汽车电动助力转向系统动态特性分析及控制策略的研究

汽车转向系统是影响汽车操纵稳定性、主动安全性和舒适性的关键部件。电动助力转向(EPS)是一种全新的汽车动力转向技术,它能节约燃料, 提高主动安全性,可控转向感觉,且有利于环保。它符合现代汽车电子化、智能化发展的要求,成为现在动力转向技术研究的焦点。 本文在EPS系统动力学模型的基础上,详细分析了EPS系统的助力特性、转向随从性和“路感”特性,并提出了、和三个传递函数作为其量化的指标。在对系统进行稳定性分析之后,得到了电动机扭矩-转速关系和刚度-转动惯量关系。为EPS系统的参数设计、控制策略的确定提供了理论依据。 针对电动助力转向的结构特点,本文分析了电动助力转向对汽车转向性能的影响,提出从转向轻便性、转向回正性、转向盘中间位置区域性能、转向盘振动、随动灵敏度和助力特性等方面进行电动助力转向系统转向性能的客观评价,并探讨了相应的评价指标,对EPS系统的设计以及相关试验标准的确定有一定的指导意义。 本文对系统的稳定性控制进行了深入的研究。通过鲁棒控制方法,采用最优控制器有效地抑制了系统不确定因素和外部干扰,达到了系统控制目标。并对助力控制策略和回正控制策略进行了研究,使得系统更加稳定。 本文提出了高效的EPS系统设计方法。采用硬件在环仿真技术、虚拟设计技术和基于虚拟现实的人-车-环境闭环仿真能有效的缩短设计周期,节约成本,并能达到系统的性能要求。