电动助力转向系统建模与补偿控制策略_申荣卫

第２５卷第４期２０１１年１２月传动技术ＤＲＩＶＥＳＹＳＴＥＭＴＥＣＨＮＩＱＵＥＶ０１．２５ＮＯ．４Ｄｅｃｅｍｂｅｒ２０１１文章编号：１００６—８２４４（２０１１）０４－３３—０５基于ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的电动助力转向系统控制算法仿真研究ＡＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＣｏｎｔｒｏｌＡｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｔｅｅｒｉｎｇＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ何字满ｎ’顾梦妍心’（１．上海交通大学汽车电子控制技术国家工程实验室上海２００２４０；２．上海工程技术大学上海２０１６２０）ＨｅＺｉｍａｎ‘１’ＧｕＭｅｎｇｙａｎ‘２’（１．ＮａｔｉｏｎａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏＴｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００２４０；２．ＳｈａｎｇｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１６２０）［摘要］简述了电动助力转向系统（ＥＰＳ）的组成机构和不同控制模式下的工作原理。

根据简化的物理模型，将电动助力转向系统划分为了三个组成部分，并分别陈列了各个组成部分的数学模型。

针对汽车不同的行驶工况，提出了三种不同的转向控制模式。

基于电动助力转向系统的数学模型和不同控制模式，在ＭＡＴ—ＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中构建了控制器的仿真模型。

通过追踪助力电机的目标电流，分析转向轻便性和路感，验证了本文施加的基本ＰＩＤ和ＰＷＭ控制策略较好地协调了汽车转向时“轻”与“灵”的矛盾，提高了汽车转向时的操作稳定性。

‘［Ａｂｓｔｒａｃｔ］ＴｈｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｔｅｅｒｉｎｇ（ＥＰＳ）ｓｙｓｔｅｍａｎｄｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｂａｓｅｄｏｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｔｒｏｌｍｏｄｅｓｗｅｒｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄｓｉｍｐｌｙ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄｐｈｙｓｉｃａｌｍｏｄｅｌｓ，ＥＰＳｓｙｓｔｅｍｗａｓｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｔｈｒｅｅｐａｒｔｓ．Ｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｓｏｆｅｖｅｒｙｐａｒｔｗｅｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｓｅｐａｒａｔｅｌｙ．Ｔｈｒｅｅｋｉｎｄｓｏｆｓｔｅｅｒｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｍｏｄｅｓｗｅｒｅｉｍｒｏｄｕｃｅｄｆｏｒａｄａｐｔｉｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｏｐｅｒａｔｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．ＯｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｓａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｔｒｏｌｍｏｄｅｓｏｆＥＰＳｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｗａｓｂｕｉｌｔｉｎＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｒａｃｋｉｎｇｔｈｅｔａｒｇｅｔｃｕｒｒｅｎｔｏｆｔｈｅａｓｓｉｓｔｍｏｔｏｒａｎｄａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｓｔｅｅｒｉｎｇａｇｉｌｉｔｙａｎｄｒｏａｄｆｅｅｌ．ｉｔｉｓｖｅｒｉｆｉｅｄｔｈａｔｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｉｅｓｏｆＰＩＤａｎｄＰＷＭｐｒｏｐｏｓｅｄｉｎｔｈｉｓｐａ－ｐｅｒｃａｎｒｅｇｕｌａｔｅｃｏｎｆｌｉｃｔｓｂｅｔｗｅｅｎ＂ｒｏａｄｆｅｅｌ’ａｎｄ’ｓｔｅｅｒｉｎｇａｇｉｌｉｔｙ＂ｗｈｅｎｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｉｓｓｔｅｅｒｉｎｇ，ａｎｄｔｈｅｍａ－ｎｅｕｖｅｒａｂｉｌｉｔｙａｎｄｓｔａｂｉｌｉｔｙａｒｅｂｏｔｈｉｍｐｒｏｖｅｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ．关键词：电动助力转向系统控制策略控制模式助力电流转向轻便性路感Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＥＰＳｓｙｓｔｅｍｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｃｏｎｔｒｏｌｍｏｄｅａｓｓｉｓｔｃｕｒｒｅｎｔｓｔｅｅｒｉｎｇａｇｉｌｉｔｙｒｏａｄｆｅｅｌ中图分类号：Ｕ４６３．２１２文献标识码：Ｂ１前言汽车电动助力转向系统（ＥＰＳ）是一种先进的汽车助力转向系统，该系统相比起传统的机械式转向系统和液压式助力转向系统有着节能、环保、减轻自重、可移植性好、结构简单、布置灵活等诸多的优点‘１｜，因此它已经成为当今中高档汽车转向助力系统广泛采用的技术。

