汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡控制及優(yōu)化設計.pdf

1、電動助力轉(zhuǎn)向(EPS)是近年來發(fā)展起來的汽車工程領域的高新技術(shù)，代表著汽車動力轉(zhuǎn)向技術(shù)的發(fā)展方向。EPS是一個機械裝置和電氣裝置緊密結(jié)合的系統(tǒng)，要使EPS系統(tǒng)按所設計的控制方法實現(xiàn)優(yōu)良的轉(zhuǎn)向操縱性能，必須深入研究EPS子系統(tǒng)與整車大系統(tǒng)之間的性能匹配問題，其中，EPS助力特性的匹配以及EPS助力電機轉(zhuǎn)動慣量、減速機構(gòu)傳動比、扭矩傳感器剛度的匹配設計是決定EPS及整車轉(zhuǎn)向操縱性能的關鍵問題。本文主要對電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制方法和EPS主要

2、參數(shù)的匹配及試驗技術(shù)進行了研究和探討。 首先，對汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其動力學特性進行分析，建立了三自由度汽車模型與EPS系統(tǒng)集成的數(shù)學模型。在此基礎上，通過對EPS助力特性的分析，給出了裝有EPS系統(tǒng)的汽車轉(zhuǎn)向操縱性能的評價標準，對轉(zhuǎn)向靈敏度和轉(zhuǎn)向路感這兩個重要指標進行了深入研究，并建立了EPS主要設計參數(shù)和控制參數(shù)的穩(wěn)定性判別準則。 其次，在分析常用的三種助力特性曲線的基礎上，提出了助力特性的設計原則。通過對常

3、規(guī)助力控制和阻尼控制模式的分析，提出了基于模糊T—S模型的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡方法來確定助力電機的目標電流，用單神經(jīng)元自適應控制器跟蹤目標電流的EPS控制策略，將常規(guī)助力控制和阻尼控制集成到一個控制算法中。仿真結(jié)果表明，該控制策略對抑制汽車高速行駛時轉(zhuǎn)向盤回正時的擺振現(xiàn)象有一定的效果，并能較好地滿足助力要求。 然后，從結(jié)構(gòu)選擇和參數(shù)匹配兩個方面分別研究了助力電機、減速機構(gòu)及扭矩傳感器的匹配問題。通過仿真計算，分析了EPS主要參數(shù)對汽車的

4、轉(zhuǎn)向靈敏度、路感、轉(zhuǎn)向盤把持力矩及整車動態(tài)性能的影響，給出了EPS主要參數(shù)的設計原則。從理論上分析了EPS助力電機與減速機構(gòu)傳動比、轉(zhuǎn)向系傳動比以及轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)速之間的匹配關系，以轉(zhuǎn)向靈敏度和轉(zhuǎn)向路感為目標函數(shù)，建立了EPS系統(tǒng)參數(shù)的多目標優(yōu)化設計模型，并采用遺傳算法對EPS系統(tǒng)的主要參數(shù)進行了優(yōu)化設計。 最后，設計開發(fā)了以ARM S3C44BOX單片機為核心的EPS控制器及相應的控制軟件。為了驗證所設計的EPS控制系統(tǒng)的實際效果，