兼顾操纵与节能的E-ECHPS系统自适应模糊滑模控制研究

发布时间：2017-08-24 12:43

  本文关键词：兼顾操纵与节能的E-ECHPS系统自适应模糊滑模控制研究

  更多相关文章： 电控液压转向系统 电磁转差离合器 助力特性 控制 节能

【摘要】：目前,重型车辆普遍采用助力特性单一的液压助力转向系统(HPS),由于HPS系统所提供的助力不随车速的改变而改变,因而无法满足转向轻便性及“路感”的要求。此外,在车辆行驶过程中,HPS系统转向泵始终处于高速运转状态,使得液压系统产生的无用功耗较大。本文在课题组已有研究的基础上,结合电磁转差离合器(ESC)的性能特点,研究基于ESC的电控液压助力转向系统(E-ECHPS)的控制技术,通过控制ESC内、外转子的转差,使E-ECHPS能够在不同工况下提供合适的助力,同时降低转向系统的能耗。本文的主要研究内容如下:在分析国内外转向技术发展现状的基础上,结合电磁转差离合器的性能特点,提出了以电磁转差离合器实现转向泵调速的新型电控液压转向系统设计方案。在阐述E-ECHPS系统结构组成和工作原理的同时,建立了E-ECHPS系统各子系统、ESC、整车三自由度及轮胎的数学模型,并对系统的能耗进行分析。针对传统HPS系统存在的低速转向轻便性及高速转向“路感”较差的问题,初步确定了E-ECHPS系统的助力特性设计要求。根据相关理论知识,在分析车辆行驶过程中转向阻力矩形成机理的基础上,对转向阻力矩进行了数学建模。通过与传统HPS系统功耗进行对比,阐述了E-ECHPS系统的节能机理,并参照ECHPS系统助力特性曲线的设计方法,分析了助力特性对E-ECHPS系统的操纵稳定性及节能性的影响,通过采用试验与仿真相结合的方法,设计了E-ECHPS系统的抛物线型助力特性曲线。考虑E-ECHPS系统工作时存在的参数不确定性及外界干扰的影响,结合相关控制理论,提出了自适应模糊滑模控制(AFSMC)策略。通过与传统PID控制进行对比,仿真结果表明自适应模糊滑模控制不仅能使系统较好地跟踪理想信号,同时超调量低、系统响应快、对外界干扰具有较好的鲁棒性。最后,对E-ECHPS系统进行台架试验设计并完成了工况模拟试验,试验结果验证了E-ECHPS系统在实现可变助力的同时,具有优于传统HPS系统的节能性。综上所述,本文研究的E-ECHPS系统助力特性设计和控制方法有效解决了重型车辆转向时轻便性及“路感”较差的问题,既改善了操纵稳定性,又降低了转向系统的能耗,对进一步研究和应用E-ECHPS系统具有理论参考意义。
【关键词】：电控液压转向系统 电磁转差离合器 助力特性 控制 节能
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.4
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-22
• 1.1 汽车转向系统发展概述12-17
• 1.1.1 液压助力转向系统13-14
• 1.1.2 电液助力转向系统14-15
• 1.1.3 电动助力转向系统15-16
• 1.1.4 线控转向系统16-17
• 1.2 电磁转差离合器概述17-18
• 1.3 自适应模糊滑模控制概述18-19
• 1.4 本课题研究的目的和意义19-20
• 1.5 本课题的研究内容20-22
• 第二章 自适应模糊滑模控制理论22-31
• 2.1 滑模控制理论22-27
• 2.1.1 滑模控制研究背景22
• 2.1.2 滑模控制基本原理22-24
• 2.1.3 滑模控制中抖振问题24-27
• 2.2 自适应模糊控制理论27-28
• 2.3 李雅普诺夫稳定性理论28-30
• 2.3.1 李雅普诺夫稳定性定义28-29
• 2.3.2 李雅普诺夫稳定性定理29-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第三章E-ECHPS系统建模及能耗分析31-41
• 3.1 E-ECHPS系统组成及工作原理31
• 3.2 ESC结构组成及工作原理31-32
• 3.3 E-ECHPS系统模型的建立32-38
• 3.3.1 机械系统数学模型32-33
• 3.3.2 液压传动系统数学模型33-36
• 3.3.3 ESC数学模型36
• 3.3.4 三自由度转向动力学模型36-37
• 3.3.5 轮胎模型37-38
• 3.4 E-ECHPS系统能耗分析38-39
• 3.5 E-ECHPS系统参数的确定39-40
• 3.6 本章小结40-41
• 第四章 E-ECHPS系统助力特性设计41-58
• 4.1 E-ECHPS系统理想助力特性分析41-45
• 4.1.1 助力特性曲线设计要求41
• 4.1.2 转向阻力矩形成机理41-42
• 4.1.3 转向阻力矩的计算42-45
• 4.2 E-ECHPS系统助力特性对操纵性及节能性的影响分析45-48
• 4.2.1 助力特性对操纵性影响分析45
• 4.2.2 助力特性对节能性影响分析45-48
• 4.3 E-ECHPS系统理想助力特性设计48-56
• 4.3.1 E- ECHPS助力特性曲线设计方案48-49
• 4.3.2 理想方向盘转矩及等效阻力矩的确定49-53
• 4.3.3 抛物线型曲线特征参数的确定53-56
• 4.4 本章小结56-58
• 第五章 E-ECHPS系统控制策略及控制器的设计58-74
• 5.1 E-ECHPS系统控制策略58-59
• 5.2 自适应模糊滑模控制器设计59-62
• 5.2.1 滑模控制器设计59-60
• 5.2.2 自适应模糊控制器设计60
• 5.2.3 自适应模糊控滑模制器设计60-62
• 5.3 系统仿真及试验研究62-73
• 5.3.1 E-ECHPS系统控制仿真研究62-67
• 5.3.2 E-ECHPS系统台架试验研究67-73
• 5.4 本章小结73-74
• 第六章 总结与展望74-76
• 6.1 研究工作总结74-75
• 6.2 展望75-76
• 参考文献76-79
• 致谢79-80
• 攻读学位期间参加的科研项目及学术成果80

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本文编号：731382