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1、第3 6 卷2 0 0 8 正第9 期9 月华中科技大学学报(自然科学版)J H u a z h o n gU n i v o fS c i S T e c h(N a t u r a lS c i e n c eE d i t i o n)V 0 1 3 6N o 9S e p 2 0 0 8电动助力转向系统对汽车操纵稳定性的影响任卫群1 2陈慧鹏1谢彬1宋健2(1 华中科技大学国家C A D 支撑软件工程技术研究中心，湖北武汉4 3 0 0 7 4；2 清华大学汽车安全与节能国家重点实验室，北京1 0 0 0 8 4)摘要：采用多体系统动力学(M B D)与计算机辅助控制系统设计(C A
2、C S D)相结合的方法，分析电动助力转向(E P S)系统对汽车操纵稳定性的影响在多体系统动力学(以M S C A D A M S 软件为支撑)基础上建立包括转向系统、前后悬架系统和前后轮胎的整车动力学模型，作为考察E P S 系统对整车性能影响的外部环境；在C A C S D(以M a t l a b S i m u l i n k 软件为支撑)基础上建立E P S 系统控制模型，研究其助力特性和控制策略经试验验证，联合仿真模型相对误差在6 以内，准确地反映了整车的实际情况关键词：电动助力转向系统；汽车操纵稳定性；计算机辅助控制系统设计，控制策略；联合仿真中图分类号：T P 3 9 1 9
3、文献标识码：A文章编号：1 6 7 1 4 5 1 2(2 0 0 8)0 9 0 0 8 3 0 3A n a l y s i so ft h ee f f e c to fe l e c t r i cp o w e rs t e e r i n gs y s t e mt ov e h i c l eh a n d l i n gp e r f o r m a n c eR e nW e i q u n l 2C h e nH u i p e n 9 1X i eB i n lS o n gJ i a n2(1T h eS t a t eE n g i n e e r i n gR e
4、s e a r c hC e n t e ro fC A DS o f t w a r e，H u a z h o n gU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y，W u h a n4 3 0 0 7 4，C h i n a；2S t a t eK e yL a b o r a t o r yo fA u t o m o t i v eS a f e t ya n dE n e r g yC o n s e r v a t i o n，T s i n g h u aU n i v e r s i t y B e i
5、j i n g1 0 0 0 8 4，C h i n a)A b s t r a c t：T h ee f f e c to fe l e c t r i cp o w e rs t e e r i n g(E P S)s y s t e mt ov e h i c l eh a n d l i n gp e r f o r m a n c ew a sa n a l y z e db yc o m b i n a t i o no fm u l t i b o d ys y s t e md y n a m i c s(M B D)m e t h o dw i t hc o m p u t
6、e ra i d e dc o n t r o ls y s t e md e s i g n(C A C S D)m e t h o d Ad e t a i l e dm u l t i b o d ys y s t e md y n a m i c sm o d e lf o rt h ef u l lv e h i c l ew a se s t a b l i s h e donM S C A D A M Ss o f t w a r e，i n c l u d i n gt h es t e e r i n gs y s t e m，f r o n ta n dr e a rs u
