电动助力转向系统的联合仿真研究

发布时间：2017-07-06 12:09

  本文关键词：电动助力转向系统的联合仿真研究

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【摘要】：电动助力转向系统(Electric Power Steering,缩写EPS)在汽车转向过程中依靠助力电机提供转向所需助力。省去了液压助力转向系统所必需的转向油泵、软管、液压油、传送带和装于发动机上的皮带轮,既节省能量,又保护了环境。并具有调整简单、装配灵活以及在多种工况下都能提供转向助力的特点。随着汽车产业的不断发展,整车安全性和舒适性要求受到广泛的关注,越来越多的汽车制造商开始通过应用EPS旨在保护环境、节约能源、提高安全和舒适性能。电子计算机的日益发展给我们提供了研究EPS更加便捷高效的工具。其中ADAMAS允许用户建立逼近实际的3D仿真模型并进行虚拟仿真,在机械仿真领域中被广泛使用。MATLAB及其拓展工具Simulink能够利用机械数学模型公式建立核心控制系统模型并进行仿真分析和优化处理,日益成为系统仿真发展的主要趋势。本文首先对EPS系统的发展历程、研究现状进行分析说明,提出论文研究的主要工作内容和方向,并对其结构的基本组成、工作原理、分类、所使用的控制技术进行说明。通过对多体动力学系统模型的研究,分析利用ADAMS建立整车机械系统模型的方法和基础。其次,在对多刚体系统动力学理论研究的基础上,利用ADAMS/Car模块,根据参考车型参数,建立构成整车所必须的各主要子系统模型,并装配成整车。利用软件自带的仿真模块对模型进行验证仿真。然后,分析电动助力转向系统的机械模型和电机模型,推导出各主要控制子系统的数学公式,通过分析研究不同助力曲线并结合控制系统的数学模型,建立论文所需的助力曲线。结合PID控制算法,在Simulink中建起EPS控制系统模型。最后,考虑到各软件在不同领域的专业性和各自模块中参数设置的准确性,本文中使用的联合仿真通过ADAMS/Contro模块将机械系统模型和MATLAB控制系统模型结合,使两个软件按照预设的参数、步长进行数据交换来实现联合仿真。通过一系列整车操纵稳定性仿真分析证明本文建立的整车联合仿真模型能够有效运行,为EPS在实际应用中的设计开发验证提供了理论参考。
【关键词】：电动助力转向 联合仿真 控制策略 操稳性
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 背景9-10
• 1.2 电动助力转向系统的国内外研究现状10-12
• 1.3 本论文研究的主要内容和研究意义12-14
• 1.4 本章小结14-15
• 第二章 电动助力转向系统的结构及基本原理15-22
• 2.1 电动助力转向系统基本组成15-16
• 2.2 EPS的基本工作原理16-17
• 2.3 电动助力转向系统的分类17-18
• 2.3.1 转向轴助力式17
• 2.3.2 齿轮助力式17
• 2.3.3 齿条助力式17-18
• 2.4 EPS的控制技术18-21
• 2.4.1 控制策略18-19
• 2.4.2 助力控制19-21
• 2.5 本章小结21-22
• 第三章 多刚体系统动力学及虚拟样机技术22-27
• 3.1 多刚体系统动力学22
• 3.2 多刚体系统动力学分析方法及在汽车上的应用22-23
• 3.3 虚拟样机技术及ADAMS介绍23
• 3.4 基于ADAMS的多刚体系统动力学模型23-26
• 3.4.1 ADAMS采用的建模方法23-24
• 3.4.2 ADAMS多刚体方程基础24-26
• 3.5 ADAMS软件的介绍26
• 3.6 本章小结26-27
• 第四章 乘用车整车模型在ADAMS中的建立27-39
• 4.1 ADAMS/Car模块介绍27
• 4.2 ADAMS建模过程27-29
• 4.3 ADAMS建模数据准备29-30
• 4.3.1 建模的主要技术参数29-30
• 4.3.2 整车模型假设和简化30
• 4.4 建立乘用车整车模型30-37
• 4.4.1 建立转向系统模型30-32
• 4.4.2 建立悬架系统模型32-33
• 4.4.3 建立轮胎模型33-34
• 4.4.4 道路模型34-35
• 4.4.5 其他子系统模型35-36
• 4.4.6 装配整车模型36-37
• 4.5 本章小结37-39
• 第五章 EPS控制系统模型的建立39-56
• 5.1 电动助力转向系统的数学模型39-43
• 5.1.1 转向系数学模型39-41
• 5.1.2 电动机助力模型41-43
• 5.2 电动助力转向系统助力特性分析43-44
• 5.3 直线型助力特性曲线的确定44-51
• 5.3.1 和的确定45
• 5.3.2 助力电机最大输出电流45-46
• 5.3.3 速度梯度K(v)46-51
• 5.4 EPS系统控制模型的建立51-55
• 5.4.1 助力特性模型51
• 5.4.2 助力电机模型51-52
• 5.4.3 控制策略建立52-55
• 5.5 本章小结55-56
• 第六章 基于ADAMS和Simulink的EPS系统联合仿真56-68
• 6.1 联合仿真建立的方法56-57
• 6.2 联合仿真模型的建立57-60
• 6.2.1 ADAMS/Car中状态变量的设定57-58
• 6.2.2 仿真模型的建立58-60
• 6.3 操稳性仿真分析60-67
• 6.3.1 操稳性的评价方法60-61
• 6.3.2 方向盘角阶跃输入试验61-63
• 6.3.3 方向盘角脉冲输入试验63-65
• 6.3.4 稳态转向特性试验65-67
• 6.4 本章小结67-68
• 结论与展望68-70
• 参考文献70-74
• 攻读硕士学位期间的学术成果74-75
• 致谢75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：526138