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1、汽车电动助力转向系统的振型分析苗立东1，何仁2(1 山东理工大学交通与车辆工程学院，山东淄博2 5 5 0 4 9；2 江苏大学汽车与交通工程学院，江苏镇江2 1 2 0 1 3)摘要：针对汽车电动助力转向系统工作过程中经常出现的振动现象，采用振动分析理论研究了由转向盘、电动机转子和输出轴3 个集中质量组成的控制对象的振型，包括无阻尼系统和粘性阻尼系统的振型并以转向轴式这种最常用的电动助力转向系统的结构参数进行分析，采用M a t l a b 软件的符号运算工具箱推导出系统的两个固有频率结果表明控制对象是小阻尼的，在低频共振频率范围内更是如此，由此造成了在低频共振频率附近的B o d e 图上
2、出现一个很高的共振峰关键词：汽车工程；电动助力转向系统；振动分析；阻尼；共振中图分类号：U 4 6 7 5文献标志码：A文章编号：1 6 7 1 7 7 7 5(2 0 0 9)0 4 0 3 6 2 0 4A n a l y s i so fv i b r a t i o nm o d e sf o re l e c t r i cp o w e rs t e e r i n gs y s t e mM i a oL i d o n 9 1，H eR e n 2(1 S c h o o lo f T r a n s p o r t a t i o na n dV e h i c l eE n
3、 g i n e e r i n g，S h a n d o n gU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y，Z i b o。S h a n d o n g2 5 5 0 4 9，C h i n a；2 S c h o o lo fA u t o m o t i v ea n dT r a f f i cE n g i n e e r i n g，J i a n g s uU n i v e r s i t y，Z h e n j i a n g，J i a n g s u2 1 2 0 1 3，C h i n a)A b s t r a c t：C
4、o n c e r n i n gt h ev i b r a t i o n st h a tu s u a l l ye m e r g ei nt h ee 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 m，t h ev i b r a t i o nm o d e so ft h ec o n t r o lt a r g e t，i n c l u d i n gt h r e el u m p e dm a s s e s-t h es t e e r i n gw h e e l，t h em o t o rr o t
5、 o ra n dt h eo u t p u ts h a f t，w e r es t u d i e db a s e do nt h e v i b r a t i o nt h e o r y T h es t u d yi n v o l v e du n d u m p e ds y s t e m，v i s c o u sd u m p e ds y s t e m a n dam o s tc o m m o n l yu s e dt y p eE P Ss y s t e m c o l u m n t y p eE P Ss y s t e m T w or e s
6、o n a n tf r e q u e n c i e sw e r eo b t a i n e dw i t ht h eM a t l a b s y m b o l i cm a t ht o o l b o x T h er e s u l t si n d i c a t et h a tt h ec o n t r o lt a r g e th a sl o wd a m p i n g，e s p e c i a l l ya tl o wresonancef r e q u e n c y，w h i c hl e a d st oas h a r pp e a ko n
