基于PID控制优化电动助力转向系统研究及仿真.pdf

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1、机械设计与制造第7期156MachineryDesign&Manufacture2012年7月文章鲡每：1001—3997(2012)07—0156—03基于PID控制优化电动助力转向系统研究及仿真冰程安宇金辉苗艳强蒲甫安(重庆邮电大学自动化学院，重庆400065)ResearchandSimulationofElectricPowerSteeringSystemOptimizationBasedonPlDControICHENGAn—yu，JINHui，MIAOYan—qiang，PUFu—an(CollegeofAutomation，Ch

2、ongqingUniversityofPostsandTelecommunications，Chongqing400065，China),【摘要】通过对电动助力转向系统结构及工作原理的分析，完善了基于PID控制的电动助力转向系统动力学模型，提出转矩信息和基于PID控制策略的电机控制信息的融合方法，解决了在控制过程中系统内部信息融合和优化问题，提高了电动助力转向系统的安全性和稳定性。并采用MATLAB进行了模型仿真，初步获得了较好的仿真效果。仿真结果表明，基于该模型的控制策略，在不同的车速情况下有效的改善了方向盘转矩输出，增加了转向过程中的灵巧

3、性和实时性。关键词：电动助力转向；助力特性；PID控制【Abstract】Throughanalyzingsystemstructureandworkingprincipleofelectricpowersteering，adynamicsmodelofelectricpowersteeringsystembasedonPIDcontrolWChSpected，andthetorqueinfor-0￡0nandtheinformationfusionmethodbasedonthePIDcontrolstrategyformotorcontr

4、olwerepro—posed，whichsolvetheproblemoftheinternalinformationsystemintegrationandoptimizationinthecontrol~rocess，andthesecurityandstabilityoftheelectricpowersteering．systemWGSimproved．Meanwhilethe~'todelWassimulatedbyMatlab，andabettersimulationresultswasobtained．Thesimulatio

5、nresultsShowthattheoutputofsteeringwheeltorqueofthemodel-basedcontrolstrategy椰improvedeffectivelyunderaifferentspeed，anddexterityandstabilityinsteeringWasenhanced．KeyWords：ElectricPowerSteering；PowerFeature；PIDControl-、洲j-t、ii·1h¨'、、，it+、{ij、，ii-1-ti#1r年图分类号：TH16，U463．44文献标

6、识码：Al弓I言数；-输入轴转角，{『_输出轴转角；_转向柱刚度系数。方向盘数学模型：目前，国内外对于电动助力转向系统(ElectricPowerSteering)控制策略已做了大量研究。如对电机进行PID控制I1]，模糊控制口，但+)(1】仅仅是单一的对电机控制进行优化；或者采用与悬架系统目、防抱死转向柱输,qA数学模型：系统等集成控制，而对于EPS系统本身的优化策略，则过于简单。一经减速器放大的助力矩；一前轮及转向柱等效的转向综上基于对EPS自身研究，采用综合优化转矩信号和电机PID控阻力矩；_转向器小齿轮转动惯量；_小齿轮阻尼系数；『_

7、_制的控制策略，使得EPS系统本身控制更加稳定和安全。小齿轮转角；e一前轮拖距；K．一前轮胎侧偏刚度；一汽车整车车2EPS系统结构及工作原理速；一汽车前轮转角；to横摆角；

8、8一质心侧偏角；r一齿条位移；EPS系统主要由模块、转向柱模块、电机模块、传感器模块、减母(2)速机构模块、离合器和电磁继电器组成。其工作原理为转矩传感器和车速传感器分别测出转向盘上的操纵力矩和车辆当前的行驶速：(手×do)r)(3)度(回正时还要用到角度传感器)，然后将信号传递给ECU，其微处电机数学模型：理器根据内置的控制策略和算法，得出此时需要的理想助力力矩，一电机

9、转动转矩；一电机变形转矩；Z_电机轴转动惯再换算为相应的电流，驱动助力电机；电机产生的助力力矩经蜗轮量；日一电机轴阻尼系数；一电机转角；K，，电机轴刚度；G一助蜗杆