新型主动前轮转向直流电机控制系统实现

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1、四论文新型主动前轮转向直流电机控制系统的实现向丹l’杨宁原健钟(1．广东技术师范学院自动化学院2．华南理工大学机械与汽车工程学院)摘要：本文介绍了主动转向系统的结构和工作原理，建立了主动转向系统的动力学模型，并对电机及其负载进行了数学建模，对电机系统性能进行了分析。分析结果表明：曲线符合理论分析，系统具有较好的动、静态特性，控制系统运行平稳，具有良好的运行性能。关键词：主动前轮转向；直流电机；控制系统；仿真性的控制；原电动助力转向系统中的助力电机(EPS1引言执行器)，则根据转向盘转矩和当前车辆行驶情况，随着汽车电动助力转向系统fE

2、lectricPower对驾驶员转向手力进行调整。因而该转向系统可通过SteeringSystem，简称EPS系统)的成熟和普遍使用，助力电机和助转角电机，分别对转向盘转矩和前轮转主动转向技术(ActiveSteeringSystem)成为当前本角进行调节，实现主动转向。由于新的主动前轮转向领域的研发热点。“主动转向”为汽车操纵和稳定性系统保持了电动助力转向系统的机械连接且吸取了控制提供了更好的控制方法和性能，为未来自动驾线控转向的长处，采取电动助力转向和附加转向叠加驶、自动避撞和自动导航技术的发展和实现提供了可的形式实现了转向的主

3、动控制，这样的系统能够获得能。主动前轮转向系统(ActiveFrontSteering，AFS)线控转向的绝大多数优点，且没有技术和法规上的问可以通过在驾驶员转向角输入的基础上叠加附加的题。该系统的主要优点【3]：①在原来电动助力转向转向角，实现独立于驾驶员的转向干预，优化车辆对系统的基础上加入主动转向系统；②可变的转向传驾驶员输入的响应或在紧急情况下提高车辆的稳定动比；③结构紧凑、传动效率高；④便于与汽车其性【l】。中低速时，减小转向传动比，以达到低速转向他主动安全系统进行集中控制。轻便灵活的要求：高速时，增大转向传动比，以提高前

4、轮转角高速转向稳定性。因此，从安全性和路感的角度而言，主动前轮转向是当前转向系统发展的一个主要趋势。2AFS的结构及工作原理传统的主动前轮转向系统大多基于齿轮齿条液压转向技术，采用行星齿轮机构实现主动转向。液压图1新型主动前轮转向系统控制原理图助力转向机构中通过伺服机构调节液压油的输入输本文所研究和设计的新型主动前轮转向系统是出，且必须对液压油进行冷却，因而系统复杂且不可在原有的电动助力转向系统的基础上，将转向轴截断避免地存在弊端。后在中间增加双行星齿轮机构和驱动电机，作为实施本文在电动助力转向系统机械结构的基础上，设主动转向的附加

5、装置，双行星齿轮外圈通过涡轮蜗杆计了新型的主动前轮转向系统，转向管柱通过一套行机构与电机相连接，主要用于增加或者减少驾驶员施星齿轮机构与主动转向电机(AFS执行器)相连。如图加在转向轮上的转角，但不影响原有的电动助力转向l所示【2】，主动转向电机用来增加或者减少驾驶员施系统中的电机对转向系统提供助力，并对转向过程中加在转向轮上的转角，实现可变传动比和对车辆稳定2o11年第2期自动化与信息工程5的转向力矩进行调节。因此，该主动前轮转向系统传动比输出。蜗轮也可以装在内齿圈l2上，即输入主要包括两部分：电动助力转向机构和带有双行星齿轴和输

6、出轴可互换。轮的主动转向机构，如图2所示。1．蜗杆，2．蜗轮，3．电机，4．输入轴，5。12．行星架，图2主动前轮转向系统6，9．太阳轮，7，1O．行星齿轮，8，11．内齿圈，l3．输出轴图3新型主动转向传动装置示意图3AFS的动力学模型根据文献【3】可知，前轮总转角的表达式为：宝马公司AFS系统的基本方法是通过一个机械11传动装置将电机动力控制和人对方向盘的控制复合6=÷6s+÷6m‘m(1)在一起，实现两个控制的叠加。当电机驱动装置出现故障时，仍可以进行正常人工操纵，解决了主动转向因为，，所以有：11的安全性问题。主动转向的机械

7、传动装置安装在前车6；=÷6fR+÷6mdtn(2)厢内，由于前车厢内布置十分拥挤，转向装置容易与现在考虑从系统的动力学模型作为分析起点，转其它零部件发生干涉，因此要求该装置设计具有尽量向系统提供一个输入转角作为系统的命令输入，轮胎小的体积。由于传动装置有多个齿轮传动，存在轮齿的侧倾力和回正力矩是汽车对命令的响应输出。侧隙，会影响输出轴的转动定位精度。基于上述问题，系统在闭环控制下按照驾驶员的参考命令提供本文提出了一种新型的汽车主动转向传动装置。通过位置跟踪。控制器可以参考简化的动力学模型设计一对比分析，本新型传动装置在体积上明显缩

8、小，传动个位置跟踪控制系统。电机模型可以用稳定的二阶微效率提高，转动定位精度改善，制造成本下降。分方程表示，系统的输入是驾驶员所要求的转向角本文的新型主动转向传动装置与宝马公司的装w，输出是电机所要到达的位置、速度和加速度，置相似，但