7、t h eB o d ep l o ta r o u n dt h el o wr e s o n a n c ef r e q u e n c y K e yw o r d s：a u t o m o t i v ee n g i n e e r i n g；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 i b r a t i o na n a l y s i s；d a m p i n g；l 节s o n a n C e电动助力转向系统(E P S)是一个机电伺服控制系统，由控制器和控制对象组成，控制器根据控制对象的特性进行校正
8、，使系统性能满足需要电动助力转向系统具有环保节能的优点，可与主动悬架等系统集成起来提高车辆安全性1，近年来得到快速发展，其应用范围从轿车向客车方面扩展拉-但在使用电动助力转向系统的过程中，经常会发生振动现象振动可能由发动机或不平路面引起 5J，也可能是自身振动，这种振动影响驾驶员舒适性和操纵汽车的能力，使驾驶员精神紧张，从而妨碍安全行车，甚至当振动情况严重时，会导致E P S 不能够正常工作文中首先对控制对象进行分析，再对两种振型进行研究，以消除或减少这种振动现象1 控制对象的模型以最常见的转向轴式电动助力转向系统为例进行研究，电动助力转向系统的机械系统模型如图1收稿1 3 期：2 0 0 8
9、 0 6 一1 8基金项目：江苏省“人大人才高峰”资助项目(E 一2 0 0 2 1 2)；江苏省汽车下程重点实验室开放基金资助项目(Q C 2 0 0 7 0 4)；山东省自然科学基金资助项日(2 0 0 3 Z X l 5)；山东理工大学科研基金资助项日(2 0 0 6 I L l M 3 2)作者简介：苗立东(1 9 7 4 一)。男，山东淄博人，博t，讲师(m i a o l d s d u t e d u c n)，主要从事汽车机电一体化研究何仁(1 9 6 2 一)，男，江苏南京人，教授，博上生导师(h e r e n l 9 6 2 1 6 3 c o r n)，主要从事汽车综合
10、节能技术研究万方数据对于新人们来说，一辆装饰着鲜花和彩带的漂亮婚车是结婚过程中必不可少的，而气派大、空间大的豪华婚车阵容则更能一圆渴望的梦想。在这个追求个性化的年代，选择什么样的婚车，不仅渠道多，价格差异也大，就看新人们以怎样的经济实力和巧妙心思来勾画新生活的开始了。婚车的发展婚车的发展自行车、拖拉机、大客车、桑塔纳、凯迪拉克不同时代流行不同的婚车。几十年来婚车的变化，折射的是百姓幸福生活的变迁史。60年代 接新娘得用自行车流行婚车：自行车流行婚车：自行车http:/ 70 年代，婚车的轮子也发生了质的变化，在马达轰鸣声中，拖拉机成为了无数年轻人的流行婚车。70707070 年代年代 接新娘有
11、了接新娘有了“机动车机动车”流行婚车：拖拉机、卡车从自行车到拖拉机，婚车的轮子在发生变化的同时，也预示着美好的生活在提速，而这种速度提升得越来越快。上世纪 70 年代末 80 年代初，随着改革开放的步伐加快，拖拉机作为婚车已经退出了历史舞台，而大客和面包则取而代之。80 年代 接新娘流行大客车流行婚车：大客车、面包当时，除了大客，面包车也开始作为婚车出现，不过，由于比较少，想借一辆面包车作婚车也是一件比较困难的事情。上世纪在 80 年代后期，私家轿车和出租车则代替大客成为了流行婚车。上世纪在 80 年代末，轿车进入了中国市场，年轻人结婚时也不约而同瞄准了桑塔纳、拉达等私家车。杭州租车杭州租车9
12、 9 9 90 0 0 0年代年代 接新娘流行私家车接新娘流行私家车流行婚车：桑塔纳、拉达、奥迪100上世纪 80 年代末和 90 年代初，用拉达作婚车已经是很普遍的事情了，而高档一点的则选择了桑塔纳。而在 90 年代后期，老奥迪等高档私家车也进入了婚车市场，并受到年轻人的追捧。社会在变，观念在变，人们对生活的追求也在变。如今，普通的私家车已经不能满足现代人对于婚车的要求，除了“流动车展”般的豪门车队和以量取胜的“一水儿车型”之外，花轿、自行车、公交车卷土重来，成为“婚车”的另一道风景线。2000200020002000 年年 豪华婚车豪华婚车 PKPKPKPK 个性婚车个性婚车流行婚车：凯迪
