电动助力转向系统仿真分析及台架试验
发布时间：2022-10-20 13:42
随着社会的进步、汽车技术的发展、道路交通的改善,人们对汽车操纵稳定性、舒适性和安全性有了更高的要求。汽车转向性能是汽车行驶过程中最为主要的性能之一,而电动助力转向系统是一种新型的动力转向系统,与传统的助力转向系统相比,具有结构简单、体积小、主动安全性高、节能环保、安装及维修方便等优点。论文首先论述了电动助力转向系统的优点、发展状况、国内外研究现状以及工作原理,同时对助力电机部分进行了动力学分析。其次,采用STM32F103ZET6单片机对助力电机进行驱动,采用BTS7960芯片提高单片机的驱动能力,编写程序进行转角信号的采集。在单片机驱动电机、提高驱动能力的基础上,能够实时根据汽车的状态提供助力。设计了EPS系统的助力特性曲线,借用模糊控制策略,建立模糊控制规则,反模糊化确定转向时车速、转矩和助力目标电流三者之间的关系。建立转向系统的微分方程,在MATLAB/Simulink中建立EPS系统模型,仿真分析在车速和转角不同情况下的方向盘转角、操纵力矩、侧向加速度关系曲线,根据分析结果图可以看出EPS系统的操纵稳定性得到了提高。通过分析助力转矩之间的关系,表明本文确定的助力特性曲线和控制系...
【文章页数】：105 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 转向系统的发展历程
1.2.1 机械转向系统
1.2.2 液压助力转向系统
1.2.3 电控液压助力转向系统
1.2.4 智能电液混合助力转向
1.2.5 电动助力转向
1.3 国内外研究现状
1.3.1 国外研究现状
1.3.2 国内研究现状
1.4 论文主要内容
2 EPS系统动力学分析与电机驱动设计
2.1 EPS系统的工作原理
2.2 EPS系统动力学分析
2.2.1 转向盘和转向柱
2.2.2 转矩传感器
2.2.3 齿轮齿条
2.2.4 助力电机
2.3 助力电机控制设计
2.3.1 EPS系统控制器硬件框图介绍
2.3.2 助力电机的控制设计
2.3.3 助力电机的驱动设计
2.4 转角信号采集
2.5 本章小结
3 EPS系统控制策略研究及仿真分析
3.1 EPS控制模式选择
3.2 EPS系统助力特性理论分析
3.2.1 助力特性分析
3.2.2 助力特性曲线类型
3.3 EPS系统模糊控制策略仿真分析
3.3.1 模糊控制器的设计
3.3.2 助力电流模糊控制规则的建立
3.3.3 助力电流模糊控制器仿真分析
3.4 仿真实验
3.4.1 侧向速度模型的建立
3.4.2 横摆角速度模型的建立
3.4.3 整车与EPS系统Simulink模型
3.5 仿真结果分析
3.6 本章小结
4 EPS系统齿轮转向助力仿真
4.1 车辆七自由度动力学模型
4.2 轮胎模型
4.2.1 Magic Formula轮胎模型
4.2.2 Dugoff轮胎模型
4.3 转向系统模型化
4.3.1 转向系统动力学方程的建立
4.3.2 转向系统仿真模型的建立
4.4 EPS系统控制器的设计
4.4.1 去除摩擦力
4.4.2 控制器调节
4.4.3 实验设计
4.5 仿真实验结果
4.6 本章小节
5 EPS系统硬件在环试验研究
5.1 硬件在环软件概述
5.2 硬件在环方案
5.2.1 硬件在环概述
5.2.2 硬件选取
5.2.3 硬件在环原理
5.3 LabVIEW RT与 CarSim联合仿真
5.3.1 整车模型的设置
5.3.2 联合仿真程序
5.3.3 EPS控制器激活程序
5.3.4 期望转角程序
5.3.5 转矩信号采集
5.4 硬件在环试验
5.5 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介及读研期间主要科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]电动汽车驱动防滑控制策略的研究[J]. 张俊娜. 机械工程与自动化. 2017(05)
