大客車EPS助動(dòng)力矩及控制策略研究.pdf

1、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)是近年來迅速發(fā)展起來的一種新型動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置，是現(xiàn)代汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。EPS的研究與開發(fā)與汽車發(fā)展中安全、環(huán)保、節(jié)能三大主題相吻合，具有一定的現(xiàn)實(shí)和長遠(yuǎn)意義。但是，對(duì)于商用車輛尤其是大客車、貨車而言，已有的EPS技術(shù)并不完全適用，EPS在大中型商用汽車上的應(yīng)用很少見諸于文獻(xiàn)報(bào)道，目前國內(nèi)外已有學(xué)者開始在此方面開展研究。本論文在陜西省交通科技項(xiàng)目(07-21K)--商用車輛電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EPS的研究與開發(fā)一

2、的資助下，主要面向大客車開展電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的一些關(guān)鍵技術(shù)方面研究工作，從控制理論的角度對(duì)能夠較為準(zhǔn)確的確定助動(dòng)力矩的汽車模型進(jìn)行了研究，對(duì)轉(zhuǎn)向過程中EPS的助力規(guī)律進(jìn)行了定量的揭示和研究，對(duì)助力電動(dòng)機(jī)的選擇以及電動(dòng)機(jī)的控制策略等進(jìn)行了研究。 1.摒棄了原先EPS中的轉(zhuǎn)矩傳感器，使用EPS系統(tǒng)參考轉(zhuǎn)向力矩模型計(jì)算總轉(zhuǎn)向力矩：提出了輪胎側(cè)偏剛度的二元二階回歸模型，將系統(tǒng)辨識(shí)理論、過程辨識(shí)理論和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論引入研究，分別建立了基于系統(tǒng)辨

3、識(shí)的操縱穩(wěn)定性模型、基于過程辨識(shí)的操縱穩(wěn)定性模型和基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的操縱穩(wěn)定性模型，并提出一種通過模型預(yù)測結(jié)果來判定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型精度的評(píng)估辦法。通過試驗(yàn)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，操縱穩(wěn)定性模型的仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合程度都很高，模型精度較高，表明使用的三種建模方法正確。 2.提出了在轉(zhuǎn)向過程中以一定的倍率關(guān)系確定駕駛員操舵力矩與助動(dòng)力矩之間的助力特性的方法：并應(yīng)用T-S模型和模糊推理，對(duì)不同工況下的倍率關(guān)系進(jìn)行了綜合，得到了不同工況下與倍率查詢表對(duì)

4、應(yīng)的三維曲面圖。對(duì)路感、輕便性和跟蹤性等方面的仿真結(jié)果表明，確定的助力特性路感良好、無助力滯后感，轉(zhuǎn)向平穩(wěn)，助力特性曲線的斜率隨著操舵力矩的增大逐漸增大，屬于比較理想的助力特性曲線。 3.使用了三相交流異步電動(dòng)機(jī)作為助力電機(jī)，提出了“分而治之”的交流異步電動(dòng)機(jī)自適應(yīng)控制方法，將電動(dòng)機(jī)的工作范圍區(qū)間劃分為20個(gè)小區(qū)間，并為每個(gè)區(qū)間設(shè)計(jì)出適用的H∞魯棒控制器，使用T-S模型對(duì)這20個(gè)控制器進(jìn)行了綜合，將控制器狀態(tài)方程中所有12個(gè)矩陣

5、元素分別用三維曲面表征出來，從而對(duì)具有強(qiáng)非線性、強(qiáng)耦合的交流異步電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)出自適應(yīng)控制器。通過對(duì)控制器的控制性能分析、電動(dòng)機(jī)參數(shù)攝動(dòng)30％時(shí)的控制效果等分析發(fā)現(xiàn)，負(fù)載不發(fā)生突變時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩與負(fù)載之間的誤差小于0.5Nm，負(fù)載發(fā)生突變時(shí)發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩與負(fù)載之間的誤差在無參數(shù)攝動(dòng)時(shí)小于2Nm，有參數(shù)攝動(dòng)時(shí)小于4Nm，而且總會(huì)在負(fù)載突變后0.02s的時(shí)間內(nèi)達(dá)到接近零的狀態(tài)，表明控制器很好的控制性能和具有良好的魯棒性，可以有效抑制外部