低附着路面条件的线控转向系统路感模拟与回正控制研究

线控转向取消转向盘与转向车轮之间的机械连接,车辆转向阻力矩无法直接反馈给驾驶员。在分析传统车辆路感产生原理的基础之上,利用电流传感器测得的转向电机电流来等效路面负载,实现对线控转向系统路感的自行设计。通过建立线控转向系统模型并利用回正力矩信息,考虑车辆自回正力矩在低附着路面上会显著降低的特点,提出一种新的回正控制策略,该策略运用扩展卡尔曼滤波算法,对路面附着系数进行估计,并根据不同的路面附着系数来设计不同的回正电流,以使得所设计的线控转向系统在各种路面上都具有较好的回正性能。最后,对所提出的方法进行仿真和硬件在环试验分析,其结果表明,所设计的路感能够很好地满足驾驶员的操纵需求,并且所设计的回正控制策略在低附着系数路面上能够明显改善驾驶员对路感的感知。     

电动助力转向系统回正补偿控制研究

车辆在不同附着系数路面上行驶时,转向回正力变化显著导致车辆回正时回正不足或回正超调。为克服路面附着系数变化对车辆回正性能的影响,研究了基于实际回正力估计的回正控制。建立了电动助力转向系统(Electric power steering system,EPS)模型,由车速和方向盘转角确定期望回正力矩。采用变内阻、变反电动势系数的电机模型估计电机转速,由估计的电机转速、电机电流,方向盘扭矩,估计车辆的回正力矩。根据期望回正力矩和估计的实际回正力矩对EPS回正补偿,采用分段PID(Proportional integral derivative)进行闭环控制。建立了EPS硬件在环试验台架,并对提出的控制算法进行试验验证,结果表明车辆在不同附着路面上均具有良好的回正性能。     

基于路面附着系数的电动助力转向控制研究

为了解决路面附着系数变化对驾驶员路感的影响问题,基于路面附着系数对电动助力转向(EPS)系统的助力特性曲线进行了设计。在建立了整车和EPS系统的动力学模型基础上,结合最大回正力矩的估计方法对路面附着系数进行了推理和辨识,并据此,基于Matlab/Simulink平台对EPS的整体模型进行0.3g侧向加速度下的阶跃仿真,结合驾驶员理想方向盘转矩拟合得到随附着系数和车速变化的助力特性曲线。仿真结果表明,路面附着系数能被较好的估计,所设计的EPS助力特性曲线在高、低附着系数的路面上都能够满足驾驶员理想方向盘转矩要求,同时,低附着系数路面的驾驶员路感显著增加,能够提醒驾驶员注意行车的操纵安全。     

双电机后驱车辆操纵稳定性分层混杂模型预测控制

为改善车辆在复杂工况下的操纵稳定性,解决低附着路面易失稳的问题,针对后驱双电机轮边驱动电动汽车提出一种结合直接横摆控制与主动转向控制的操纵稳定性控制策略。控制策略采用分层控制结构：上层控制器采用多输入多输出系统的模型预测控制,对目标附加横摆力矩与前轮主动转向角进行求解;下层转矩分配控制器采用混杂模型预测控制（hMPC）,将轮胎纵向力的非线性特征简化为分段的混杂系统,在分配驱动转矩时考虑车轮在不同工况下的滑转情况。搭建了基于dSPACE实时仿真系统的仿真平台,在高附着、低附着路面下进行半实物仿真试验。仿真结果表明,与二次规划（QP）转矩分配算法相比,高附着路面工况下平均相对误差减小了17.64%,方均根误差减小了42.86%,最大偏离误差相对减少了7.64%;低附着路面工况下可以有效防止车辆失稳,改善操纵稳定性。     

调节方向盘转速的电动助力转向系统回正控制

针对已有电动助力转向(EPS)系统高速回正超调,低速回正不足的问题,提出了基于控制方向盘转速的回正控制策略。建立了齿条式电动助力转向系统动力学模型;阐述了回正特性曲线的获取方法;通过Adams/Simulink对控制策略进行了仿真试验。在控制策略方面跳出了以往的基于方向盘转角的模糊PID控制的局限,仿真分析表明基于方向盘转速控制的回正控制策略实现了理想的回正效果,较已有的回正控制不存在回正不足或超调现象,且回正过程无方向盘震荡现象,达到了迅速、准确的回正效果。     

基于转向轻便性及回正性能设计的EPS应用

在建立电动助力转向系统(Electric power steering system,EPS)数学模型的基础上,将方向盘转矩传感器测得的转矩信号和估算的转向盘转角值相结合以判断转向的状态,然后运用模糊比例微分(Proportion derivative,PD)控制进行常规助力控制或回正控制。仿真结果表明,原地和低速条件下转向盘操纵转矩明显降低,车辆回正性能显著提高。并通过相关的软、硬件设计实现所设计的控制策略。为检验控制策略合理性和控制软件可行性以及自主设计控制单元(Electronic control unit,ECU)的可靠性,参照相关国家标准,进行无助力、自主研发的EPS实车对比试验,试验结果与仿真结果相吻合。     