[2]基于预瞄的智能车辆路径跟踪控制研究[J]. 倪兰青,林棻,王凯正. 重庆理工大学学报(自然科学). 2017(03)
[3]基于CarSim和Simulink的EPS系统联合仿真分析[J]. 张玉洁. 汽车维修. 2015(07)
[4]高速车辆侧风操稳性试验建模与仿真研究[J]. 叶飞,丁力. 湖北汽车工业学院学报. 2013(02)
[5]电动助力转向装置性能试验台设计[J]. 申红明,冯军,杨永杰. 南通大学学报(自然科学版). 2012(01)
[6]基于MATLAB/Simulink的电动助力转向系统控制算法仿真研究[J]. 何字满,顾梦妍. 传动技术. 2011(04)
[7]基于转向轻便性及回正性能设计的EPS应用[J]. 赵林峰,陈无畏,秦明辉,秦炜华. 机械工程学报. 2009(06)
[8]新电动力转向系统的模型开发和控制方法[J]. Jeonghoon Song,Kwangsuck Boo,Heung Seobkim,Jongil Lee,Sunyoung Hong,刘青. 传动技术. 2006(04)
[9]电动助力转向系统控制策略的研究[J]. 吴锋,杨志家,姚栋伟,王耘,胡树根. 汽车工程. 2006(07)
[10]并联式混合动力电动汽车动力总成控制器硬件在环仿真[J]. 李国岫,张欣,宋建锋. 中国公路学报. 2006(01)
博士论文
[1]智能车辆中的几个关键技术研究[D]. 周勇.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]电动助力转向系统建模与仿真分析[D]. 程述亮.重庆大学 2016
[2]基于CarSim的电动助力转向系统仿真与硬件在环验证[D]. 张玉洁.合肥工业大学 2015
[3]无转矩传感器式电动助力转向系统控制与联合仿真[D]. 周花.重庆邮电大学 2014
[4]汽车线控转向主动转向控制策略与路感模拟研究[D]. 陈小兵.武汉科技大学 2013
[5]基于MATLAB/Simulink的EPS系统建模仿真研究[D]. 唐子淇.西华大学 2013
[6]电动助力转向系统的关键技术研究[D]. 侯凯元.河北联合大学 2013
[7]电动助力转向系统建模仿真及电控单元的研究[D]. 赵斌.湖南大学 2012
[8]远动通道监测系统的研究与实现[D]. 赵波.华北电力大学 2012
[9]汽车电动助力转向系统研究及设计[D]. 张春虎.长安大学 2011
[10]电动助力转向系统的控制研究[D]. 杨树松.河南科技大学 2011
本文编号：3694627
【文章页数】：105 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 转向系统的发展历程
1.2.1 机械转向系统
1.2.2 液压助力转向系统
1.2.3 电控液压助力转向系统
1.2.4 智能电液混合助力转向
1.2.5 电动助力转向
1.3 国内外研究现状
1.3.1 国外研究现状
1.3.2 国内研究现状
1.4 论文主要内容
2 EPS系统动力学分析与电机驱动设计
2.1 EPS系统的工作原理
2.2 EPS系统动力学分析
2.2.1 转向盘和转向柱
2.2.2 转矩传感器
2.2.3 齿轮齿条
2.2.4 助力电机
2.3 助力电机控制设计
2.3.1 EPS系统控制器硬件框图介绍
2.3.2 助力电机的控制设计
2.3.3 助力电机的驱动设计
2.4 转角信号采集
2.5 本章小结
3 EPS系统控制策略研究及仿真分析
3.1 EPS控制模式选择
3.2 EPS系统助力特性理论分析
3.2.1 助力特性分析
3.2.2 助力特性曲线类型
3.3 EPS系统模糊控制策略仿真分析
3.3.1 模糊控制器的设计
3.3.2 助力电流模糊控制规则的建立
3.3.3 助力电流模糊控制器仿真分析
3.4 仿真实验
3.4.1 侧向速度模型的建立
3.4.2 横摆角速度模型的建立
3.4.3 整车与EPS系统Simulink模型
3.5 仿真结果分析
