用于调整和验证电动助力转向控制方法的试验台的开发[外文翻译].rar

用于调整和验证电动助力转向控制方法的试验台的开发

摘要——在这项研究中，一种电动助力转向系统试验台通过对EPS机制、方向盘角度传感器、车速表和力反馈设备进行整合而开发出来。反馈力可以根据方向盘转动角度和车辆速度瞬时计算出来，并通过安装在台架两端作为反馈信号的两个压力传感器来控制。当驾驶员转动方向盘时，力反馈装置可以仿真来自台架的反作用力。此外，由于EPS电机信号与扭矩传感器与数据记录仪相连，此试验台也能进行EPS性能测试实验，例如助力扭矩特性试验和回正特性试验。因此，基于此研究的试验台能在开发阶段给工程师提供更加快速和安全的优化EPS控制策略的方法。

1. 引言
转向系统可根据驾驶员的转向输入来旋转前轮使其按照期望的方向转向。当前轮被驱动时，使车轮趋于返回初始位置的扶正力矩就会产生。尽管这个扶正力矩提供了操纵稳定性，但驾驶员必须要提供足够大的转矩克服此力矩来操纵车辆。大型车辆需要这个相当大的掌舵力。所以，助力转向系统在现代车辆中流行起来。电动助力转向系统是一种直接由电动电机提供协助力的助力转向系统。电动助力转向系统与传统的液压助力转向系统相比具有许多优点，尤其是在发动机效率、空间效率和环境相容性。一套电动助力转向系统有以下两大功能：第一，它能减小掌舵转矩并提供不同的转向感觉；第二，当车轮被驱动时，电动助力转向系统能提高中心回归性能。这些功能通过助力电机的电动控制来实现。在电动助力转向系统控制系统的开发中，有助于在试验台环境下测试和调整控制算法。这种试验台测试能有效的缩短车辆测试的时间，而且在试验台上寻找控制方法的失效处会更安全。这个试验台的主要功能是模拟司机转动方向盘时的经验扶正力矩。这个扶正力矩来自于轮胎与地面的作用力。这三个力（垂直力、侧向力、纵向力）当中的一个作用于轮胎接触面的中间时会有一个杠杆作用进而产生力矩。垂直力产生的力矩是由于中心倾角和中心后倾角的偏移造成的。侧向力力矩的力杠杆形成了机械链（来自于脚轮角）和气动链（来自于轮胎的塑性）。由于侧向力随着车辆速度提高而增加，扶正力矩随着速度的变化而改变。当左右负荷不同时，纵向力也会作用于扶正力矩。一般的，试验台用弹簧来加载转向负荷。这个负荷不能根据车辆速度的变化来自动调整。所以，考察电动助力转向的基本控制算法是很难得。基于此原因，可以在这种试验台上进行的测试是有限的。本研究的目的是开发一种具有在转向齿条处提供控制反应力的力反馈装置的硬件闭环转向试验台。这有益于研发试验台测试的更高精确度和电动助力转向系统转向算法的更快的反馈。