容易得到从最低车速到最高车速的系列的回正性能曲线,转矩性能能使电动转向系统转向能力得到显著的提高,同时提供了与车辆动态性能相适应与转向回正性能,而传统的液压助力转向系统没有此功能。增强了转向跟随性能,减小了转向迟滞效应。在中,助力机构和电机直接相连,其能量直接可用于车轮的转向。可系统利用惯性减振器的作用,使车轮的反转和转向前轮摆振很大的程度减小，从而使汽车的抗扰动能力大大增强。国内外的发展概况由于元件少，所以方便组装，并特别适合于使用在小排量发动机的微型车。些发达国家，电动助力转向器比较成熟。年月，日本在铃木的汽车配备了系统，然后应用到奥拓车。在此之后，在日本得到迅速发展。日本公司，德国和公司，也已经开发自己的。本田在爱克跑车配备了，市场反应效果良好。的汽车，三菱汽车也配备了系统。欧洲和美国研发投入了巨大的财力和人力。德尔福汽车成功为大众波罗欧宝和菲亚特开发了。自年以来，开发的最初应用于乘用车，但以后用在福特嘉年华和的汽车，两大汽车公司和德尔福生产能力已达万台，并在全球汽车零部件市场销售。在年，德国梅赛德斯奔驰和西门子汽车两家公司共同投资万英镑。目前，已被应用在汽车上，其优异的性能已得到公认。随着直流电动机性能的不无锡太湖学院学士学位论文断改进,助力能力将进步地提高，并进步扩大其应用范围，并将可能在动力转向领域中占据主要地位。根据公司的预测,年全世界所生产的轿车中将有装有。尤其是混合动力汽车低排放汽车电动汽车和燃料电池汽车四大车，将能够构成汽车未来发展的主题，带来光明的应用前景。技术在国外日趋成熟。为了以进步扩大市场份额，日本日本韩国万都美国德国等相继在中国成立了生产企业，这些企业占据并垄断着国产车型市场。在中国，研究起步较晚，国内汽车电子行业的整体发展落后，再加上国外的技术垄断和封锁，可以实现大规模生产的国内生产商少，导致装配率较低。数据显示，年，国内汽车产销量万以上，但只有装配率，外商独资企业和合资企业占约的市场，而当地企业只占有约的市场份额。自主品牌奇瑞，荣威，夏利和吉利豪情等高端车装备，其他品牌很少装配的，而荣威系列和奇瑞自主汽车产品，高价格，但销量不大，合资车标准类型主要有汽丰田，汽大众迈腾，汽丰田皇冠和锐志，汽丰田，上海大众，东风本田，广汽丰田汉兰达，上海排量升大众。这些高端汽车的市场销售，价格均超过万。国内部分院校，科研机构和企业的技术的研究和开发已初见成效。中国太平洋世纪汽车系统有限公司，通过了收购通用汽车的耐世特汽车转向系统业务，有可能获得核心技术。本课题应达到的要求本文首先对的工作原理及国内外现状作了分析，分别建立了机械转向系统数学模型动力学的数学模型，同时粗略介绍电动转向系统中的三种控制模式助力控制模式，回正控制模式，阻尼控制模式。通过数学模型和控制理论进行助力控制模式仿真分析。论述了系统的特点优点主要类型以及研究现状和发展前景。介绍了系统的组成和工作原理。应用软件分别建立机械转向系统系统基于控制的的模型，进行仿真，最后给出控制策略。给出本文研究的结论不足之处和展望。汽车电动转向器动力学建模与控制仿真研究电动转向系统的动力学模型电动转向系统的结构和工作原理图是典型的转向轴式电动助力转向系统结构简图，电动助力系统是根据机械转向系统的基础上进行改进的。图系统结构简图该电动助力转向系统主要由四部分构成，分别为机械转向装置转向助力机构扭矩传感器和控制装置。助力电机助力电机的主要功能是根据控制单元的指令输出合适的助力转矩，是电动转向器的动力源，采用无刷永磁式直流电动机表是本课题所采用电机的参数。采用电机的参数表类型直流电机最大电流额定电压额定转速额定扭矩感应系数电枢绕组电阻无锡太湖学院学士学位论文离合器离合器使用电磁式离合器，它案装在减速机构侧。根据车速的快慢来控制离合器的控制单元，其作用是确保只能在预先设定的车速范围内工作。如果停车或车速低于设定值，接合离合器，电机提供助力。当超过设定车速时，切断离合器，电机将停止工作，转向系统转为手动转向。