电动助力转向系统μ分析与综合控制及试验研究

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1、学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权江苏大学可以将本学位论文的全部内容或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于保密口，在年解密后适用本授权书。不保密团。学位论文作者签名：去翱春z哆年，2月2严日指导教师签名：俘峰袭乒㈨7年t≯月∥日独创性声明㈣㈣舢㈣㈣Y18710⋯1“⋯9””本人郑重声明：所呈交的学位论文

2、，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。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：袤鳓儒日期：卅年72月严日分类号堕垒鱼：生UDC629．11．014．5密级坌珏编号—10—2998040121博士学位论文电动助力转向系统u分析与综合控制及试验研究袁朝春申请学位级别埴士专业名称盛业狃越化工程论文提交Et期2QQ2生!!月

3、论文答辩日期至QQZ笙羔2且学位授予单位和日期江苤太堂生且答辩委员会主席评阅人2007年12月ClassifiedIndex：UDC：629．11．014．5Ph．D．DissertationResearchonlJLAnalysisandSynthesisofElectricPowerSteeringSystemandTestBV．，YuanChaochunMajor：AgricultureMechanizationEngineeringSupervisor：Prof．ChenCuiyingPro

4、f．ChenLongJiangsuUniversityDecember,2007摘要电动助力转向(ElectricPowerSteeringSystem，以后简称EPS)比传统液压助力转向具有节能、环保、结构紧凑及性能优良的优点，成为国内外学者、生产厂家的研究热点。近年来，许多学者在系统建模、助力特性规则、EPS控制原理、控制方法、试验手段等方面进行了卓有成效的研究，取得了大量研究成果，而且，各种类型的EPS产品先后研制出来，其应用范围从最初的微型轿车向大型运输车辆发展，然而，新的课题又摆到了汽车工

5、程师们面前。如在微型车辆上行之有效的助力控制策略应用到重型运输车辆上将不再适应；转向系统在参数摄动和外部干扰的影响下，系统性能降低等等，这些都会给汽车行驶的安全性带来不利影响。为了解决EPS发展过程中出现的新情况，本文从EPS控制基本原理入手，较系统地进行了助力特性规律研究，提出了基于载荷、车辆速度、方向盘转矩的助力电动机理想助力扭矩的特性曲线；利用方向盘转角信号判断驾驶员的操作意图，分析了转向助力控制、回正助力控制、回正阻尼控制的控制原理；针对转向助力过程中存在的参数摄动、外部干扰等不确定性影响，

6、首次提出了用∥控制理论来设计转向助力控制系统，并对∥控制理论设计控制系统的参数摄动线性分式变换理论、外部干扰权函数建模等关键技术进行了深入的研究，在此基础上，设计了EPS试验系统，并进行了台架试验和实车道路试验。首先，分析了影响转向力矩大小的因素，建立了转向力矩动力学模型，结合动力转向系统性能要求和特点，对助力特性进行了较系统研究。提出了新型助力特性曲线，即结合载荷、车辆速度和方向盘转矩三个方面因素确定电动机理想助力扭矩的MVT型助力特性曲线，提高了转向助力效果。其次，在分析电动助力转向系统控制原理

7、的基础上，利用方向盘转角信号和方向盘扭矩信号来判断驾驶员的操作意图。针对驾驶员在转向过程中不同的操作意图提出了转向助力控制策略、回正助力控制策略和回正阻尼控制策略，并给出了阻尼助力线和回正助力线，对回正助力控制和回正阻尼控制给出了数学判定条件；应用自适应模糊PID控制和比例控制策略对回正过程进行综合控制研究。仿真结果表明控制策略效果明显。第三，对于EPS转向系统最基本的转向助力控制，首次提出了用∥控制理论江苏大学博士学位论文：电动助力转向系统u分析与综合控制及试验研究进行系统分析和综合的思路。众所周

8、知，在转向系统动力学建模过程中会存在不同程度的简化和建模误差；在车辆实际运行状况下，模型中的参数会不同程度的改变；转向系统会受到外界干扰力矩的影响；控制器性能会受到传感器噪声的影响，等等。而现代控制理论要求系统模型非常精确，因此模型的参数摄动和外界的各种干扰不可避免的影响EPS控制系统的性能，造成系统性能恶化和不稳定。本文利用∥控制理论分析电动助力转向控制系统动力学模型中的参数摄动、传感器测量噪声、外界干扰(路面倾斜、侧向风)力矩等不利干扰的影响，在求解控制器的过程中