助力转向系统的仿真及性能分析
乘用车电动助力转向系统匹配与仿真分析的开题报告
乘用车电动助力转向系统匹配与仿真分析的开题报告一、研究背景及意义随着电动汽车的不断普及和推广，电动助力转向系统作为电动汽车控制系统的一个重要组成部分，正在得到越来越广泛的应用。
因此，研究乘用车电动助力转向系统的匹配与仿真分析，具有重要的实践意义。
乘用车电动助力转向系统的匹配可以帮助汽车制造商在生产过程中合理选择电动助力转向系统的参数和控制策略，从而使汽车的转向性能更加稳定、灵活和安全。
同时，对电动助力转向系统的仿真分析可以帮助汽车制造商在生产过程中优化系统设计，降低成本，提高产品质量和性能。
二、研究目标和研究内容1. 研究目标本研究旨在探究乘用车电动助力转向系统的匹配问题，并利用仿真分析方法对系统性能进行评估，为汽车制造商提供优化电动助力转向系统设计的参考。
2. 研究内容（1）乘用车电动助力转向系统的构成和原理（2）电动助力转向系统匹配的基本原则和方法（3）电动助力转向系统的建模和仿真分析（4）验证仿真结果与实际测试结果的一致性三、研究方法和技术路线本研究采用文献研究、理论分析和仿真分析相结合的研究方法，具体技术路线如下：（1）文献研究和理论分析：查阅相关文献资料，了解乘用车电动助力转向系统的构成、工作原理和匹配原则等相关理论知识。
（2）电动助力转向系统的建模和仿真分析：利用MATLAB/Simulink 等软件工具，对电动助力转向系统进行建模和仿真分析，并进行系统参数优化和性能评估。
（3）验证仿真结果与实际测试结果的一致性：利用实车测试等方法，对仿真结果进行验证和对比分析，评估仿真模型的准确性和可靠性。
四、预期成果和应用前景本研究的预期成果包括：（1）掌握乘用车电动助力转向系统的构成、工作原理和匹配方法等相关理论知识。
（2）建立乘用车电动助力转向系统的仿真模型，并对系统进行参数优化和性能评估。
（3）验证仿真结果与实际测试结果的一致性，评估仿真模型的准确性和可靠性。
（4）为汽车制造商提供优化电动助力转向系统设计的参考，提高产品质量和性能。
汽车电动助力转向特性分析-标准排版的本科论文
汽车电动助力转向特性分析摘要：汽车电动助力转向系统(Electric Power Steering System简称EPS)是近年来发展起来的种新型动力转向系统，具有节能、质量轻、安全、环保等一系列优点，正逐步取代传统的液压助力转向系统，成为未来汽车转向系统的发展方向，其出现并迅速成为世界汽车技术研究的热点。
汽车转向系统的发展经历了从简单的纯机械转向系统、液压助力转向系统，电控液压助力转向系统，到更为节能、操纵性能更好的电动助力转向系统这几个阶段。
本文论述了EPS的特点、工作原理、结构组成、国内外的研究现状，通过对EPS各组成部分和汽车转向系统的分析出了EPS性能评价指标，并对三种助力特性曲线的特点进行了分析和比较。
EPS系统作为今后汽车转向系统的发展方向，这给EPS带来了更加广阔的应用前景。
关键词：电动助力转向；特性；发展Electric Power Steering Characteristics were AnalyzedAbstract ：EPS is a new type of automobile steering system，which has the advantages of saving fuel，light，safety and producing less pollution. EPS is taking the place of HPS gradually and becoming the trend of steering system. It is rapidly become the hotspots in the research of automobile technology of the world.The developing process of steering system has experienced several phases from the simple Mechanical Steering System, Mechanical-Hydraulic Steering System to Electric-Hydraulic Steering System，till the Electric Power Steering System(EPS) with lower energy consumption and higher performance.The article discusses the characteristics of EPS，working principle，composition and the research status of domestic and abroad. Through the analysis of components of EPS system and the steering system, then