汽車EPS混雜控制系統(tǒng)理論、設計及實現研究.pdf

1、與傳統(tǒng)的液壓動力轉向裝置相比，汽車電動助力轉向( Electric Power Steering, EPS)具有安全、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點，對改善車輛的駕駛輕便性、提高車輛的操縱穩(wěn)定性和安全性有重要作用，已成為乘用車動力轉向系統(tǒng)的主流技術。助力電機、轉矩傳感器和控制器是EPS系統(tǒng)的三大關鍵部件，控制器的核心是控制策略及其算法實現，也是實現EPS控制功能要求、提高自適應能力和智能化水平的關鍵，是自主研發(fā)的技術瓶頸。
　　 EPS系統(tǒng)是

2、一個包含離散事件和連續(xù)動態(tài)過程的復雜動力學系統(tǒng)，具有很強的非線性，同時，影響汽車轉向操縱性能的因素較多，因此，EPS系統(tǒng)具有典型的混雜系統(tǒng)特征，用單一的控制策略難以協調多種工況下的轉向性能要求之間的矛盾。本文將混雜控制理論應用于EPS控制策略的設計，研究EPS系統(tǒng)的混雜動態(tài)行為及其混雜控制方法，探索改善EPS控制系統(tǒng)性能的新理論和新技術，主要進行以下方面的研究工作：
　　 1.EPS混雜控制系統(tǒng)模型結構研究
　　 分析了

3、EPS系統(tǒng)的動力學模型、控制結構及其混雜特性，建立了EPS混雜控制系統(tǒng)的功能模型結構和實現模型結構，為EPS混雜控制系統(tǒng)的動態(tài)行為研究及其設計、實現提供了依據。
　　 2.EPS混雜控制系統(tǒng)的設計理論和方法研究
　　 分析了EPS混雜控制系統(tǒng)的動態(tài)行為，構建了多模式切換控制的混雜控制器結構，根據不同的行駛工況分為助力控制、回正控制和阻尼控制模式，分別設計了柔性PID控制算法、模糊PID控制算法、Bang-Bang-PID

4、控制算法以及切換監(jiān)督器和穩(wěn)定監(jiān)督器。
　　 3.EPS混雜控制系統(tǒng)的實現技術研究
　　 分析了EPS混雜控制系統(tǒng)的測試及試驗方案，提出了EPS電動機的匹配方法及流程，設計了EPS混雜控制系統(tǒng)的H橋驅動裝置，開發(fā)了各工況控制算法和切換控制器的實現流程。
　　 4.EPS混雜控制系統(tǒng)的測試及試驗設計
　　 設計了EPS混雜控制系統(tǒng)的測試平臺，進行了電動機運行特性測試、控制器性能測試和實車試驗，分析了EPS混雜

5、控制系統(tǒng)的動靜態(tài)性能和控制功能。
　　 研究表明，EPS混雜控制系統(tǒng)具有理論分析和工程應用的先進性、優(yōu)越性和可行性；在不同的離散事件驅動下，EPS混雜控制系統(tǒng)的控制模式切換是有效的，可滿足不同工況的控制功能需求。與試驗車原控制器相比，對助力過程采用柔性PID控制后，在原地轉向時轉向盤輸入轉矩的峰值和標準差改善了5.82％和9.21％，在雙紐線操縱試驗時改善了8.50％和4.52％，在蛇形試驗時改善了4.04％～5.19％，有效提

6、高了汽車的轉向輕便性，降低了駕駛員的疲勞強度。對回正過程采用模糊PID控制后，30km/h時的最終殘留角和穩(wěn)定時間分別改善了40％和13.3％,60km/h時的“擺頭”現象得到明顯抑制，回正不足或回正超調控制得到改善；對阻尼控制過程采用Bang-Bang-PID控制后，轉向盤上的把持力矩幅值改善了7.69％，不僅消除了電動機的轉矩脈動引起的轉向盤轉矩抖動，而且提高了直線行駛的穩(wěn)定性和快速收斂性。研究表明，采用混雜控制理論方法有效解決了E