7、 s p e n s i o ns y s t e m，a n dt h et i r es y s t e m I nt h i sd y n a m i c se n v i r o n m e n t，t h eE P Sc o n t r o ls y s t e mm o d e li se s t a b l i s h e do nM a t l a b S i m u l i n ks o f t w a r e T h i sC O s i m u l a t i o nm o d e li sv e r i f i e db yt e s td a t a，a n dt h
8、 er e l a t i v eerrori sb e l o w6，w h i c hi sp r e c i s ee n o u g hf o rt h ee n g i n e e r i n ga p p l i c a t i o n K e yw o r d s：e l e c t r i cp o w e rs t e e r i n gs y s t e m；v e h i c l eh a n d l i n gp e r f o r m a n c e；c o m p u t e r a i d e dc o n t r o ls y s t e md e s i g
9、n；c o n t r o ls t r a t e g y；C O s i m u l a t i o n电动助力转向(E P S)系统能够对来自转向盘转矩传感器和车速传感器的信号进行分析处理，然后控制电机产生适当的助力转矩，协助驾驶员完成转向操作E P S 系统能够有效改善车辆性能，同时还具有环保节能的作用，已经越来越广泛地应用于多种车辆上，充分体现出了汽车向智能化、适应未来安全性要求和环保要求的方向发展的趋势川对于E P S 系统的研究与开发，一般采用计算机辅助控制系统设计(C A C S D)方法，采用C A C S D 的支撑软件(如M a t l a b S i m u l i n
10、 k)建立E P S 系统中控制部分的模型，研究其控制规律是否能够满足使用要求口 5 但是，传统的C A C S D方法仅侧重对控制规律的分析研究，而对于在这种控制规律作用下、E P S 系统对整车性能的影响，则缺乏有力的分析手段支持收稿日期：2 0 0 7 1 0 0 9 作者简介：任卫群(1 9 7 1 一)，男，副教授，E-m a i l：r e n w e i q u n t s i n g h u a o r g c a 基金项目：国家自然科学基金资助项目(6 0 6 7 4 0 6 7)；清华大学汽车安全与节能国家重点实验室开放基金资助项目(K F 2 0 0 6 0 2)婚车的挑
11、选既要尊重传统，又想紧跟潮流，究竟该选择什么样的车型做婚车才最合时宜呢？杭州婚车租赁杭州婚车租赁婚车：好彩头http:/ 750 开道，吸引来不少路人的抓拍。可见，英伦味十足的荣威的确相当唬人，即新鲜又气派。“奇”敞篷、加长、越野、mini这些车已经不够“奇怪”了。如今的新人怪招多多：军用车队、公交车队、自行车队、人力车队即便车型过于平民，也可以用数量来造势，由车友慷慨相助而成的奇瑞、POLO 婚车队开在马路上亦十分风光。车祸再所难免。但是如果婚车在途中出事故，甚至喜事变丧事，那简直是不可承受的痛。为了保证婚礼顺顺利利，新人不管选什么车，安全都不能忽略。像这样有过“前科”的车型，恐怕准备办喜事
12、的新人们还是选择性的“失明”为好.杭州汽车出租杭州汽车出租最近网上惊爆的“加长车”事件，就值得警醒：为了长面子，很多人喜欢租借加长版的凯迪拉克或林肯，孰不知很多婚庆公司提供的加长车都是自己拼接而成的，安全成极大隐患。另外，本田雅阁也不是婚车的理想选择，曾经轰动一时的“婚礼门”事件，恐怕还是能让很多人记忆犹新：因为在碰撞中完全没能对驾驶和乘坐人员起到保护作用，车身尽毁，一场本不致命的交通事故却让两位新人撒手人间。8 4华中科技大学学报(自然科学版)第3 6 卷本研究采用多体系统动力学与C A C S D 相结合的方法，分析E P S 系统对汽车操纵稳定性的影响这种方法在多体系统动力学(以M S
