复合滤波中图分类号:U46;TP273.24文章
2、编号:1004)132X(2009)14)1758)06StudyonEPSUsingSugeno-FuzzyandPIDFilterControlLiuJunChenWuweiHefeiUniversityofTechnology,Hefei,230009Abstract:BasedonintroducingthestructureandworkprincipleofvehicleEPS,adynamicmathe-maticalmodelwasestablished.Accordingtothecharacteristicsofoutputcontrolofassistpow
3、ermotorobjectivecurrent,Sugeno-fuzzycontrollerwasdesigned,atthesametime,PIDclosed-loopfeedbackcontrollerwasappliedtocontroltheactualmotorcurrent.Tomakethecontroleffectbetter,thecon-trolsignalswerefilteredwithscopeandfrequencyfilter.Theresultofanalogsimulation,hardware-in-loopsimulationtestsho
4、wsthattheperformanceofcontrolbecomesbetterbyusingthisdesign.Keywords:electricpowersteering(EPS);Sugeon-fuzzycontrol;PIDclosed-loopcontrol;scopeandfrequencyfilter0引言但由于EPS系统的助力特性曲线是由多个线性电动助力转向系统(electricpowersteering,系统组成的非线性系统,采用Sugeno型模糊控EPS)相对于传统的液压助力转向系统具有节约制器的分段线性控制的特点,可使得车辆在不同燃料、低噪声、无污染、
5、转向助力控制灵活等优速度切换时的方向盘助力更平滑,可以取得更好[1]的控制效果。本文通过引入PID闭环反馈控制,点,是助力转向技术研究发展的热点与前沿技实现助力电机的实际电流逼近目标控制电流,实术。当前,国内外对EPS系统的研究多集中在控制策略上,包括基于经典控制理论的PID及相关现EPS系统的快速响应及较小的稳态误差。为的改进型PID控制[2]以及基于非精确模型的先了提高控制效果,减少电磁及路面冲击对转矩、电[3O4]流等控制信号的影响,本文使用幅频复合滤波方进控制方法。EPS系统控制的关键是助力电法来滤除干扰信号。机助力电流的控制,根据助力特性曲线,针对连续变化的方向盘转矩与
6、车速,助力电流的输出是非1EPS系统结构原理与数学模型线性的,而且,到目前为止,还没有一个确定数学EPS系统结构简见图1。电子控制单元模型能精确地描述方向盘转矩、车速输入与助力(ECU)接收来自转矩传感器的方向盘转矩以及电流输出的关系,而作为一种智能控制方法,模糊车速传感器测得的车辆行驶车速,根据助力特性控制不依赖系统的精确数学模型,适用于非线性曲线进行控制,输出控制电压,使助力电动机提供系统控制,对系统参数变化不很敏感,具有很强的方向盘转动的助力,同时在控制过程中,通过电动鲁棒性和控制稳定性的特点。在控制领域,模糊机反馈电流实现闭环反馈。由于助力电动机的转控制更多地是使用Mam
7、dani型模糊控制,即输入速高,转矩小,故采用减速机构来降低转速,提高变量的模糊化、模糊推理、输出变量的解模糊化。转矩。为了防止EPS系统的异常控制故障导致收稿日期:2008)10)07行驶转向危险,通过离合器断开电动机的助力传基金项目:国家自然科学基金资助项目(50575064)递,转变为纯机械转动。#1758#电动助力转向系统Sugeno型模糊及PID的滤波控制研究)))刘俊陈无畏kakm#Ta=(u-kakzH)(6)R式中,ka为助力电机减速机构减速比;km为电机转矩系数