纯电动客车电动助力转向系统控制器开发
林逸;申荣卫;施国标
【期刊名称】《江苏大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2006(027)004
【摘要】分析了纯电动客车装用液压助力转向系统的缺点,介绍了电动助力转向系统的组成、工作原理.开发了基于DSP56F8346芯片为控制核心的电动助力转向系统控制器,该控制器包括逻辑电路模块和功率驱动电路模块两部分.重点介绍了功率驱动电路和驱动信号分配电路的设计.设计的控制器具有高速数据处理能力和较高的控制精度,能满足纯电动客车电动助力转向系统采用复杂控制策略时对实时性的要求.
【总页数】4页(P310-313)
【作者】林逸;申荣卫;施国标
【作者单位】北京理工大学,机械与车辆工程学院,北京,100081;北京理工大学,机械与车辆工程学院,北京,100081;邢台职业技术学院,汽车系,河北,邢台,054035;北京理工大学,机械与车辆工程学院,北京,100081
【正文语种】中文
【中图分类】TN431.2
【相关文献】
1.湖北省首批县级市纯电动客车上线运营——中车时代电动“高铁级”纯电动客车入驻赤壁 [J], 林乐
2.循环球式电动助力转向器在纯电动客车上的应用 [J], 叶成友
3.安凯纯电动客车单车运营破11万公里创中国纯电动客车单车运营里程最高纪录[J], 程露
4.基于Freescale MC56F8346的汽车电动助力转向系统控制器开发 [J], 何泽刚;申荣卫;谢康;冯丽娜
5.纯电动客车电动助力转向系统匹配设计理论研究 [J], 申荣卫;台晓虹;赵剑锋;施国标
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电动客车电动助力转向回正控制策略赵万忠;施国标;林逸;孙培坤;刘顺【摘要】以增强电动客车电动助力转向系统(EPS)的回正性能为目标,提出了模糊自整定PID回正控制策略.以转向盘转角传感器和转向盘转速传感器获取的转角和转速信号为控制信号,采用模糊自整定PID方法进行回正控制,输出回正控制电压,使助力电机将转向盘迅速带到中位.综合模糊控制和PID控制的双重优点,设计了模糊PID控制器,根据所设计的模糊规则在线修正PID控制器的参数,使控制器在不同工况下达到较好的控制效果,提高了EPS系统的回正性能.仿真试验和实车试验结果表明:模糊PID控制策略能够有效改善车辆在低速时的回正不足,抑制了车辆在高速时的回正超调现象,使转向盘能够迅速回到中位,保证驾驶员的手感没有受到不良影响.%In order to enhance the returnability of electric power steering(EPS) system of electric bus, the fuzzy PID control algorithm is developed. According to the angle and speed of rotation detected by related sensors, the aligning voltage is controlled as system output by fuzzy PID theory in order to make the steering wheel reset to the mid-position. The fuzzy PID controller for the system is designed, which combines the advantages of fuzzy control and PID control, and can amend the parameters of PID controller on-line. Using the designed algorithm, the returnability of EPS system is improved. The simulation and test show that the control strategy can improve the wheel returnability at low speed and restrain the aligning overshoot at high speed without any adverse effect on driver's steering feeling.