汽车eps混杂控制系统理论、设计及实现的研究

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3、llIllIll⋯ⅢY1810122本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。‘缈Ⅵ少公旧，多：LLr孙伽签三者尹作

4、咿，文珈一呷l______。_-。_______．．．．．．．．．．．。。．．．．________-．．．．．．．．．．．．．．一分类号型垒鱼三：三圣LIDC垒22：!!：Q!!：!L博士学位论文密级儡蜜编号一B0604002造奎至￡墨温盘控圭堕丕统理诠)遮i土壁塞班瑟究赵景波指导教师．医蕉数援指导小组成员江浩越副教握申请学位级别擅±专业名称奎堑王程论文提交日期2QQ窆生Q垒旦论文答辩日期2QQ2生Q鱼旦学位授予单位和日期迢蕴太堂生且答辩委员会主席评阅人年月—1。’———。。。。。。______

5、___________-___。。。。。’。’。。’’—_ClassifiedIndex：UDC：Ph．D．DissertationResearchonAutomotiveEPSHybridControlSystemanditsTheory,DesignandRealizationSByZHAOJing--bo摘要与传统的液压动力转向装置相比，汽车电动助力转向(ElectricPowerSteering，EPS)具有安全、节能、环保等优点，对改善车辆的驾驶轻便性、提高车辆的操纵稳定性和安全性有重

6、要作用，已成为乘用车动力转向系统的主流技术。助力电机、转矩传感器和控制器是EPS系统的三大关键部件，控制器的核心是控制策略及其算法实现，也是实现EPS控制功能要求、提高自适应能力和智能化水平的关键，是自主研发的技术瓶颈。EPS系统是一个包含离散事件和连续动态过程的复杂动力学系统，具有很强的非线性，同时，影响汽车转向操纵性能的因素较多，因此，EPS系统具有典型的混杂系统特征，用单一的控制策略难以协调多种工况下的转向性能要求之间的矛盾。本文将混杂控制理论应用于EPS控制策略的设计，研究EPS系统的混

7、杂动态行为及其混杂控制方法，探索改善EPS控制系统性能的新理论和新技术，主要进行以下方面的研究工作：1．EPS混杂控制系统模型结构研究分析了EPS系统的动力学模型、控制结构及其混杂特性，建立了EPS混杂控制系统的功能模型结构和实现模型结构，为EPS混杂控制系统的动态行为研究及其设计、实现提供了依据。2．EPS混杂控制系统的设计理论和方法研究分析了EPS混杂控制系统的动态行为，构建了多模式切换控制的混杂控制器结构，根据不同的行驶工况分为助力控制、回正控制和阻尼控制模式，分别设计了柔性PID控制算法

8、、模糊PID控制算法、Bang—Bang．PID控制算法以及切换监督器和稳定监督器。3．EPS混杂控制系统的实现技术研究江苏大学博士学位论文：汽车EPS混杂控制系统理论、设计及实现研究。。。。_____-’__。___-__________'-。。___●__-。一分析了EPS混杂控制系统的测试及试验方案，提出了EPS电动机的匹配方法及流程，设计了EPS混杂控制系统的H桥驱动装置，开发了各工况控制算法和切换控制器的实现流程。4．EPS混杂控制系统的测试及试验设计设计了EPS混杂控制系统的测试平台

9、，进行了电动机运行特性测试、控制器性能测试和实车试验，分析了EPS混杂控制系统的动静态性能和控制功能。研究表明，EPS混杂控制系统具有理论分析和工程应用的先进性、优越性和可行性；在不同的离散事件驱动下，EPS混杂控制系统的控制模式切换是有效的，可满足不同工况的控制功能需求。与试验车原控制器相比，对助力过程采用柔性PID控制后，在原地转向时转向盘输入转矩的峰值和标准差改善了5．82％和9．21％，在双纽线操纵试验时改善了8．50％和4．52％，在蛇形试验时改善了4．04％--一5．19％，有效提高

10、了汽车的转向轻便性，降低了驾驶员的疲劳强度。对回正过程采用模糊PID控制后，30km／h时的最终残留角和稳定时间分别改善了40％和13．3％，60km／h时的“摆头”现象得到明显抑制，回正不足或回正超调控制得到改善；对阻尼控制过程采用Bang-Bang-PID控制后，转向盘上的把持力矩幅值改善了7．69％，不仅消除了电动机的转矩脉动引起的转向盘转矩抖动，而且提高了直线行驶的稳定性和快速收敛性。研究表明，采用混杂控制理论方法有效解决了EPS控制过程中的多工况、多影响因素引起的非线性控制问题，显著提