【正文】 向盤中間位置性能、隨動(dòng)靈敏性、助力性能在內(nèi)的評(píng)價(jià)指標(biāo)。但是沒(méi)有從理論上具體推出這些評(píng)價(jià)指標(biāo)的表達(dá)式。 一個(gè)操縱性能良好的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，應(yīng)滿足以下要求：（ 1）路感合適；（ 2）轉(zhuǎn)向靈敏；（ 3）農(nóng)業(yè)工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 19 具有較好的操縱穩(wěn)定性。 167。 轉(zhuǎn)向路感 汽車轉(zhuǎn)向的輕便性與路感時(shí)相互矛盾的，一般駕駛員都希望車輛轉(zhuǎn)向時(shí)力“輕”些好，即在轉(zhuǎn)向時(shí)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(zhuǎn)向太“輕”又不好，因?yàn)檗D(zhuǎn)向力中還包含著前輪側(cè)向力的信息，使汽車的運(yùn)動(dòng)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(duì)應(yīng)關(guān)系，這就是“路感 ” ,如果這種“路感”很清晰，駕駛員就會(huì)感到“心中有數(shù)”，有把握地操縱汽車，所以轉(zhuǎn)向力又不能太小。確切地說(shuō)，轉(zhuǎn)向力中雨前輪側(cè)向力有對(duì)應(yīng)關(guān)系的那部分（回正力矩部分）不能太小，而與前輪側(cè)向力無(wú)關(guān)的各種摩擦力矩則越小越好。 汽車轉(zhuǎn)向輕便性是對(duì)低速行駛時(shí)（如原地轉(zhuǎn)向）提出的要求，而路感則是針對(duì)汽車高速行駛時(shí)提出。使駕駛員感到此種力反饋及其差別。清晰的路感，對(duì)駕駛員非常重要，特別是在高速行駛時(shí)，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(yùn)行方式（高速，轉(zhuǎn)向和制動(dòng)），確保車輛的行駛安全。因此，在某種意義上說(shuō)，路感實(shí)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(zhuǎn)向盤的位置，可與分高速直線行駛、轉(zhuǎn)向和回正過(guò)程的路感。 167。 轉(zhuǎn)向靈敏度 轉(zhuǎn)向靈敏度對(duì)汽車操縱十分重要，它是衡量汽車操縱性能的主要指標(biāo)，反應(yīng)了汽車隊(duì)對(duì)轉(zhuǎn)向動(dòng)作的響應(yīng)快慢。它可以采用汽車的側(cè)向加速度對(duì)轉(zhuǎn)角的微分來(lái)表示，也可用汽車的橫擺角速度與轉(zhuǎn)角之比來(lái)表示。這里選擇從轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角到汽車的橫擺角速度的傳遞函數(shù)來(lái)表示轉(zhuǎn)向靈敏度，因?yàn)楦苤苯芋w現(xiàn)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和汽車系統(tǒng)的綜合性能。 農(nóng)業(yè)工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 20 若助力電動(dòng)機(jī)電樞電流與扭矩傳感器檢測(cè)值成比例，即采用電流控制方法。扭距傳感器的測(cè)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(zhuǎn)向靈敏度的定義，可得轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向回正能力 在汽車行駛中駕駛員進(jìn)行轉(zhuǎn)向時(shí)，回正力矩能夠使轉(zhuǎn)向盤自動(dòng)地回到中間位置，這有助于駕駛員回正方向，但有時(shí)回正力矩 會(huì)帶來(lái)過(guò)多的沖擊，使得轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性變差。傳統(tǒng)的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能通過(guò)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(dòng)。相反，在EPS 系統(tǒng)中可以通過(guò)控制助力電機(jī)來(lái)獲得適當(dāng)?shù)淖枘嵝ЧＡ硪环矫?，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)內(nèi)部摩擦損失力矩過(guò)大時(shí)，又就會(huì)阻礙轉(zhuǎn)向盤的回正。就此，提出一種通過(guò)控制電機(jī)提供回復(fù)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(zhuǎn)向輪快速而農(nóng)業(yè)工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 21 準(zhǔn)確的回到中心位置，尤其是當(dāng)內(nèi)部摩擦阻礙回正時(shí)；另一種是主動(dòng)阻尼算法，它可使轉(zhuǎn)向輪在阻尼作用下很好的回位而避免出現(xiàn)沖擊振動(dòng)。為達(dá)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(shí)電機(jī)控制信號(hào)； 345KKK 是控制器的增益。 當(dāng)方向盤轉(zhuǎn)角大時(shí)，式中的 P1 部分產(chǎn)生較大的回正轉(zhuǎn)矩或回復(fù)助力轉(zhuǎn)矩，以便幫助回正，而當(dāng)回正過(guò)急時(shí)，微分部分產(chǎn)生主動(dòng)阻尼控制，避免回正沖擊振動(dòng)和超調(diào)，因此，可以通過(guò)調(diào)整控制器的增益系數(shù)來(lái)獲得不同的回正特性。 下面用具體參數(shù)來(lái)仿真該控制方法，并得出回正 相應(yīng)的曲線。以轉(zhuǎn)向助力為研究對(duì)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(yàn)臺(tái)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(lái)模擬不同的車速，利用提出的 EPS 控制策略對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真分析。仿真時(shí)使方向盤轉(zhuǎn)角在180176。時(shí)釋放，且設(shè)定汽車在低速行駛工況。