【期刊名称】《江苏大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(032)001【总页数】4页(P28-31)【关键词】电动客车;电动助力转向;回正控制;模糊PID;策略【作者】赵万忠;施国标;林逸;孙培坤;刘顺【作者单位】南京航空航天大学,能源与动力学院,汀苏,南京,210016;北京理工大学机械与车辆工程学院,北京,100081;北京理工大学机械与车辆工程学院,北京,100081;南京航空航天大学,能源与动力学院,汀苏,南京,210016;南京航空航天大学,能源与动力学院,汀苏,南京,210016【正文语种】中文【中图分类】U461.4汽车高速行驶时,回正力矩较大,转向盘在回正时容易越过中位,出现回正超调;汽车低速行驶时,回正力矩较小,转向盘有可能回不到中位,出现回正不足.因此,为了改善汽车转向系统的回正性能,使汽车在高速和低速转向时均有理想的回正性能,有必要对电动助力转向系统进行回正控制[1].目前,国内外对回正的控制主要应用传统PID控制方法,但这种方法存在参数修改不方便、不能进行自整定等缺点[2-3].由于电动助力转向系统存在非线性、时变性等不确定性因素,使得传统PID控制效果难以达到预期的目标[4-7].针对传统PID控制存在的缺点,本研究提出模糊自整定PID回正控制策略,结合模糊控制和PID控制的双重优点,根据所设计的模糊规则在线修正PID控制器的参数,改善系统的动态效果和稳态精度,提高控制系统的鲁棒性能.1 普通PID回正控制进行回正控制时,需要加装转向盘位置传感器检测转向盘的位置.回正控制算法主要包括2部分:(1)汽车低速行驶时,回正力矩较小,转向盘有可能回不到中位,即出现回正不足.此时,利用回正控制算法可使转向盘能迅速地回到中间位置,保证驾驶员具有良好的回正手感.(2)汽车高速行驶时,回正力矩较大,转向盘在回正时容易越过中位,即出现回正超调.此时,利用主动阻尼控制算法在转向盘在回到中间位置前的适当位置加上阻尼,从而避免摆振.回正控制的作用是用来克服转向系统的阻尼、摩擦,确保转向盘能快速、准确地回到中位,可表示为式中U1为电机回正控制电压;Kp为比例系数;Ki为积分系数;θh为转向盘转角;t为时间.回正控制策略实际上是一个 PI调节器,它对目标转向盘位置(0°)和实际转向盘位置之间的偏差进行比例积分调节,输出控制电压,使助力电机将转向盘带到中位.主动阻尼控制算法为式中U2为电机阻尼控制电压;Kd为阻尼系数.它根据转向盘回正时的角速度产生控制电压,使电机产生阻尼转矩.转向盘转动越快,产生的控制电压越高,阻尼转矩越大;反之,转向盘转动越慢,产生的阻尼转矩越小.因此,通过调节阻尼系数,可以调节转向盘的回正速度.实际应用中,将回正控制和主动阻尼控制复合成综合回正控制策略,即式中Ualign为回正时电机控制电压.通过调节比例系数、积分系数和微分系数,可获得不同效果的回正方式.2 模糊自整定PID回正控制策略本研究提出了模糊自整定PID回正控制策略,以提高系统的回正性能,改善驾驶员手感.设计的模糊自整定PID控制器包括PID控制器、模糊控制器和PWM模块[8].模糊控制器的输入是转向盘转角偏差及其偏差变化率,模糊控制器的输出是比例、微分和积分系数的偏差ΔKp,ΔKi和ΔKd.模糊控制器可以在线对PID控制器的比例、微分、积分3个参数进行调整,以实现动态的优化控制.PID控制器总的比例、微分和积分系数满足下式:式中K′p为初始比例系数;K′i为初始微分系数;K′d为初始积分系数.3 模糊控制器的设计3.1 输入量、输出量的量化转向盘转角的论域为{-60,60}(把{-3π/2, 3π/2}扩大40/π倍,以提高系统的灵敏度),划分为13个等级,E={-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2, 3,4,5,6},其量化系数 K1=6/60=0.1.角速度的论域为{-60,60}(把{-3,3}扩大20倍),划分为13个等级,EC={-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2, 3,4,5,6},其量化系数K2=6/60=0.1.ΔKp的论域为{-20,20},划分为13个等级,ΔKp={-6,-5, -4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6},其量化系数K3=6/20=0.3.ΔKi的论域为{-10,10},划分为13个等级,ΔKi={-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1, 2,3,4,5,6},其量化系数为K4=6/10=0.6.