汽車電動助力轉(zhuǎn)向的系統(tǒng)仿真與控制器設(shè)計（可編輯）

1、 西華大學碩士學位畢業(yè)論文題目:汽車電動助力轉(zhuǎn)向的系統(tǒng)仿真與控制器設(shè)計研究 生:姬廣斌指導(dǎo)教師: 唐 嵐專 業(yè):車輛工程研究方向: 汽車電子控制技術(shù)培養(yǎng)單位:西華大學論文起止日期:年月?年月西華大學碩士學位論文汽車電動助力轉(zhuǎn)向的系統(tǒng)仿真與控制器設(shè)計車輛工程專業(yè)研究生姬廣斌 指導(dǎo)教師唐嵐汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、機械液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電控液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和更為節(jié)能、操縱性更好的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)簡稱等幾個階段。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在傳統(tǒng)機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,增加了傳感器裝置、電子控制裝置和轉(zhuǎn)向助力機構(gòu)等。它是使用電動執(zhí)行機構(gòu)在不同的駕駛條件下為駕駛員提供合適的助力。采用電動機直接提供助力

2、、助力大小及方向由控制器控制。它具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、安裝和維修方便、節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點,更重要的是它具有優(yōu)越的性能,并可隨車速變化調(diào)整轉(zhuǎn)向助力大小從而可獲得不同的轉(zhuǎn)向路感,可廣泛應(yīng)用于轎車、貨車等眾多車型,是當前汽車技術(shù)發(fā)展的研究熱點和前沿技術(shù)之一。本文對電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行了簡化,對系統(tǒng)各部件進行了動力學分析,提出了評價與汽車綜合系統(tǒng)操縱性能的指標如轉(zhuǎn)向靈敏度、路感,并通過對汽車橫向動力學模型、前輪側(cè)偏力矩模型和系統(tǒng)動力學模型的綜合分析,推導(dǎo)了轉(zhuǎn)向靈敏度和轉(zhuǎn)向路感的表達式,然后討論了系統(tǒng)各參數(shù)包括電動機轉(zhuǎn)動慣量、扭矩傳感器剛度、助力增益、助力機構(gòu)傳動比等對這兩個性能指標的影響;基于

3、不同的控制策略,分析了控制參數(shù)對于系統(tǒng)性能的影響。本文的目的是設(shè)計電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制器。主要設(shè)計了控制系統(tǒng)微處理器模塊及其周圍電路、電動機驅(qū)動與保護電路、電流、扭矩等傳感器輸入信號的處理電路、電磁離合器與顯示電路以及系統(tǒng)供電電源電路等;在完成硬件西華大學碩士學位論文電路的前提下,設(shè)計了主程序及各子程序流程圖,并以語言為開發(fā)工具進行了代碼實現(xiàn),實現(xiàn)系統(tǒng)的控制策略和軟件,為電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的進步完善提供實驗基礎(chǔ)和借鑒。在論文的寫作過程中,首先對直流電機、微控制器和傳感器等進行了深入的研究,在理論基礎(chǔ)上,設(shè)計了系統(tǒng)的控制電路。通過對電路的仿真和電路板的檢測,證明了硬件電路的可靠性。隨后進行了控制

4、策略和控制軟件的設(shè)計,完成了助力表、電機電流的控制。之后,利用完成的軟硬件模型,進行了臺架試驗。關(guān)鍵詞:電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),控制器,仿真,臺架試驗西華大學碩士學位論文訂 : 、: , 、牝 , 唱?. , . :. 兒, ,曲, , .: 色 ? 加“, ., .,., 西華大學碩士學位論文 刑 ., . ., , ., , .,., , . 哆.曲 弘, 曲 .冊:,西華大學碩士學位論文緒論。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功能大體可以分為兩部分。其一是駕駛員通過轉(zhuǎn)向盤控制前輪繞主銷的轉(zhuǎn)角來操縱汽車運動的方向。其二是憑借方向盤反作用力,將整車及輪胎的運動、受力狀況反饋給駕駛員。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是影響汽車操縱

5、穩(wěn)定性、舒適性和行駛安全性的關(guān)鍵系統(tǒng)之一。最初汽車采用的都是機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng),機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是以人的體力為轉(zhuǎn)向能源的,其中所有的傳力件都是機械的,它主要由轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)三部分組成。汽車動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增設(shè)了一套轉(zhuǎn)向動力裝置所構(gòu)成的轉(zhuǎn)向系如液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)向油罐、油泵、控制閥、動力缸等,電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的助力電機、離合器等,它兼用駕駛員的體力和發(fā)動機或電動機的動力作為轉(zhuǎn)向能源。在正常情況下,汽車轉(zhuǎn)向所需要的力大部分由發(fā)動機或電動機通過轉(zhuǎn)向助力裝置提供,只有一部分由駕駛員提供。在動力轉(zhuǎn)向失效時,駕駛員仍能夠通過機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)向操縱。二十一世紀將

6、面臨的能源危機,對汽車的性能提出了更高的要求,從減少整車油耗、節(jié)省空問、降低重量出發(fā),上世紀八十年代動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)家族又推出了新的成員?電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)或稱電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng),并且轉(zhuǎn)向系統(tǒng)繼續(xù)向與汽車其它系統(tǒng)集成化和智能化的方向發(fā)展,如目前正在研究中的電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)或稱電線轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。.動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展歷程動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)經(jīng)過了常規(guī)液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電子控制液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)三個發(fā)展階段,并有繼續(xù)向電子化和智能化發(fā)展的趨勢。下面分別對各種動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進行討論。常規(guī)液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) ,這類動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是靠方向盤轉(zhuǎn)動時帶動扭桿直接改變液壓系統(tǒng)油路的通道面積來提供可變的助力,助力的大

