電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)(參考版)
2025-03-03 22:30本頁(yè)面
【正文】 農(nóng)業(yè)工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 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. 。 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。 （ 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。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。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。 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。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)。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。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。ss回正算法和模擬不同車速下的回正特性如圖 5圖 54 所示。時(shí)釋放，且設(shè)定汽車在低速行駛工況。 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。rad1， K1=，K2=， K3=， K4=， K5=， s=， Ky=128000 NA1， Bm= Nm2， Kr=rad1， Kε=以轉(zhuǎn)向助力為研究對(duì)象，該系統(tǒng)的主要參數(shù)為： Kc= 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。 2 3 4 5s w s w S Wu K K dt K? ? ?? ? ? ? amp。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 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)。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。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? 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。 農(nóng)業(yè)工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 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。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。 167。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。使駕駛員感到此種力反饋及其差別。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。 167。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。但是這些指標(biāo)或是針對(duì)機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)或液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，或是針對(duì)汽車操縱穩(wěn)定性來(lái)說(shuō)，對(duì)于裝有電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的汽車轉(zhuǎn)向操縱性能卻沒(méi)有提出一個(gè)明確的評(píng)價(jià)指標(biāo)。 第五章 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對(duì)汽車操縱穩(wěn)定性的影響 167。 (416) 經(jīng)拉式變換后得到方向盤轉(zhuǎn)角到齒條位移的傳遞函數(shù) 1222()ssapps a srrppkKGKrrGsk GK KMs B s Krr??? ? ? ? (417) 傳遞函數(shù)反應(yīng)出方向盤轉(zhuǎn)角和齒輪齒條位移的動(dòng)態(tài)關(guān)系，現(xiàn)將助力比分別取值，根據(jù)公式 417 在 MATLAB 中建立齒條位移對(duì)方向盤單位角階躍輸入的時(shí)域響應(yīng)。amp。 amp。 ()rs s spTK r???? (412) 助力扭矩為 () ra a s a s spT K T K K r??? ? ? (413) 由 EPS 系統(tǒng)齒輪齒條的動(dòng)力學(xué)方程 ( ) ( )s r m rr r r r s mp p p pK K G GM B Fr r r r??? ? ? ?? ? ? ? ? ?amp。 則 EPS 系統(tǒng)狀態(tài)模型為： 20 1 0 0 0 0 00 0 0 00 0 0 1 0 0 00 0 00 0 0 0 0 1 00 0 00 0 0 0 0 0S S SS S p SS S m r mp S pm m m ep m m m mk B kJ J r Jk K K G B GkA r M J M r MGk k B kr J J J JRL????????????????????????? 0 0 01000 0 01000 0 01000 0 000smeJMyJRKL???????????????????????????????????????? 農(nóng)業(yè)工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 17 0 0 0 0 01 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 1 0sSpKkrC???????????? [0]D ? 167。 把各變量代入微分方程得 A Bu????amp。amp。 (47) 扭矩傳感器測(cè)量值 ()rs s spTK r???? (48) 助力扭矩 ()ra m mpT K G r???? (49) 167。 amp。amp。 amp。amp。 amp。amp。 使用 MATLAB 對(duì)汽車操縱穩(wěn)定性仿真分析 167。它的大小由 EPS 的 ECU 根據(jù)傳感器傳來(lái)的車速和力矩信號(hào)來(lái)決定。同時(shí)輪胎和路面間的摩擦系數(shù)增大，原地轉(zhuǎn)向阻 力矩也將增大。 因此影響“繞主銷的阻力矩”的因素有輪胎接地的單位面積壓力、接地面積、摩擦系數(shù)等。這樣行車轉(zhuǎn)向中所受轉(zhuǎn)向阻力距就大致和原地轉(zhuǎn)向時(shí)相仿。行車轉(zhuǎn)向比原地轉(zhuǎn)向車速增加了，接地面積滾動(dòng)成分增加，轉(zhuǎn)向阻力矩也突然減小。原地轉(zhuǎn)向：指靜止不動(dòng)的汽車進(jìn)行轉(zhuǎn)向時(shí)，首先是輪胎發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形，繼之以輪胎和路面之間發(fā)生滑移，稱這一情況所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向阻力矩為原地轉(zhuǎn)向阻力矩。 ② “繞主銷的阻力矩”大部分是由路面和輪胎間的轉(zhuǎn)矩形成的，它受路面狀態(tài)、輪胎特性、車輪定位參數(shù)和負(fù)荷等的影響，隨著車速和轉(zhuǎn)向輪偏離角的變化而變化。“轉(zhuǎn)向系復(fù)原力矩”主要由轉(zhuǎn)向系內(nèi)回位彈簧、內(nèi)橡膠襯套等彈性變形引起的回復(fù)力產(chǎn)生的。 ① 轉(zhuǎn)向系阻力矩主要包括“轉(zhuǎn)向系摩擦力矩”，“轉(zhuǎn)向系復(fù)原力矩”和“轉(zhuǎn)向系慣性力矩”三部分。 （ 2） EPS 的阻力矩 按產(chǎn)生的來(lái)源不同， EPS 的阻力矩大體上可分為“繞主銷的主力矩”和“轉(zhuǎn)向系的阻力矩”兩大部分。 （ 1） 駕駛員的操縱力 駕駛員對(duì)汽車的操縱力分成兩種情況：一、改變汽車行駛方向是駕駛員作用在轉(zhuǎn)向盤上的切向力 ；二、保持汽車行駛方向不變 (包括直線運(yùn)動(dòng)和固定某個(gè)方向的于東 )時(shí)駕駛員保持方向盤不動(dòng)的力。 駕駛員在轉(zhuǎn)向時(shí)作用在方向盤上的操縱力，同時(shí)在 EPS 系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)助力下，通過(guò)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)克服轉(zhuǎn)向阻力矩，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車的轉(zhuǎn)向。 167。 曲線型助力特性 圖 31c 為典型曲線型助力特性曲線，它的特點(diǎn)是在助力變化區(qū)，助力與方向盤輸入扭矩成非線性關(guān)系，該助力特性曲線用以下函數(shù)表示。 農(nóng)業(yè)工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書
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