ΔKd的论域为{-10,10},划分为13个等级,ΔKd={-6, -5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6},其量化系数为K5=6/10=0.6.3.2 定义模糊集和隶属函数设输入、输出变量的语言值均为{负大,负中,负小,0,正小,正中,正大},记为{NB,NM,NS,Z, PS,PM,PB},NB模糊子集和PB模糊子集分别选择Z形隶属函数和S形隶属函数,其他各模糊子集均选择灵敏度强的三角函数.3.3 建立模糊控制规则PID控制中:比例系数的作用是加快系统的响应速度,提高系统的调节精度;积分系数的作用是消除系统的稳态误差;微分系数的作用是改善系统的动态特性,抑制偏差向任何方向的变化.根据上述原则和专家经验,制定的模糊规则见表1-3所示.表1 ΔKp的模糊规则表Tab.1 Fuzzy rule ofΔKpE EC NB NM NS ZO PS PM PB NB PB PB PM PM PS ZO ZO NM PB PB PM PS PS ZO NS NS PM PM PM PS ZO NS NS ZO PM PM PS ZO NS NM NM PS PS PS ZO NS NS NM NM PM PS ZO NS NM NM NM NB PB ZO ZO NM NM NM NB NB表2 ΔK i的模糊规则表Tab.2 Fuzzy rule ofΔK iE EC NB NM NS ZO PS PM PB NB NB NB NM NM NS ZO ZO NM NB NB NM NS NS ZO ZO NS NB NM NS NS ZO PS PS ZO NM NM NS ZO PS PM PM PS NM NS ZO PS PS PM PB PM ZO ZO PS PS PM PB PB PB ZO ZO PS PM PM PB PB表3 ΔKd的模糊规则表Tab.3 Fuzzy ru le ofΔKdE EC NB NM NS ZO PS PM PB NB PS NS NB NB NB NM PS NM PS NS NB NM NM NS ZO NS ZO NS NM NM NS NS ZO ZO ZO NS NS NS NS NS ZO PS ZO ZO ZO ZO ZO ZO ZO PM PB NS PS PS PS PS PB PB PB PM PM PM PS PS PB4 仿真试验模拟方向盘转到180°后释放,对有无回正控制状态下方向盘回正过程进行仿真,仿真过程中车速分别取为10,80 km/h[9].仿真结果如图1和图2所示.图1 低速时转向盘回正情况Fig.1 Returnability at low speed由图1可知,在车速为10 km/h状态下,若无回正控制时,方向盘在短时间内无法回到中位;相比普通PID回正控制,模糊PID回正控制下的转向盘转角响应更快,转向盘能够更好、更快的回到中位.由图2可知,在车速为80 km/h状态下,无回正控制时方向盘会发生严重的回正过头现象,采用回正控制后,回正时间明显缩短,同时几乎无回正超调现象.而且施加模糊PID回正控制比普通PID控制下的转向盘转角响应更快.图2 高速时转向盘回正情况Fig.2 Returnability at high speed综之,加入模糊PID回正控制后的电动助力转向系统在低速和高速状态下都不会发生回正不足或回正超调现象,较好地提高了汽车的回正性能.5 回正性能试验为验证不同车速下的转向回正性能,以BK6120EV型电动客车为试验对象[10],分高、低 2种车速(10,80 km/h)进行了转向回正性试验.试验过程中待侧向加速度达到(4±0.2)m/s2时稳定车速并开始记录,至少记录松手后4 s的横摆角速度响应.图3和图4分别为在车速10,80 km/h下,转向盘左转时得到的回正试验评价曲线,ω为横摆角速度.由图3和图4可知,应用模糊PID回正控制可有效改善系统在低速下的回正不足和高速下的回正超调,提高系统的回正性能.图3 回正试验评价曲线(v=10 km/h)Fig.3 Appraisal curve of returnability at10 km/h图4 回正试验评价曲线(v=80 km/h)Fig.4 Appraisal curve of returnability at80 km/h6 结论(1)以提高系统的回正性能,改善驾驶员手感为目标,结合模糊控制和PID控制的双重优点,提出电动大客车EPS系统模糊自整定PID回正控制策略.(2)模糊自整定PID回正控制策略可根据所设计的模糊规则在线修正 PID控制器参数,提高系统的回正性能.仿真结果表明:加入模糊PID回正控制后的电动助力转向系统在低速和高速状态下都不会发生回正不足或回正超调现象,较好地提高了系统的回正性能.(3)实车试验结果表明:应用模糊PID回正控制可有效保证汽车在不同车速下具有良好的回正性能.参考文献(References)【相关文献】[1] Burton AW.Innovation drivers for electric power-assisted steering[J].IEEE Control Systems Magazine, 2003,23(6):30-39.