13、C A D A M S 软件为支撑)基础上建立包括转向系统、前后悬架系统和前后轮胎的整车动力学模型，作为考察E P S 系统对整车性能影响的一个外部环境L 6 J o；在C A C S D(以M a t l a b S i m u l i n k 软件为支撑)基础上建立E P S 系统控制规律的模型，对助力特性及其控制策略进行深入研究1联合仿真建模由于操纵稳定性是整车机械系统的重要性能，而E P S 系统则包含了机械部分和电控部分，因此在整车环境下考量E P S 系统对整车性能的影响，就要将机械部分和电控部分联合起来进行建模和仿真分析采用M S C A D A M S 软件建立汽车动力学模型过
14、程中，首先是建立底盘和前悬架系统的模型底盘系统中没有相对运动的部分简化为一个具有集中质量和转动惯量的整体前悬架系统为双横臂式独立悬架，转向节总成的各零件间无相对运动的视为一个整体，上横臂与底盘、上横臂与转向节总成、下横臂与底盘、下横臂与转向节总成、转向节总成与转向拉杆间均通过铰链(旋转副或球铰)连接，上横臂与底盘问由弹簧连接然后建立后悬架系统模型，方法与前悬架类似轮胎模型采用U A 模型，用经试验采集得到的数据建立轮胎数据文件、地面描述文件，读入软件中进行建模转向系统机械部分的建模也采用M S C A D A M S 软件转向系统包括转向盘、转向轴、转目标电流饱和车速电流测量扭矩向机、转向摇臂
15、、转向横拉杆等，在M S C A D A M S 软件中建立这些部分的模型，转向盘与底盘之间、转向轴与转向机之间、转向机和底盘、转向摇臂与底盘、转向摇臂与转向横拉杆间、转向横拉杆与左右转向拉杆等，通过铰链(旋转副、球铰、万向节副等)连接采用M S C A D A M S 软件完成机械部分的建模后，得到的整车系统(包括上述转向系统机械部分)模型如图1 所示图1 整车系统模型电控系统的仿真，一般采用M a t l a b S i m u l i n k 进行在建立好M S C A D A M S 的模型后，定义模型的输入和输出变量，其中A D A M S 模型的输出就是进入控制系统的变量，而从控制
16、系统返回到A D A M S 模型的变量就是A D A M s 模型的输入，通过设定控制系统的输入、输出变量，就使得机械部分的模型和控制系统的模型建立起联系然后，将已经定义了输入输出变量的A D A M S模型，经A D A M S C o n t r o l s 模块转换成一个M a t l a b S i m u l i n k 能够接受的块，再在M a t l a b S i m u l i n k 中建立电控系统的模型包含A D A M S块的电控系统模型如图2 所示，经由A D A M S C o n t r o l s 模块输出的A D A M S 模型块代表了整个模型中的机械部分
17、，其他部分则是M a t l a b S i m u l i n k 中建立的电控系统的模型其中电控系助力扭矩瞬骗助雠r 叫实际电流ll L J 卜|恒鞫二峨电动势系数lH卜1 一l 瓤比阻尼系数求导图2 电控系统模型A D A M S 于系统测量扭矩车速横摆角速度电机转角蕊诱翮 第9 期任卫群等：电动助力转向系统对汽车操纵稳定性的影响8 5 统的输出，就是机械系统的输入，是经过电控系统计算得到的转向助力扭矩的大小；而电控系统的输入，就是机械系统的输出，也即实际系统中的传感器测定得到的数据，包括方向盘转矩、转角、车速等经过上述过程的联合仿真，建立起一套包含了机械部分和电控部分的联合仿真模型，就
18、能够用于E P S 系统对操纵稳定性影响的研究2 控制策略对改善汽车操纵稳定性的影响采用上面的联合仿真方法，可以对E P S 系统在不同控制策略下对整车操纵稳定性的影响进行深入直观的分析，进而考查改进控制策略后对改善操纵稳定性的效果系统的控制策略如图3 所示，设T d 和可为传助力特性反馈电流图3 助力控制模式F 的控制策略感器测得的力矩和车速，T a 为最终确定的实际助力力矩这时的助力扭矩，K。为助力增益，则T a K。T d(1)考虑到改善汽车操纵稳定性的需要，在以上控制策略中引入横摆角速度的反馈即由一个横摆角速度传感器测量收集横摆角速度的数值，而在助力扭矩中考虑这个横摆角速度的反馈，这时
19、的助力扭矩表达为L K。瓦一C(s)r，(2)式中：r 为横摆角速度；C(s)为针对横摆角速度值的补偿系数，为保证实时性采用简单的低阶线性领先补偿采用这样的控制策略，得到在方向盘角阶跃输入下、整车横摆角速度输出的数值，与没有引入反馈的情况进行比较，结果如图4 所示图4 有、无反馈时横摆角速度输出值的对比由此可见，引入横摆角速度反馈能够有效地改善整车的操纵稳定性同时，也反映出将多体系统动力学方法与C A C S D 方法相结合的联合仿真方法由于考虑了整车机械系统与E P S 系统中电控部分的耦合，能够直观有效地反映控制策略对操纵稳定性的影响3 联合仿真模型的验证为了考察仿真模型与实际系统之间的关
