汽车电动助力转向系统的半实物仿真与研究

随着发动机前置前轮驱动型轿车日益增多,因汽车前轴负荷的增加使得转向轻便性成为人们普遍关注的问题。由于动力转向系统不仅能很好地解决转向轻便与转向灵活的矛盾,还能提高行驶安全性和舒适性,所以其目前得到广泛使用。 传统的液压动力转向系统不论系统是否工作都需消耗一定的能量,因此会额外增加汽车的燃油消耗量。电动助力转向系统完全取消液压装置,用电能取代液压能,减少了发动机的能量消耗。研究与开发电动助力转向系统,是与汽车发展中的安全、环保、节能三大主题相吻合的,因而非常具有现实和长远的意义。 我们利用MATLAB/Simlink硬件在环仿真系统,结合现有电动助力转向系统,独立设计并建造出一套经实践证明有效的电动助力转向控制策略评估系统。并且利用该系统对比例控制和微分(PD)控制两种控制策略进行了测试和评估。 助力控制是EPS的基本控制策略,其过程是控制器根据转向盘转矩传感器的输出和车速传感器的输出根据助力特性确定电动机的目标电流,然后由电流控制器控制电动机的电流,使电动机输出目标助力。EPS系统的控制要解决两个问题,一是确定电动机的目标电流,二是跟踪目标电流。电动机的目标电流是根据助力特性曲线确定的,电动机的电流控制通过调节电动机的电枢电压以PWM方式来实现。 通过在自己独立建造的半实物仿真试验平台上的试验,我们不但证实了汽车电动助力转向的可行性,并得出了EPS系统对汽车特性的影响和不同控制策略的控制特性的差异,而且亲身体验了半实物仿真试验所具有的综合性好,无破怀性,可重复性,安全、经济、可控、不受气候条件和场地空间的限制等优点,这是传统实物试验所无法比拟的。