外界条件下EPS仿真模型的建立.pdf

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1、第24卷第6期2011年”月机电产品开簋与钏新Development＆InnovationofMachinery＆ElectricalProductsV01．24，No．5Nov．，2011文章编号：1002—6673(20iI)06—106-03外界条件下EPS仿真模型的建立吴婷婷，林国伟(沈阳理工大学，辽宁沈阳110159)摘要：主要针对汽车在侧向风和地面激励这两种外界条件下，根据EPS的动力学原理，通过运用Matlab中的Simulink建立起仿真模型，以获取扭矩传感器的扭矩值。为后续补偿外界条

2、件所引起的扭矩偏差做了一个较好的铺垫。关键词：EPS；侧向风；地面激励；仿真模型中图分类号：TP391．9文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1002—6673．2011．06，043EPSSimulationModelinOutsideConditionsWUTing-Ting，LINGuo—Wei(ShenyangLigongUniverSity，ShenyangLiaoning110159，China)Abstract：Thispapermainlyforautomobilein

3、tWOkindsofexternalconditionsthatlateralwindsandgroundinfluences，accordingtotheprincipleofdynamicsinEPS。andusingthesimulinkofmatlabtoestablishasimulationmodelinordertogetthevalues丘omthetorqueseusor．Groundworkforthetorquedeviationcausedbytheexternalcondit

4、iom．Keywords：EPS；lateralwinds；groundinfluence；simulationmodel0引言随着现代汽车技术的迅猛发展，人们对汽车转向操纵性能的要求也日益提高。车辆由于受路面输入扰动和侧风影响，致使汽车偏离行驶方向，这种偏离需要驾驶员调整转向量来修正，而连续调整方向盘，会导致驾驶员疲劳，从而增加行车危险。所以现代人们希望EPS能自动补偿由路面不平和侧风干扰所引起的对转向系统的扰动，改善汽车的转向特性，进而提高汽车的主动安全性。本文主要运用Matlab中的Simuli

5、nk进行仿真，获得扭矩传感器在侧向风和路面扰动下的扭矩值。为之后补偿外界条件所引起的扭矩偏差做了一个较好的铺垫。1仿真系统的分类按照不同情况，本文将仿真系统分为机械无助力EPs系统、受到路面激励的EPS系统和受侧向风的EPS系统。研究系统模型的目的是为了了解不同的外界条件下扭矩传感器所检测到的值，并为接下来引用合理的控收稿日期：2011一09—27作者简介：吴婷婷(1986-)，女，浙江人，硕士研究生在读。研究方向：汽车实验与仿真研究；林国伟(1984-)，男，山东人，硕士研究生。研究方向：汽车实验与

6、仿真研究。已发表论文一篇。106制策略对模型进行控制提供了参考数据，使系统获得良好的稳态特性。1．1机械无助力EPS仿真模型的建立机械无助力转向系统仿真模型的建立，主要是考察系统参数能否反映实际系统模型的动态特性．从而证实其仿真模型的可行性。忽略非线性因素的影响，EPS系统齿轮齿条的动力学方程为：齿轮齿条：Mxr+B；r+Fr=坠feg-}1(1)rp、rp／其中：M。一齿条及小齿轮的等效质量；x广齿条的位移；B广齿条和转向轮粘性阻尼系数；F。一轮胎与路面之间的作用力；r『1．小齿轮半径；08_转向轴

7、转角；Ks_扭矩传感器的刚度系数。考虑到有地面激励的情况下和无地面激励的情况下，地面对轮胎的作用力是不同的．所以针对此问题，接下来分别讨论：(1)无地面激励下的Fr。由于Fr是反映轮胎与路面之间的作用力，在无外界条件的影响下，当汽车轮胎侧偏角为0附近时，此时转向横拉杆的力是随刚性系数呈线性变化的，所以近似地可以认为：F，=Lx，(2)其中，kr一等效弹簧的弹性系数。将式(2)代入式(1)中得汽车在无地面激励下。EPS系统齿轮齿条的动力学方程为：·制造业信息化·M小B五r+k串}(时})(3)图1为汽车

8、在无地面激励下的齿条位移的仿真模型，通过此模型可以获得齿条位移量，根据齿条的位移量计算扭矩传感器的值。图1无地面激励下的齿条位移模型1．2地面激励下EPS仿真模型的建立设x方向为车辆的纵向行驶方向，y方向为垂直于车辆行驶方向。将地面对车轮的作用力Q分为车轮的行驶的切线方向Fx与垂直于切线方向Fz，如图2所示。图2车轮受力分析圈按照力学方法进行受力分析．应用运动定理和Ql转动定理建立车轮的运动方程。得到不平路面下地面对车轮切向作用力为：耻监珥坠(4)其中：