电动助力转向系统建模及仿真-重庆理工大学学报.PDF

第２４卷 第３期 重 庆 理 工 大 学 学报（自然科学） ２０１０年３月 　 Ｖｏｌ．２４ Ｎｏ．３ ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ） Ｍａｒ．２０１０  电动助力转向系统建模及仿真 钱学武，马明星，徐国民，管延才 （扬州大学 机械工程学院 ，江苏 扬州　２２５１２７） 摘　　　要：建立了电动助力转向系统主要部分的数学模型，根据助力原理设计了助力特性曲 线，采用Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ工具箱建立了无电机助力、无ＰＩＤ控制算法助力和有ＰＩＤ控制算法助力 的仿真模型。分析了３种模型的仿真结果，为进一步控制系统性能研究提供依据。 关 键 词：助力特性；Ｍａｔｌａｂ；ＰＩＤ 中图分类号：Ｕ４６３．４　　　　文献标识码：Ａ 文章编号：１６７４－８４２５（２０１０）０３－００１４－０４ ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄＭｏｄｅｌｉｎｇｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｔｅｅｒｉｎｇＳｙｓｔｅｍ ＱＩＡＮＸｕｅｗｕ，ＭＡＭｉｎｇｘｉｎｇ，ＸＵＧｕｏｍｉｎ，ＧＵＡＮＹａｎｃａｉ （ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＹａｎｇｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙａｎｇｚｈｏｕ２２５１２７，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｔｆｉｒｓｔ，ｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃｍｏｄｅｌｓｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃｐｏｗｅｒｓｔｅｅｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｓｂｕｉｌｔ．Ｔｈｅａｓｓｉｓｔｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｃｕｒｖｅｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅａｓｓｉｓｔｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｓｏｆｓｙｓｔｅｍｓ ｗｉｔｈｎｏｐｏｗｅｒｍｏｔｏｒ，ｎｏＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌａｓｓｉｓｔａｎｄｗｉｔｈＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌａｓｓｉｓｔａｒｅｂｕｉｌｔｔｈｒｏｕｇｈＭａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕ ｌｉｎｋｔｏｏｌｂｏｘ．Ａｔｌａｓｔ ，ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｔｈｒｅｅｍｏｄｅｌｓａｒｅａｎａｌｙｚｅｄｔｏｐｒｏｖｉｄｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒ ｆｕｒｔｈｅｒｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｓｓｉｓｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ；Ｍａｔｌａｂ；ＰＩＤ 经过分析处理后对助力电机进行相应控制［１－２］。 １　系统组成及工作原理 电动助力转向系统（ｅｌｅｃｔｒｉｃｐｏｗｅｒｓｔｅｅｒｉｎｇ，简 称ＥＰＳ）主要由机械转向系统、转矩传感器、车速 传感器、电流传感器、控制单元（ＥＣＵ）、离合器、助 力电动机及减速机构等组成，如图１所示。其工 作原理：汽车在运行过程中，扭矩传感器、车速传 感器及电流传感器会产生相应的传感器信号，这 些信号经过滤波、信号电平调整后传给ＥＣＵ，ＥＣＵ 图１　电动助力转向系统结构 　　收稿日期：２００９－１２－１６ 基金项目：江苏省汽车工程重点实验室开放基金项目（ＱＣ２００７０３）；２００９年度扬州大学大学生学术科技创新基金 资助项目 作者简介：钱学武（１９８１—），男，山东临沂人，硕士研究生，主要从事汽车电子控制技术研究；马明星（１９７４—）， 男，安徽巢湖人，博士，副教授，硕士生导师，主要从事汽车系统动力学和汽车电子控制技术等方面的 研究。 钱学武，等：电动助力转向系统建模及仿真 １５  ２　电动助力转向系统建模