7、小與車速的高低沒有關(guān)系,只與轉(zhuǎn)向角度有關(guān)。轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)過的角度越大,液壓系統(tǒng)提供的助力也越大。國內(nèi)生產(chǎn)的奧迪和桑塔納轎車采用這類轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。西華大學碩士學位論文一般由轉(zhuǎn)向油罐、轉(zhuǎn)向油泵、液壓管路、機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組成,有分離式、組合式和整體式三種結(jié)構(gòu)。其中分離式裝置在結(jié)構(gòu)緊湊、位置狹窄的輕型載貨汽車和轎車上有所采用,組合式主要用于安裝位置較寬松的大型貨車和公共汽車上,整體式在高級轎車上應(yīng)用廣泛。整體式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)又分為滑閥式和轉(zhuǎn)閥式兩種類型。英中滑閥式裝黃結(jié)構(gòu)簡單,制造工藝要求較低,且易于布置,便于操縱但不能調(diào)整轉(zhuǎn)向特性。而轉(zhuǎn)閥式裝置結(jié)構(gòu)難于加工但可按照用戶要求調(diào)整轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向特性,且工作可靠、結(jié)構(gòu)緊

8、湊、工作壓力高,代表著整體式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展方向。有待改進的方面:因其固有的轉(zhuǎn)向噪聲使得轉(zhuǎn)向舒適性大大下降;轉(zhuǎn)向油泵由發(fā)動機持續(xù)驅(qū)動,即使沒有轉(zhuǎn)向動作也消耗能量:最大的缺陷是轉(zhuǎn)向助力特性不可調(diào),高速和低速時助力特性相同,解決的方法就是卜面將提到的電子控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。電子控制式液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) ,為了獲得理想的汽車操縱穩(wěn)定性,要求轉(zhuǎn)向性能可動態(tài)地適應(yīng)汽車行駛狀態(tài)的變化。理想情況下,汽車在原地轉(zhuǎn)向時要求轉(zhuǎn)向盡量輕便:而在汽車以不同的速度運行時,能實時提供相應(yīng)的轉(zhuǎn)向助力以克服該運行速度下的轉(zhuǎn)向阻力,并使駕駛員既能輕便地操縱方向盤,又有足夠的路感。滿足上述條件的是車速感應(yīng)式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)即電子控制

9、液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。豐田于年首先丌發(fā)了車速感應(yīng)式轉(zhuǎn)向系統(tǒng),本田和五十鈴也分別于年和年相繼開發(fā)了類似裝置,德國的公司開發(fā)了和型電子控制的液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。一般由機械裝置和電氣裝置兩部分組成。機械裝置包括轉(zhuǎn)向機包括控制閥、壓力腔及助力缸、油泵及管路。電氣部分則由車速傳感器、電子控制單元及電磁閥組成。它通過傳感器把汽車運行中的各種非電量信號如車速轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?由判別汽車的運行狀態(tài)以此來控制電磁閥線圈的電流進而控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中壓力油的流量,再由壓力油控制執(zhí)行機構(gòu)進行轉(zhuǎn)向動作。按照控制方式可分為流量控制式、反力控制式和閥靈敏度可調(diào)式。流量控制式是通過檢測車速的大小,調(diào)節(jié)向動力轉(zhuǎn)向裝置提供壓力油液的流西華

10、大學碩士學位論文量,從而控制轉(zhuǎn)向力。反力控制式是利用車速的大小控制反力室油壓,改變壓力油輸入輸出的增益幅度以控制轉(zhuǎn)向力。閥靈敏度可調(diào)式是根據(jù)車速操縱電磁閥,直接改變轉(zhuǎn)向控制閥的油壓增益閥靈敏度以控制油壓。存在著由于油泵的持續(xù)工作所造成的多余能量消耗,整個液壓系統(tǒng)占用空問大、容易泄露、噪聲大等缺點:而且增加了車速檢測控制裝置及閥的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜而成本較高,目前主要應(yīng)用于高級轎車及運動型乘用車上。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)目 ,或是在機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基礎(chǔ)上加入電機作為動力源,電動助力代替了液壓助力,與相比,除節(jié)省能源外,由于取消了液壓系統(tǒng)而提高了環(huán)保性能,很好的解決了由于液壓傳動帶來的種種弊端;整套系統(tǒng)由生產(chǎn)廠家一

11、起提供給整車生產(chǎn)廠家,可以直接安裝;對不同車型、不同工況以及不同駕駛員所需的不同轉(zhuǎn)向助力特性通過軟件修改,方便快捷。完整的系統(tǒng)還包括了故障滲斷與安全保護系統(tǒng)。當發(fā)生故障時,能停止助力,自動恢復(fù)到手動控制方式,并發(fā)出警報信號,顯示所記憶的異常內(nèi)容如扭矩傳感器本身異常、車速傳感器異常以及電動機工作異常、蓄電池異常等等。.電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)簡介.電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的類型電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)根據(jù)助力機構(gòu)安裝位置的不同可以分為三類圖.所示:轉(zhuǎn)向柱助力式、齒條助力式和小齒輪助力式。轉(zhuǎn)向柱助力式的電動機固定在轉(zhuǎn)向柱一側(cè),通過減速機構(gòu)與轉(zhuǎn)向軸相連。電動機、離合器、扭矩傳感器和轉(zhuǎn)向助力機構(gòu)組成一體,安裝在轉(zhuǎn)向柱上,其結(jié)

12、構(gòu)緊湊。這種類型般在轎車上使用。齒條助力式系統(tǒng)的電動機和減速機構(gòu)安裝在齒條處,直接驅(qū)動齒條提供助力,扭矩傳感器安裝在小齒輪處,電動機與轉(zhuǎn)向助力機構(gòu)一起安裝在小齒輪另一端的齒條處,用以給齒條助力。小齒輪助力式系統(tǒng)的電動機和減速機構(gòu)與小齒輪相連,直接驅(qū)動齒輪轉(zhuǎn)向。小齒輪助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的扭矩傳感器、電動機、離合器和助力機構(gòu)整體安裝在轉(zhuǎn)向齒輪處,直接給齒輪助力,可獲得較大的轉(zhuǎn)向力,各部件布置更方西華大學碩士學位論文便。但當轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向器之間裝有萬向傳動裝置時,轉(zhuǎn)矩信號的取得與助力車輪部分不在同一直線上,其助力控制特性難以保證準確。. 蛐圖.電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的類型.屺叨明力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點與其他轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相

