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1、第38卷第4期拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車(chē)Vol．38No．42011年8月Tractor＆FarmTransporterAug．，2011基于PID模糊控制的汽車(chē)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力特性研究謝林，唐嵐，王園園(西華大學(xué)交通與汽車(chē)工程學(xué)院，成都610039)摘要:概述了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)的結(jié)構(gòu)和工作原理，在分析電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了基于MATLAB/Simulink的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)仿真模型。采用PID模糊控制策略對(duì)電動(dòng)機(jī)目標(biāo)電流進(jìn)行閉環(huán)跟蹤控制。仿真結(jié)果表明:與未加EPS系統(tǒng)的車(chē)輛相比
2、，采取基于PID模糊控制的EPS系統(tǒng)使車(chē)輛具有良好的助力轉(zhuǎn)向性能，驗(yàn)證了控制策略的有效性。關(guān)鍵詞:電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向;PID模糊控制;仿真;建模中圖分類(lèi)號(hào):TP273;U463．4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006－0006(2011)04－0042－04AssistanceCharacteristicsofAutomotiveEPSSystemBasedonPID－FuzzyControlXIELin，TANGLan，WANGYuan-yuan(SchoolofTransportationandVehicle
3、Engineering，XihuaUniversity，Chendu610039，China)Abstract:ThestructureandtheprincipleoftheEPS(ElectricPowerSteering)systemisintroducedinthispaper．TheEPSwasmodelingandsimulatedintheMatlab/Simulinkaftertheanalysisofthemathematicalmodel．PID－Fuzzycontrolstrate
4、gywasadoptedfortheclosed-looptrackingcontroloftheobjectivecurrentinthemotor．Simulationresultsshowthat:withtheEPSsystembasedonPID－Fuzzycontrol，thevehiclehasabetterperformanceofpowersteeringfeatures，anditprovestheeffectivenessofthecontrolstrategy．Keywords:
5、Electricpowersteering;PID－Fuzzycontrol;Simulationsystem;Modeling隨著汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向向的基本原理為:轉(zhuǎn)矩傳感器與轉(zhuǎn)向軸(或小齒輪(ElectricPowerSteering，簡(jiǎn)稱(chēng)EPS)系統(tǒng)已成為目前軸)連接在一起，當(dāng)轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)矩傳感器把輸汽車(chē)技術(shù)發(fā)展的研究熱點(diǎn)和前沿技術(shù)之一。與液壓入軸和輸出軸在扭桿作用下產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角位移轉(zhuǎn)助力轉(zhuǎn)向(HydraulicPowerSteering，簡(jiǎn)稱(chēng)HPS)相比，換成電信號(hào)傳給電子控
6、制單元(ECU)，ECU根據(jù)車(chē)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有體積小、重量輕、助力性能速傳感器和轉(zhuǎn)矩傳感器信號(hào)，控制電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向［2］優(yōu)、節(jié)能環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向目前已成和助力大小，以實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車(chē)助力轉(zhuǎn)向的實(shí)時(shí)控制。［1］為汽車(chē)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。在此，筆者以轉(zhuǎn)向柱助力式EPS為研究對(duì)象，采用PID模糊控制策略對(duì)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行建模及控制性能仿真分析，以驗(yàn)證控制策略的有效性和實(shí)現(xiàn)EPS較好的助力轉(zhuǎn)向性能。1系統(tǒng)概述EPS主要由機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、轉(zhuǎn)矩傳感器、車(chē)速傳感器、電流傳感器、控制單元(ECU)、離
7、合器、助力電圖1電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖動(dòng)機(jī)及減速機(jī)構(gòu)等組成，如圖1所示。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)Fig．1StructureofEPSSystem收稿日期:2010－11－10;收修改稿日期:2010－11－23基金項(xiàng)目:西華大學(xué)研究生創(chuàng)新基金(167032);四川省科技廳支撐項(xiàng)目(10203061);四川省重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)基金項(xiàng)目(SZD0410)·42·謝林等:基于PID模糊控制的汽車(chē)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力特性研究2系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型2．1汽車(chē)二自由度模型的建立為了便于掌握操縱穩(wěn)定性的基本特性，將汽車(chē)模型縮減為只有沿y軸的
8、側(cè)向運(yùn)動(dòng)與繞z軸的橫擺運(yùn)動(dòng)這樣兩個(gè)自由度的簡(jiǎn)化模型，經(jīng)簡(jiǎn)化之后得到一個(gè)由前后兩個(gè)有側(cè)向彈性的輪胎支承于地面、具有側(cè)向及橫擺運(yùn)動(dòng)的二自由度汽車(chē)模型，如圖2所示。［3］圖3轉(zhuǎn)向系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)圖經(jīng)過(guò)推導(dǎo)整理后可以得到二自由度運(yùn)動(dòng)微分方程Fig．3DynamicStructureofSteeringSystem1(k1+k2)β+(ak1－bk2)ωr－k1δ=m(υ+uωr)前輪等效到轉(zhuǎn)向軸的轉(zhuǎn)角、電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)角分別為θk、uθc、θm;將轉(zhuǎn)矩傳