13、拉克、奔驰、个性婚车从杭州汽车租赁公司杭州汽车租赁公司了解到，凯迪拉克、奔驰等仍是众多年轻人结婚时头车的首选。除了豪华车型，时下，部分个性的年轻消费者在结婚时也动足了心思，目的就是希望自己的婚礼能与众不同。2004年结婚的杜先生没有选择大奔，而是借了一辆跑车，自己开车把新娘接回了家。3 6 3所示模型考虑了3 个集中质量：转向盘、电动机转子和输出轴，忽略系统的库仑摩擦图1电动助力转向系统机械系统的模型F i g 1M o d e lo fm e c h a n i c a lp a r t sf o rE P S描述3 个集中质量的动力学方程为j。移。+C。(疗。一。)+C。旁。+K。(0。一
14、G p。)=咒(1)，c 汐。一G C。(扫。一G O。)一G K(0。一G p。)一C。(口。一移。)一K(0。一目。)+C。口。=疋(2)t l。+C。分。+C。(扫。一口。)+K s(以一0。)=L(3)式中t，J。，L 分别为转向盘、电动机和输出轴的转动惯量；K，k 分别为连接3 个集中质量的两个传动部分等效刚度；c。，c。为变形阻尼系数；C。，C。，C。为运动阻尼系数；G 为减速比本研究中，5，c，L 分别取值0 0 2 9，0 0 0 01 9，0 0 0 01 9k g n 1 2；K s，K m 分别取值1 3 5，3 0 2N m r a d；c。，C。，C。，C o。，C。
15、分别取值0 0 0 09 2 80，0 0 2 3，0 0 0 00 9 28，0 0 2 3，0 0 2 3N m r a d；G 取值1 6 5 2无阻尼系统的振型分析况，即C。=C。=C。=C。=Q=0 此时，式(1)一，=言三曼，一=妻，丁=i K=l G K G 2 K m+K K其中，为惯性矩阵，是对称正定的；置为刚度矩阵，是对称并且是正定或半正定的它们共同构成无阻尼系统的空间模型首先考虑自由振动的情形，即令T=0，设自由振动为0=O s i n(t o t+西)其中p=t 9。9。9。T，即电动机、输出轴和转向盘3 者按照相同的初相角西和角频率做简谐振动，代入式(4)，得到(K
16、一0 3 2 t)o=0(5)式中K t 0 2 I 为特征矩阵方程(5)有非零解的充要条件是特征矩阵K 一J 是奇异的，即IK 一2 Jl=0得到特征方程为一t 0 2 L l m|。I p 一0 K 0。l，+l。G?K J。+I 盛|l|+I m Ie K|、)矗+0 K m K。I，+K m lc K s+，。G 2 K K。)=0(6)上式较复杂，因此借助于M a t l a b 软件的符号运算工具箱o，得到t 0 2 的3 个根为；=0z 22 丽1(L 厶K+g m I J,+，m G 2 氏，5+，m K，s 一(丘一2 I I：蜒k，s 一2 1 2 m Ie K g e K
17、 m ls+2 1 2 1，醚I5+呔e+2 K：，c l，m 俨一2 k，c，卅K+，2。b 2。2。+2 1 2 2 2。K+)，22 丽1(L，c K+K m l c l s+L G 2 瓦t+，。K t+(，2。f 2。一2 I J 2,K,K m I s 一2，2。J。A。【，2 K r t+2 I e m I。霹t+醚，2+2 疋，c，。G 2 2 K，c，。K+G 4 醚+2 2 9 2 K K s+矗霹f)v 2)将参数分别代入上式得到3 个固有频率l=0r a d s，0)2=7 8 9 8r a d s，3=22 4 8r a d s分析发现，低频固有频率：对系统性能影响较
18、大将某一固有频率i(i=2，3)代入方程(5)，因为特征矩阵K 一2，为奇异的，所以方程有无穷多解，但是各个解满足一定关系由方程(5)得到9。5 芒 c(7 a)晚5 赢晚(7 b)当系统以，运动时，有万方数据3 6 4秒。=G ，=G O。成立，各个质量之间没有相对运动，是系统做刚体运动的模态再考虑系统的偏频，即只有一个质量做自由振动时的频率由式(1)一(3)求得电动机、输出轴和转向盘的个偏频分别为|K m2 im：郾(8)峨2 T 一、7 K；蛾2 i代人各参数计算得到。=1 2 6r a d s，。=22 4 4r a d s，。=6 8 2r a d s对比系统的固有频率，有s 0)2
19、 m c c 0(1 3)0 说明2 总有两个不相同的实根同理，经推导后有A(：+(c J 2，一：l i。)2(1 4)根据式(1 1)(1 4)，经推导可得到 o甜：+甜。2 i。；如2+甜i：I a，。2 j。i 甜。2。因此总有3。，。，(c 2。i。再考察式(7)，当系统以低频同有频率：振动时，。与，同号，。与9，反号，即当转向盘向一个方向运动的时候，电动机和输出轴向相反方向运动；当系统以高频同有频率，振动时，p。和D。都与。反号，转向盘和电动机运动方向一致，且与输出轴运动方向相反系统在固有频率处的自由振动称为固有振动或主振动；在主振动中，各质点按照相同的频率和初相角做简谐振动，同时