13、比,電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)點體現(xiàn)在【?她捌:降低了燃油消耗。液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)需要電動機帶動液壓油泵,使液壓油不停地流動,浪費了部分能量。而電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)僅在需要轉(zhuǎn)向時才提供助力。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不依賴于發(fā)動機,系統(tǒng)即使在一時也能工作,可以提供快速的冷起動。對比試驗表明,在不轉(zhuǎn)向情況下,裝有電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輛燃油消耗降低.%,使用轉(zhuǎn)向情況下,燃油消耗降低了.%。增強了轉(zhuǎn)向跟隨性。在電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中,電動機與助力機構(gòu)直接作用于車輪的轉(zhuǎn)向,因此轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的抗擾動能力大大增強,改善了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的跟隨性。提供可變的轉(zhuǎn)向助力。由于沒有油泵、油管和發(fā)動機上的皮帶輪,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,占用空間小,布置方便,更易

14、于生產(chǎn)線裝配。.國內(nèi)外電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀系統(tǒng)最先在日本獲得實際應(yīng)用。日本鈴木公司于年首次在其生西華大學碩士學位論文產(chǎn)的車上裝備了系統(tǒng),隨后用在車上】。此后,電動助力轉(zhuǎn)向技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。日本的大發(fā)汽車公司、美國的汽車公司、公司】德國的公司”,都相繼研制出各自的系統(tǒng)。其中技術(shù)發(fā)展最快、應(yīng)用較為成熟的當屬【轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和薩吉諾轉(zhuǎn)向系統(tǒng),而西薩吉諾轉(zhuǎn)向系統(tǒng)又代表著電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)展的前沿。公司從年開始便投入大量的人力、物力用于系統(tǒng)的開發(fā)。最初針對客車轉(zhuǎn)向柱助力式系統(tǒng),其后的小齒輪助力式系統(tǒng)開發(fā)也獲得成功。年,公司的系統(tǒng)已經(jīng)裝備在轎車上,如 和等。汽車系統(tǒng)公司已經(jīng)為大眾的、歐寶以及菲亞特的

15、開發(fā)出系統(tǒng)。經(jīng)過近年的發(fā)展,技術(shù)日趨成熟。其應(yīng)用范圍已經(jīng)從最初的微型轎車向大型轎車和商用客車方向發(fā)展。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的助力方式也從低速助力型向全速助力型發(fā)展,并且其控制方式和功能也進一步強化。日本早期的僅僅在低速和停車時提供助力,高速時將停止工作。新一代的則不僅在低速和停車時提供助力,而且還能在高速時提高汽車的操縱穩(wěn)定性,如鈴木公司裝備在車上的是一個負載路面車速感應(yīng)型助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。由為車開發(fā)的屬全速范圍助力型,并且首次設(shè)置了兩個丌關(guān),其中一個用于郊區(qū),另一個用于市區(qū)和停車。當車速大于/后,這兩乖,開關(guān)設(shè)置的程序則是一樣的,以保證汽車在高速時有合適的路感。我國同樣對電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究與開發(fā)

16、給予了很大的關(guān)注。國內(nèi)的一些大學、研究機構(gòu)和一些汽車系統(tǒng)公司也在這方面作了很多工作。吉林大學“、清華大學【 、華中科技大學【 和江蘇大學【】等院校紛紛開展了電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的建模、動念分析等工作;合肥工業(yè)大學】、湖北汽車工業(yè)學校 等院校也對汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進行了仿真分析。據(jù)公司預(yù)言,到年全世界生產(chǎn)的汽車中每三輛就有輛裝備系統(tǒng),特別是低排放汽車、混合動力汽車、燃料電池汽車、電動汽車四大汽車將構(gòu)成未來汽車發(fā)展的主體,這給系統(tǒng)的發(fā)展帶來了更加廣闊的應(yīng)用前景和巨大的商機。當前,電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在中小型車上得到了很好的應(yīng)用,電動助力轉(zhuǎn)向西華大學碩士學位論文系統(tǒng)在操縱舒適性、安全性和節(jié)能等方面也充分顯

17、示了其優(yōu)越性。隨著直流電機性能的改進,系統(tǒng)助力能力的提高,其應(yīng)用范圍將進一步拓寬,現(xiàn)在升級的運動型跑車也有安裝系統(tǒng)。代表未來動力轉(zhuǎn)向技術(shù)的發(fā)展方向,將作為標準件裝備到汽車上,并將在動力轉(zhuǎn)向領(lǐng)域占據(jù)重要地位。.論文的主要工作課題的內(nèi)容主要由以下幾個方面構(gòu)成:電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的總體構(gòu)架、系統(tǒng)的仿真分析與控制策略探討、系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)、系統(tǒng)的軟件實現(xiàn)以及臺架試驗驗證。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的總體構(gòu)架主要是電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要組成部件的選取;系統(tǒng)的仿真分析部分與控制策略探討部分主要是根據(jù)系統(tǒng)的具體部件建立系統(tǒng)的數(shù)學模型,討論不同的參數(shù)對系統(tǒng)轉(zhuǎn)向性能指標和助力策略的影響;系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)主要是依據(jù)系統(tǒng)的各部分的

18、功能,繪制其電路圖,選取合適的電子元器件搭建電路板;系統(tǒng)的軟件實現(xiàn)是基于系統(tǒng)的控制策略編制能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期功能的軟件。論文研究的重點是完成電動助力轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)實驗室初級階段的工作,包括硬件電路的繪制及其電路板制作、調(diào)試與功能改進,同時在控制策略方面進行研究,以及控制軟件的流程設(shè)計及其具體代碼實現(xiàn);通過臺架試驗檢驗其實際功能是否能夠滿足設(shè)計要求。.西華大學碩士學位論文電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的總體構(gòu)架.電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在傳統(tǒng)機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,增加了傳感器裝置、電子控制裝置和轉(zhuǎn)向助力機構(gòu)等。它是使用電動執(zhí)行機構(gòu)在不同的駕駛條件下為駕駛員提供合適的助力。系統(tǒng)主要由電子控制單元、扭

19、矩傳感器和車速傳感器、電動機、離合器和轉(zhuǎn)向柱總成等組成,。其工作原理如圖.所示。. 幽.電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的原理其工作原理是:駕駛員操縱方向盤轉(zhuǎn)向時,傳感器將駕駛員作用于方向盤上的扭矩信號、車速信號、發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號輸入,對輸入信號進行運算,查詢助力表格,確定目標電流的大小和方向,從而控制電動機的電流和方向,電動機經(jīng)減速機構(gòu)及離合器將扭矩傳遞給轉(zhuǎn)向機構(gòu),從而為駕駛員提供合適的助力;當轉(zhuǎn)向系統(tǒng)出現(xiàn)故障時,系統(tǒng)不助力。不轉(zhuǎn)向的情況下,電動機不工作。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以實時地在不同的車速下為汽車轉(zhuǎn)向提供不同的助力,保證汽車在低速行駛時輕便靈活,高速行駛時穩(wěn)定可靠。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)總體上包括兩大部分。其一

