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1、模式识别与仿真《自动化技术与应用》2009年第28卷第10期PatternRecognitionandSimulation电动助力转向仿真系统的构建杨水卜,刘志远(哈尔滨工业大学控制科学与工程系,黑龙江哈尔滨150080)摘要:本文介绍了电动助力转向(ElectricPowerSteering,EPS)系统的结构和工作原理,建立了EPS系统数学模型,并与车辆动力学仿真软件veDYNA联合起来,构建了EPS仿真系统。利用该仿真系统对直线型助力特性曲线进行仿真分析,说明该仿真系统可以很方便地对各种路况和工况下的车辆转向进行仿真,可用于EPS系统性能分析以及控制算法验证。关键词:电动助力转向;模型
2、;仿真;veDYNA中图分类号:TP391.9文献标识码:A文章编号:1003-7241(2009)10-0083-04SimulationoftheElectricPowerSteeringSystemYANGShui-bu,LIUZhi-yuan(DepartmentofControlScienceandEngineering,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150080China)Abstract:Thispaperintroducesthemathematicalmodeloftheelectricpowersteering(EPS)system.
3、ThentheEPSsimulationsystemisconstructedbycombiningtheEPSsystemmodelwiththeveDYNA(VehicleDynamicsAnalysis)software.Thestraight-linecharacteristiccurvesoftheEPSsimulationsystemshowthattheEPSsimulationsystemworkwellunderallkindsofroadconditionsanddrivingsituations,andcanbeusedtoanalysetheEPSsystemperf
4、ormanceandverifythecontrolalgorithm.Keywords:electricpowersteering;model;simulation;vedyna1引言2EPS系统结构和工作原理汽车电动助力转向系统用电动机直接提供助力,助力大小由电控单元控制,具有较理想的转向轻便性和操纵稳定性。与传统液压动力转向相比,电动助力转向具有更好的燃油经济性、助力特性易于调整、结构紧凑、易于安装、有利于环保等优点。因此,电动助力转向代表未来动力转向技术的发展方向[1]。在EPS控制系统的开发过程中,为了分析系统性能、设计和验证控制算法,建立一个准确的仿真系统是至关重要的。本文借助于
5、车辆动力学仿真软件veDYNA来模拟汽车的转向阻力矩,将建立的EPS系统数学模型与veDYNA软件联合起来,构建了EPS仿真系图1转向轴助力式EPS系统结构图统。利用该仿真系统对直线型助力特性曲线进行仿真分析,说明该仿真系统可以很方便地对各种路况和工况图1是转向轴助力式EPS系统的结构图,系统主要下的车辆转向进行仿真。由扭矩传感器、电子控制单元(ElectronicControlUnit,ECU)、助力电机、减速机构、齿轮齿条转向器等组成。其工作原理是:方向盘转动时,扭矩传感器检测出方向收稿日期:2009-05-15TechniquesofAutomation&Applications
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7、《自动化技术与应用》2009年第28卷第10期模式识别与仿真PatternRecognitionandSimulation盘转矩,ECU根据扭矩传感器信号和车速控制电机的旋isa()1Gs()==2(16)转方向和助力大小,经减速机构施加在转向机构上,实u(s)-+nKeqp()ssLaasR由式(13)可得:现助力转向。q()sspGs()=3nT(s)++T(s)Ts()3EPS系统数学模型msr1(17)=根据牛顿运动学定律,建立EPS系统的动力学方22(nJ+J)s++()nBBmpmp程如下[2]:T-T=+JBqq&&&(1)dsssss4转向阻力矩的模拟TKs=-s()qqsp
8、(2)汽车转向阻力矩T的影响因素有很多,包括车速、轮rTT++T=+JBqq&&&(3)asrpppp胎类型及气压、载荷、路面摩擦系数、前轮定位参数、转TaTm-=+JBmqq&&&mmm(4)弯半径、转向角速度与角加速度等。为了较精确地模拟转nT=Ki(5)向阻力矩,本文借助于车辆动力学仿真软件veDYNA。mtadiveDYNA是德国TESIS公司基于Matlab/SimulinkLa+Ri=-uKq&a
