基于模糊理论的EPS系统助力控制策略研究
本文关键词：基于模糊理论的EPS系统助力控制策略研究 出处：《沈阳工业大学》2016年硕士论文 论文类型：学位论文
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【摘要】：转向系统是汽车的重要组成部分,转向性能的好坏是评价汽车整体性能的一项重要指标。电动助力转向系统(Electric Power Steering,缩写EPS)是在传统液压助力转向的基础上发展起来的,不仅能够保证转向的轻便性和操纵稳定性,而且具有安全性高、舒适性好以及节能环保等优势,因此越来越受到人们的关注。助力特性是EPS系统的主要控制目标,助力特性的好坏直接影响汽车的转向性能。因此,本文将对EPS系统的助力特性进行研究,选用无刷直流电机作为助力电动机,在研究系统结构参数变化与转向性能关系的基础上,本文对系统参数进行优化,并采用模糊理论拟合EPS系统助力曲线,得到路感良好的转向性能。首先,本文对EPS系统的分类、结构及工作原理进行了研究,分析了EPS系统直线型、折线型、曲线型三种传统线性助力特性曲线的设计方法。在分析EPS系统各部分力矩分布的基础上,对EPS系统的结构模型进行了简化,推导出转向柱数学模型、齿轮数学模型、直流电动机数学模型、汽车二自由度模型和轮胎模型,并得到EPS系统的空间状态方程,为转向性能研究打下基础。其次,对EPS系统转向路感、转向灵敏度和转向操稳性三方面性能评价指标进行了分析。根据EPS系统的空间状态方程,推导出相关传递函数,分析了助力电机转动惯量、转向轴刚度、助力增益、转向传动比对转向性能的影响,并对影响路感的系统参数进行了优化处理,优化后转向路感变好。再次,本文采用模糊控制理论拟合了助力特性曲线。以车速和方向盘转矩信号为输入,助力目标电流为输出,设计了符合转向系统性能的模糊规则,并且验证了采用面积平分法解模糊的助力曲线光滑性更好,不会出现操纵转向盘时的跳跃感。利用MATLAB模糊工具箱设计了模糊助力特性曲线,结合电流闭环PID控制,保证了系统对助力电流跟踪的快速性、准确性、稳定性。最后,在MATLAB/Simulink环境中搭建系统仿真模型,验证模糊助力效果和参数优化后的路感。结果表明:在不同方向盘输入和车速下,由模糊理论得到的助力特性均能满足转向轻便性、转向灵敏度和转向路感的要求。参数优化后,模糊助力特性的转向路感的效果明显优于参数优化前,达到预期效果。
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.4
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，本文编号：1323993
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