20、系，一般采用比较在相同输入条件和运行环境下仿真模型与实际系统输出之间一致性的方法，来评价仿真模型的可信度或可用性考虑到汽车系统的复杂性和输入数据的精确程度，以及实际实验条件的不确定性，规定两种输出的一致性表述为：输出曲线波动趋势大致相同，所达到峰值的量级相同，局部相对误差一般控制在l o 以内以这样的标准作为评价仿真模型有效性的准则整车动力学系统操纵稳定性的联合仿真模型，采用根据国家标准(参考I S()标准)规定的试验外部输入条件作为模型验证的边界条件根据试验结果与仿真结果的对比来进行仿真模型的验证具体采用方向盘角脉冲输入(在方向盘转角处给定一个脉冲输入)，得到整车的横摆角速度输出(绕垂直向上
21、的轴线转动的角速度)，仿真分析与试验结果的对比如图5 所示，相对误差在6 以内结果显示仿真模型能够有效地反映实际汽车系统的情况，可用于汽车性能的分析图5 实车与仿真试验的横摆角速度对比参考文献 1 N a k a y a m aT，S u d aE T h ep r e s e n ta n df u t u r eo fe l e c t r i cp o w e rs t e e r i n g J I n tJo fV e h i c l eD e s i g n，1 9 9 4，1 5：2 4 3 2 5 4 2 3B a d a w yA，Z u r a s k iJ，B o l o
22、 u r c h iF，e ta 1 M o d e l i n ga n da n a l y s i so fa ne l e c t r i cp o w e rs t e e r i n gs y s t e m J S A E，1 9 9 9 0 1 0 3 9 9 3 K i mHJ，S o n gJB C o n t r o ll o g i cf o ra l le l e c t r i cp o w e rs y s t e mu s i n ga s s i s tm o t o r J M e c h a t r o n i c s，2 0 0 2(1 2)：4 4 7
23、 4 5 9(下转第9 7 页)第9 期龚亚琦等：离子聚合物金属复合材料电致动特性数值模拟9 7结构(I P M C)的柔性致动器研究E J 中国机械工程，2 0 0 6。1 7(4)：4 1 0-4 1 3 I-4 Z h a n gW G u oSX，A s a k aK D e v e l o p m e n t so ft W On o v e lt y p e so fu n d e r w a t e rc r a w l i n gm i c r o b o t sl,C P r o c e e d i n g so ft h eI E E EI n t e r n a t i
24、o n a lC o n f e r e n c eO HM e c h a t r o n i c s&A u t o m a t i o n N i a g a r aF a l l s：I E E EC o m p u t e rS c i e n c eP r e s s，2 0 0 5：18 8 4-18 8 9 5 T a d o k o r oS，Y a m a g a m iS，T a k a m o r iT A na c t u a t o rm o d e lo fI C P Ff o rr o b o t i ca p p l i c a t i o n so nt h
25、 eb a s i so fh y s i c o c h e m i c a lh y p o t h e s e s C I n t e r n a t i o n a lC o n-f e r e n c eo nR o b o t i c sa n dA u t o m a t i o n S a nF r a n c i s c o：I E E EC o m p u t e rS c i e n c eP r e s s。2 0 0 0：13 4 0 13 4 6 6 T a d o k o r oS。Y a m a g a m iS，T a k a m o r iT e ta 1