[2] 高勇,陈龙,袁传义,等.电动助力转向系统回正控制研究[J].农业机械学报,2007,38(5):6-10.Gao Yong,Chen Long,Yuan Chuanyi,et al.Study on return-to-center control of electric power steering system [J].Transactions of the Chinese Society for Agricu ltural Machinery,2007,38(5):6-10.(in Chinese)[3] 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, 2006,27(4):310-313.Lin Yi,Shen Rongwei,Shi Guobiao.Development of electric control unit in electric power steering system of pure electric power bus[J].Journal of Jiangsu University:Natural Science Edition,2006,27(4):310-313. (in Chinese)[4] 何仁,李强,郭孔辉.LQG理论的电动助力转向系统最优控制[J].农业机械学报,2007,38(2): 17-21. He Ren,LiQiang,Guo Konghui.Study on optimal control for electric power steering system based on LQG theory[J].Transactions of the Chinese Society for Agricultura lMachinery,2007,38(2):17-21.(in Chinese)[5] 赵万忠,施国标,林逸,等.基于混合H 2/H∞控制的电动助力系统转向路感 [J].机械工程学报,2009, 45(4):142-147.Zhao Wanzhong,ShiGuobiao,Lin Yi,etal.Road feeling of electric power steering system based on mixed H 2/H∞control[J].Chinese Journal of MechanicalEngineering,2009,45(4):142-147.(in Chinese)[6] Parmar M,Hung JY.A sensorless optimal control system for an automotive electric power assist steering system[J].IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2004,51(2):290-298.[7] Kemmetmu ller W,Muller S,Kugi A.Mathematical modeling and nonlinear controllerdesign for a novel electrohydraulic power-steering system[J].IEEE/ ASME Transactions on Mechatronics,2007,12(1):85 -97.[8] Satake T,Kurishige M,Inoue N,et al.Evaluation of EPS control strategy using driving simulator for EPS[C]∥SAE Technical Paper A:SAE Publication Group,Paper Number:2003-01-0582.[9] 赵万忠.电动助力转向控制策略的关键问题研究[D].北京:北京理工大学机械与车辆工学院, 2008.[10] 申荣卫,林逸,台晓虹,等.电动助力转向系统建模与补偿控制策略[J].农业机械学报,2007,38(7): 5-9.Shen Rongwei,Lin Yi,Tai Xiaohong,et al.Research onmodeling and compensation control strategy of electric power steering system[J].Transactions of the Chinese Society for Agricu ltural Machinery,2007,38(7):5-9.(in Chinese)。

