【正文】 向盤中間位置性能、隨動靈敏性、助力性能在內的評價指標。但是沒有從理論上具體推出這些評價指標的表達式。 一個操縱性能良好的轉向系統(tǒng)，應滿足以下要求：（ 1）路感合適；（ 2）轉向靈敏；（ 3）農業(yè)工程學院課程設計說明書 19 具有較好的操縱穩(wěn)定性。 167。 轉向路感 汽車轉向的輕便性與路感時相互矛盾的，一般駕駛員都希望車輛轉向時力“輕”些好，即在轉向時系統(tǒng)提供很大的助力，這樣可以減少駕駛員的體力消耗，但轉向太“輕”又不好，因為轉向力中還包含著前輪側向力的信息，使汽車的運動狀態(tài)（包括車輪 與 路面的附著狀態(tài)）與駕駛員手上的力有一種對應關系，這就是“路感 ” ,如果這種“路感”很清晰，駕駛員就會感到“心中有數(shù)”，有把握地操縱汽車，所以轉向力又不能太小。確切地說，轉向力中雨前輪側向力有對應關系的那部分（回正力矩部分）不能太小，而與前輪側向力無關的各種摩擦力矩則越小越好。 汽車轉向輕便性是對低速行駛時（如原地轉向）提出的要求，而路感則是針對汽車高速行駛時提出。使駕駛員感到此種力反饋及其差別。清晰的路感，對駕駛員非常重要，特別是在高速行駛時，它能夠給駕駛員提供一種正確判斷車輪與路面附著情況的信息，讓駕駛員心 中有數(shù)，以便在不同的道路條件下，采用合適的運行方式（高速，轉向和制動），確保車輛的行駛安全。因此，在某種意義上說，路感實際上是給與駕駛員操縱汽車的一種安全感，做到心中有數(shù)、防患于未然。通常，路感按汽車的行駛狀態(tài)或轉向盤的位置，可與分高速直線行駛、轉向和回正過程的路感。 167。 轉向靈敏度 轉向靈敏度對汽車操縱十分重要，它是衡量汽車操縱性能的主要指標，反應了汽車隊對轉向動作的響應快慢。它可以采用汽車的側向加速度對轉角的微分來表示，也可用汽車的橫擺角速度與轉角之比來表示。這里選擇從轉向盤轉角到汽車的橫擺角速度的傳遞函數(shù)來表示轉向靈敏度，因為更能直接體現(xiàn)電動助力轉向系統(tǒng)和汽車系統(tǒng)的綜合性能。 農業(yè)工程學院課程設計說明書 20 若助力電動機電樞電流與扭矩傳感器檢測值成比例，即采用電流控制方法。扭距傳感器的測試值為 1()shTK ???? ，則有 1()shI KK ???? 1（ s） ()( ) ( )hMSs N S?? ? 式中 () s a sM s K GKK K?? 2 2 21 1 1 ()( ) ( ) ( ) ()r m r m s a S PsN s J J G S B B G S G K K K K Qs? ? ? ? ? ? ? 根據(jù)轉向靈敏度的定義，可得轉向靈敏度函數(shù) 112()( ) ( ) ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )hhsr s r s s X s M ss s s s G Z s N s??? ? ? ??? 167。 轉向回正能力 在汽車行駛中駕駛員進行轉向時，回正力矩能夠使轉向盤自動地回到中間位置，這有助于駕駛員回正方向，但有時回正力矩 會帶來過多的沖擊，使得轉向穩(wěn)定性變差。傳統(tǒng)的助力轉向系統(tǒng)能通過它的慣性和自身的摩擦產(chǎn)生一些阻尼效果，但卻是很被動。相反，在EPS 系統(tǒng)中可以通過控制助力電機來獲得適當?shù)淖枘嵝Ч?。另一方面，轉向系統(tǒng)內部摩擦損失力矩過大時，又就會阻礙轉向盤的回正。就此，提出一種通過控制電機提供回復助力，可以獲得良好的回正能力。 回正特性控制策略可分為兩種算法。一種為回正算法，其主要功能是使轉向輪快速而農業(yè)工程學院課程設計說明書 21 準確的回到中心位置，尤其是當內部摩擦阻礙回正時；另一種是主動阻尼算法，它可使轉向輪在阻尼作用下很好的回位而避免出現(xiàn)沖擊振動。為達到 此目的，研究中采用如下的 PID控制器。 2 3 4 5s w s w S Wu K K dt K? ? ?? ? ? ? amp。 式中， 2u 為回正時電機控制信號； 345KKK 是控制器的增益。 當方向盤轉角大時，式中的 P1 部分產(chǎn)生較大的回正轉矩或回復助力轉矩，以便幫助回正，而當回正過急時，微分部分產(chǎn)生主動阻尼控制，避免回正沖擊振動和超調，因此，可以通過調整控制器的增益系數(shù)來獲得不同的回正特性。 下面用具體參數(shù)來仿真該控制方法，并得出回正 相應的曲線。以轉向助力為研究對象，該系統(tǒng)的主要參數(shù)為： Kc=mrad1， Kε=rad1， r=， L=，R0=， Im=m2， Kr=mA1， Bm= Nmrad1， K1=，K2=， K3=， K4=， K5=， s=， Ky=128000 Nrad1。 