3.6 本章小结
4 EPS系统齿轮转向助力仿真
4.1 车辆七自由度动力学模型
4.2 轮胎模型
4.2.1 Magic Formula轮胎模型
4.2.2 Dugoff轮胎模型
4.3 转向系统模型化
4.3.1 转向系统动力学方程的建立
4.3.2 转向系统仿真模型的建立
4.4 EPS系统控制器的设计
4.4.1 去除摩擦力
4.4.2 控制器调节
4.4.3 实验设计
4.5 仿真实验结果
4.6 本章小节
5 EPS系统硬件在环试验研究
5.1 硬件在环软件概述
5.2 硬件在环方案
5.2.1 硬件在环概述
5.2.2 硬件选取
5.2.3 硬件在环原理
5.3 LabVIEW RT与 CarSim联合仿真
5.3.1 整车模型的设置
5.3.2 联合仿真程序
5.3.3 EPS控制器激活程序
5.3.4 期望转角程序
5.3.5 转矩信号采集
5.4 硬件在环试验
5.5 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介及读研期间主要科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]电动汽车驱动防滑控制策略的研究[J]. 张俊娜. 机械工程与自动化. 2017(05)
[2]基于预瞄的智能车辆路径跟踪控制研究[J]. 倪兰青,林棻,王凯正. 重庆理工大学学报(自然科学). 2017(03)
[3]基于CarSim和Simulink的EPS系统联合仿真分析[J]. 张玉洁. 汽车维修. 2015(07)
[4]高速车辆侧风操稳性试验建模与仿真研究[J]. 叶飞,丁力. 湖北汽车工业学院学报. 2013(02)
[5]电动助力转向装置性能试验台设计[J]. 申红明,冯军,杨永杰. 南通大学学报(自然科学版). 2012(01)
[6]基于MATLAB/Simulink的电动助力转向系统控制算法仿真研究[J]. 何字满,顾梦妍. 传动技术. 2011(04)
[7]基于转向轻便性及回正性能设计的EPS应用[J]. 赵林峰,陈无畏,秦明辉,秦炜华. 机械工程学报. 2009(06)
[8]新电动力转向系统的模型开发和控制方法[J]. Jeonghoon Song,Kwangsuck Boo,Heung Seobkim,Jongil Lee,Sunyoung Hong,刘青. 传动技术. 2006(04)
[9]电动助力转向系统控制策略的研究[J]. 吴锋,杨志家,姚栋伟,王耘,胡树根. 汽车工程. 2006(07)
[10]并联式混合动力电动汽车动力总成控制器硬件在环仿真[J]. 李国岫,张欣,宋建锋. 中国公路学报. 2006(01)
博士论文
[1]智能车辆中的几个关键技术研究[D]. 周勇.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]电动助力转向系统建模与仿真分析[D]. 程述亮.重庆大学 2016
[2]基于CarSim的电动助力转向系统仿真与硬件在环验证[D]. 张玉洁.合肥工业大学 2015
[3]无转矩传感器式电动助力转向系统控制与联合仿真[D]. 周花.重庆邮电大学 2014
[4]汽车线控转向主动转向控制策略与路感模拟研究[D]. 陈小兵.武汉科技大学 2013
[5]基于MATLAB/Simulink的EPS系统建模仿真研究[D]. 唐子淇.西华大学 2013
[6]电动助力转向系统的关键技术研究[D]. 侯凯元.河北联合大学 2013
[7]电动助力转向系统建模仿真及电控单元的研究[D]. 赵斌.湖南大学 2012
[8]远动通道监测系统的研究与实现[D]. 赵波.华北电力大学 2012
[9]汽车电动助力转向系统研究及设计[D]. 张春虎.长安大学 2011
[10]电动助力转向系统的控制研究[D]. 杨树松.河南科技大学 2011
本文编号：3694627
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