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《电动助力转向系统与汽车转向盘力特性的仿真研究_唐新蓬》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第24卷第12期机械科学与技术Vo.l24No.122005年12月MECHANICALSCIENCEANDTECHNOLOGYDecember2005文章编号:1003-8728(2005)12-1387-04电动助力转向系统与汽车转向盘力特性的仿真研究唐新蓬,杨树(华中科技大学机械科学与工程学院,武汉430074)唐新蓬摘要:将EPS系统模型与多自由度汽车动力学仿真软件相结合,讨论了EPS系统对汽车转向盘力特性的影响,提出并验证了将EPS系统比例控制系数设计成随车速和侧向加速度递减的函数来改善转向盘力特性的方法。关键词:电动助力转向;转向盘力特性;仿真中图
2、分类号:TH112.5文献标识码:ASimulationofSteeringWheelForceCharacteristicsofAutomobilesEquippedwithEPSTangXinpeng,YangShu(HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430074)Abstract:Incombinationwiththemult-ifreedomdynamicsimulationsoftware,theimpactoftheEPSsys-temonthesteeringwheelfovcecharac
3、teristicsofautomobilesequippedwiththeelectric-propelledsteering(EPS)systemwasdiscussed.AmethodhasbeenproposedandprovedbywhichsteeringwheelforcecharacteristicscanbeimprovedbydesigningtheEPSproportionalcontrolcoefficientasadecreasingfunctionofthevehiclespeedaswellaslateralacceleration.Key
4、words:EPS;steeringwheelforce;characteristics;simulation1EPS系统动力学模型与转向盘力的计算δh和Th;前轮和转向机构向EPS转向系统是在传统机械转向机构基础上,增加信转向柱简化后的转动惯量、号传感装置、电子控制装置和转向助力机构构成的。其结转角和所受的转向阻力矩构如图1所示。为分析问题方便,我们把前轮和转向机构分别为Ir,r和Tr;转向柱向转向柱简化,得到简化后的转向轴助力式EPS系统的动与支承之间的等效摩擦系[1]力学原理图如图2所示。数及转向机构和前轮的等效摩擦系数分别为Bh和Br;从电动机到转向柱的传动
5、比为G1;扭矩传感器的扭转刚度为Ks。我们可以写出的二阶系统动力学为[1]方程为图2EPS系统动力学原理图2dhdhIh2+Bh+Ks(h-r)=Thdtdt(1)2drdrIr2+Brdt-Ks(h-r)=G1Ta-Tr(2)dt则电动机的电磁转矩为图1EPS系统结构原理示意图KaTm=(U-KbG1r)/R(3)设转向盘的转动惯量、转角和被施加的扭矩分别为I,式中:U为电动机电压;K、K分别为电动机力矩系数和反hab电动势系数;R为电枢绕组电阻。收稿日期:20041122若助力电机采用比例控制方式,其电压作者简介:唐新蓬(1955-),
6、男(汉),湖北,教授E-mai:ltangxp@public.wh.hb.cnU=KpKs(h-r)(4)1388机械科学与技术第24卷考虑电动机的动态运行,有2转向盘力特性试验的仿真分析2dmdm转向盘力特性试验属于闭环操纵稳定性试验,且根据Ta=Tm-Im2-Bm(5)dtdt转向盘力特性评价试验的要求,汽车须在大、小侧向加速度式中:Im、Bm、m和Ta分别为电动机的转动惯量、阻尼系下做正弦曲线行驶。其最高侧向加速度可能达到0.8g左数、转角和所受的阻力矩。右。此时,简单的线
7、性二自由度汽车模型不再适用。因此,再考虑电动机和转向柱之间的速度匹配,系统的几个在仿真计算中采用了现有的15自由度汽车动力学仿真软转角之间有这样的关系,即件,并对其转向系统进行了二次开发。即将EPS系统转向r=G2盘力的计算方法结合到其中,编写一个转向盘力计算模块。=G=GG在仿真计算过程中,这个模块应能实时的从主程序中取得m1r12式中:为前轮转角;G2为转向柱到前轮的传动比。用于计算转向盘力的车辆状态参数。并将计算结果再输出将式(3)~式(5)及上述关系式代入式(1)、式(2),得到主程序。整个转向盘力计算模块和主程序间的数
