發(fā)布時(shí)間：2017-12-23 13:08

  本文關(guān)鍵詞：基于模糊理論的EPS系統(tǒng)助力控制策略研究　出處：《沈陽工業(yè)大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是汽車的重要組成部分,轉(zhuǎn)向性能的好壞是評價(jià)汽車整體性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Electric Power Steering,縮寫EPS)是在傳統(tǒng)液壓助力轉(zhuǎn)向的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,不僅能夠保證轉(zhuǎn)向的輕便性和操縱穩(wěn)定性,而且具有安全性高、舒適性好以及節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢,因此越來越受到人們的關(guān)注。助力特性是EPS系統(tǒng)的主要控制目標(biāo),助力特性的好壞直接影響汽車的轉(zhuǎn)向性能。因此,本文將對EPS系統(tǒng)的助力特性進(jìn)行研究,選用無刷直流電機(jī)作為助力電動(dòng)機(jī),在研究系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)變化與轉(zhuǎn)向性能關(guān)系的基礎(chǔ)上,本文對系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,并采用模糊理論擬合EPS系統(tǒng)助力曲線,得到路感良好的轉(zhuǎn)向性能。首先,本文對EPS系統(tǒng)的分類、結(jié)構(gòu)及工作原理進(jìn)行了研究,分析了EPS系統(tǒng)直線型、折線型、曲線型三種傳統(tǒng)線性助力特性曲線的設(shè)計(jì)方法。在分析EPS系統(tǒng)各部分力矩分布的基礎(chǔ)上,對EPS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行了簡化,推導(dǎo)出轉(zhuǎn)向柱數(shù)學(xué)模型、齒輪數(shù)學(xué)模型、直流電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型、汽車二自由度模型和輪胎模型,并得到EPS系統(tǒng)的空間狀態(tài)方程,為轉(zhuǎn)向性能研究打下基礎(chǔ)。其次,對EPS系統(tǒng)轉(zhuǎn)向路感、轉(zhuǎn)向靈敏度和轉(zhuǎn)向操穩(wěn)性三方面性能評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行了分析。根據(jù)EPS系統(tǒng)的空間狀態(tài)方程,推導(dǎo)出相關(guān)傳遞函數(shù),分析了助力電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、轉(zhuǎn)向軸剛度、助力增益、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比對轉(zhuǎn)向性能的影響,并對影響路感的系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化處理,優(yōu)化后轉(zhuǎn)向路感變好。再次,本文采用模糊控制理論擬合了助力特性曲線。以車速和方向盤轉(zhuǎn)矩信號(hào)為輸入,助力目標(biāo)電流為輸出,設(shè)計(jì)了符合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能的模糊規(guī)則,并且驗(yàn)證了采用面積平分法解模糊的助力曲線光滑性更好,不會(huì)出現(xiàn)操縱轉(zhuǎn)向盤時(shí)的跳躍感。利用MATLAB模糊工具箱設(shè)計(jì)了模糊助力特性曲線,結(jié)合電流閉環(huán)PID控制,保證了系統(tǒng)對助力電流跟蹤的快速性、準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性。最后,在MATLAB/Simulink環(huán)境中搭建系統(tǒng)仿真模型,驗(yàn)證模糊助力效果和參數(shù)優(yōu)化后的路感。結(jié)果表明:在不同方向盤輸入和車速下,由模糊理論得到的助力特性均能滿足轉(zhuǎn)向輕便性、轉(zhuǎn)向靈敏度和轉(zhuǎn)向路感的要求。參數(shù)優(yōu)化后,模糊助力特性的轉(zhuǎn)向路感的效果明顯優(yōu)于參數(shù)優(yōu)化前,達(dá)到預(yù)期效果。
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U463.4

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