基于鲁棒控制理论的汽车电动转向助力系统控制技术研究

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1、四川大学博士学位论文基于鲁棒控制理论的汽车电动转向助力系统控制技术研究姓名：田大庆申请学位级别：博士专业：机械制造及其自动化指导教师：殷国富20060401l：S：{jQl四川大学博士学位论文(2)针对EPS转向系统的不确定性属性进行了理论分析。利用鲁棒理论讨论了其表达方式，给出其鲁棒稳定性判据和鲁棒性能判据。根据EPS转向系统实际需要，讨论了其控制器需满足的多个控制目标。针对实际EPS系统同时存在模型摄动问题和参数摄动问题以及外界干扰，利用基于现代鲁棒控制理论的混合灵敏度设计方法，建立了既能有效覆盖结构性摄动(主要是系统参数性摄动

2、)又能覆盖非结构性摄动(未建模或未知动态)的EPs鲁捧控制器。通过大量的仔细设计的仿真分析，主要包括：助力误差的控制效果的分析，闭环系统鲁棒性的检验(对结构性摄动和非结构性摄动)。阐述应用H。相关理论和计算技术来作为EPS控制技术的合理性：基于H_控制理论的转向系统控制器设计模型具有强的健壮性，足以应对实际EPS转向系统可能发生的结构性摄动(参数摄动为代表)和非结构性摄动，而同时具有可以接受的性能表现．完全克服了EPS原始系统性能的脆弱性。表明了控制的有效性。(3)在应用基于n理论的混合灵敏度设计方法中，EPS混合灵敏度模型向‰标准

3、问题模型的转化。对多控制目标／单控制变量系统(典型如EPS系统)中加权函数与鲁棒性能和鲁捧稳定性的关系进行了较深入研究。仿真分析揭示出调整某项性能加权函数不仅影响相应的控制指标，而且由于不同控制指标共用单控制变量输出，也会影响其他控制指标。揭示出控制指标之间的相关性。并有效用于指导EPs多控制目标鲁棒控制器的实际设计。(4)利用设计的鲁棒控制方法，对EPS被控系统进行了跟随性的性能仿真研究．在分析转向器跟随性的含义和特征的基础上，重点阐述转向角跟随性的控制器设计问题和控制模型，研究转向角跟随性与转向力跟随性的关系，采用混合灵敏度设计

4、方法，提出角输入跟随性性能控制的混合灵敏度H。控制模型。通过方向盘转角a与小齿轮转角6跟随性仿真实验。对控制效果进行了分析，验证了基于混合灵敏度设计方法的鲁棒控制系统能够达到了预期的控制效果。证明了鲁棒控制的有效性。(5)研究了鲁棒性控制系统的路感问题。给出了路感强度的定义，给出了EPS系统的直线式助力特性曲线的理想助力图谱和对应的理想路感曲线图谱。建立了获得转向助力特性和路感的算法流程。分析证明了被控系统在满足鲁棒控制器设计性能目标的同时，能够表现出较为良好的路感特性．充分体现出EPS系统可以程序控制调节路感，而不必改动系统机械结

5、构及其参数的优势。(6)进行电动助力转向台架试验装置开发。从EPS台架试验装置总体设计需求分析起步，阐述开发的EPS台架试验装置的组成原理、总体方案、实验项目设计和开发中需解决．的关键技术。关键词：电动转向系统，系统建模，模型摄动，鲁棒控制，H。理论，混合灵敏度设计方法，转向跟随性，路感。．2ResearchonControlMethodforElectricPowerSteeringSystemBasedonRobustControlTheory木MajorMechanicalManufacturingandAutomationl

6、rn．D．CandidateTinnDaqingAbstractModemve址clemanufacUmgtechnologyisaconceu舡atedexhibition《model=nhigh-technologyfastdevelopmenLInfact,itisahybridpreduaamongknowledgeofmechanics，electronics，computer,controlengineering，m硼砌engineering，biologyengineeringandinformationenginee

7、ring．Amongthisvehiclecontroltechnology,computer-controlledPS(PowerSteering)getsmo∞andutol≈attentionbecausethatitisnotonlytoimprovethedriver’ssteeringfeelbutalsotodecreasethedriveexhaustionaswellastoimprovethesteeringfunctionanddrivesafety．Itistomeettheneedofsafety,envi

8、ronment-fiiendly,energy-low-consumedforvebicledevelopmenttoresearchanddevelopEPStechnology．Italsohaspracticalandpoten