20、是機械部分;其二是控制部分。西華大學碩士學位論文機械部分主要包括傳動單元離合器、轉(zhuǎn)向柱總成和執(zhí)行單元電機等?？刂撇糠种饕歉鶕?jù)傳感器測得的車速和扭矩信號進行運算處理發(fā)出控制指令,驅(qū)動電機從而為轉(zhuǎn)向提供助力。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的總體框架如圖.。圖.包括了傳感器信號引入模塊、電動機控制模塊、離合器控制模塊、存儲擴展單元以及微控制器等組成模塊。. 圖.電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的總體框圖.電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的關(guān)鍵部件控制系統(tǒng)的傳感器信號主要包括轉(zhuǎn)向盤扭矩信號、車速信號、電機電流信號,前兩者用于確定助力電機的目標電流,后者用于電機的閉環(huán)控制。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制策略的執(zhí)行主要取決于車速傳感器信號和扭矩傳感器信號,

21、其性能的優(yōu)劣、壽命的長短,直接影響著電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。.電位器式扭矩傳感器電位器式扭矩傳感器腳,】結(jié)構(gòu)及工作原理如圖.所示,主要由控制臂、電位器、剛球、滑塊、輸入軸、輸出軸、扭桿等組成。當轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作時,輸入軸和輸出軸的旋轉(zhuǎn)方向產(chǎn)生偏移,扭桿因彈性形西華大學碩士學位論文變而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩,與此同時滑塊根據(jù)扭桿變形的方向和大小沿軸向產(chǎn)生成比例垂.;毛崔馨制臂豫筐沿塊 向,鋼球 向輸出軸扭桿輸入軸扭矩傳感器結(jié)構(gòu)方向盤順時針旋轉(zhuǎn)方向盤在中間位置方向盤逆時針旋轉(zhuǎn) 圖.扭矩傳感器結(jié)構(gòu)輸出電壓副。/ 。逆時針轉(zhuǎn)向扭矩嗄時針.圖.士矩傳感器輸出特性直移動,控制臂將滑塊的軸向垂直移動轉(zhuǎn)化為電位器的旋轉(zhuǎn)角度,將轉(zhuǎn)矩值

22、變換為電壓量,并將其輸入電子控制單元。電位器扭矩傳感器的工作機理比較簡西華太學碩士學位論文單,它將電位器電阻值的變化作為反映扭矩變化的手段,是一種接觸式傳感器。工作時傳感器將負載力矩引起的扭桿轉(zhuǎn)角位移測出,并轉(zhuǎn)換為電位計電阻的變化,經(jīng)主、副扭矩傳輸通道將扭矩信號傳遞到轉(zhuǎn)換裝置進行處理。兩路信號的輸出特性如圖.所示。當轉(zhuǎn)向盤處于中間位置時,電位器的輸出電壓為.;當轉(zhuǎn)向盤順時針方向旋轉(zhuǎn)時,主扭矩傳感器的電位器的輸出電壓大于.,副扭矩傳感器的電位器的輸出電壓小于.;當轉(zhuǎn)向盤逆時針方向旋轉(zhuǎn)時,主扭矩傳感器的電位器的輸出電壓小于.,副扭矩傳感器的電位器的輸出電壓大于.;因此,可以根據(jù)兩路輸入電壓的大小來

23、判斷轉(zhuǎn)向盤扭矩的大小和方向。電位器式扭矩傳感器由于其原理簡單;成本較低;采用主、副通道進行扭矩信號采樣,差值輸入有利于消除外部干擾。因此在電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中得到了應(yīng)用。.直流水磁電動機電動機的功能是根據(jù)控制器的控制信號輸出合適的助力扭矩,電動機對的性能有很大影響,是電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一,擔負著系統(tǒng)控制指令執(zhí)行功能。所以的電動機不僅要求低速大扭矩、波動小、轉(zhuǎn)動慣量小、尺寸小、質(zhì)量輕、而且要求可靠性高,易控制。為此,設(shè)計時常根據(jù)的特點,對電動機的結(jié)構(gòu)作一些特殊的處理,如沿轉(zhuǎn)子的表面開出斜槽或螺旋槽,定子磁鐵設(shè)計成不等厚等。考慮到汽車電控系統(tǒng)的電源等方面的因素,系統(tǒng)電機采用直流永磁電機。永

24、磁式電動機有直流伺服電動機、無刷直流電動機和直流力矩電動機三種選擇方案,捫。直流伺服電動機的啟動轉(zhuǎn)矩大,調(diào)速范圍廣,機械特性和調(diào)節(jié)特性的線性度好,控制系統(tǒng)和控制方案簡單。但是直流電動機的轉(zhuǎn)子是帶鐵心的,加之鐵心有齒槽,如果電動機的轉(zhuǎn)動慣量大,機電時間常數(shù)較大,靈敏度較差:轉(zhuǎn)矩波動較大,低速運轉(zhuǎn)不夠平穩(wěn);電動機換向時易產(chǎn)生火花,不夠安全,并影響電動機的壽命。電動機結(jié)構(gòu)做了特殊處理之后,可以保證轉(zhuǎn)矩波動小,轉(zhuǎn)動慣量小,電動機采取全封閉的形式,從而去除了因換向火花帶來的不良影響。西華大學碩士學位論文無刷直流電動機是把電子技術(shù)融入電機領(lǐng)域,將電子線路和電機融為一體的產(chǎn)物。無刷直流電動機是由電動機、轉(zhuǎn)子