the state function of the combination system model was deduced and the model for simulation was built in this paper. Given the EPS performance evaluation，analysis and compare the three types of assist characteristic，and then design a new type of assist curve in order to reduce the steering force which based on the parameters of a certain type of car. EPS has a great use in future.Keyword: Electric power steering Characteristic Development目录1 绪论 (1)1.1研究的目的和意义 (1)1.2国内外发展状况 (3)1.2.1国外发展状况 (3)1.2.2 国内发展状况 (4)2转向系统的概述 (6)2.1转向系统的发展过程 (6)2.1.1机械式转向系统 (6)2.1.2液压式助力转向系统(HPS) (7)2.1.3电液式助力转向系统(EHPS) (8)2.2电动助力转向系统 (10)2.2.1电动助力转向系统的结构 (10)2.2.2电动助力转向系统的工作原理 (11)2.2.3电动助力转向系统的类型 (13)2.2.4电动助力转向的关键技术 (14)2.2.5电动助力转向系统的优点 (15)3 电动助力转向系统受力与性能分析 (17)3.1电动助力转向系统受力 (17)3.2 理想转向盘力矩的研究 (18)3.3电动助力转向系统性能的主要评价指标 (19)3.3.1 转向回正能力评价 (19)3.3.2 转向轻便性评价 (19)3.3.3 转向盘中间位置操纵稳定性评价 (20)3.3.4 转向盘振动评价 (20)3.3.5 转向路感及路感强度 (21)4 电动助力转向助力特性研究 (22)4.1助力特性曲线定义 (22)4.2转向助力特性曲线设计概述 (22)4.3电动助力特性曲线类型 (23)4.3.1直线型 (24)4.3.2折线型 (25)4.3.3曲线型 (25)4.4不同助力特性曲线参数的影响 (26)5 结论与发展 (29)5.1结论 (29)5.2发展 (29)参考文献 (30)1绪论随着我国经济的持续发展，人民生活水平不断提高，汽车渐渐走入人们生活中，成为现代步伐的工具，而随着汽车保有量的增加以及由此带来的一系列问题，使得“安全、节能、环保”成为未来汽车发展的三大主题。
基于六自由度平台的电动助力转向系统(EPS)试验仿真分析
7310.16638/ki.1671-7988.2021.08.024基于六自由度平台的电动助力转向系统（EPS ）试验仿真分析*郑晓东1，朱留存1,2,3*（1.北部湾大学机械与船舶海洋工程学院，广西 钦州 535011；2.北部湾大学先端科学技术研究院，广西 钦州 535011；3.扬州大学信息工程学院，江苏 扬州 225127）摘 要：通过对电动助力转向系统（EPS ）的原理分析，给出了一种六自由度的电动助力转向系统（EPS ）试验仿真平台，并利用Matlab/Simulink 构建了电动助力转向系统（EPS ）试验仿真平台的仿真模型，用以对于电动助力转向系统在各种实验条件、各种工况下的试验仿真分析，从而得到其在各种情况下所需的助力电流和助力转矩，用于对电动助力转向系统的设计和开发。
关键词：六自由度；电动助力转向系统（EPS ）；电动助力转向系统试验仿真平台；助力转矩；助力电流 中图分类号：U463.4 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2021)08-73-04Simulation Analysis of Electric Power Steering System (EPS) Test Basedon Six Degrees of Freedom PlatformZheng Xiaodong 1, Zhu Liucun 1,2,3*（1.School of Naval Architecture & Ocean Engineering, Beibu Gulf University, Guangxi Qinzhou 535011; 2.Advanced Science and Technology Research Institute, Beibu Gulf University, Guangxi Qinzhou 535011;3.College of Information Engineering, Yangzhou University, Jiangsu Yangzhou 225127）Abstract: Based on the