电动助力转向硬件在环试验台的研究

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1、设计研究电动助力转向硬件在环试验台的研究廖抒华王金波张宝霞段守焱(广西工学院,柳州545006)【摘要】介绍了自主研发的电动助力转向硬件在环试验台的软硬件构成及工作原理,采用三自由度车辆动力学模型,永磁同步电机采用直接转矩控制(DTC)模式,驱动滚珠丝杠实时模拟转向阻力,该试验台可以用于转向系统硬件的开发、系统试验及性能评价。【Abstract】Thestructureofthehardwareandsoftware,operatingprinciplesofaself2designedhard

2、ware2in2the2loopsimulation(HILS)systemofautomotiveelectricpowersteering(EPS)isintro2duced.Threedegreeoffreedomvehiclemodelisadopted.Thedirecttorquecontrol(DTC)modeofthepermanent2magnetsynchronousmotor(PMSM)isadopted.Theturningresistanceissimulatedbyb

3、allscrew,whichisdrivenbythePMSM.Thetest2bedcanbeusedforexplorationofthesteeringsys2tem,systemtestaswellasevaluationoftheperformanceofthesteeringsystem.【主题词】转向系统汽车试验台0引言1试验台的组成结构转向系性能对汽车操纵稳定性有重要影响,1.1硬件部分实车试验虽直观形象,但投资大,周期长,且系统EPS系统总成,固定用支架及试验墩、永磁同一旦建成

4、参数不易改变。而国内的转向试验台仅步电机、滚珠丝杠、联轴器、电机驱动卡、传感器、仅测试转向系的性能,没有将整车其他因素考虑控制板,PC有一台为上位机(HostPC),一台为下进去(如车速等)。硬件在环仿真是一种实时仿真位机(TargetPC)。EPS系统采用齿轮齿条式转向技术,它把部分实际产品利用计算机接口嵌入软器。固定支架将转向系统按人机工程学原理固件环境,并要求系统的软硬件都实时运行,从而模定,便于操作。电机固定于试验墩上由电机驱动拟整个系统的运行状态。它是一种具有系统开发器驱动;滚珠丝杠将

5、电机的旋转变为直线运动,与调试检测及性能评价等综合功能的车辆系统开发齿条一端连接,模拟负载;联轴器用来连接电机轴[1]和改进的重要工具。硬件在环是V开发流程中与滚珠丝杠;转角传感器安装在转向管柱上,采用[2]的一个显著的方面。本试验台使转向硬件与车增量式光电编码器,用来测方向盘转动方向和转辆动力学模型有机的融为一体。能缩短试验周动角度,向控制器和车辆模型传送转角信号。扭期,减少试验费用,可进行极限工况测试,不受场矩传感器用以检测驾驶员转动方向盘的力,输出地、人员、天气等的限制,试验数据的采集处理

6、比端与控制器相连。压力传感器测量齿条和滚珠丝较方便。杠之间的力,拉线传感器测量齿条的位移,本试验收稿日期:2010-01-25·16·上海汽车2010104设计研究台采用台湾研华公司生产的PCL2818L,PCL2818L为汽车的横摆角速度;β为汽车质心侧偏角;Φ为是高性能经济型ISA总线数据采集卡。汽车侧倾角;p为汽车侧倾角速度;a,b为汽车质1.2软件部分心到前、后轴的距离;h为汽车簧载质量的质心到车辆模型用来实时计算汽车的转向负载,该侧倾中心的距离;Ix,Iz为整车绕车辆坐标系x,z试验台

7、采用3自由度(侧向位移,汽车横摆角速轴的转动惯量;Ixz为整车绕车辆坐标系x、z轴的惯[3]度,汽车侧倾角速度)车辆模型来模拟实车的运性积;C1,C2为汽车前、后轴的侧倾角刚度;D1,D2动。模型输入为前轮转角,输出为齿条力。为汽车前、后轴的侧倾角阻尼;k1,k2为汽车前、后车辆Simulink模型如图1。轮的侧偏刚度;δ为汽车前轮转角;ln为转向节臂长度。2系统工作过程及原理利用基于RTW的XpcTarget,将一台PC机转变为一个实时系统,以实现对外部I/O设备的实时控制,执行器、数据采集以

8、及控制算法须具有良好的实时性。Simulink编写的车辆模型和控制算法,可通过RTW编译成实时代码,从HostPC图1三自由度车辆动力学Simulink模型download到TargetPC里。实时模型以0.001s的取样时间在TargetPC里运行,能保证硬件在环试车体方程:验实时性的要求。∑Fy=M(Vy+rVx)-Mshp驾驶员转动转向盘时,转向盘转角,齿条位移∑Mz=Izr+Ixzp由传感器,经数据采集卡A/D转换传到TargetPC里的车辆模型;齿条力由力传感器输入电机控制器,∑Mx=