20、达到平衡位置和最大位置，各个质点位移比例始终保持不变当外界激励r的频率与系统固有频率相同时将发生共振现象，这时系统的振幅为无穷大3粘性阻尼系统的振型分析实际系统是有阻尼的，式(1)(3)可用矩阵表示为晒+c o+K O=T(1 5)厂C。+C。一GC。0式中C=I G C。G 2 C。+C。+C。一C。lL0一eC。+C。J为阻尼矩阵，也是对称的；其余符号同式(4)如果C 是模态阻尼，则可方便地对式(1 5)进行分析c 是模态阻尼的充分必要条件为K M C=C M。K(1 6)采用M a t l a b 的符号运算，结果表明C 不是模态阻尼，因此式(1 5)不能够解耦考虑自由振动的情形，即令T
21、=0，令自由振动为0=侠“其中D 和s 都足复数，代入式(1 5)得到90：峨=+皤如 k一万方数据3 6 5(厶2+C 0+置)D=0上式有非零解的条件为I s 2+C s+KI=0其特征方程是关于s 的六次方程，如果除去一个s 的公因子，是五次方程，没有一般的解析解，可以求数字解，解得5 l=0，5 2=一7 8 7 7 3 21 0 5 1i5 3=一7 8 7 7 3+21 0 5 1 i乩=一0 9 6 09 1 7 8 9 7 1i5 5=一0 9 6 09 1+7 8 9 7 1i5 6=一0 8 7 94 8当s=s。=0 时，根据式(1 5)同样得到0。=G O。=G O。=
22、0，是系统做刚体运动的模态当s=s。时，根据式(1 5)解得0=1 6 4 9 96 0。一G 9，D。=0 9 9 98 6)。一。与上节刚体运动的模态很相似s：和s，s。和s，是两对共轭复数，都具有负的实部，根据微分方程的相关知识，知道对应的解为按照指数规律衰减的振动下面只讨论s。和s，对s：和s，的讨论方法是一样的令s 4=一心+i p 4 j，5 5=一n 4 一i l,4 d贝：Js 4I=l5 5I=蠢+p 4 d 2记矗=n 4 Is。I，则&称为模态阻尼比计算得到六=0 0 1 2，说明系统是欠阻尼的，所以在共振频率：附近会出现共振，在开环系统的B o d e 图上出现一个很高
23、的共振峰，如图2 所示图2 开环系统的B o d e 图F i g 2B o d ep l o tf o ro p e n l o o p共振峰的高低与模态阻尼比靠有关，六越大，共振峰越小图3 为各处阻尼系数变化对模态阻尼比六的影响，其中横坐标表示各个阻尼系数相对表1 中值的比值从图3 可看出，在所考察的范围内，模态阻尼比已随各处阻尼的增大而增大，但即使增加到5 倍，六也不超过0 0 4，说明系统仍然是小阻尼的这一点也可以从E P S 的结构上得以理解：E P S 系统中阻尼主要来源于轴承运动阻力、啮合阻力以及空气阻力，而这些都很小，最终就表现为系统的小阻尼特性图3各处阻尼系数对模态阻尼比的影
24、响F i g。3I n f l u e n c eo fd a m p i n gc o e f f i c i e n t so nm o d a ld a m p i n gr a t i o4 共振频率对系统稳定性影响共振峰的存在对系统的稳定性造成很大影响，从图2 可以看出，在低频共振频率附近，相角滞后急剧增大E P S 经常采用P I 控制的电流环时，控制对象的共振会影响开环系统的B o d e 图，从而影响系统的稳定性根据自动控制原理，需要对开环频率特性进行校正，也就是对开环系统的B o d e 图进行“整形”，采用相位补偿能够解决这个问题旧J 图4 和5 分别为针对某电动助力转向系
25、统进行相位补偿前和相位补偿后的试验结果图4 无相佗补偿的E P S 系统试验结果F i g 4T e s tr e s u l tf o rE P Sw i t h o u tp h a s ec o m p e n s a t i o n图5 具有相位补偿的E P S 系统试验结果F i g 5T e s tr e s u l tf o rE P Sw i t hp h a s ec o m p e n s a t i o n(下转第3 9 1 页)万方数据3 9 1 4 5 s t a t i cv a tc o m p e n s a t o rc o n t r o ls t r a