26、M o d e l i n go fN a f i o n-P tc o m p o s i t ea c t u a t o r s(I C P F)b yi o n i cm o t i o n C E l e c t r o a c t i v eP o l y m e rA c t u a t o r sa n dD e v i c e s B e l l i n g h a m：S P I E，2 0 0 0：9 2 1 0 2 1-7 3P o p o v i cS。T a y aM D e s i g no fe l e c t r o-a c t i v ep o l y m
27、e rg e l sa sa c t u a t o rm a t e r i a l s D W a s h i n g t o n：D e p a r t m e n to fM e c h a n i c a lE n g i n e e r i n g，U n i v e r s i t yo fW a s h i n g t o n，2 0 0 1 1,8 3Y u t a k aT，K a n gSS F i n i t ee l e m e n ta n a l y s i so ft W O-d i m e n s i o n a le l e c t r o c h e m
28、i c a l-m e c h a n i c a lr e s p o n s eo fi-o n i cc o n d u c t i n gp o l y m e r-m e t a lc o m p o s i t eb e a m s J C o m p u t e r sa n dS t r u c t u r e s，2 0 0 5，8 3：25 7 3 25 8 3 9 Y o o nWJ，R e i n h a l lPG，S e i b e lEJ A n a l y s i so fe l e c t r o-a c t i v ep o l y m e rb e n d
29、 i n g：ac o m p o n e n ti nf ll o wC O S tu h r a t h i ns c a n n i n ge n d o s c o p e J S e n s o r sa n dA c t u a t o r sA。2 0 0 7，1 3 3：5 0 6 5 1 7(上接第8 5 页)4 Y u nSC，C h oNG，H a nCS As i m u l a t i o ns t u d yo ft h ec o n t r o la l g o r i t h mo fab a l ls c r e wt y p em o t o r d r i
30、 v。a np o w e rs t e e r i n gs y s t e m J J o u r n a lo fA u t o m o b i l eE n g i n e e r i n g，2 0 0 2，2 1 6：11 2 2 5 C a b a n a sRC，W a n g bL eY i C o n t r o lo fe l e c t r i c a lp o w e ra s s i s ts y s t e m s：H。d e s i g n，t o r q u ee s t i m a t i o na n ds t r u c t u r a ls t a b
31、 i l i t y J J S A ER e v i e w，2 0 0 1，2 2：4 3 5 4 4 4 1-6 H a u gEJ C o m p u t e ra i d e dk i n e m a t i c sa n dd y n a m i c so fm e c h a n i c a ls y s t e m s，V o l u m eI：b a s i cm e t h o d s M B o s t o n：A l l y na n dB a c o n，1 9 8 9 7 G i l l e s p i eTD F u n d a m e n t a l so fv
