汽车电动助力转向系统综合控制策略研究

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汽车转向系统是汽车重要零部件之一,从出现汽车至今都是汽车领域发展重点。近年来,汽车电动助力转向(Electric Power Steering,EPS)系统以高效、节能、高性能、低成本等一系列优点正逐渐取代传统的液压动力转向系统,EPS系统作为汽车转向系统的一个发展方向,也逐渐引起越来越多的研究人员关注[1]。EPS系统是一个多变量系统,针对各个变量都有评价系统的性能指标,要使系统综合性能达到要求,往往需要分别调整各个参数,实际调试工作量非常大。论文从鲁棒控制入手,利用计算机仿真方法,研究系统的各项性能,提出一种EPS系统的综合控制策略,使系统既满足鲁棒性要求,又兼顾系统其它各项性能指标。针对这一问题,论文做了以下研究工作:通过分析EPS系统工作原理,利用动力学原理,建立了一个带有轮胎模型的EPS系统数学模型,并且验证了模型的有效性;在EPS系统数学模型基础上,将方向盘传送给驾驶员的“路感”、电机的助力力矩输出波动和系统的鲁棒抗干扰性能作为控制目标,构建了系统的状态空间和增广被控对象矩阵,并根据H_∞鲁棒控制理论求解出了鲁棒控制器;重点对加入鲁棒控制器EPS系统的助力特性进行了分析。通过计算机仿真和开环传递函数的频域特性,分析了助力特性不满足要求的原因;利用EPS系统助力输出作为控制目标,用系统实际助力输出与理想助力输入的偏差构建助力反馈控制器,提出了一种在保证EPS系统鲁棒性前提下,兼顾系统助力特性的综合控制策略。论文对提出的综合控制策略进行了仿真研究,仿真研究表明:论文提出的综合控制策略在保证EPS系统鲁棒性能及抗干扰性能的前提下,还兼顾了系统的助力特性。
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