EPS系统对车辆操纵稳定性影响的仿真研究

电动助力转向系统(EPS)是一种直接依靠电机提供辅助转矩的动力转向系统,它可以很容易地实现不同车速提供不同助力效果的功能,保证汽车在低速行驶时轻便灵活,高速行驶时稳定可靠,可提高车辆的主动安全性,并有利于环保,因此具有广泛的应用前景。国内外针对EPS系统本身特性而涉及EPS系统对汽车操纵性能影响的研究较少,汽车的操纵稳定性能一直是车辆设计中的一个重要课题。论文从理论上探讨了车辆加装EPS系统对其操纵稳定性的影响,以期从车辆操稳性的角度为EPS设计提供理论依据。 论文建立了装备比例控制、PD控制、PID控制EPS系统车辆的开环二阶动力学模型,并分别推导了其横摆角速度对转向盘转角的传递函数。论文在上述模型的基础上,针对车辆操纵稳定性的评价指标,推导了车辆在时域内稳态和瞬态响应的计算公式。在理论上对PID控制EPS系统车辆操稳性进行了研究,并完善了对普通未装EPS系统车辆横摆角速度对转向盘转角传递函数的概念。 利用Matlab的GUI平台,开发编制了装备EPS系统车辆的操稳性仿真软件。软件功能强大,操作简便,极大方便了对不同参数的车辆和EPS系统操稳性仿真分析。源代码开放的结构,易于进行升级与扩充,为以后类似的工作提供很好的参考。 利用所开发的仿真软件,得到了装备EPS系统汽车在转向盘角阶跃输入下的时域响应和横摆角速度频率响应。并系统全面地分析了EPS系统控制方式、控制系数和结构参数对它们的影响。仿真与分析结果表明,装备EPS会对车辆的操纵稳定性产生显著的影响,通过EPS系统控制方式、控制系数和结构参数的合理选择,能使影响有效降低。 论文建立了装备EPS系统车辆构成的人-车闭环转向系统动力学模型,探讨了EPS系统引入横摆角速度反馈对车辆行驶稳定性的影响,并利用SIMULINK进行仿真研究。得到EPS系统引入横摆角速度反馈有利于改善车辆的行驶稳定性。