25、位置傳感器和電子開關(guān)線路三部分組成。直流電源通過開關(guān)電路向電動機定子繞組供電,位置傳感器隨時檢測到轉(zhuǎn)子所處的位置,并根據(jù)轉(zhuǎn)子的位置信號來控制開關(guān)管的導(dǎo)通和截止,從而控制哪些繞組通電,哪些繞組斷電,實現(xiàn)了電子換向。其中轉(zhuǎn)子是由永磁材料制造,具有一定磁極對數(shù)的永磁體。無刷直流電動機是采用電子換向開關(guān)元件進行換向,它既具有直流電動機的優(yōu)點,又具有交流電動機的沒有換向器和電樞、維護方便、無火花、無電磁干擾、能在惡劣環(huán)境下工作的諸多優(yōu)點,但無刷直流電動機的價格較高,且控制系統(tǒng)和控制方案復(fù)雜。直流力矩電動機的工作原理和普通的直流伺服電動機相同。只是在結(jié)構(gòu)和外形尺寸的比例有所不同。直流力矩電機結(jié)構(gòu)上采用扁平

26、電樞,可增加電樞槽數(shù)、元件數(shù)和換向器片數(shù),而且適當加大電機氣隙,所以力矩波動小,從而保證了低速下能夠穩(wěn)定運行。直流力矩電機由于結(jié)構(gòu)的特殊設(shè)計,因此其機械特性和調(diào)節(jié)的線性度好。直流力矩電機的電磁時間常數(shù)小,電機響應(yīng)迅速,動態(tài)特性好。直流力矩電動機雖具有諸多優(yōu)點,但價格比較高。實驗室中電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用了直流伺服電動機。伺服電機輸出的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和功率,能夠滿足負載運動要求,控制特性能夠保證所需的調(diào)速范圍和轉(zhuǎn)矩變化范圍。.電磁離合器電磁離合器的作用是傳遞電動機的助力轉(zhuǎn)矩,電磁離合器安裝在電動機和減速機構(gòu)之間。電磁離合器是為了使電動機和減速機構(gòu)快速的結(jié)合和分離。即當?shù)退俎D(zhuǎn)向時,電子控制單元輸出控制信

27、號起動電動機,并輸出控制信號使離合器吸合,從而將電動機的輸出扭矩通過離合器傳遞到減速機構(gòu)上。而當車速超過預(yù)置車速時,電子控制單元輸出控制信號使離合器斷開,離合器失去勵磁電流而分離。此外,電動機出現(xiàn)故障時,可使離合器分離,令電動機與減速機構(gòu)脫開,轉(zhuǎn)向系統(tǒng)便從電動助力方式切換為機械轉(zhuǎn)向方式,從而保證了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的安全性能。西華大學碩士學位論文.減速機構(gòu)減速機構(gòu)的作用是將電動機輸出軸的輸出轉(zhuǎn)矩放大后作用于轉(zhuǎn)向輸出軸。減速機構(gòu)主要有兩種形式:雙行星齒輪減速機構(gòu)和蝸輪蝸桿減速機構(gòu)。如圖.不。窖驀蕕氯星輪臺器疊辭慧輪螺繾蝴噸 輪磁桿動 離機轉(zhuǎn)向齒條轉(zhuǎn)向齒輪圖雙行星齒輪堿速機構(gòu)圖蝸輪蝸桿減速機構(gòu)也 圖.減速機

28、構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖雙行星齒輪減速機構(gòu)采用了雙行星齒輪和傳動齒輪驅(qū)動組合式。因為是多級減速,可提供較大的助力扭矩。為了降低噪聲和提高使用壽命,減速機構(gòu)部分采用樹脂材料齒輪。雙行星齒輪減速機構(gòu)因為可提供較大的助力,通常用在小齒輪助力式和齒條助力式系統(tǒng)。蝸輪蝸桿減速機構(gòu)簡單,體積小,噪聲低,成本較雙行星齒輪減速機構(gòu)低。其提供的助力雖不及雙行星齒輪減速機構(gòu),但已能滿足轎車的助力要求,因此,蝸輪蝸桿減速機構(gòu)通常用在轉(zhuǎn)向柱助力式的轎車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中,本系統(tǒng)即是采用蝸輪蝸桿減速機構(gòu)。.本章小結(jié)本章介紹了電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本工作原理及其類型,探討了電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的總體功能框架以及電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳感器、電動機、離合

29、器、減速機構(gòu)的功能類型及結(jié)構(gòu)。西華大學碩士學位論文電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向操縱性能仿真分析.電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向操縱性能的主要評價指標對于一個操縱性能良好的轉(zhuǎn)向系統(tǒng),應(yīng)滿足以下要求:轉(zhuǎn)向輕便性;轉(zhuǎn)向靈敏;路感合適。為方便后面分析問題,在討論系統(tǒng)參數(shù)對轉(zhuǎn)向操縱性能的影響前,首先必須對上述轉(zhuǎn)向操縱性能指標【”瑚以”棚】進行定義。.轉(zhuǎn)向輕便性轉(zhuǎn)向輕便性主要是指汽車在低速或原地轉(zhuǎn)向時駕駛員操舵方向盤所用的作用力或作用功。良好的轉(zhuǎn)向輕便性能夠確保駕駛員轉(zhuǎn)向不致沉重。對于電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),它主要用不同車速下的助力特性曲線的助力斜率來表示。助力斜率大,則轉(zhuǎn)向輕便。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的助力特性曲線”刪可以有多種形

30、式,圖.分別為直線形、折線形和曲線形式的助力特性曲線。特性曲線都有三個區(qū)域,當乃瓦。為無助力區(qū)域,當兄。瓦一為助力變化區(qū)域,當巧,瓦。;為助力不變區(qū)域。廠、一一、 飛:/絲,式: 紜.轉(zhuǎn)向盤輸入力矩/轉(zhuǎn)向盤輸入力矩/ 轉(zhuǎn)向盤輸入力矩/。曲線型直線型折線型, . 圖.三種助力特性曲線。直線型助力特性:在助力變化區(qū)域中,轉(zhuǎn)向盤輸入力矩與助力力矩按線性變化規(guī)律。其函數(shù)表達為:西華大學碩士學位論文瓦.。瓦一。 瓦。? 瓦苫乃。;式.中,為電動機助力力矩;力為斜率函數(shù),是速度的函數(shù);為轉(zhuǎn)向盤輸入力矩;。為電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電動機開始作用時的轉(zhuǎn)向盤輸入力矩;乃一為電動機提供最大助力時的轉(zhuǎn)向盤輸入力矩。.折線

