电动汽车EPS助力工况柔性PID控制及试验

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1、学兔兔www.xuetutu.com．设计．计算．研究．电动汽车EPS助力工况柔性PID控制及试验★赵景波1贝绍轶1陈龙z(1．江苏技术师范学院；2．江苏大学)【摘要】建立了汽车3自由度转向模型和EPS动力学模型，设计了助力工况的无缝车速助力模式和柔性PID控制器柔性PID控制器可根据控制误差大小，判断系统误差所在的运行状态，实时调整控制器结构和控制参数。分别在车速为20km／h、30km／h和40km／h情况下进行蛇行仿真和实车试验结果表明，柔性PID控制与无控制和原车控制相比．转向轻便性提高主题词：电动汽车电动助力转向助力工况PlD控制中图分类号：U463．4文

2、献标识码：A文章编号：1000—3703(201l112—0022—05FlexiblePIDControlandTestofElectricVehicleEPSSystemunderAssistanceConditionZhaoJingbo，BeiShaoyi，ChenLong(1．JiangsuTeachersUniversityofTechnology；2．JiangsuUniversity)【Abstract]The3一DOFautomotivesteeringmodelandtheEPSsystemdynamicswereestablished，these

3、amlessspeedassistmodeandflexiblePIDcontrollerunderassistanceconditionweredesigned．Thecontrollerstructureandparameterscanbeadjustedbydeterminingrunningstatusaccordingtothesizeofcontrolerrorreal—time．Theslalomsimulationanalysisandrealvehicletestsweremadeunder20km／h．30km／hand40km／hspeedre

4、spectively．Theresultsshowedthatthesteeringhandinesswasimprovedrespectivelycomparedwithnon—controlcondition．Keywords：Electricvehicle，ElectricPowerSteering，Assistcondition，PIDcontrol由度转向动力学模型l31．其高速转向的俯视图如图1前言la所示，后视图如图1b所示。助力工况是EPS(ElectricPowerSteering．电动助力转向系统)的主要工作过程．是转向过程中为减轻转向盘操纵力．

5、通过蜗轮蜗杆减速机构把电动机输出转矩作用在转向轴上的一种控制模式助力工况控制的主要功能是通过设计助力特性获取助力目标电流．并实现电动机电流的跟随控制国内的助力工况设计方法．由于助力特性的车速间隔相对较大．易造成助力盲区，导致转向过程中转向盘抖动：另一方面．常规PID参数整定过程存在系统稳定性fa)汽车转向俯视图与准确性之间的矛盾嘲为解决助力工况控制稳定Z性与准确性的矛盾．增强对不确定性因素的适应性鲁棒性．提出无缝车速助力模式设计助力控制过程(r)一h同的柔性PID控制器．并进行仿真分析和实车试验。(M一)(r+口)pr2系统动力学模型只2．1汽车3自由度转向模型【b

6、1汽车转向后视图为研究EPS对整车性能的影响，建立汽车3自图1汽车运动状态的坐标图基金项目：国家自然科学基金资助项目(50875112)；教育部重点研究项目(208052)；江苏技术师范学院博士启动基金项目(KYY10060)。一22一汽车技术学兔兔www.xuetutu.com．设计．计算．研究．根据达朗贝尔原理．建立平衡方程。绕z轴力O000矩平衡式为：，z+z=一nPv1+6ey2(1)沿y轴力矩平衡式为：(一)(6D)+[((c，+)+面p]=一(p，l+py2)(2)绕轴力矩平衡式为：一lX西Mshv0m8+IXzrrp、齿轮齿条机构=一(Dd-D)6一(

7、C1+C一蚴)一式中，为整车质量；为悬架质量；、为整车绕图2EPS动力学模型由于转向盘的转动惯量和粘性阻尼为旋转的弹Z、轴的惯性矩；为车身横摆角速度；为惯性000●积；、为前、后车轮侧向力；0、b为质心至前、后簧一质量一阻尼系统，因此有：．O0轴距离；、C犯为前、后悬架侧倾角刚度；Df、D为。+=一(5)前、后悬架侧倾角阻尼；h为侧倾力臂；为质心速式中，为转向盘、输入轴的转动惯量；为输入度与绝对坐标的夹角；为汽车速度；口为质心处侧轴粘性阻尼系数；0为输入轴旋转角；=(一偏角；为侧倾角速度。0)，为扭杆的反作用转矩；Oo为输出轴旋转角；K取状态变量X：=(c，咖]