乘用车eps系统摩擦特性分析及电流补偿控制方法研究

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时间:2019-03-13

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1、———————————————————————————————————乘用车EPS系统摩擦特性分析及电流补偿控制方法研究———————————————————————————————————ResearchonEPSSystemFrictionCharacteristicsandCurrentCompensationControlMethod作者姓名:张为荣专业名称:车辆工程指导教师:林柏忠副教授学位类别:工学硕士5答辩日期:2015年月24日摘摘摘要要要乘用车EPS系统摩擦特性分析及电流补偿控制方法研究电动

2、助力转向系统(ElectricPowerSteeringSystem,EPS)因节能环保、安全舒适正逐渐取代传统液压助力转向系统成为乘用车转向系统的装配趋势。EPS系统通过基本助力控制达到电机助力矩随车速和转向盘力矩变化的目的,实现转向轻便性和一定的高速路感。然而,仅仅依靠基本助力控制来提升车辆整体转向性能是远远不够的,还必须附加相应的补偿控制方法进一步提高高速路感和回正性能等。本文结合中国博士后基金项目“分布式全线控电动汽车底盘集成控制方法研究”(编号:2014M561289)和国家自然科学基金青年基金项目

3、“线控转向系统操纵杆及其双向控制方法研究”(编号:51105165),在基本助力控制的基础上,对EPS系统电流补偿控制方法进行了深入研究。基于联合仿真平台分析惯量、阻尼和摩擦对EPS系统影响,给出电机补偿和回正补偿控制方法,并搭建控制系统平台通过实车试验验证了控制方法的有效性。主要研究内容如下:1)分析EPS系统摩擦特性,设计变摩擦补偿控制方法。针对目前EPS系统所采用摩擦模型的不足,基于规范化的Bouc-Wen模型提出一种新的动摩擦模型,给出结构形式,分析模型特性,并通过试验法对相关参数进行辨识。在新型摩擦

4、模型的基础上进行摩擦补偿控制方法研究,分析传统定摩擦补偿控制方法的不足之处,提出驾驶员期望力矩并采用随助力特性增益变化的变摩擦补偿控制方法,即摩擦补偿电流随助力特性增益的不同逐渐变化,消除了助力特性对摩擦感觉的影响,有效提高了路感反馈强度。2)在基本助力控制的基础上,研究电流补偿控制方法。针对EPS系统结构,明确EPS控制方法的总体架构,并分析电机惯量和阻尼对EPS系统特性的影响,针对车速、电机转速和角加速度等输入变量开发控制流程,给出相应的补偿控制方法。同时,提出基于转向盘转角、转速的双闭环PID控制方法用

5、以提升EPS系统回正性能,采用转向盘转速和力矩信号辨识系统回正状态,根据转向盘转角和转速信号确定回正补偿电流,并利用标幺法和阈值判断优化控制逻辑,规避噪声影响。I3)利用CarSim商用软件和Matlab/Simulink分别建立车辆模型和EPS系统模型,搭建联合仿真平台,对EPS系统电流补偿控制方法进行仿真试验验证,初步验证补偿控制算法的正确性和有效性。4)实时仿真控制系统开发及实车验证。采用dSPACE实时仿真系统搭建EPS控制系统实车平台,包括实时仿真硬件工具MicroAutoBoxII设置、RTI接口

6、配置、传感器信号采集处理及永磁同步电机驱动器开发。之后,针对电流补偿控制对EPS系统的影响设计试验工况,利用实时测控软件ControlDesk对EPS系统控制参数进行调试,监测车辆响应参数并采集试验数据,验证电流补偿控制方法的实车控制效果。关键词关键词:关键词:::汽车,EPS系统,摩擦补偿,回正补偿IIAbstractResearchonEPSSystemFrictionCharacteristicsandCurrentCompensationControlMethodElectricPowerSteeri

7、ngsystem(EPS)isgraduallyreplacingthetraditionalHydraulicPowerSteeringandbecomingassemblingtrendofpassengercarsteeringsystem,sinceitcanhelpsaveenergy,protectenvironment,improvesafetyanddrivingcomfort.Thebasicassistcontrolstrategyaimsatprovidingvaryingassistt

8、orquewiththechangeofsteeringwheeltorqueandvehiclespeed,bywhichsteeringportabilityandroadfeelingarecombinedinEPSsystem.However,thebasicassistcontrolisnotnearlyenough,additionalcurrentcompensationcontrol

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