31、型助力特性在助力變化區(qū)域中,特性曲線呈分段線性變化。以圖.示中的兩段折線為例,函數(shù)表達為:死,瓦一瓦。 瓦 瓦:瓦一瓦。瓦一瓦。疋,疋瓦一。 瓦一式中,和:分別為兩段直線的斜率函數(shù),仍然是速度的函數(shù);是斜率由足。變?yōu)?時的轉(zhuǎn)向盤輸入力矩。.曲線型助力特性在助力變化區(qū)域中,助力力矩和轉(zhuǎn)向盤輸入力矩呈非線性變化,函數(shù)表達為:乃疋。?, 瓦 瓦疋?瓦疋。:直線型助力特性曲線簡單、便于控制系統(tǒng)設(shè)計,調(diào)整也簡便。缺點在于雖然可以感應(yīng)車速對助力曲線的斜率特性做出變化,但對于輸入的高、低區(qū)域卻不能區(qū)別對應(yīng),輸出為線性、路感單一,故無法很好協(xié)調(diào)路感和輕便性的關(guān)系;非線性曲線在感應(yīng)速度的同時,每條曲線自身又感應(yīng)

32、高、低輸入?yún)^(qū)域進行變化,是十分理想的特性曲線,但在確定過程中需要大量和稠密的理想轉(zhuǎn)向盤力矩特性信息,故確定和調(diào)整都不容易;折線型的優(yōu)、缺點則介于二者之間。根據(jù)實際裝備控制器車輛的試驗結(jié)果顯示,在助力特性曲線的起點問題上,隨車速增加有逐步增加的趨勢,也就是電動機開始助力時的轉(zhuǎn)向盤力矩乃隨車速增加而增加。此次確定的助力特性曲線也采用此種方式,對應(yīng)的乃的西華大學碩士學位論文值按車速從【/至蛐其變化范圍是至。同樣的,在電動機提供恒定助力時的轉(zhuǎn)向盤輸入力矩一也對應(yīng)變化,范圍是至。將此曲線的起始點寫成隨車速變化的函數(shù)為:疋.如;乃一.其中:表.不同車速下的助力斜率車速油.助力斜率 . . . . .將離散

33、的斜率值擬合成車速的函數(shù),擬合結(jié)果如圖.所示,擬合函數(shù)為.一.?.一.?將助力特性寫成函數(shù)表達式為:數(shù)系應(yīng)感率斜車速/ 。.圖.助力特性擬合曲線西華大學碩士學位論文:.瓦一乃。 疋乃乃一,乃。【李中:.一.?.一.一.如;瓦一;.轉(zhuǎn)向靈敏度轉(zhuǎn)向靈敏度對汽車操縱十分重要,它是衡量汽車操縱性能的主要指標,反應(yīng)了汽車對轉(zhuǎn)向動作的響應(yīng)快慢。由于汽車等速行駛時,在前輪角階躍輸入下進入的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)就是等速圓周行駛。常用輸出與輸入的比值,如穩(wěn)態(tài)的橫擺角速度與前輪轉(zhuǎn)角之比來評價穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。這個比值稱為穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益,也稱為橫擺角速度增益或轉(zhuǎn)向靈敏度。它也可采用汽車的側(cè)向加速度對轉(zhuǎn)角的微分來表示,或從轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角

34、到汽車的橫擺角速度的傳遞函數(shù)。這里選擇從轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角到汽車的橫擺角速度的傳遞函數(shù)來表示轉(zhuǎn)向靈敏度,因為它更能直接體現(xiàn)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和汽車系統(tǒng)的綜合性能。對于汽車橫擺角速度頻響函數(shù),可以用其頻響函數(shù)上的五個參數(shù)如圖來評價轉(zhuǎn)向靈敏度,它們是:頻率為零時的幅值比,即穩(wěn)態(tài)增益用表示:共振峰頻率,.廠值越高,操縱穩(wěn)定性越好。共振時的增幅比,為共振時的幅值。,的值應(yīng)該小些?！?.沈時的相位滯后角中,它表示緩慢轉(zhuǎn)動方向盤時響應(yīng)的快慢,這個數(shù)值應(yīng)該接近于零。,;.上如時的相位滯后角巾,它表示快速轉(zhuǎn)動方向盤時響應(yīng)的快慢,其數(shù)值應(yīng)該小些。此外,對于隨動系統(tǒng),要求系統(tǒng)響應(yīng)的快速性好,這可以通過橫擺角速度頻響函數(shù)的帶

35、寬來表示。系統(tǒng)的帶寬表征系統(tǒng)允許工作的最高頻率范圍。帶寬越大,響應(yīng)的快速性越好,即過渡過程的上升時間越小,系統(tǒng)的動態(tài)性能也就越好。西華大學碩士學位論文已。寫黽芏呂咎眷.“ 。圖評價橫擺角速度頻率特性的五個參數(shù).轉(zhuǎn)向路感對于路感有許多定義,本文選擇把路感定義為從負載到手力的傳遞特性。.電動機及其它各部件的動力學模型為分析問題方便,把前輪及轉(zhuǎn)向機構(gòu)向轉(zhuǎn)向柱簡化,得到簡化后的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型如圖.所示。設(shè)方向盤上施加的扭矩、等效到轉(zhuǎn)向柱的轉(zhuǎn)向阻力、電動機的電磁轉(zhuǎn)矩和電動機作用到轉(zhuǎn)向柱的助力分別為瓦,乙,方向盤的轉(zhuǎn)角、電動機的轉(zhuǎn)角與前輪等效到轉(zhuǎn)向柱的轉(zhuǎn)角分別為吼,如,吼,方向盤的轉(zhuǎn)動慣量、前輪及轉(zhuǎn)

36、向機構(gòu)向轉(zhuǎn)向柱等效后的轉(zhuǎn)動慣量、電動機的轉(zhuǎn)動慣量分別為。,。,。,轉(zhuǎn)向盤與支承之間、等效到轉(zhuǎn)向柱的轉(zhuǎn)向機構(gòu)和前輪、電動機轉(zhuǎn)軸與支承之間的粘性摩擦系數(shù)分別為玩,口。,口。,扭矩傳感器剛度為。,可得到如下各部件的模型。轉(zhuǎn)向盤模型.簪鞏魯制鞏訓前輪模型西華大學碩士學位論文吼瓦:;.圖.電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型告幔警?州吼卅電動機模型。刪。哮托警其中,女。分別為電動機電樞電阻、電感和反電動勢常數(shù)。.,。爭州。魯一罟為了簡化問題假設(shè)電動機為剛性的,故不考慮電動機的扭轉(zhuǎn)剛度,考慮電動機與轉(zhuǎn)向柱之間的速度匹配,有%。眭 .招矩傳感器模型:;七。臼.一日, .汽車橫向動力學模型如圖.所示,假定汽車車廂只做平行于地