由于在試驗臺上要真正模擬汽車不同的行駛車速比較困難，故采用改變阻尼彈簧剛度和系統(tǒng)摩 擦的方式來模擬不同的車速，利用提出的 EPS 控制策略對系統(tǒng)進行動態(tài)仿真分析。仿真時使方向盤轉角在180176。時釋放，且設定汽車在低速行駛工況。結果如圖 51，圖 52 所示?；卣惴ê湍M不同車速下的回正特性如圖 5圖 54 所示。 農業(yè)工程學院課程設計說明書 22 圖 51仿真結果圖 1 圖 52仿真結果圖 2 農業(yè)工程學院課程設計說明書 23 圖 53仿真結果圖 3 圖 54仿真結果圖 4 農業(yè)工程學院課程設計說明書 24 55仿真邏輯圖 在不同阻尼 Ks1=sm1 和 Ks2=sm1 作用下，回正響應特性如圖一所示。由 圖 51 可知， 沒有主動阻尼控制時，響應出現(xiàn)了超調現(xiàn)象，對于不同的阻尼增益系數(shù)， Ks1 、 Ks2 產(chǎn)生不同的回正特性， 如圖 51 中的 （ 1） 和 （ 2） ， 其中情形 （ 1） 具有較大阻尼增益系數(shù)，回正響應較遲緩，采用主動阻尼控制后克服了超調現(xiàn)象。但由于阻尼作用使回正緩慢，同時由于內部摩擦轉矩的作用，轉向盤可能不能精確的回到中心位置。為了克服這一缺點，采用式 2 3 4 5s w s w S Wu K K dt K? ? ?? ? ? ? amp。的控制方法取代單獨的主動阻尼控制，即加入回正助力。在主動阻尼和回正助力兩者同時作用時，響應特性如 圖 52a所示，表明比單獨的阻尼控 制響應更快且沒有超調。 圖 52b 是分別以主動阻尼控制和回正控制為主的輸入特性，即分別取較大的微分增益系數(shù)和比例增益系數(shù)，積分系數(shù)用來調節(jié)或消除回正穩(wěn)態(tài)誤差。 由圖 53 可 知，利用估計的轉向盤轉角，構成控制器的反饋信號，使汽車有良好的回正性能，而且估計值與實際值基本一致。 圖 54 為在不同車速下的回正性能，其回正性稍有差別，但不明顯。由此可知，通過不同的阻尼和回正控制可獲得各種回正特性。 農業(yè)工程學院課程設計說明書 25 第六章 結 論 本文 對電動助力轉向系統(tǒng)動力學模型及在 MATLAB 中建模、各可變參數(shù)對電動助力轉向系統(tǒng)性能的主要評價指標的影響、助力特性曲線的研究以及對電動助力轉向系統(tǒng)對操縱穩(wěn)定性能的影響進行了分析，得到以下主要結論： （ 1） 影響電動助力轉向系統(tǒng)性能的主要評價指標：轉向路感和轉向靈敏度的因素很多，在進行 EPS 系統(tǒng)設計時，應綜合考慮這些影響因素。但是有一些因素（如電動機的電氣參數(shù)、各部件的粘性摩擦系數(shù)等）是不可以任意選擇的。因此要想獲得較好的轉向系統(tǒng)性能，就必須改變 EPS 各可變參數(shù)以獲得最佳的轉向系統(tǒng)性能。 （ 2） 裝備有電動助力轉向系統(tǒng)的汽車要保持穩(wěn)定，必須使得電動機轉動慣 量、扭矩傳感器剛度、助力機構傳動比、控制器助力增益滿足由 Louth 判據(jù)得到的兩個穩(wěn)定性條件。 （ 3）通過運用 MATLAB 不同工況下的仿真，檢驗了助力特性滿足穩(wěn)定性的要求，理論上驗證了電動助力轉向系統(tǒng)對汽車操縱穩(wěn)定性的影響。 通過仿真研究，本文得到了一些有益的結論，但由于時間和條件的限制，認為還有進一步的工作要做。論文中對 MATLAB 的運用還不是很熟練，還需要大量的時間和努力去完成每一個可變系數(shù)對電動助力轉向系統(tǒng)變化的仿真，在以后的學習中要不斷加強這個方面的研究以確保對目標仿真快速準確有效地完成。 農業(yè)工程學院課程設計說明書 26 第 七 章 參考文獻 [1] 張永輝 .汽車電動助力轉向系統(tǒng)特性仿真研究 [J].汽車科技， 2021. [2] 姬廣斌 .汽車電動助力轉向的系統(tǒng)仿真與控制器設計 [J].汽車科技， 2021. [3] 王迅 .電動助力轉向系統(tǒng)（ EPS）技術現(xiàn)狀與發(fā)展 [J].湖南汽車工業(yè)學院學報， 2021. [4] 余志生 .汽車理論 [M].第三版 .北京：機械工業(yè)出版社， 2021. [5] 方昌林 .液壓氣壓傳動與控制 [M].北京：機械工業(yè)出版社， 2021. [6] 郭榮，田晉躍，于英 . 工程車輛轉向系統(tǒng)的計算機輔助設計 [D].江蘇大學汽車與交通工程學院， 2021. [7] 陳偉 .基于 ADAMS 的電動助力轉向系統(tǒng)助力特性研究 [J].農業(yè)裝備與車輛工程， 2021.