【摘 要】
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近年来随着汽车产业的快速发展,人们对汽车的驾驶舒适性和安全性及操纵稳定性的要求越来越高,汽车转向系统的性能优劣会直接影响驾驶员的操作感受。电动助力转向系统（Electric Power Steering System,EPS）具有良好的转向辅助性能和环保节能等优点,广泛运用于乘用车及商用车中。本文为提高EPS系统的轻便性和稳定性,对其控制策略进行研究设计,同时为解决助力电机出现相故障后EPS系统无
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近年来随着汽车产业的快速发展,人们对汽车的驾驶舒适性和安全性及操纵稳定性的要求越来越高,汽车转向系统的性能优劣会直接影响驾驶员的操作感受。电动助力转向系统（Electric Power Steering System,EPS）具有良好的转向辅助性能和环保节能等优点,广泛运用于乘用车及商用车中。本文为提高EPS系统的轻便性和稳定性,对其控制策略进行研究设计,同时为解决助力电机出现相故障后EPS系统无法继续工作的问题,选用具有冗余特性的双绕组电机作为EPS用助力电机,设计冗余控制策略以提高系统的安全性,并通过联合仿真和实车试验进行验证。论文的主要研究工作如下:（1）对比分析了不同助力电机的优劣势,并选用双绕组PMSM（Permanent Magnet Synchronous Motor,永磁同步电机）作为EPS用助力电机,对其进行坐标变换和控制策略设计,将双绕组电机等效为两台单独的永磁同步电机进行控制,同时搭建电机仿真模型对其控制策略进行验证。（2）以管柱式电动助力转向系统作为研究对象,建立方向盘转向轴、助力电机、齿轮齿条、扭矩传感器动力学模型和空间状态方程;分析系统助力特性并选择所需的助力特性曲线。（3）基于EPS系统控制要求,对模式判断逻辑和控制策略模块进行分析,为改善EPS系统的助力和回正效果,提出模糊PID助力控制策略和粒子群优化的PID回正控制策略,并加入阻尼控制和补偿保护控制以改善高速转向的稳定性;利用双绕组电机的冗余特性,设计冗余控制策略,实现当某一绕套组出现故障后,另一套绕组可以独立继续工作的功能,以提高转向系统的冗余安全性。（4）为验证控制策略的控制效果,建立了Carsim-Simulink联合仿真模型,结果显示:在给定相应的阶跃信号下,助力和回正电流的稳定时间分别减少了0.9s和0.5s,横摆角速度的响应时间缩短了0.3s、稳定时间减少了0.4s;加入回正控制后,低高速下的回正残余角均在10°以内;在阻尼控制下的高速转向过程中,方向盘运动平稳;双绕组电机冗余控制过程中的电流和转矩变化正常。仿真结果验证了控制策略的合理性和有效性。（5）为进一步验证所设计的EPS系统的实际性能,进行了EPS系统实车试验,试验结果验证了所设计的EPS系统具有良好的助力特性和基础回正特性。
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