principle analysis of the electric power steering system (EPS), a six-degree-of-freedom electric power steering system (EPS) test simulation platform is given, and use Matlab/Simulink to build a simulation model of the electric power steering system (EPS) test simulation platform, for the simulation analysis of the electric power steering system under various experimental conditions and working conditions, so as to get the boost current and boost torque needed in various situations, for the design and development of electric power steering systems.Keywords: Six degrees of freedom; Electric power steering(EPS); Electric power steering system test simulation platform; Boost torque; Boost currentCLC NO.: U463.4 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2021)08-73-04前言电动助力转向系统的助力特性曲线都是通过对不同车型不同工况的实验数据进行拟合的方法来确定[1]，这样获取试验数据的周期长，研发成本高，需要复杂的数学计算且精度不高，同时在复杂的车况下实验员安全隐患增大。
某车型转向系统NVH性能分析与优化
某车型转向系统NVH性能分析与优化摘要：本文首先针对某车型怠速时转向系统NVH性能存在的问题进行深入的分析，在此基础上将仿真分析与试验测试方法之间实现了有效的结合，然后针对车型转向系统NVH性能优化措施进行了深入的探究，希望能为相关人员提供合理的参考依据。
关键词：转向系统；NVH性能；分析；优化目前，随着我国社会经济的不断发展，人们对于生活舒适度提出了更高的要求，从而对汽车NVH性能引起了高度的重视。
在汽车行驶过程中，转向系统通常会产生振动和噪声现象，并且驾驶员可以对这些现象进行直接的感受，对于整个汽车NVH性能的发挥产生了非常重要的影响。
在对汽车转向系统以及仪表板总成进行设计的过程中，对有限元法进行充分的利用，在此基础上不但可以减少成本的投入，同时还能对转向系统与仪表板安装横梁总成的NVH性能进行准确的预测。
1某车型转向系统有限元分析1.1有限元模型的构建本文在对转向系统有限元模型进行构建的过程中，主要是采用Hypermesh有限元软件来进行，在对有限元模型进行计算的过程中，保证最终的计算结果具有一定的准确性，在此基础上针对该模型进行了相应的优化处理工作，比如对安全气囊进行了集中的模拟，在对钣金件进行模拟的过程中，主要是采用shell单元来进行，在对方向盘以及是十字节进行模拟时，采用实体单元方法来进行。
1.2模态分析在已经构建完善的有限元模型基础上，然后通过MSC.Nastran完成了相应的分析工作，对最终的结果进行求解，其计算结果如下表1所示。
表1 转向系统仿真结果与试验结果对比由上表中所显示的相关数据可以了解到，有限元仿真结果可以符合最终的试验测试结构，并且误差控制在了6%以内，其中1阶固有频率的误差为1.51%，在对转向系统模态结果分析与计算的基础上，可以对有限元模型的准确性进行有效的判定。
1.3模态优化结合实验过程来看，该车型在怠速状态下，其方向盘1阶固有频率与发动机激励频率之间存在共振现象，这就会造成在怠速状态下时，方向盘产生非常大的振动现象。
汽车电动助力转向系统的PID控制仿真
1 PID控制PID调节器是通过利用偏差的比例、积分以及微分控制的调节器的简称,是一种被广泛成熟应用在连续系统的调节器。
2 模拟PID调节器在连续控制系统中,模拟PID调节器是一种线性调节器。
模拟PID控制系统的方框图如图1所示。
其中 r n 为设定值; n 为系统汽车电动助力转向系统的P I D 控制仿真邵春祥(江苏省淮安生物工程高等职业学校 江苏淮安 223200)摘 要:电动助力转向系统的助力特性是系统要研究解决的关键问题之一。
但是电机的控制也是该系统的关键。
本章主要采用PID控制对电机的控制进行仿真研究。
关键词:电动助力转向 PID控制 仿真中图分类号:TP273文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2013)08(a)-0123-02输出; r e n n 构成控制偏差,为PID的输入; u 为PID控制器的输出,也是被控对象的输入。