循环球电动助力转向系统控制及补偿策略
循环球电动助力转向系统，是一种新型的汽车转向控制系统，它将汽车点动控制与液
体转向控制相结合，为车主提供一系列的方便、安全和舒适的行驶体验。

它将传统液体转
向控制系统优点—车辆操纵灵敏度高—与电子控制优点—自动调整角度和力矩—联合在一起，实现了新型的汽车转向控制系统。

循环球电动助力转向系统的一大特点是自动调整车辆的前进方向，以便延长车辆的转
向角度。

在液体转向控制中，汽车转向角度随车辆行驶速度的变化而改变，其最大转向角
也不是一个固定的参数。

而循环球电动助力转向系统的调整角度允许车辆的前进方向更改了，从而提高行车的效率和可控性。

循环球电动助力转向系统的另一个重要的特点是自动补偿系统，将根据驾驶行为为车
辆提供恰当的补偿，以确保驾驶者能够安全、稳定的控制车辆。

调整角度后，车辆将会根
据车辆速度及其他外界因素，如坡度、地形等，来补偿可能存在的车辆侧移，使车辆稳定、可控，减少偏移对车辆行驶的影响。

循环球电动助力转向系统也可以用于汽车制动控制以进一步提高整车的安全性能。

系
统可以根据车辆的行驶速度和转向角度来进行实时的力矩补偿调节，减缓车辆制动，保护
车辆的安全。

总的来说，循环球电动助力转向系统是一种新型的控制系统，结合了液体转向控制和
电子控制的优势，可以提高汽车转向灵敏度，并且拥有较好的车辆补偿能力和制动控制能力，弥补了传统液体转向控制系统的不足。

同时，循环球电动助力转向系统的架构也比传
统的液压控制技术更紧凑，更易于安装和维护，可以带来更低的整体成本支出。

[19]中华人民共和国国家知识产权局[12]发明专利申请公开说明书[11]公开号CN 1647984A[43]公开日2005年8月3日[21]申请号200510055247.4[22]申请日2005.03.17[21]申请号200510055247.4[71]申请人北京理工大学地址100081北京市海淀区中关村南大街5号[72]发明人林逸 施国标 王建华 申荣卫 [51]Int.CI 7B62D 5/04B62D 3/08权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 4 页[54]发明名称循环球式电动助力转向器[57]摘要一种循环球式电动助力转向器。

除了包括螺杆、螺母、齿扇、钢球等机械零件外，还包括转矩传感装置、助力电动机、减速机构、电子控制单元等。

电子控制单元根据转向盘转矩与车速确定电动机的目标电流，然后对电动机电流进行反馈跟踪控制。

减速机构输入端与电动机连接，减速机构输出端与循环球转向器中的螺杆或齿扇轴(摇臂轴)连接。

本适用新型可节约能量、在各种行驶工况下提供合适的助力、零件少、质量轻、结构紧凑、装配自动化程度高，是一种节能、安全、环保的车辆动力转向器。

200510055247.4权 利 要 求 书第1/1页 1.一种电动助力转向器，采用循环球式转向机构。

其特征是：采用电动机直接提供助力，助力大小与方向由电子控制单元E C U控制，并经减速机构作用到循环球转向机构中。

2.根据权利要求1所述的电动助力转向器，其特征是：电子控制单元ECU采集转向盘转矩、车速及电动机的电流等信号，通过控制电流实现对电动机输出力矩的调节。

3.根据权利要求1所述的电动助力转向器，其特征是：转矩传感装置中设有一扭杆，通过机械装置，将扭杆的变形放大成角位移或线位移，由角位移或线位移传感器间接测得扭杆的变形，以此得到作用在扭杆上的转矩。

4.根据权利要求3所述的转矩测量机构，其特征是：扭杆变形的大小通过滑套上的螺旋槽放大后，传感器将轴套的轴向位移转换为传感器的电角度，由电位计测得。

第37卷　第1期吉林大学学报(工学版)　Vol.37　No.12007年1月Journal o f Jilin Unive rsity (Engineering and Technolo gy Edition )　Jan.2007收稿日期:2006-03-16.基金项目:北京市科学技术委员会项目(D0305002040111).作者简介:施国标(1972),男,讲师,博士.研究方向:车辆系统动力学与电子控制.E -mail :sgb @电动助力转向系统的建模与仿真技术施国标1,申荣卫1,2,林　逸1(1.北京理工大学机械与车辆工程学院,北京100081;2.邢台职业技术学院汽车系,河北邢台054035)摘　要:概述了电动助力转向系统(EPS )的结构和工作原理,并介绍了电动助力转向系统助力特性的设计方法。