32、 e h i c l ed y n a m i c s M W a r r e n d a l e：S A E，1 9 9 2 r 8 K r i s t i n eM，T a n a k aH，I n o u eN A nE P Sc o n t r o ls t r a t e g yt Oi m p r o v es t e e r i n gm a n e u v e r a b i l i t yo ns l i p p e r yr o a d s l-J S A E，2 0 0 2 0 1 0 6 1 8 电动助力转向系统对汽车操纵稳定性的影响电动助力转向系统对汽车操纵稳定性的影
33、响作者：任卫群，陈慧鹏，谢彬，宋健，Ren Weiqun，Chen Huipeng，Xie Bin，Song Jian作者单位：任卫群,Ren Weiqun(华中科技大学,国家CAD支撑软件工程技术研究中心,湖北,武汉,430074;清华大学,汽车安全与节能国家重点实验室,北京,100084)，陈慧鹏,谢彬,ChenHuipeng,Xie Bin(华中科技大学,国家CAD支撑软件工程技术研究中心,湖北,武汉,430074)，宋健,Song Jian(清华大学,汽车安全与节能国家重点实验室,北京,100084)刊名：华中科技大学学报（自然科学版）英文刊名：JOURNAL OF HUAZHONG
34、UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY(NATURE SCIENCE)年，卷(期)：2008，36(9)被引用次数：0次 参考文献(8条)参考文献(8条)1.Nakayama T.Suda E The present and future of electric power steering 19942.Badawy A.Zuraski J.Bolourchi F Modeling and analysis of an electric power steering systemSAE1999-01-03993.Kim H J.Song J B Control
35、 logic for an electric power system using assist motor 2002(12)4.Yun S C.Cho N G.Han C S A simulation study of the control algorithm of a ball screw type motor-driven power steering system 20025.Cabanas R C.Wangb Le Yi Control of electrical power assist systems:H design,torque estimationand structur
36、al stability 20016.Haug E J Computer aided kinematics and dynamics of mechanical systems,Volume I:basic methods 19897.Gillespie T D Fundamentals of vehicle dynamics 19928.Kristine M.Tanaka H.Inoue N An EPS control strategy to improve steering maneuverability onslippery roadsSAE,2002-01-0618 相似文献(10条
37、)相似文献(10条)1.学位论文 杨树 电动助力转向系统与汽车操纵稳定性的仿真研究 2003 该文比较系统全面的分析了电动助力转向系统(EPS)对汽车操纵稳定性的影响.首先为比例控制和PD控制EPS系统建立了完整的EPS系统二阶动力学模型.在该模型基础上完成了以下工作:推导装备EPS系统汽车的横摆角速度对转向盘转角的传递函数.在Matlab环境下计算求得装备EPS系统汽车在转向盘角阶跃输入下的稳态、瞬态响应和频率特性,详细分析EPS系统控制方式、控制系数和结构参数对汽车时域和频域响应的影响,并提出一个经合理简化的EPS系统模型,从理论上解释了上述影响的成因.为装备EPS系统的车辆建立人-车闭环