模拟PID调节器的控制规律为:001()tp DIdeu K e edt T u T dt(1)式中, p K 为比例常数; I T 为积分常数; D T 为微分常数。
比例调节器在模拟P I D 控制器中的作用就是能够瞬间对偏差做出快速反应。
控制器在偏差产生的瞬间马上做出控制反应,使控制量变化向减少偏差的方向,而比例系数 p K 决定着控制作用的强弱。
式1表明,第一项只有在存在偏差的时候才会输出控制量。
所以,针对像直流电机的电枢电压调速等大部分控制对象,就需要适当的增加和转速以及机械负载有关的控制量 0u ;不然单纯的依靠比例控制器容易产生稳态误差。
积分控制器将输出偏差累计结果作为作用。
只要偏差存在在调解过程中,积分器就会不断增加输出,一直到偏差e＝0,才能维持输出u成为一个常量,这样才能保证设定值 r n 不变的情况下系统逐步稳态。
所以系统即使不适量的增加控制量 0u ,拥有积分控制器也能消除输出的稳态误差。
3 PID控制参数的选择采样时间在PID控制中,相比较系统的时间常数一般都是很短的。
汽车电动液压助力转向系统的仿真分析
等行车信息判断行车状态 ， 对各执行机构输出相应 的 指令 ， 控 制 电动 油泵输 出相 应 流 量 的油 液 以驱 动液 压
动力 缸 提供符 合行 车工 况 的转 向助力 。 当转 向盘 停止 转动 ， 动 力缸 暂 时还能 继续 工作 ， 导致 转 向齿 轮继 续转 动， 使扭 杆变 形减 小 ， 直 到 恢 复 自由状 态 ， 此 时 转 阀 回
（ Ｎ Ｊ Ｚ Ｙ１ ２ １ ０ ９ ）
阀， 经回油管路流回储油罐 ， 系统不工作 。
转 动 转 向盘 时 ， 在 转 向操纵 力矩 和路 面 阻力矩 的
作者简介 ： 谭心 （ １ ９ ７ ４ 一） ， 女， 山东文登 人 ， 副教授 ， 硕士， 主 要从事液压技术方 面的科研和教学工作 。
Ｅ Ｈ Ｐ Ｓ由机 械 装 置 、 液 压 装 置 和 电 气 装 置 三 部 分
组成 ， 如图１ 所示 。机械装置主要有转 向盘 、 转向轴 、
扭杆 、 齿 轮齿 条转 向器 和转 向拉 杆 。液 压 装 置 主 要有 油泵 、 储 油罐 、 液压管路、 单 向阀 、 限压 阀 、 转 阀和 液压 动力 缸 。 电气装 置 主要有 车速 传感 器 、 转矩传 感 器 、 电 子控 制 单 元 （ Ｅ Ｃ Ｕ） 和 直 流 伺 服 电 动 机 。其 中转 阀 阀 芯 的上 端 和 下 端 分 别 通 过 销 与转 向轴 和 转 向齿 轮 连 接， 转 阀 阀套 与转 向齿 轮 固结 为一体 。
到 中位 。
收稿 日期 ： ２ ０ １ ２ － ０ ７ － ０ ９
汽车直线行驶时， 方向盘处于 中间位置 ， 扭矩传感
器检 测不 到转 向盘 的操 纵 力矩 ， 这时 Ｅ Ｃ Ｕ控 制 电动机 低速转动， 输 出的油液极少 ， 几 乎 是 无 压 力 地 通 过 转
汽车转向系统动力学性能的仿真分析
汽车转向系统动力学性能的仿真分析汽车是现代社会的必需品之一，而转向系统作为汽车最基本的控制系统之一，也是汽车安全性能最直接相关的部件之一。
转向系统的好坏对于安全行车至关重要。
在汽车设计中，转向系统的动力学性能是一个非常重要的指标，因此对其进行仿真分析可以有效地提高汽车安全性能和行驶稳定性。
汽车转向系统的动力学性能受到多种因素的影响，如转向系统的目标点、转向系统的转向角度、车辆的速度、地面的摩擦力等等。
因此，分析转向系统的动力学性能不仅需要考虑转向系统本身的特性，还要考虑车辆的实际行驶环境以及路面的状态。
为了对汽车转向系统的动力学性能进行分析，可以利用虚拟仿真技术来模拟汽车转向过程中的各项数据，并通过数据分析来得出转向系统的动力学性能指标。
虚拟仿真技术是指利用计算机模拟现实世界中各种场景和物理过程的技术，通过分析和计算来得出需要的结果。
在进行汽车转向系统的动力学性能仿真分析时，需要先构建汽车转向系统的模型，并且确定好模型的各项参数。
一般来说，模型的参数可以根据车辆的实际情况进行调整，如车辆的长度、车宽、质量、轮胎压力等等。
通过模型构建和参数的确定，可以为汽车转向系统的仿真分析提供可靠的数据。
在进行仿真分析时，需要将模型放置在特定的环境中，如模拟特定的道路、交通状况等等。
然后，将各种力和扭矩作用于模型上，以模拟汽车在实际行驶过程中的环境和载荷。
通过对模拟过程中所得到的数据进行分析，可以得到很多有价值的信息。
如汽车的行驶稳定性、转向系统的响应速度、转向优化效果等等。
这样，设计师们可以通过仿真分析来修改和优化转向系统的设计方案，以提高汽车的行驶稳定性和安全性能。
值得注意的是，汽车转向系统的动力学性能仿真分析需要借助一些现代化的仿真软件，如Msc.Adams、MATLAB、AutoCAD等等。
这些专业仿真软件可以大大提高仿真分析的精度和准确性，从而得到更加可靠的分析结果。