結(jié)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(nóng)業(yè)工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 22 圖 51仿真結(jié)果圖 1 圖 52仿真結(jié)果圖 2 農(nóng)業(yè)工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 23 圖 53仿真結(jié)果圖 3 圖 54仿真結(jié)果圖 4 農(nóng)業(yè)工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 24 55仿真邏輯圖 在不同阻尼 Ks1=sm1 和 Ks2=sm1 作用下，回正響應(yīng)特性如圖一所示。由 圖 51 可知， 沒(méi)有主動(dòng)阻尼控制時(shí)，響應(yīng)出現(xiàn)了超調(diào)現(xiàn)象，對(duì)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(yīng)較遲緩，采用主動(dòng)阻尼控制后克服了超調(diào)現(xiàn)象。但由于阻尼作用使回正緩慢，同時(shí)由于內(nèi)部摩擦轉(zhuǎn)矩的作用，轉(zhuǎn)向盤可能不能精確的回到中心位置。為了克服這一缺點(diǎn)，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(dú)的主動(dòng)阻尼控制，即加入回正助力。在主動(dòng)阻尼和回正助力兩者同時(shí)作用時(shí)，響應(yīng)特性如 圖 52a所示，表明比單獨(dú)的阻尼控 制響應(yīng)更快且沒(méi)有超調(diào)。 圖 52b 是分別以主動(dòng)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(lái)調(diào)節(jié)或消除回正穩(wěn)態(tài)誤差。 由圖 53 可 知，利用估計(jì)的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角，構(gòu)成控制器的反饋信號(hào)，使汽車有良好的回正性能，而且估計(jì)值與實(shí)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(guò)不同的阻尼和回正控制可獲得各種回正特性。 農(nóng)業(yè)工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 25 第六章 結(jié) 論 本文 對(duì)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型及在 MATLAB 中建模、各可變參數(shù)對(duì)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)的影響、助力特性曲線的研究以及對(duì)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對(duì)操縱穩(wěn)定性能的影響進(jìn)行了分析，得到以下主要結(jié)論： （ 1） 影響電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)：轉(zhuǎn)向路感和轉(zhuǎn)向靈敏度的因素很多，在進(jìn)行 EPS 系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)綜合考慮這些影響因素。但是有一些因素（如電動(dòng)機(jī)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(zhuǎn)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(zhuǎn)向系統(tǒng)性能。 （ 2） 裝備有電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的汽車要保持穩(wěn)定，必須使得電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣 量、扭矩傳感器剛度、助力機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比、控制器助力增益滿足由 Louth 判據(jù)得到的兩個(gè)穩(wěn)定性條件。 （ 3）通過(guò)運(yùn)用 MATLAB 不同工況下的仿真，檢驗(yàn)了助力特性滿足穩(wěn)定性的要求，理論上驗(yàn)證了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對(duì)汽車操縱穩(wěn)定性的影響。 通過(guò)仿真研究，本文得到了一些有益的結(jié)論，但由于時(shí)間和條件的限制，認(rèn)為還有進(jìn)一步的工作要做。論文中對(duì) MATLAB 的運(yùn)用還不是很熟練，還需要大量的時(shí)間和努力去完成每一個(gè)可變系數(shù)對(duì)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)變化的仿真，在以后的學(xué)習(xí)中要不斷加強(qiáng)這個(gè)方面的研究以確保對(duì)目標(biāo)仿真快速準(zhǔn)確有效地完成。 農(nóng)業(yè)工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 26 第 七 章 參考文獻(xiàn) [1] 張永輝 .汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)特性仿真研究 [J].汽車科技， 2021. [2] 姬廣斌 .汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的系統(tǒng)仿真與控制器設(shè)計(jì) [J].汽車科技， 2021. [3] 王迅 .電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ EPS）技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展 [J].湖南汽車工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)， 2021. [4] 余志生 .汽車?yán)碚?[M].第三版 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021. [5] 方昌林 .液壓氣壓傳動(dòng)與控制 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021. [6] 郭榮，田晉躍，于英 . 工程車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) [D].江蘇大學(xué)汽車與交通工程學(xué)院， 2021. [7] 陳偉 .基于 ADAMS 的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力特性研究 [J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程， 2021.