在分析了电动助力转向系统各组成部分数学模型的基础上,构建了基于Sim ulink 的电动助力转向系统仿真模型。

采用了PID 和直流斩波控制策略对电动机目标电流进行闭环跟踪控制。

仿真结果表明:所设计的助力特性较好地协调了转向轻便性和路感之间的矛盾,同时,电动机实际电流较好地跟踪了目标电流,从而验证了控制策略的有效性。

关键词:车辆工程;电动助力转向;助力特性;建模;仿真中图分类号:U461.4 文献标识码:A 文章编号:1671-5497(2007)01-0031-06Modeling and simulation of electric power steering systemShi Guo -biao 1,Shen Ro ng -w ei 1,2,Lin Yi 1(1.S chool of Mechanical and Vehicle Engineering ,Beij ing Institute of T echnology ,Beijing 100081China ;2.Department of Automobile ,X ingtai Vocational and Technical College ,X ingtai 054035,China )A bstract :The structure and w orking principle of the electric pow er steering (EPS )sy stem w ere summa rized and the desig n metho d of the assistance characteristic of the EPS sy stem w as introduced.Fro m the analysis of the mathematical models of the com po nent m odules of the EPS sy stem a simulatio n model based o n Sim ulink w as built.The close -loop control strategies of PID and PWM were adopted to contro l the ta rg et current of the m otor o f the EPS sy stem.The simulatio n results show that the desig ned assistance characteristic alleviates the contradiction betw een the steering agility and the road feel ,and the actual current of the mo to r fo llow s precisely the target current ,proving the validity o f the control strategy.Key words :vehicle engineering ;electric pow er steering (EPS );assistance characteristic ;modeling ;simulatio n 电动助力转向系统的开发一般包括系统总体设计、建模仿真、试验台试验、实车试验、性能优化等环节[1]。

2007年7月农业机械学报第38卷第7期电动助力转向系统建模与补偿控制策略*申荣卫　林　逸　台晓虹　施国标 【摘要】　分析了电动助力转向系统各组成部分的数学模型,建立了基于M atlab /Simulink 的电动助力转向系统仿真模型。

构建了电动助力转向系统的两层控制策略,上层控制策略采用基本助力控制和补偿控制的方法确定目标电流,下层控制策略通过P ID 调节器完成对目标电流的准确跟踪控制。

仿真结果表明,设计的控制策略解决了转向轻便性和路感的问题,同时改善了转向的动态效果和回正能力。

关键词:车辆　电动助力转向　数学模型　补偿控制中图分类号:U 463.4文献标识码:AResearch on Modeling and Compensation Control Strategy ofElectric Power Steering SystemShen Rong wei 1　Lin Yi 1　T ai Xiaohong 2　Shi Guobiao1(1.B eij ing I nstitute of T echnology 2.X ingtai Vocational and Technical College )AbstractThe mathematic m odels o f electric pow er steering sy stem w er e analyzed and the simulation model based on M atlab/Simulink was built.Tw o layers contro l strategies w er e pro posed,w hich are top layer co ntrol strateg y and botto m layer contro l strateg y .T he top layer co ntrol strateg y calculates the target current by the methods o f basic assist control and compensation contro l ,and the botto m layer co ntrol strategy regulates the actual curr ent to tr ack the tar get current by the PID controller.The sim ulation results show ed that the problem s o f steering easiness and ro ad feel w ere solved ,the steer ing dynamic effect w as impr oved ,and the return ability w as increased .Key words Vehicle,Electric po wer steering ,M athematic model,Compensation control收稿日期:2006-03-07*北京市科委奥运用电动客车项目(项目编号:D0305002040111)申荣卫　北京理工大学机械与车辆工程学院　博士生,100081　北京市林　逸　北京理工大学机械与车辆工程学院　教授　博士生导师台晓虹　邢台职业技术学院汽车工程系　讲师,054035　河北省邢台市施国标　北京理工大学机械与车辆工程学院　讲师 引言电动助力转向系统(EPS)由于具有节能、环保和助力性能好等优点而受到越来越多的关注。