26、t e g ya n dc o o r d i n a t i o nw i t hu n d e r l o a dt a pc h a n g e r J I E E ET r a n s a c t i o n sO nP o w e rD e l i v e r y，2 0 0 6。2 1(3)：1 6 3 0 1 6 3 5 郑宏，李卫玲，祁峰，等电气化铁道的改进型静止动态无功补偿器 J 江苏大学学报：自然科学版，2 0 0 5，2 6(2)：1 7 0 1 7 3 Z h e n gH o n g，L iW e i l i n g，Q iF e n g，e ta 1 M o d i
27、 f i e ds t a t i cv a rc o m p e n s a t o ro fe l e c t r i f i e dr a i l w a y s J o u r-n a lo fJ i a n g s uU n i v e r s i t y：N a t u r a lS c i e n c eE d i t i o n，2 0 0 5，2 6(2)：1 7 0 1 7 3(i nC h i n e s e)任明炜，孙玉坤，郑红平，等电力系统谐波和基波无功检测改进方法 J 江苏大学学报：自然科学版，2 0 0 6 2 7(1)：6 3 6 6 R e nM i n g
28、w e i。S u nY u k a n，Z h e n gH o n g p i n g，e ta 1 I m-p r o v e dd e t e c t i o nm e t h o do fh a r m o n i ca n df u n d a m e n t a lr e a c t i v ep o w e ri np o w e rs y s t e m J J o u r n a lo fJ i a n g s uU n i v e r s i t y：N a t u r a lS c i e n c eE d i t i o n，2 0 0 6，2 7(1)：6 3 一
29、6 7 8 6 6(i nC h i n e s e)W uJC，J o uHL，F e I l gYT，e ta 1 N o v e lc i r c u i tt o p o l o g yf o rt h r e e p h a s ea c t i v ep o w e rf i l t e r J I E E ET r a n s a c t i o n sO I gP o w e rD e l i v e r y，2 0 0 7，2 2(1)：4 4 4 4 4 9 S h y uKK，Y a n gM i n g i i，C h e nYM，e ta 1 M o d e lr e
30、 f e r e n c ea d a p t i v ec o n t r o ld e s i g nf o ras h u n ta c t i v e-p o w e r f i l t e rs y s t e m J I E E ET r a n s a c t i o n sO nI n d u s t r i a lE l e c t r o n i c s，2 0 0 8，5 5(1)：9 7 1 0 6 Z e n gQ i n g r o n g，C h a n gL i u c h e n S t u d yo fa d v a n c e dc u r-r e n t
31、c o n t r o ls t r a t e g i e sf o rt h r e e p h a s e 鲥d c o n n e c t e dP W Mi n v e r t e r sf o rd i s t r i b u t e dg e n e r a t i o n C P r o c e e d i n g so ft h e2 0 0 5I E E EC o n f e r e n c eo nC o n t r o lA p p l i e a-t i o n s T o r o n t o，C a n a d a：S n ，2 0 0 5：1 3 11 1 3 1
