Control strategy of a novel electric power steering system integrated with active front steering function

A novel electric power steering system(EPS) integrated with active front steering(AFS) is developed.It has functions of both AFS system and EPS system with two actuator units:the AFS actuator unit and the EPS actuator unit.The AFS actuator unit controls the displacement transfer behavior of the steering system,and improves the handling stability under adverse road conditions by varying the steering ratio directly related to the speed and road conditions.The EPS actuator unit controls the force transfer behavior of the steering system,and improves the steering portability and road feel of the vehicle.Based on a dynamic model,the mixed H2/H∞ control strategy of the EPS actuator and the active steering intervention control strategy of the AFS actuator are designed.The simulation indicates that the novel EPS system with the designed control strategies has obvious advantages in vehicle handling stability and the driver's road feel over the traditional EPS system,and extends the vehicle's steering performance.

Electrical power assisted steering for EVs and HEVs

Electrical power assisted steering (EPAS) is one of the key components, especially for electrical vehicle. It has attracted much attention for their advantages with respect to improved fuel economy and has been widely adopted as automotive power-steering equipment in recent years. EPS (electrical power steering) controllers contain MCU (microprocessor control unit) to implement the complex control algorithms. EPS control strategy development is the core technology of the whole system. To achieve the better performance of driving, both mechanical structures and electrical structures are totally designed as a whole. Model-based development is recommended to software design. There are several trends about EPS’ future, such as high power EPS development, high voltage EPS development and steering-by-wire technology.

电动助力转向系统LQG/LTR控制

建立了电动助力转向系统的数学模型和状态方程,针对电动助力转向系统建模过程中存在模型不确定性和传感器噪声等问题,利用LQG/LTR方法设计了补偿控制器,并进行了仿真计算。仿真结果表明,在加入LQG/LTR控制器后,系统能很好地抑制转向盘转矩波动和转矩测量过程中存在的传感器噪声,具有很好的跟随性和鲁棒性。

基于LQG/LTR的电动助力转向系统控制研究

针对电动助力转向系统中可能存在的路面随机激励、转矩传感器测量所引起的干扰和噪声问题,利用Car Sim/Simulink联合仿真软件平台,建立具有EPS的整车动力学模型,基于LQG/LTR设计EPS的控制策略,并对系统进行稳定性分析。结果表明:基于LQG/LTR控制的EPS能使驾驶员获得助力轻便性及满意转向路感,保证系统的稳定性,能有效抑制系统的干扰噪声。

LQG理论的电动助力转向系统最优控制

通过建立电动助力转向系统的数学模型和计入随机干扰的受控系统状态空间表达式,应用极小值原理设计了线性二次型高斯状态反馈控制器,并基于最优估计理论设计了离散型Kalman滤波器。最后进行了仿真分析,其结果表明采用这种最优控制方法能有效地抑制路面随机激励、转矩传感器的量测噪声、模型参数不确定所引起的干扰以及减少转向盘的振动,使驾驶员获得较满意的路感,设计的最优控制器使闭环系统有较强的鲁棒性,提高汽车的操纵性能。

基于扭矩闭环的人-车协同转向舒适性控制策略研究

为了解决传统电动助力转向系统在变路面附着系数以及载荷变化工况下方向盘力矩的变化影响驾驶员舒适性的问题,提出了一种基于修正线性三自由度动力学模型的扭矩闭环人-车协同转向舒适性控制策略。首先,通过驾驶员风格辨识建立横摆角速度与车速、方向盘力矩的非线性关系;其次,根据此非线性关系与操纵动力学稳态特性得到驾驶员期望回正力矩,再通过考虑车厢侧倾以及悬架导向装置变形的修正线性三自由度模型和轮胎模型对回正力矩进行精确计算,进而构建扭矩闭环控制器;然后,经扭矩闭环控制器计算得到的补偿助力力矩与基本助力力矩进行叠加获得最终的控制力矩。最后,通过Matlab/Simulink软件建立扭矩闭环系统仿真模型,验证了修正动力学模型的准确性,同时也验证了所提出的控制策略能有效减小方向盘力矩的波动,提升了驾驶员的舒适性。

