电动助力转向系统的仿真分析与控制研究

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1、中文摘要随着电子技术在汽车上越来越广泛的应用，汽车的安全性、舒适性以及操纵性等多项性能都得到了显著的提高，电动助力转向系统的出现，确保了汽车低速转向时的轻便性以及高速转向是的操纵稳定性，由于电动助力转向系统所具备的各种明显的优势，它正在逐渐地取代传统的液压助力转向系统，代表着汽车转向系统未来的发展方向，因此加强对电动助力转向系统的研究具有非常重要的现实意义。本为围绕电动助力转向系统的控制策略进行了研究，将传统的比例积分微分控制与模糊控制相结合，充分发挥比例积分微分控制技术成熟、鲁棒性强以及模糊控制对数学模型的精确度要求不高的优势，来对电动助力转向系统进行控制

2、。本文首先简单介绍了电动助力转向系统的机构和工作原理，然后对常见的电动助力转向系统的控制策略进行了分析，主要包括常规PID控制、智能PID控制、智能控制方法以及H8控制．其次，对电动助力转向系统进行受力分析，主要是对转向盘力矩以及转向阻力矩进行分析，在此基础之上，建立了电动助力转向系统的动力学模型，主要包括转矩传感器模型、轮胎模型以及电动机模型等，为了分析电动助力转向系统对汽车横摆角速度的影响，还建立了汽车的二自由度模型。最后，通过对电动助力转向系统数学模型的分析，建立了相应的仿真模型，通过对电动助力转向系统助力特性的深入分析，得出了理想的助力特性曲线应该满

3、足的条件，然后将模糊控制理论运用到助力特性曲线的设计当中，建立了基于模糊控制的助力特性曲线，以此为基础，分别采用PID控制策略以及模糊自适应PID控制策略对电动助力转向系统的助力控制进行了对比研究，研究结果表明模糊自适应PID控制策略能够更好地对电动助力转向系统进行控制。关键词：电动助力转向系统，动力学模型，仿真，模糊控制目录第l章概论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11．1汽车转向系概述的发展趋势⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．11．2电动助力转向系统研究的目的和意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．21．3电动助力转向系统的研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

4、⋯⋯⋯⋯⋯．31．4本论文的研究内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．51．5小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6第2章电动助力转向系统的介绍⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯72．1电动助力转向系统概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．72．2电动助力转向系统的分类⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．82．3电动助力转向系统的组成部件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯102．4电动助力转向系统的助力控制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯122．5电动助力转向系统的回正控制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯122．6电动助力转向系统的阻尼控制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

5、⋯⋯⋯⋯⋯132．7电动助力转向系统的控制策略⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯142．7．1常规PID控制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯142．7．2智能PID控制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯152．7-3智能控制方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．152．7．4Hoo控制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯162．8小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．16第3章电动助力转向系统模型的搭建⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．173．1线性二自由度汽车模型的搭建⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯173．2电动助力转向系统的受力分析⋯⋯⋯⋯⋯

6、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯213．2．1转向阻力的构成⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．213．2．1转向盘力矩⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯233．3电动助力转向系统的建模⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．243．4小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．27第4章EPS助力控制策略的仿真分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．284．1助力特性的概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯284．2常见的转向助力特性曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．294．2．1直线型助力特性曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．294．2．2折线型助力特性曲线

7、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．294．2．3曲线型助力特性曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．314．3助力特性曲线的设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．324．3．1助力电机目标电流的模糊控制器的设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．324．3．2助力电机目标电流的模糊控制器的仿真分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．364．4基于PID控制的EPS助力控制的研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．394．4．1助力电流的PID控制器的仿真模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯394．4．2电动助力转向系统仿真模型的建立⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4l4．5基于模糊自适应PID控制的EPS

8、助力控制的研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．434．5．1模糊