基于滑模观测器的电动助力转向系统故障诊断研究

发布时间：2021-05-25 19:15

　　转向系统作为汽车上一个重要的组成部分,其对于行车安全和驾驶舒适性有着极为重要的影响,电动助力转向系统（EPS）由于具有着节能,环保以及操作稳定性较好的优点,目前已经在汽车上普及,随着电动助力转向系统的普及,为了保证行车安全以及驾驶员驾驶的舒适感,对于其展开故障诊断研究有着极其重要的意义,因此,本文针对EPS系统的故障诊断展开了相关研究。由于电动助力转向系统的工作环境恶劣,并且影响其工作状态的因素有许多,传统的故障诊断方法无法准确的诊断出系统中存在的故障,因此本文将具有较强鲁棒性的滑模观测器故障诊断方法应用于EPS系统,这种方法不仅可以在存在扰动的情况下,有效的对于故障进行检测和隔离,并且能够完成对于相关故障的重构和估计。本文针对EPS故障诊断方法研究的主要内容如下:首先,基于汽车动力学,对于EPS系统工作原理进行了相应的分析,并在此基础上,建立起了EPS系统的主要部件模型,并且与汽车二自由度模型相结合,建立起总的仿真模型,在此基础上,分析了系统当中常见的执行器故障和传感器故障。之后,针对于存在扰动的系统,使用滑模观测器对于故障进行了检测,并且重构了故障,本文中使用的方法通过使扰动到重构... 

【文章来源】：江苏大学江苏省

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究的背景以及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 电动助力转向系统的研究现状
        1.2.2 故障诊断技术的研究现状
    1.3 本文研究的主要内容
第二章 电动助力转向系统建模
    2.1 引言
    2.2 电动助力转向系统的工作原理
    2.3 EPS系统力矩分析
        2.3.1 驾驶员手力
        2.3.2 助力电机转矩
        2.3.3 转向阻力矩
    2.4 电动助力转向系统的模型
        2.4.1 转向系数学模型
        2.4.2 执行器助力电机数学模型
        2.4.3 整车二自由度模型
    2.5 电动助力转向系统故障分析
        2.5.1 电动助力转向系统执行器故障
        2.5.2 电动助力转向系统传感器故障
    2.6 本章小结
第三章 EPS系统故障的检测与重构
    3.1 引言
    3.2 系统的状态方程描述
        3.2.1 转向系统执行器的状态方程
        3.2.2 整车模型的二自由度方程
        3.2.3 观测系统的仿真模型及验证
    3.3 观测器的提出和选择
        3.3.1 滑模观测器的一般形式
        3.3.2 观测器稳定性证明
        3.3.3 鲁棒电动助力转向系统执行器故障重构
        3.3.4 电动助力转向系统传感器的故障重构
        3.3.5 故障重构仿真
    3.4 本章小结
第四章 故障诊断硬件的设计
    4.1 硬件需求分析
    4.2 故障诊断硬件
    4.3 电路板的绘制以及制作
    4.4 本章小结
第五章 故障检测软件的设计
    5.1 信号的采集与处理
        5.1.1 信号采集系统简介
        5.1.2 数据采集的方式
        5.1.3 数据采集卡
    5.2 故障诊断软件的设计实现
        5.2.1 Visual Studio软件介绍
        5.2.2 系统模块的相关介绍
    5.3 本章小结
第六章 实验台架的搭建与相关实验
    6.1 引言
    6.2 实验台架部件选型
        6.2.1 实验台架的机械系统
        6.2.2 实验台架的电气系统
    6.3 实验系统的防干扰措施
    6.4 电动助力转向系统故障实验
        6.4.1 实验数据采集
        6.4.2 电动助力转向系统故障模拟实验
    6.5 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
参考文献
致谢
硕士期间发表的学术成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车电动助力转向系统控制策略研究[J]. 刘成强,徐海港.  机械设计与制造. 2018(10)
[2]小波变换在多级传动齿轮箱缺齿故障诊断中的应用[J]. 刘翌辉,贾普荣,王强,韩小平.  噪声与振动控制. 2018(S2)
[3]基于鲁棒H∞控制的电动车辆转向研究[J]. 闫启迪,肖本贤.  合肥工业大学学报(自然科学版). 2018(02)
[4]汽车电动助力转向系统故障诊断[J]. 王谷娜,成林,王茂美,宋建桐.  汽车实用技术. 2018(04)
[5]船用核动力装置神经网络故障诊断技术研究[J]. 蔡猛,宋修贤,孙俊忠,金仁喜.  计算机仿真. 2018(02)
[6]基于ESF摩擦模型的电动助力转向系统建模与分析[J]. 李小龙,任凯.  上海汽车. 2018(01)
[7]汽车电动助力转向电机过热失效问题分析及优化[J]. 蔡祥熙.  车辆与动力技术. 2017(02)
[8]电动汽车电动助力转向系统的匹配研究[J]. 彭海兰,张春苗.  机电信息. 2015(12)
[9]电控转向系统直流电机实时故障诊断方法[J]. 王祥,宗长富,邢海涛,吴仁军,张太武,何晨雨.  汽车工程. 2013(02)
[10]高速PCB设计经验与体会[J]. 齐志强.  电子设计工程. 2011(16)

博士论文
[1]全工况电动助力转向系统建模控制及试验研究[D]. 赵林峰.合肥工业大学 2010
[2]电动转向器控制系统研究[D]. 徐汉斌.武汉理工大学 2007

硕士论文
[1]电动汽车两挡自动变速器控制系统研究[D]. 郑超.江苏大学 2017
[2]基于观测器的飞机舵面故障诊断技术研究[D]. 胡芬巧.南京航空航天大学 2009
[3]基于滑模观测器的故障诊断技术及其在飞控系统中的应用研究[D]. 刘京津.南京航空航天大学 2008



本文编号：3205865