全地形车电动助力转向系统控制策略研究

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全地形车因其非凡的通过能力和运输能力被广泛用于农业、林业和军事等领域,由于行驶环境恶劣,所以操纵稳定性成为影响其性能的主要因素之一。本文旨在通过对全地形车虚拟样机模型的建立和分析,制定其电动助力转向系统的助力曲线和控制策略,进行仿真验证,为后续的产品开发提供理论基础。论文首先根据国内外同领域对助力特性曲线的研究成果和全地形车把式转向的特点,确定了理想助力特性曲线的特征参数。在Simulink中建立把式转向系统、三自由度整车模型和轮胎模型,然后通过仿真分析建立全地形车的直线型助力特性曲线,通过仿真验证了其有效性。为了进一步解决转向轻便性和路感之间的矛盾,利用模糊控制对直线型助力曲线进行了修正;针对所建立的全地形车数学模型设计了补偿、回正和阻尼三种控制模式,仿真验证了其有效性;针对汽车时变非线性的特点,制订了助力电动机的模糊PID控制器,仿真证明与PID控制器相比,模糊PID控制器可以使系统具有更好的鲁棒性;根据全地形车的转向特点,提出了几种控制模型之间相互转化的条件,制订了综合控制策略。利用SimDesigner软件将CATIA中全地形车的三维模型导入ADAMS中,建立全地形车的多体动力学模型;根据国家标准建立了人体模型和路面模型;对所建立的全地形车模型进行稳态回转试验,试验证明所建立的模型具有不足转向特征,可以用于操纵稳定性的研究。最后,利用ADAMS中的全地形车模型和Simulink中的控制策略建立了联合仿真模型;根据国家标准对全地形车转向轻便性、转向的瞬态频率特性进行了仿真试验,试验证明本文设计的EPS控制策略,能使全地形车转向时更加轻便,而且可以使全地形车的瞬态性明显得到改善。
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