基于LQG-PID的EPS系统最优控制

汽车电动助力转向(EPS)系统因受系统本身模型参数不确定性、路面随机激励和转矩传感器的测量噪声等干扰因素的影响,使用传统PID控制方法已不能满足对其精确控制的要求。通过构建EPS系统的数学模型,并加入随机干扰信号,建立系统的状态空间表达式,在PID控制的基础上设计线性二次型高斯(LQG)状态反馈控制器,即优化的LQG-PID控制。以能耗最小为目标函数,运用Matlab/Simulink对EPS系统进行仿真分析。仿真曲线表明:应用LQGPID控制方法能有效减小系统受到的随机干扰,使能耗及电动机的实际助力电流与目标电流的误差最小,提高了EPS系统的鲁棒性。

基于LQG控制的EPS系统最优控制研究

电动助力转向系统存在着路面随机激励、转矩传感器测量噪声、模型参数不确定所引起的干扰等复杂因素,通过建立电动助力转向系统的数学模型以及加入随机干扰信号的系统状态空间表达式,设计了线性二次型高斯状态反馈控制器和Kalman滤波器。并以能耗及电机的实际助力电流与目标助力电流之间的误差最小为目标函数对EPS系统进行仿真分析,仿真结果表明:采用该最优控制方法能有效的抑制系统的外部干扰,提高系统的鲁棒性,使能耗及电机的实际助力电流与目标助力电流之间的误差达到最小。

轮毂电机电动汽车EPS系统控制策略研究

为降低轮毂电机电动汽车非簧载质量增加对整车操纵稳定性的影响,以某轮毂电机电动汽车电动助力转向系统(Electric Power Steering,EPS)为研究对象,对其参数匹配和控制策略进行研究。设计了目标车型的直线型助力特性曲线,在助力控制的基础上加入阻尼、回正控制,采用PID控制算法对助力电流进行调节。基于ADAMS/Car搭建轮毂电机电动汽车整车动力学模型,通过MATLAB/Simulink搭建EPS控制模型,实现联合仿真。对操纵稳定性进行了转向盘角阶跃和转向盘角脉冲仿真试验,加入EPS控制后,整车横摆角速度、侧向加速度、质心侧偏角值均有所降低。结果表明:研究的EPS控制策略提高了轮毂电机电动汽车的操纵稳定性,具有较好的控制效果。

电动客车电动助力转向回正控制策略

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.

低附着路面条件的EPS控制策略

低附着路面上,车辆自回正力矩显著降低,传统电动助力转向控制策略不能很好地克服这一不利影响,导致车辆回正性能降低,路感丧失甚至带来驾驶员对车辆的误操纵,或导致车辆不能及时回正;在建立基于整车动力学的电动助力转向系统模型的基础上,经电动机电流和转矩传感器测得转矩值,拟合得到当前路面条件下的自回正力矩,同时通过转向盘转角信息计算理想路面条件下的名义自回正力矩,结合路面估计算法,将被识别的路面附着系数等级分为高、中、低,设计基于路面附着系数的助力电流控制策略和基于时变滑模变结构控制的回正控制策略,仿真结果表明可有效改善车辆在低附着路面上的操纵路感和回正性能。建立基于LabVIEW PXI的电动助力转向(Electric power steering,EPS)硬件在环试验平台,并对控制策略进行试验验证,试验结果和仿真结果基本一致。

电动助力转向系统控制技术的研究

从汽车对转向系统性能要求出发,制定电动助力转向系统的相关控制策略,包括助力控制、回正控制及阻尼控制,并通过相关的软、硬件设计实现该控制策略,可对汽车转向过程的各个环节进行控制 为检验所制定控制策略及所设计控制软件的合理性,进行了电动助力转向系统和进口系统装车对比试验,结果表明,自主研发的电动助力转向系统与进口系统性能接近,不仅转向操纵平顺,而且具有良好的助力特性。

纯电动客车的电动助力转向系统的开发与试验

开发设计了一种纯电动客车使用的电动助力转向系统。介绍了该电动助力转向系统的组成和工作原理,分析了其在助力控制模式、阻尼控制模式和回正控制模式时所采用的控制策略。对开发的电动助力转向系统进行了装车试验,试验结果表明,所设计的电动助力转向系统在具有节能、环保等优点的同时,还较好地解决了转向轻便性问题,另外驾驶员具有平滑的手感。