37、面的平面運動,即汽車沿軸的位移,繞軸的俯仰角與繞軸的側(cè)傾角為零,而且假定汽車沿軸的前西華大學碩士學位論文 . 珊圈.汽車二自由度模型進進度“視為不變,不考慮大幅度急轉(zhuǎn)方向盤的情形。因此,汽車只有沿軸的側(cè)向運動與繞軸的橫擺運動這樣兩個自由度。并且汽車以小轉(zhuǎn)角行駛,因此輪胎的側(cè)偏模型可認為是線性的,這樣,汽車便簡化為一個兩輪摩托車模型。那么可以采用線性二自由度的單軌模型對汽車動力學進行分析”。有以下方程成立:。女:盧三口七。一:,一。:“。盧三 女女,一七:,匆由于汽車以小轉(zhuǎn)角行駛,盧。蘭,因而:“聲。.“籌鄧。咄盧“一一三噸一%也.:口七礎(chǔ).一齜:盧,蘭三女。上式中,:分別為汽車質(zhì)量和繞重心垂直

38、軸的轉(zhuǎn)動慣量;“為車速;七。,:為別為前輪和后輪的側(cè)偏剛度:盧.,分別是汽車質(zhì)心側(cè)偏角、橫擺角速度和前輪的轉(zhuǎn)向角;口,分別是前后輪中心到汽車質(zhì)心的距離。對上式進行零初始條件的拉氏變換,可得:.雕怒鄖西華大學碩士學位論文.刪器喇其中邱咄協(xié)警?足硎“腩;歷,:淞:陋 后,:七,七:世一“口七。一酞:.前輪側(cè)偏力矩模型由輪胎的側(cè)偏特性可知,當輪胎側(cè)偏角口不超過。時,側(cè)偏力。與口成線性關(guān)系。汽車正常行駛時,側(cè)向加速度不超過.,側(cè)偏角不超過。,可以認為俱偏角與側(cè)偏力成線性關(guān)系,即只,因此側(cè)偏力矩。;出,口。其中是前輪拖矩。由前輪轉(zhuǎn)向幾何學分析,知前輪的側(cè)偏角一蘭,一盧,則等效到轉(zhuǎn)向柱的前輪側(cè)偏力矩為,是

39、轉(zhuǎn)向器傳動比:.魯”詈鈉考慮到眭;:,則經(jīng)過零初始條件的拉氏變換的側(cè)偏力矩為:.、馳器蹦其中彳礎(chǔ)。陋礦一一】;口“;礦。.轉(zhuǎn)向靈敏度與轉(zhuǎn)向路感表達式推導(dǎo).轉(zhuǎn)向靈敏度表達式若采用電壓控制方法,即電動機兩端的電壓與扭矩傳感器測試值成比例,扭矩傳感器的測試值為,吼一吼,其中%,是扭矩傳感器的扭轉(zhuǎn)剮度。那么.。肚,吼一日。西華大學碩士學位論文其中為助力增益。把式.代入式.,根據(jù)式.和式.,經(jīng)推導(dǎo)可得到以 吼 七,尺七。荊【。小吼皿嘗,等脅即器固根據(jù)轉(zhuǎn)向靈敏度的定義,最終可得到轉(zhuǎn)向靈敏度函數(shù)為:盟:盟盟業(yè):幽絲塵四、 。吼 眭吼 :.轉(zhuǎn)向路感表達式假定轉(zhuǎn)向盤固定相當于等轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)向,此時駕駛員的轉(zhuǎn)向手力為:

40、.瓦。吼一以;越,臼。根據(jù)式.和式.?.、.、.有,馳【“爐即鬻砂等巾。根據(jù)轉(zhuǎn)向路感的定義有:“;嬰;矣 、其中,邢,小?！被I靜.中各參數(shù)對轉(zhuǎn)向操縱性能的影響分析.各參數(shù)對轉(zhuǎn)向靈敏度的影響從式.可以看出,影響轉(zhuǎn)向靈敏度的參數(shù)有電動機的轉(zhuǎn)動慣量和電氣參數(shù)、助力機構(gòu)傳動比、扭矩傳感器剛度、前輪轉(zhuǎn)動慣量、整車參數(shù)等?？紤]到電動機的電氣參數(shù)是不能任意選擇的,故只考慮了下列因素對轉(zhuǎn)向靈敏度的西華太學碩士學位論文影響,計算得到如圖.?.所示的波德圖。計算所用的參數(shù)見表.。表.列出了相應(yīng)汽車橫擺角速度頻響函數(shù)上的參數(shù),其中;為幅值裕度,“相位交界頻率,增幅比/,厶為截止頻率,為共振峰頻率,叭、中為相位滯后角

41、。表.仿真所用的參數(shù)值 .汽車總質(zhì)量堍汽車繞重心軸轉(zhuǎn)動慣量, 口 .前輪中心至汽車重心距離.后輪中心至汽車重心距離“,車速,前后輪側(cè)偏剛度足七.電動機電樞電阻電動機電樞電感 .,反電勢常數(shù)七。七. .?電磁轉(zhuǎn)矩常數(shù)電動機轉(zhuǎn)動慣量, .電動機阻尼系數(shù) .?,。前輪等效轉(zhuǎn)動慣量。 .,前輪等效阻尼系數(shù)助力機構(gòu)傳動比機械轉(zhuǎn)向器傳動比.前輪拖距扭矩傳感器剛度:由圖.和表可以看出,扭矩傳感器剛度增加,相位滯后垂和工中減小,增幅比/減小。扭矩傳感器剛度小于某個定值增西華大學碩士學位論文加時,共振峰頻率,增大,帶寬變寬;當它超過某個定值增加時共振峰頻率,減小,帶寬降低,并將最終引起系統(tǒng)失去穩(wěn)定。電動機轉(zhuǎn)動慣

