基于整车模型的全局时变滑模变结构控制的EPS研究.pdf

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1、第12期机械设计与制造2011年l2月MachineryDesign&Manufacturel55文章编号：1001—3997(2011)12—0154—03基于整车模型的全局时变滑模变结构控制的EPS研究倪海涛陈龙江浩斌耿国庆(江苏大学汽车与交通工程学院，镇江212013)StudyofEPSbasedonvariablestructurecontroIofglobaftime—varyingslidingmodeforwholevehiclemodeINIHai—tao，CHENLong，JIANGHao—bin，GENGGuo-qi

2、ng(SchoolofAutomobileandTramcEngineering，JiangsuUniversity，Zhenjiang212013，China)十d十十一十一t斤十d，q■’／e，、§十、§§十1、￡q、．1、!巾十{／卜q、§十十4q、e1、晕斗十＼t十d十斤t／十●、t【摘要】建立了包括转向运动模型，被动悬架模型，轮胎模型，路面模型和电动助力转向系统(EPS)的整车模型。采用了一种具有全局鲁棒性的时变滑模变结构的控制策略，设计了电动助力转向系统控制器，它能够保证系统在任意时刻的状态都能处在设定的滑模面上，对参数扰动和

3、外部干扰具有很强的鲁棒性，并在matlab／simulink里的仿真结果表明，与传统的PID控制相比，全局时变滑模变结构控制响应更快，跟踪性能更好，显著提高了转向轻便性和灵敏性。关键词：全局时变滑模，I变结构控制；电动助力转向系统【Abstract】Awholevehiclemodelisestabfishedincludingsteeringmotionmodel，passivesuspensionmodel,tiremodel，roadmodelandelectricalpowersteeringsystemmode1．Itbyado

4、ptingacontrolstrategyoftime-varyingslidemodewithglobalrobustnessacontrollerforelectricalpowersteeringsystemisdesigned，whichcanguaranteethesystemtobesetattheslidingsurfaceatanystatewithstrongrobustnessinparam——eterdisturbanceandexternaldisturbance．esimulationdoneinmatlab／s

5、imulinkresuhsthatcomparedwithtraditionalPIDcontrol，globaltime-varyingslidingmodevariablestructurecontrolisf~terinre—sponse，betterintraceability，andthesteeringportability，sensitivityisimprovedsignifcantly．Keywords：Globaltime-varyingslidingmode；Variablestructurecontrol；Elec

6、tricalpowersteer-ingsystem中图分类号：TH16文献标识码：A式中：W(f)一均值为零的高斯白噪声；—质L,~rl偏角；，—横摆1引言角速度；6，—小齿轮转角；车身侧倾角；一车身俯仰角；随着电子控制技术的不断发展，电动助力转向系统的研究已厂_j专向盘转角；z一悬架质量质心处垂直位移；z。广轮i经越来越广泛。然而，大多数的汽车各子系统的控制研究只是独立处非悬架质量的垂直位移；q厂_轮i处路面输入位移；Vm一的研究，并没有考虑各子系统之问的相互影响。与以往的电动助电动机作用在转向系统的助力矩。力转向系统控制相比，考虑了

7、整车模型对电动助力转向系统的影2．1转向运动模型响，更加准确的模拟了汽车转向时的动态性能，提高了系统的真实假设汽车正常行驶，侧向加速度小于0．4g，侧偏角不超过，可靠性。近年来，滑模变结构控制已经越来越受到广大学者的重视，不考虑空气动力的作用嘴。其良好的跟踪特眭和响应的快速陛得到了很好的利用，但其应用领域目前还主要局限于机械人，电机，航空领域等。在国内外，该控制策略在汽车领域的相关研究还不是很多，尤其是对电动助力转向系统的研究还处于初级阶段is】。首先建立了整车系统的数学模型，使得汽车各系统之间的相互影响反应在所建立的模型中，其次，通过设

8、计动态滑模面来实现EPS的全局时变滑模变结构控制，并对设计的控制策略进行了仿真计算与结果分析。2整车系统数学模型的建立图1转向运动模型X=AX+BQ柏w(t)(1)转向模型如图1所示，可得出转