基于转向轻便性及回正性能设计的EPS应用

在建立电动助力转向系统(Electric power steering system,EPS)数学模型的基础上,将方向盘转矩传感器测得的转矩信号和估算的转向盘转角值相结合以判断转向的状态,然后运用模糊比例微分(Proportion derivative,PD)控制进行常规助力控制或回正控制。仿真结果表明,原地和低速条件下转向盘操纵转矩明显降低,车辆回正性能显著提高。并通过相关的软、硬件设计实现所设计的控制策略。为检验控制策略合理性和控制软件可行性以及自主设计控制单元(Electronic control unit,ECU)的可靠性,参照相关国家标准,进行无助力、自主研发的EPS实车对比试验,试验结果与仿真结果相吻合。

汽车电动助力转向控制系统的研究

研究了汽车电动助力转向控制系统的总体结构.介绍了以16位定点DSP为核心的控制器的结构特点;建立了以方向盘转角为输入和转矩信号为输出的控制系统模型;分析了控制策略中的三个关键模块:预估模块、助力控制模块以及回正模块的作用;采用B样条插值的方法设计电机助力曲线,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.按照以上要求开发出了汽车电动助力转向控制器,装车试验表明,助力效果明显、手感及平稳性满足设计要求.

基于Simulink的电动助力转向控制策略仿真

基于Simulink建立了用于分析电动助力转向系统特性的非线性汽车动力学模型。针对转向系统转向轻便性、高速行驶稳定性和回正性的多重目标,制订了包括助力、补偿、回正和阻尼的控制策略。根据方向盘检测转矩和转角制定死区控制,并在此基础上制定了综合控制策略。进行了Simulink仿真分析。结果表明,所设计的综合控制策略在满足转向轻便性和路感要求的同时,可以解决低速回正慢、高速回正超调的问题,在防止电机频繁启动的基础上,可以改善汽车高速行驶稳定性。

低附着路面电动助力转向控制策略

车辆在低附着路面转向时转向阻力矩大幅降低,导致转向盘转矩随之减小,严重影响驾驶员的路感,易导致事故的发生.鉴于此,提出电动助力转向电流补偿控制策略以提高低附着路面驾驶员路感.利用扩展卡尔曼滤波方法估计出低附着路面前轴侧向力,进而计算出补偿电流值.在MATLAB/Simulink中建立系统仿真模型,利用实车试验数据与仿真数据对比,验证了仿真模型的准确性.不同行驶工况的仿真结果显示采用本文提出的控制策略后,转向盘力矩显著提高,使驾驶员在低附着路面下的路感与正常高附着路面相同,可以有效防止驾驶员的误操作,提高车辆行驶安全性.

提高电动助力转向系统动态性能的控制策略研究及实车试验验证

为了改善电动助力转向系统的动态性能,在基本助力控制的基础上引入了电机惯量补偿控制、电机阻尼补偿控制和力矩微分控制。由于电机惯量补偿控制和电机阻尼补偿控制中都需要用到电机转速信号,因此又给出了一种电机转速观测器模型。实车试验的结果验证了上述控制策略能够有效地改善电动助力转向系统的动态性能,能减小转向盘力矩的振荡和超调量,所使用的电机转速观测器的精度基本能够满足控制系统的要求。

电动助力转向系统控制策略的仿真分析

建立了电动助力转向系统的数学模型,根据路感强度的表达式,运用伯德图进行了频域分析,并制定了比例微分助力的控制策略。结合考虑车身侧倾的三自由度汽车模型和轮胎模型,建立了用于分析电动助力转向特性的仿真模型,针对转向轻便性、高速回正性和合适路感的多重目标,进行了方向盘正弦输入和方向盘撒手仿真试验,总结出了控制器参数在不同车速和转向盘输入转矩下的变化规律。

基于Adams和Matlab的汽车EPS控制联合仿真

利用Adams/Car建立了某A级乘用车的多体动力学模型;分析了电动助力转向系统(EPS)的工作原理,在Matlab/Simulink中设计了考虑助力控制及回正控制的综合控制算法,定义了与车辆模型的数据交换接口,并进行联合仿真。在方向盘正弦输入试验中,在常见的40km/h车速下转向时,方向盘最大操纵力矩降低了42.3%,驾驶员获得了更优的路感;在汽车转向撒手试验中,防止了方向盘回正过头,稳定时间缩短了50%,消除了残余横摆角速度。