38、系统模型,利用MATLAB/SIMULINK仿真研究,证明了为EPS系统引入横摆角速度反馈有利于改善车辆的行驶稳定性.推导EPS系统转向盘力的计算公式.结合15自由度汽车动力学仿真软件HVOSM,仿真计算装备EPS系统汽车的转向盘力特性.提出并验证了将系统比例控制系数可设计成随车速和侧向加速度递减的函数有利于改善转向盘力特性.作者认为该文的研究方法和结论对EPS系统的理论建模、结构参数配置、助力电机的选择以及控制器的设计有一定的指导意义和参考价值.2.学位论文 游彩霞 EPS系统对车辆操纵稳定性影响的仿真研究 2005 电动助力转向系统(EPS)是一种直接依靠电机提供辅助转矩的动力转向系统，它
39、可以很容易地实现不同车速提供不同助力效果的功能，保证汽车在低速行驶时轻便灵活，高速行驶时稳定可靠，可提高车辆的主动安全性，并有利于环保，因此具有广泛的应用前景。国内外针对EPS系统本身特性而涉及EPS系统对汽车操纵性能影响的研究较少，汽车的操纵稳定性能一直是车辆设计中的一个重要课题。论文从理论上探讨了车辆加装EPS系统对其操纵稳定性的影响，以期从车辆操稳性的角度为EPS设计提供理论依据。论文建立了装备比例控制、PD控制、PID控制EPS系统车辆的开环二阶动力学模型，并分别推导了其横摆角速度对转向盘转角的传递函数。论文在上述模型的基础上，针对车辆操纵稳定性的评价指标，推导了车辆在时域内稳态和瞬态
40、响应的计算公式。在理论上对PID控制EPS系统车辆操稳性进行了研究，并完善了对普通未装EPS系统车辆横摆角速度对转向盘转角传递函数的概念。利用Matlab的GUI平台，开发编制了装备EPS系统车辆的操稳性仿真。软件功能强大，操作简便，极大方便了对不同参数的车辆和EPS系统操稳性仿真分析。源代码开放的结构，易于进行升级与扩充，为以后类似的工作提供很好的参考。利用所开发的仿真软件，得到了装备EPS系统汽车在转向盘角阶跃输入下的时域响应和横摆角速度频率响应。并系统全面地分析了EPS系统控制方式、控制系数和结构参数对它们的影响。仿真与分析结果表明，装备EPS会对车辆的操纵稳定性产生显著的影响，通过EP
41、S系统控制方式、控制系数和结构参数的合理选择，能使影响有效降低。论文建立了装备EPS系统车辆构成的人-车闭环转向系统动力学模型，探讨了EPS系统引入横摆角速度反馈对车辆行驶稳定性的影响，并利用SIMULINK进行仿真研究。得到EPS系统引入横摆角速度反馈有利于改善车辆的行驶稳定性。3.学位论文 张永辉 汽车电动助力转向系统特性仿真研究 2009 汽车转向系统对汽车操纵稳定性有至关重要的作用。汽车转向系统已从传统机械式转向、液压助力转向、电控液压助力转向，发展到今天的电动助力转向，未来还将过渡到线控转向。现在比较流行电动助力转向(EPS)是一种依靠电动机直接提供转向助力力矩的动力转向系统，主要优
42、点在于电动机可根据驾驶员施加在方向盘上转矩和车速信号通过微电脑控制提供相应的助力力矩，保证汽车回正迅速、准确，低速行驶时转向轻便，高速行驶时稳定可靠，并且节约燃料，利于环保，是一项紧扣现代汽车发展主题的高新技术，也是汽车动力转向系统发展的必然趋势。本文介绍了电动助力转向系统发展过程、工作原理、结构组成、主要类型及优势，对关键技术和控制难点也作了说明，阐述了国内外对电动助力转向系统控制策略的研究现状。本文阐述了PID控制策略和电动助力转向系统三种基本控制方式：助力控制、回正控制、阻尼控制，并对补偿控制做了说明。在此基础上对系统受力作了详细的分析，分别建立汽车二自由度力学模型、转向阻力矩力学模型和
43、电动助力转向系统力学模型。研究电动机在比例控制和比例加微分控制下系统转向特性。在现有文献资料的基础上，论述了汽车操纵稳定性和转向系统评价方法，对转向系统评价指标：转向灵敏度、路感、系统稳定性进行重点分析，分别推导了转向灵敏度和转向路感的表达式。利用Matlab6.5的GUI平台开发仿真界面，编写相关程序得到转向灵敏度和路感的瞬态响应和频率响应，对比分析了比例控制和比例加微分控制下控制参数对评价指标的影响，并综合分析了系统其他参数对转向特性的影响，最后对系统稳定性做出评价。4.学位论文 耿谦 基于虚拟样机的EPS助力特性对汽车操纵稳定性影响研究 2006 本文借助浙江省重点区域攻关项目“汽车电动
44、助力转向器开发及关键技术研究”，在对EPS深入研究的基础上，以ADAMS作为主要的仿真平台，引入我国操纵稳定性评价标准，对电动助力转向的直线型、折线型、曲线型三种助力特性对汽车操纵稳定性的影响，及如何选择三种助力特性曲线进行了深入的研究。主要研究内容包括以下几个方面：1、在阅读大量文献的基础上，对电动助力转向系统及其助力特性的主要类型，发展过程，研究现状进行研究。并针对目前对助力特性的研究所存在的一些问题，确定本文主要研究方向。2、对我国对汽车操纵稳定性的评价标准及实验方法进行学习研究，另外学习分析国外对转向盘力特性的测定及评价标准。3、利用多体动力学理论，应用ADAMS软件建立了整车模型，包