电动助力转向系统的鲁棒H∞控制研究

电动助力转向系统（Electric Power Steering,EPS）中,机械摩擦、传感器噪声和路面干扰等不确定因素将降低EPS的助力跟踪性能、转向轻便性和鲁棒稳定性。针对该问题,以电动助力转向的助力跟踪性能、转向路感和车辆操纵稳定性为控制目标,基于电压补偿控制,设计了鲁棒H∞控制器。利用MATLAB/SIMULINK搭建了EPS控制模型、二自由度整车模型、轮胎模型,在单位阶跃操纵力矩作用下,仿真对比了电压补偿控制和基于电压补偿的鲁棒H∞控制的仿真响应情况,结果表明基于电压补偿的鲁棒H∞控制具有更好的助力跟踪性能、转向路感和鲁棒稳定性。     

电动助力转向系统回正控制及其仿真研究

在分析电动助力转向系统数学模型和回正模型的基础上,提出了电动助力转向回正控制策略。对电动助力转向系统的回正性进行了分析,对系统模型进行了仿真,并给出了几种不同初始方向盘转角情况下EPS的回正控制和机械转向回正响应曲线.仿真结果表明:所提出的回正控制策略能提高转向盘的回正性能,回正控制系统无论是在大转角还是小转角状态,都能快速、准确地操纵汽车回正,同时提高了转向系统的稳定性,并且具有较好的转向手感。     

基于汽车行驶安全边界的EPS与ESP协调控制策略

汽车电动助力转向(Electric power steering,EPS)系统与电子稳定程序(Electronic stability program,ESP)对保证汽车具有良好的操纵稳定性和行驶安全性起到重要作用。针对汽车纵侧向动力学存在的耦合因素,提出一种基于汽车行驶安全边界的EPS与ESP协调控制策略。建立EPS模型,通过Luenberger观测器估计回正力矩,由回正力矩信息估计路面附着系数。根据车辆动力学特性确定由质心侧偏角和横摆角速度组成的行驶安全边界,根据确定的安全边界和转向盘转矩、横摆角速度等信息,基于带精英策略的非支配排序遗传算法(Non-dominated sorting genetic algorithm,NSGA-II)优化EPS与ESP的动态协调控制因子,确保获得优化参数的全局最优解。仿真与试验结果表明,采用基于行驶安全边界的EPS与ESP协调控制策略,改善了汽车的行驶稳定性,从而验证了所提出的控制策略的有效性。     

汽车转向系统回正力矩模型的比较及仿真研究

在汽车转向系统中电动助力转向系统已经成为研究的重点,其中,回正力矩模型的建立则是一个核心问题。根据回正力矩产生的原理,选择了Mitschke模型、回正力矩半经验模型、Reimpell模型三种典型的回正力矩模型,通过改变模型中轮胎的侧偏角和垂直载荷,对回正力矩大小进行对比。对比结果表明,在相同情况下三种模型回正力矩逐渐增大,且回正力矩随着侧偏角和垂直载荷的变化而改变。通过仿真对比分析确定了适合不同轴距和整备质量的汽车电动助力转向系统回正力矩基础模型。     

基于多传感融合的电动助力转向系统的硬件设计

本文针对目前EPS主要监控车速、转矩、转向角、转向速度信号等传感信号,高速转向时很难实时反映车辆自身惯性作用及路面状况的问题,提出在传统的电动助力转向基础上,建立横向加速度、前轴惯性重力、路况等动态惯性参数的多传感参数融合的EPS模式。并对该EPS控制系统的硬件电路进行了研究设计,提出了采用受限单极性可逆PWM控制模式的直流电机驱动控制方式。试验结果表明,整个系统具有良好的电动助力特性,符合汽车运动特性。     

基于多传感融合的电动助力转向系统的硬件设计

针对目前EPS主要监控车速、转矩、转向角、转向速度信号等传感信号,高速时转向很难实时反映车辆自身惯性作用及路面状况,提出在传统的电动助力转向基础上,建立横向加速度、前轴惯性重力、路况等动态惯性参数的多传感参数融合的EPS模式。并对该EPS控制系统的硬件电路进行了研究设计,提出了采用受限单极性可逆PWM控制模式控制直流电机驱动方式。试验结果表明：整个系统具有良好的电动助力特性,符合汽车运动特性。     