42、量:由圖.和表.可以看出,電動機轉(zhuǎn)動慣量的增加將引起相位滯后西和中的增加,扭矩傳感器剛度小于某個定值增加時,共振峰頻率,增大,帶寬變寬:當它超過某個定值增大時共振峰頻率減小,帶寬變窄。而且當它超過某個定值時,幅值裕度世。為負值,并將最終引起系統(tǒng)失去穩(wěn)定。助力增益:由圖.和表.可以看出,控制器助力增益的增大將使增幅比/減小,相位滯后函和中減少,扭矩傳感器剛度小于某個定值增加時,共振峰頻率增大,帶寬增加;但是當它足夠大的時候?qū)⒆罱K引起系統(tǒng)失去穩(wěn)定。助力機構(gòu)傳動比:由圖.和表.可以看出,傳動比的增加使得相位滯后中和增加,共振峰頻率廠減小,帶寬變窄;扭矩傳感器剛度小于某個定值增加時,增幅比/增大,當它

43、超過某個定值增加時,增幅比,減小,傳動比足夠大時將最終引起系統(tǒng)失去穩(wěn)定。汽車性能最后通過試驗來進行測定與評價。試驗中的性能評價有主觀評價和客觀評價兩種方法。客觀評價法是通過測試儀器測出表征性能的物理量如橫擺角速度、側(cè)向加速度、側(cè)傾角及轉(zhuǎn)向力等來評價操縱穩(wěn)定性的方法。主觀評價法就是感官評價,其方法是讓試驗評價人員根據(jù)試驗時自己的感官來進行評價。并按規(guī)定的項目和評價方法來進行評分。確定穩(wěn)態(tài)響應(yīng)與瞬態(tài)響應(yīng)的轉(zhuǎn)向角階躍輸入試驗、確定橫擺角速度頻率響應(yīng)特性的轉(zhuǎn)向盤角脈沖輸入試驗以及轉(zhuǎn)向盤中間位置操縱穩(wěn)定性試驗就是由長期汽車工程實踐與專門的主觀評價試驗所肯定下來的開路系統(tǒng)客觀評價方法。如圖.所示為無助力增

44、益、助力增益為和時的轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入和角脈沖輸入時橫擺角速度的時域響應(yīng)試驗仿真。西華大學碩士學位論文。四。;瓣麓鬻霪鬃囂秘黲,繁鬟 。辯 。一.、漾 蘭、“ .、尊。、?: . : 一.:?卅;?皿芒哥王.等齡、.,芝一:二。、:、.一日罡正摯漣.鞭、蓮. .: 。伯 矧, 蚰陸圖.扭矩傳感器剛度對轉(zhuǎn)向靈敏度的影響表.扭矩傳感器剛度對轉(zhuǎn)向靈敏度參數(shù)的影響中 中足 昭 ,/ / / 珊丌/. . . . . . . . . , ?. ?. . . . . . . . . . . .。 . . . . . . . . .西華大學碩士學位論文山口一口,攔固芑一一山. 腫圖.電機轉(zhuǎn)動慣量對轉(zhuǎn)向靈敏度的

45、影響表.電機轉(zhuǎn)動慣量對轉(zhuǎn)向靈敏度參數(shù)的影響中 中% , / 小,“,. . . . . 一. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ., . . . . . . . . . . .西華大學碩士學位論文“疊:;:.: .:. 釓蟪鼉: 一一怒一. ;。一、:。.舳 一.;刪毋善世最毫一; .黻釜.;:囂蚪.、弧、量專售甕七屯黧.。:下.咖 圖.助力增益對轉(zhuǎn)向靈敏度的影響表.助力增益對轉(zhuǎn)向靈敏度參數(shù)的影響 幣甜曙,/ , , /“,. . . . . . . . . ?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

46、. . . . .西華大學碩士學位論文? .圖.助力機構(gòu)傳動比對轉(zhuǎn)向靈敏度的影響表.助力機構(gòu)傳動比對轉(zhuǎn)向靈敏度參數(shù)的影響 . 中鋁,/ , , /. . . . . . . . . . . . . . . .一. . . . . . . . 一. ,. . . . . . . . . . . . .西華大學碩士學位論文. 柚印仰百 圖.助力增益對橫擺角速度的時域響應(yīng)曲線.各種參數(shù)對轉(zhuǎn)向路感的影響扭矩傳感器剛度:扭矩傳感器剛度增加使得相位滯后減少,對幅頻特性的影響不明顯如圖.。當它超過某個值時將最終引起系統(tǒng)失去穩(wěn)定。電動機轉(zhuǎn)動慣量:電動機轉(zhuǎn)動慣量的增加將引起相位滯后的增加,而對幅頻特性的影響不明

47、顯如圖.,同樣,當它超過某個定值時最終引起系統(tǒng)失去穩(wěn)定。助力增益:控制器助力增益的增大將使得相位滯后減少而幅頻曲線衰減見圖.,但是當它足夠大的時候?qū)⒆罱K引起系統(tǒng)失去穩(wěn)定。助力機構(gòu)傳動比:傳動比的增加使得相位滯后增加而幅頻曲線衰減見圖.,當它足夠小時將最終引起系統(tǒng)失去穩(wěn)定。西華大學碩士學位論文:一一;.崩。:.:.一弘:.日已魯,蓋 .一。一.:?:?“ 、寸、 、幅。一:. 、:搿【拈山。筋一筠弋奄 。遮. 【 圖.扭矩傳感器剛度對轉(zhuǎn)向路感的影響日弓茸矗葺一君盆.圖.電動機轉(zhuǎn)動慣量對轉(zhuǎn)向路感的影響西華大學碩士學位論文. 圖.助力增益對轉(zhuǎn)向路感的影響一皿廿一。廿世三一口一. 圖.助力機構(gòu)傳動比對轉(zhuǎn)向路感的影響西華大學碩士學位論文.電動助力轉(zhuǎn)向助力策略的探討為了便于研究齒條負荷與轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩之間的傳遞函數(shù)【舶】,我們將轉(zhuǎn)向盤固定,計算和分析從齒條負荷到把持轉(zhuǎn)向盤不動所需轉(zhuǎn)矩的響應(yīng)特性。當轉(zhuǎn)向盤固定不動時.對轉(zhuǎn)向小齒輪進行