电动助力转向助力特性的仿真分析

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1、摘要.........旦口.....摘要一引言由于汽车保有量的增加和社会生活汽车化而造成的交通错综复杂，对高J性能动力转向器的需求提到日程上来。目前，继电子技术在发动机、变速器、制动器和悬架等系统得到广泛应用之后，电动助力转向技术己日渐成熟，有取代液压动力转向的趋势，是未来动力转向技术发展的方向之一。电动助力转向采用电动机直接提供助力，助力大小由电控单元控制。它能节约能量、提高安全性，且有利于环保，是一项紧扣现代汽车发展主题的高新技术，所以一经出现就受到高度重视。人们己普遍认识到EPAS的优越性，所以现在EPAS的市场增长很快。在未来十年，EPAS将可能完全替

2、代现有的转向系统，据专家预测，到2010年，全球产量将达2500万套。所以EPAS具有非常广阔的应用前景。国外汽车公司对EPAS的研究已经有20多年的历史，但是以前一直没有取得大的进展，主要原因是EPAS的成本太高。近几年来，随着电子技术的发展，大幅度降低EPAS的成本己成为可能。目前，国外各大汽车公司已完成批量生产EPAS的技术储备，将电动助力转向作为产品应用到少量车型上。由于多方面的原因，国内在近几年才开始展开研究，并且可获得的技术资料较少，目前处于起步阶段。本文依托吉林省自然科学基金项目“汽车电动助力转向控制技术及其与整车的匹配”，应用ADAMS和Mat

3、lab软件对助力特性及补偿策略进行了仿真分析。二.论文主要内容口、占//吉林大学硕士研究生学位论文第一章，在阅读了大量国内外有关参考文献的基础上，对液压动力转向和SPAS的工作原理、结构及助力特性的优缺点进行了阐述，分析了电动助力转向系统的开发现状与发展趋势。第二章，简要叙述了多体系统动力学的理论基础，对大型多体系统动力学仿真软件ADAMS进行了详细介绍，掌握了应用ADAMS软件建立整车系统模型，研究汽车性能的一般过程，并总结了一些技巧和体会。第三章，利用接口文件将CAD模型传递到ADAMS中，应用其整车设计软件包A/CAR建立了包括前、后悬架、转向系统、轮胎

4、及传动系在内的JETTA轿车的整车系统仿真模型，用以进行助力特性的仿真研究。为了验证仿真模型的正确性，进行了整车操纵稳定性试验.采用DCF控制分析的方法进行了双纽线、蛇行等两种典型工况的整车仿真，并将仿真结果与试验结果进行了对比分析，表明所建整车动力学模型是正确的。第四章，首先对助力特性进行了理论分析，并分别对路感及路感强度、转向力矩场、助力特性及其基本要求、EPAS助力特性的曲线特征进行了讨论。探讨了电动助力转向系统性能评价指标。在此基础上，利用经过验证的模型，对直线型、折线型、曲线型三种助力特性进行了仿真研究，分析了这三种助力特性的特征形式与参数对转向轻便

5、性与路感的影响，并讨论了确定助力特性的一般过程。并以直线型和折线型助力特性为例，根据驾驶员所要求的转向盘输入力矩与车速的关系，运用仿真手段，在相应的车速下，通过改变助力特性，使不同侧向加速度下的转向盘转矩与驾驶员的要求一致，初步确定车速感应系数。第五章，将电动助力转向控制系统与整车模型相结合，应用MATLAB与ADAMS进行助力特性助力目标电流补偿策略的仿真分析。在仿真计算过程中，机械系统采用ADAMS解算器，控制系统采用控制软件解算器，二者之间通过状态方程进行联系，EPAS系统所输出的助力加载到汽车转向系统的齿条上，作为整车模型的外部输入传递给整车模型，同时

6、整车模型输出转向盘转矩，车速、转向盘转速和横摆角速度，传递给MATLAB中的控制系统，建立闭合的数据交换通道，完成对装有EPAS控制系统的整车仿真分析。仿真结果表明，对助力特性进行补偿调节，采用横摆角速度反馈补偿和阻尼补摘要巴里巴里旦巴巴绝旦巴口里口旦巴旦里巴里组偿，可以增加汽车在光滑路面上行驶时的路感反馈，衰减汽车在颠簸路面上行驶时的转向盘的振动，进一步提高汽车的行驶稳定性。第六章，总结本文的内容和结论，并针对以后的研究工作提出了几点建议。三.本文的研究意义本文的研究意义在于:第一，运用ADAMS软件建立了用于电动助力转向助力特性仿真分析的整车多体系统动力学

7、模型，掌握了模型建立及整车仿真分析的一般过程，这为以后的研究人员总结了经验，为日后的研究工作莫定了理论基础;第二，助力特性是否合理决定着EPAS的助力性能。本文系统分析了助力特性特性的特征形式与参数对转向轻便性和路感的影响。并分析了确定助力特性的一般过程。解决了电动助力转向技术研发过程中一关键技术问题。并为研究转向轻便性与路感提供了新的方法，有效的缩短了产品的开发周期，大大节约了试验经费;第三，对MATLAB与A/CONTROL祸合仿真进行了探讨研究，为后续工作积累了经验。为通过调节助力特性改普汽车性能方面提供了一套可行的研究方案。【关键词】电动助力转向ADA

8、MS数字模型助力特性仿真ABSTRAC