基于CarSim的电动助力转向系统仿真与硬件在环验证

• 作 者: 张玉洁
• 发表日期: 2015年期
• 关键词: EPS CarSim 硬件在环 LabVIEW

随着汽车技术的发展,电动助力转向系统因为具有节能、环保、调整方便、结构紧凑等优点,已成为汽车动力转向技术发展的方向,具有广阔的市场前景。本文依据ECU开发“V”模式流程图中的设计仿真和硬件在环,围绕电动助力转向系统控制策略和硬件在环仿真试验平台等方而进行了研究。首先,以某款小型SUV车作为仿真对象,对EPS系统的机械转向部分和助力电机部分进行了动力学分析。对下层控制策略,设计了直线型助力特性曲线；对上层控制策略,选择了EPS系统的电机控制,设计了基于传统PID控制和滑模变结构控制两种算法的助力控制和PD算法的回正控制。然后,在MATLAB/Simulink中建立EPS系统机械、助力电机和控制器三部分的仿真模型进行仿真,并将结果进行了对比和分析。为了完善仿真结果,利用汽车动力学仿真软件CarSim中完善的整车模型,与Simulink中建立的EPS系统模型进行了联合仿真,并且针对控制算法部分,在CarSim中搭建满足国标试验的工况,进行联合仿真验证本文设计的助力控制算法和回正控制算法的有效性。仿真结果表明：装载了EPS系统时的转向盘转矩明显小于无EPS系统时,表明了本文设计的EPS系统可以使转向轻便性得到提高；在加入回正控制后,转向盘能比未加入回正控制更加快速地回到中问位置,且基本消除残余角；对比PID控制和滑模变结构控制可知,后者因为其结构可变,可达到更好的助力效果。最后,选择NI公司的PXI进行对于EPS系统的硬件在环平台的搭建,按照有关国家标准进行了仿真试验。此平台的搭建基于CarSim和LabVIEW RT的联合仿真。硬件在环台架试验结果表明,此平台能够达到在实验室环境下,利用CarSim整车模型,进行相关的转向性能的试验,验证所设计的EPS控制器的效果,且效果明显。