32、 6(责任编辑梁家峰)，2 D,2 1,2 1,，(上接第3 6 5 页)5 结论对电动助力转向系统经常出现的振动问题，采用振动分析理论研究了控制对象的振型根据系统有关数据计算分析表明，电动助力转向系统是一个小阻尼系统，在低频共振频率范围更是这样，表现在系统的B o d e 图上就是在低频共振频率处出现一个较高的共振峰，这为控制系统的分析和设计提供了依据 1 2 参考文献(R e f e r e n c e s)林逸，申荣卫，施国标纯电动客车电动助力转向系统控制器开发 J 江苏大学学报：自然科学版，2 0 0 6，2 7(4)：3 1 0 3 1 3 L i nY i，S h e nR o n
33、 g w e i，S h iG u o b i a o D e v e l o p m e n to fe l e c t r i cc o n t r o lu n i ti ne l e c t r i cp o w e rs t e e r i n gs y s t e mo fp u r ee l e c t r i cp o w e rb u s J J o u r n a lo f J i a n g s uU n i v e 瑙i-t y：N a t u r a lS c i e n c eE d i t i o n。2 0 0 6，2 7(4)：3 1 0 3 1 3(i nC
34、 h i n e s e)陈龙，徐凯，江浩斌，等车辆转向与主动悬架集成系统控制 J 江苏大学学报：自然科学版，2 0 0 6，2 7(5)：4 0 5 4 0 8 C h e nL o n g，X uK a i，J i a n gH a o b i n，e ta 1 C o n t r o lo fi n t e g r a t e dv e h i c l es t e e r i n ga n da c t i v es u s p e n s l o ns y s t e m J J o u r n a lo f f i a n g s uU n i v e r s i t y：N a
35、t u r a lS c i e n c eE d i-3 4 5 6 7 8 t i o n，2 0 0 6，2 7(5)：4 0 5 4 0 8(i nC h i n e s e)W uX，W o n gJM，F a r h a dM F u n d a m e n t a ld y n a m i c so fs t e e r i n gw h e e lt o r s i o n a lv i b r a t i o no ns m o o t hr o a d s J 5 A EP a p e r 2 0 0 6 一O l 0 5 6 4 S u g i y a m aA，K u
36、r i s h i g eM，H a m a d aH，e ta 1 A nE P Sc o n t r o ls t r a t e g yt or e d u c es t e e r i n gv i b r a t i o na s s o c i a t e dw i t hd i s t u r b a n c ef r o mr o a dw h e e l s J S A EP a p e r，2 0 0 6一O l 1 1 7 8 A j o v a l a s i tM G i a c o m i nJ H u m a ns u b j e c t i v er e s p
37、 o n s et os t e e r i n gw h e e lv i b r a t i o nc a u s e db yd i e s e le n g i n ei d l e J A u t o m o b i l eE n g i n e e r i n g，2 0 0 5，2 1 9：4 9 9-5 1 3 T h eM a t h w o r k sI n c S y m b o l i cm a t ht o o l b o xu s e r sg u i d e E B O L 2 0 0 7 0 3 0 8 h t t p：w w w m a t h w o r k