45、括前、后悬架系统模型，转向系统模型、轮胎模型和传动与制动系统模型，针对转向系统应用新的加载助力的方法，进行相关文件的编写。通过对建立整车模型进行仿真与实车实验的对比，确定模型的正确性。4、针对所确定的仿真试验进行了驾驶员控制文件的编写。提出了曲线型助力特性方程。引入均匀设计的实验方法和国家标准的操纵稳定性评价评分系统，分别应用直线型、折线型、曲线型三种助力特性进行操纵稳定性的转向回正性能和轻便性仿真分析，应用回归分析的方法得到转向回正效果及轻便性效果较优的助力特性曲线参数。为不同助力特性下的参数选择提供指导。本文的主要工作特色在于：以虚拟样机技术为核心，建立了整车模型，应用新的增加助力的方法，
46、引入了操纵稳定性评价系统和均匀设计的实验方法，对电动助力转向系统的不同助力特性进行了研究，提出了曲线助力特性的方程，并且分别给出了三种助力特性下操纵稳定性较好的助力特性参数。研究方法和结论对电动助力转向产品的开发有一定指导作用和参考价值。5.期刊论文 杨占鹏.YANG Zhan-peng 电动助力转向系统对汽车操纵稳定性的影响-拖拉机与农用运输车2008,35(2)在电动助力转向系统中引入横摆角速度反馈传感器,建立了包含电动助力转向系统的人-车系统数学模型;经模拟仿真分析,表明该模型在EPS中引入横摆角速度负反馈可以显著改善前轮角阶跃输入下车辆的横摆角速度的瞬态响应;并且EPS助力矩响应曲线上
47、升平稳缓慢,有利于汽车在低附着系数路面高速转向行驶时的操纵,从而提高汽车的行驶安全性.6.学位论文 马吉松 电动助力转向系统仿真与控制算法对比研究 2008 汽车转向系统是影响汽车操纵稳定性、行驶安全性和驾驶舒适性的关键部件。在追求高效节能、高舒适性和高安全性的今天，电动助力转向系统作为一种全新的汽车动力转向系统，以其节能、环保、更佳的操纵特性和转向路感，成为动力转向技术研究的焦点。为了深入研究和开发电动助力转向系统，本文利用MATLAB/Simulink仿真技术，结合现有电动助力转向系统的真实硬件设备，设计并建造出一套电动助力转向系统半实物仿真试验平台。通过在仿真试验平台上的试验，本文不但证
48、实了汽车电动助力转向系统的可行性和对汽车行驶特性的积极影响，同时也验证了半实物仿真试验所具有的综合性好，无破怀性，可重复性，安全、经济、可控、不受气候条件和场地空间的限制等优点，这是传统的实物试验所无法比拟的。文中先后选择比例控制和比例微分控制两种控制算法，对电动助力转向系统半实物仿真试验平台进行控制对比研究试验。根据试验结果，绘制了相应的曲线图，从而直观的对比例控制和比例微分控制两种控制算法进行了测试和评估，并得出了相应结论。7.学位论文 刘照 汽车电动助力转向系统动力学分析与控制方法研究 2004 本文旨在研究汽车电动助力转向系统的动力学分析、建模、控制以及与之相关的车辆操纵动力学的一般规
49、律，为电动助力转向系统的设计与开发提供理论基础，填补国内在该领域的研究空白，提高国内电动助力转向系统研究水平。本文的研究成果主要有：对EPAS中的两种助力传动机构方案即蜗轮蜗杆机构和差动轮系机构方案进行了运动学和动力学分析与比较，考察了它们对转向性能如灵敏度和手感的影响。通过对转向力矩形成机理及影响它的因素分析，结合汽车操纵动力学模型、转向系统动力学模型和轮胎侧偏特性的半经验模型，建立了较完善的转向力矩动力学模型。通过对EPAS组成中各部件包括助力电动机、传感器和脉宽调制（PWM）等环节的分析，建立了EPAS系统的动力学模型，并进一步变换得到了适合控制的状态方程模型。提出了评价EPAS与汽车综
50、合系统操纵性能的指标如转向灵敏度、路感。在提出转向助力特性曲线设计原则的基础上，结合转向路感和汽车操纵稳定性，提出了线性和非线性助力特性曲线的设计方法，并分别推导了这两种类型的助力特性曲线的转向路感，提出了它们必须满足的路感条件。考虑到EPAS系统中存在的控制对象模型的不确定性和传感器噪声、路面干扰等难题，提出了一个基于控制理论中混合灵敏度方法的鲁棒控制器设计方法。研制了EPAS系统试验装置包括硬软件系统，并利用此试验装置进行了助力性能试验，对基于混合灵敏度方法设计的EPAS鲁棒控制器进行了验证。8.学位论文 卢娟 电动助力转向系统建模与仿真研究 2006 汽车转向系统是影响汽车操纵稳定性、行