基于转角的迭代学习控制策略下永磁同步电机EPS转矩脉动抑制方法

建立了基于永磁同步电机（ PMSM）的电动助力转向(EPS)模型。由于PMSM固有的非正弦磁通分布、齿槽效应和电流检测误差等因素导致了明显的转矩脉动,因此根据寄生转矩脉动多是转子位置的周期函数和EPS系统中电机转速并非恒定不变的特点,提出了一种基于转角的迭代学习控制算法来抑制EPS中PMSM的转矩脉动,并对此进行了大量的仿真和实验验证。实验结果表明,该方案对EPS转矩脉动具有显著的抑制效果。     

基于LMI的EPS干扰抑制控制器的设计

电动助力转向(EPS)系统工作过程中存在量测噪声、非线性摩擦和路面扰动。为抑制这些干扰因素对EPS系统和汽车操纵稳定性的影响,建立了EPS非线性动力学模型。引入H∞控制算法,并结合线性矩阵不等式(LMIs)方法设计了最优H∞动态反馈控制器,采用三自由度整车模型进行控制器的仿真验证。仿真分析结果表明,在所设计的控制器的作用下,路面扰动对汽车质心侧偏角和横摆角速度的影响分别减少了63.4%和68.7%。     

电动助力转向系统光电式转矩传感器的研究

转矩传感器是汽车电动助力转向系统(EPS系统)的关键部件之一，其输出特性直接影响到EPS系统的控制性能。在分析国外EPS系统转矩传感器的基础上，根据EPS系统的要求，设计开发了一种结构简单、成本低廉的光电式非接触转向盘转矩传感器。给出该光电式传感器的结构和原理，并对其进行测试；对传感器输出特性的分析表明：所设计的光电式转矩传感器在输出重复性、温度漂移等综合性能方面基本满足EPS系统的要求。     

电感式扭矩传感器在电动助力转向系统中的应用

扭矩传感器是汽车电动助力转向系统（EPS）的关键部件之一,其输出特性直接影响到EPS系统的控制性能。该文介绍了一种电感式转向盘扭矩传感器的原理,设计了传感器的信号调理电路,并在具体的EPS实验系统中得到了应用。实验结果表明,该扭矩传感器各项性能满足EPS系统的要求。     

汽车EPS和AFS衰减路面冲击集成控制

为衰减车辆行驶时受到的路面冲击,建立了人-车-路闭环系统数学模型,设计了电动助力转向(EPS)和主动前轮转向(AFS)集成控制算法,运用阻尼补偿控制和最优控制分别设计了电动助力转向和主动前轮转向子系统。在MATLAB/Simulink中的仿真结果表明,单独主动前轮转向控制不能衰减驾驶员把持力矩振动,单独电动助力转向阻尼控制对转向盘角速度振动和车辆横摆角速度振动衰减效果不佳,而集成系统可以很好地同时抑制驾驶员把持力矩振动、转向盘角速度振动和车辆横摆角速度振动,提高了驾驶舒适性、操纵稳定性和行驶安全性。     

转向轴式EPS系统转矩传感器故障诊断功能设计

为保障电动助力转向系统助力转向轻便安全,针对电动助力转向系统关键部件之一的转矩传感器进行了控制系统故障自诊断技术研究;对转向系统的工作原理与故障模式进行了深入分析,基于转矩传感器故障模式对EPS控制系统进行了转矩传感器故障诊断功能程序设计;提出了一种监测转矩传感器信号异常的控制方法;文章对控制系统故障诊断研究具有一定的参考价值,对不同类型的EPS系统研究具有实际应用价值。     

人-车闭环中电动助力转向系统的基本特性分析

建立详细的四自由度电动助力转向(EPS)系统机械电气模型,考虑Fiala轮胎模型和二自由度整车模型,引入以转向盘输入角为反馈信号的驾驶员模型,构建装备EPS系统的人-车非线性闭环系统模型。采用模糊控制器确定目标电流并通过PID控制和脉冲宽度调制(PWM)实现其跟踪控制,构建电流闭环控制,并采用基于非线性控制设计(NCD)的单纯形自寻优法对参数进行优化。通过仿真计算,以转向盘输入转矩以及整车的横摆角速度、侧向加速度为指标,研究分析了EPS系统在人-车非线性闭环系统中的基本特性。     

Improvement of the steering feel of an electric power steering system by torque map modification

This paper discusses a de motor equipped electric power steering (EPS) system and demonstrates its advantages over a typical hydraulic power steering (HPS) system The tire-road interaction torque at the steering tires is calculated using the 2 d o f bicycle model, in other words by using a single-track model, which was verified with the J-turn test of a real vehicle Because the detail parameters of a steering system are not easily acquired, a simple system is modeled here In previous EPS systems, the assisting torque for the measured driving torque is developed as a boost curve similar to that of the HPS system To improve steering stiffness and return-ability of the steering system, a third-order polynomial as a torque map is introduced and modified within the preferred driving torques researched by Bertollini Using the torque map modification sufficiently improves the EPS system