38、 s c o m a c c e s s h e l p d e s k h e l p p d f d o c s y m b o h c s y m b o l i ct h o a f 苗立东节能型电动助力转向系统的减振研究 D 镇江：江苏大学汽车与交通工程学院，2 0 0 5 苗屯东，何仁基于相位补偿的电动助力转向系统控制方法 J 交通运输工程学报，2 0 0 7，7(1)：3 7 4 2 M i a oL i d o n g，H eR e n C o n t r o lm e t h o do fe l e c t r i cp o w e rs t e e r i n gs y s
39、 t e mb a s e do np h a s ec o m p e n s a t i o n J J o u r-n a lo f T r a f f i ca n dT r a n s p o r t a t i o n，2 0 0 7，7(1)：3 7 4 2(i nC h i n e s e)(责任编辑陈建华)万方数据汽车电动助力转向系统的振型分析汽车电动助力转向系统的振型分析作者：苗立东，何仁，Miao Lidong，He Ren作者单位：苗立东,Miao Lidong(山东理工大学,交通与车辆工程学院,山东,淄博,255049)，何仁,HeRen(江苏大学,汽车与交通工程学院
40、,江苏,镇江,212013)刊名：江苏大学学报（自然科学版）英文刊名：JOURNAL OF JIANGSU UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE EDITION)年，卷(期)：2009，30(4)被引用次数：0次 参考文献(8条)参考文献(8条)1.林逸.申荣卫.施国标 纯电动客车电动助力转向系统控制器开发 2006(04)2.陈龙.徐凯.江浩斌 车辆转向与主动悬架集成系统控制 2006(05)3.Wu X.Wong J M.Farhad M Fundamental dynamics of steering wheel torsional vibration on smooth
41、roadsSAE Paper,2006-01-05644.Sugiyama A.Kurishige M.Hamada H An EPS control strategy to reduce steering vibration associatedwith disturbance from road wheelsSAE Paper,2006-01-11785.Ajovalasit M.Giacomin J Human subjective response to steering wheel vibration caused by dieselengine idle 20056.The Mat
42、hworks Inc Symbolic math toolbox users guide 20077.苗立东 节能型电动助力转向系统的减振研究 20058.苗立东.何仁 基于相位补偿的电动助力转向系统控制方法 2007(01)相似文献(10条)相似文献(10条)1.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
43、且EPS助力矩响应曲线上升平稳缓慢,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.2.会议论文 陈龙.赵景波.江浩斌.牛礼民 汽车电动助力转向系统的研制及整车试验 2007 与传统的液压转向相比,电动助力转向(EPS)具有很大的发展前景。文章分析了电动助力转向系统的工作原理及电动机功率驱动的关键技术,分析了电动机的控制方式,设计了电动助力转向系统控制器,搭建了整车试验系统,并进行了整车转向操纵轻便性试验和转向盘阶跃输入试验。试验结果表明所设计的电动助力转向系统性能良好,助力效果明显；系统响应迅速,满足转向操纵性要求。3.学位论文 于林发 汽车电动助力转向系统的仿真技
44、术研究 2008 传统的液压动力转向系统不论系统是否工作都需消耗一定的能量，因此会额外增加汽车的燃油消耗量。电动助力转向系统完全取消液压装置，用电能取代液压能，减少了发动机的能量消耗。研究与开发电动助力转向系统，是与汽车发展中的安全、环保、节能相吻合，因而具有重要的意义。利用MATLAB/Simulink硬件在环仿真系统，结合现有电动助力转向系统，独立设计并建造出一套经实践证明有效的电动助力转向控制策略评估系统。并且利用该系统对比例控制和比例微分(PD)控制两种控制策略进行了测试和评估。助力控制是EPS的基本控制策略，其过程是控制器根据转向盘转矩传感器的输出和车速传感器的输出根据助力特性确定电