总而言之，汽车转向系统的动力学性能仿真分析对于汽车设计和生产来说是非常重要的。
电动助力转向系统阻尼特性分析及测试方法
第37卷第5期 2015-05(上【99】电动助力转向系统阻尼特性分析及测试方法The analysis and test method of damping characteristicsfor electric power steering system李绍松 1,2, 牛加飞 2, 于志新 2, 李连京 2, 钟博浩 2LI Shao-song1,2, NIU Jia-fei2, YU Zhi-xin2, LI Lian-jing2, ZHONG Bo-hao2(1. 长春工业大学汽车工程研究院 , 长春 130012; 2. 长春工业大学机电工程学院 , 长春 130012 摘要:电动助力转向(Electric Power Steering,EPS在提供转向助力、减轻驾驶员操纵负担的同时,也能够提高汽车转向性能和驾驶舒适性,进而提高汽车的主动安全性。
建立EPS系统仿真验证平台,分析阻尼补偿控制对汽车转向性能影响,结果表明阻尼补偿控制通过设定阻尼补偿控制系数,可改善EPS动态响应及回正性能。
提出EPS系统阻尼特性测试方法,准确获得转向系统阻尼系数,为EPS阻尼补偿控制系数的设定提供参数依据。
关键词:电动助力转向;阻尼特性;阻尼补偿系数中图分类号:U461.6 文献标识码 :A 文章编号:1009-0134(201505(上-0099-03Doi:10.3969/j.issn.1009-0134.2015.05(上.28收稿日期:2014-12-03作者简介:李绍松 (1986 -, 男 , 讲师 , 博士 , 研究方向为汽车动力学仿真与控制。
0 引言EPS 系统作为电子技术与转向系统相结合的产物, 紧扣现代汽车发展的低碳、环保、安全三大主题 [1],在提供助力、减轻驾驶员操纵负担的同时,也能够提高汽车转向性能,以其优越的性能和特点有逐步替代液压助力转向的趋势[2~4]。
EPS 系统增加了转向电机及减速机构,大幅地增加了转向系统的阻尼,这给驾驶员转向过程中带来了更大的“ 粘滞” 感觉,这种感觉的强弱可以通过对转向助力电机施加阻尼补偿力矩来调整 [5]。
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助力转向系统的仿真及性能分析
配备电动助力装置的汽车转向系统，应尽量不悖于驾驶员原有的驾驶习惯，这样驾驶员才能在转向时得心应手。
转向驱动力矩与助力矩之间的理想关系应具备以下几点：
1）在转向驱动力矩很小的区域内希望助力矩越小越好，甚至不施加助力，以便保持较好的路感和节约能源。
2）在低速行驶低速转向过程中，为使转向轻便，降低驾驶员劳动强度，助力效果应当明显。
3）原地转向时的转向阻力矩相当大，此时应尽可能发挥较大的助力转向效果，且助力矩增幅应较大。
4）随着车速的增升高，转向驱动力矩很小时不助力的区域应增大。
5）原地转向时，助力矩增加到一定值时应保持恒定，以免助力电动机因负荷过大而出现故障。
6）形式转向时，助力矩增加到一定值时也应保持恒定，以便驾驶员驾驶时可以明显感到路面反力的增加，知道安全驾驶。
7)高速行驶时停止助力，以便驾驶员获得良好的路感，保证行车安全。
8）助力矩不能大于同工矿下无助力时的转向驱动，即助力矩应小于转向阻力局，否则将出现“打手”现象。
9）各区段过度要平滑，以避免操舵力出现跳跃感。
EPS典型助力曲线
EPS的助力特性具有多种曲线形式，图2-6为三种典型的EPS助力特性曲线。
这里将图中助力曲线分为三个区，0≤T
d ≤T
d0
区为无助力区，T
d0
≤T
d
≤T
dmax
区
为助力变化区。
1、EPS典型助力曲线
1、直线型助力特性
图1-a为直线型助力特性曲线，它的特点是在助力变化区，助力与方向盘扭矩成线性关系。
该助力特性曲线可以用下列函数表示
式中，I为电机的目标电流；Imax为电机工作的最大电流；Td为方向盘的输入扭矩；K（V）为助力特性曲线的斜率，随车速增加而减小；Td0为转向系统开始助力时的方向盘输入扭矩，Tdmax为转向系统提供最大助力时的方向盘输入扭矩。
2、折线型助力特性
图1-b所示为典型的折线型助力特性曲线，它的特点是在助力变化区，助力与方向盘扭矩成分段型关系，该助力特性曲线可以用下列函数表示。
式中，K 1（V ），K 2（V ）分别为助力特性曲线的斜率，随车速增加而减小；T d1为助力特性曲线梯度由K 1（V ）变为K 2（V ）时的方向盘输入扭矩。
3、 曲线型助力特性
图1-c 为典型曲线型助力特性曲线，它的特点是在助力变化区，助力与方向盘输入扭矩成非线性关系，该助力特性曲线用以下函数表示。
比较上述三种助力特性曲线，直线型助力特性最简单，有利于控制系统设计，并且在实际中调整容易；曲线型助力特性曲线有利于实现连续、均匀助力，但控制复杂、调整不方便；折线型助力特性则介于两者之间，从设计、调整和实用的角度看，采用直线型助力特性可以基本满足实际需要。