45、动机的目标电流，然后由电流控制器控制电动机的电流，使电动机输出目标助力。EPS系统的控制要解决两个问题，一是确定电动机的目标电流，二是跟踪目标电流。电动机的目标电流是根据助力特性曲线确定的，电动机的电流控制通过调节电动机的电枢电压以PWM方式来实现。通过在建造的半实物仿真试验平台上的试验，不但证实了汽车电动助力转向的可行性，并得出了EPS系统对汽车特性的影响和不同控制策略的控制特性的差异，而且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。4.期刊论文 林逸.施国标.邹常丰.王望予 电动助力转向系统转向性能的客观评价-农业机械学报
46、2003,34(4)针对电动助力转向的结构特点,分析了电动助力转向对汽车转向性能的影响,提出从转向轻便性、转向回正性、转向盘中间位置区域性能、转向盘振动、随动灵敏度和助力特性等方面进行电动助力转向系统转向性能的客观评价,并探讨了相应的评价指标,对电动助力转向助力控制规律、基本设计参数以及相关试验标准的确定有指导意义.5.会议论文 何仁.李强.苗立东.徐勇刚 电动助力转向系统的电磁离合器节能策略研究 2007 本文首先介绍了电动助力转向系统中电磁离合器的结构原理和特点,根据实际应用情况对电磁离合器采用PWM控制方式,提出了一种电动助力转向系统电磁离合器的节能控制方法,根据不同的助力情况来改变通过
47、电磁离合器的电流大小,从而改变电磁离合器所传递的转矩,既能满足使用的要求,又能达到节能的目的。台架试验结果表明了采用PWM控制电磁离合器的节能技术方案的有效性。6.会议论文 程飞.邓飞.颜尧.欧家福.何耀华.马田 电动助力转向系统试验研究 2008 随着节能减排政策的畅行,电动助力转向作为清洁、高效的系统必将得到广泛应用。本文阐述了EPS的原理,建立了数学模型,深入分析了其控制原理,从系统总体、控制特性、传感器、转向电机几个方面提出了评价参数,结合某EPS进行了部分试验,为更好的完善EPS评价体系打下了基础。7.会议论文 徐建平.何仁.苗立冬.徐勇刚 电动助力转向系统的建模与仿真分析 2003
48、 在建立电动助力转向系统的数学模型和状态空间模型的基础上,对系统进行稳定性分析,并对系统模型进行仿真分析,分析电动助力转向系统的转向动态特性和路面干扰对于转向系统的影响,进而提出电动助力转向系统的阻尼控制方法.8.学位论文 关勇刚 轴助力式汽车电动助力转向系统的研究与开发 2005 汽车电动助力转向系统（EPS）是近年来发展起来的一种新型转向系统，该系统是由电子控制单元根据传感器采集到的信号来控制电机的运转，从而实现助力转向的功能，EPS 除了具备液压动力转向器的转向轻便等优点之外，它还具有转向平稳节能、环保等一系列特点，因此，EPS 取代液压动力转向系统势在必然。然而，当 前国内在EPS 的
49、研究和产业化方面还比较落后，没有形成具有自主知识产权的EPS 产品。因此，开展对EPS 的研发工作具有重要的理论和实际意义。本文的主要工作有：1）分析了EPS 的总体构成，对EPS 的各个部件作了详细的介绍，并在此基础 上分析了EPS 的受力情况，建立了控制系统模型，并研究了EPS 的安全性能；2）讨论了EPS 的三种控制方式，提出了控制策略，并讨论了其中三个关键模块 的作用：预估模块包括对电机转速和方向盘角速度的预估，助力控制模块以及回正 模块；3）用B 样条插值方法进行EPS 助力曲线的设计，可按照用户的要求设计任意 形状的助力曲线，以满足不同车型和不同用户的要求；4）研究了控制系统的硬件
50、结构，以MC68HC908MR8 为核心设计了控制器，详 细讨论了控制器的控制电路、驱动电路等；设计了控制系统的软件，给出了控制程 序流程图，并对要点进行了详细的说明。实验结果表明，本文提出的EPS 的设计方 案能满足EPS 的各种工况要求，具有良好的产业化前景。最后，对全文工作进行总结，并提出了诸多尚待讨论的问题，为今后的工作确 定了目标。9.期刊论文 王其东.杨孝剑.陈无畏.黄森仁 电动助力转向系统的建模及控制-农业机械学报2004,35(5)介绍了基于笛卡儿坐标的电动助力转向系统的多刚体动力学模型,并联合轮胎转向模型及整车二自由度转向模型,建立了用于汽车转向特性分析的动力学模型,通过对模