另外，如果电机发生故障时，离合器也将自动分离。扭矩传感器扭矩传感器由钢球扭杆滑块电位器和环等构成。它的工作原理为将扭杆检测的方向盘扭矩的方向和大小，经钢球滑块环转换为机械位移信号，再经电位器转换为电压信号，输入控制单元。图为扭矩传感器特性曲线，横坐标为方向盘的扭矩，纵坐标为扭矩传感器输出电压值。由图上可以看到扭矩传感器有两个输入端，分为主信号端和副信号端。这两个信号都进入控制单元，并作为输入信号。方向盘不转动，即在中间位置，两个信号电压都为。方向盘右转时，端电压大于，右转扭矩与端电压成比例的增大，般情况下，中方向盘最大输入扭矩为，此时，端电压为。方向盘左转时，端电压小于，方向盘左转随受到的扭矩增大，端电压成比例善系统响应性能。令，并分别令和，搭建比较框图如图所示。研究微分系数对转向系统的影响，见图图和图。图比较系统仿真框图汽车电动转向器动力学建模与控制仿真研究时间齿轮齿条位移图微分系数对齿轮齿条位移的影响时间方向盘转角图微分系数对方向盘转角的影响时间扭矩传感器图微分系数对扭矩传感器的影响无锡太湖学院学士学位论文通过图图和图可知当比例系数相同时，微分系数不同的情况下，能达到相同的稳态值。但随着的增大，系统的响应速度变快，瞬态特性改善。但增大，超调量也增大，所以微分系数也不能选取过大。不同系统的比较仿真与分析保持机械转向系统系统和基于控制的系数参数不变时，单位阶跃输入时，研究三种系统的稳定性快速性和准确性。搭建如图所示的系统模型图。研究三种方式对系统的影响，见图图和图。汽车电动转向器动力学建模与控制仿真研究图三种系统比较框图时间齿轮齿条位移图三种种系统对齿轮齿条位移的影响时间方向盘转角图三种系统对方向盘转角的影响时间扭矩传感器无锡太湖学院学士学位论文图三种系统对扭矩传感器的影响对图图和图这三图研究分析可得加入控制系统，比纯机械转向系统的及方向盘转角阶跃响应超调量明显减小，调节时间缩短，说明系统的瞬态稳定性得到很好的改善但是扭矩传感器的单位阶跃响应波动变大，超调量较大，调节需要的时间较长，这说明电机内部的波动使系统稳定性不是很好，当加入控制，这种现象明显改善，说明提高系统稳定性，所以设计的控制器满足要求。保持系统基于控制的系数参数不变时，不同频率的正弦输入时，研究系统的稳定性快速性和准确性。搭建如图所示的系统模型图，比较两种系统的动态性能，见图和图。图两种系统对扭矩传感器的影响时间扭矩传感器无有图两种系统对扭矩传感器的影响汽车电动转向器动力学建模与控制仿真研究时间扭矩传感器无有图两种系统对扭矩传感器的影响通过对以上两图分析比较可知同种频率下，有控制下的比无控制下的波动更小不同种频率下，频率越大，无控制下的波动越大，而有控制下的波动小且几乎没变化。可以说明所采用的控制方法能够有效了扭矩传感器转矩的波动，能对提高的操作稳定性。以上两个图可以模拟驾驶员松开转向盘，地面给系统个冲击，对系统的影响。无锡太湖学院学士学位论文结论与展望主要结论电动助力转向系统作为项高新技术产品，它涉及到诸多领域。它能使汽车安全性得到明显提高，能源得到了节约，并有利于环境的保护，同时还可以实现产品的模块化，是项紧扣汽车的潮流，符合未来汽车发展的产品。通过仿真和研究初步证明所建立数学模型的正确性和设计控制器的相对合理性，研究成果主要体现在如下以下几方面介绍了系统的特点与液压转向系统的优点以及国内外研究现状和应用与发展前景。对系统的组成工作原理及各部分特点进行了介绍。对系统助力特性进行分析，介绍三种典型助力曲线，并详细对转向系统进行动力学分析，列出了相关的动力学方程。初步介绍了系统的控制策略。三种控制模式为助力控制模式回正控制模式阻尼控制模式。本文重点研究助力控制。对转向系统分别建立了机械转向系统系统和基于控制的系统，并应用进行仿真，并达到了预计的设想和要求。不足之处及未来展望由于能力和时间有限，仅仅完成从初步研究上的理论成果，由于实际情况的限制，并没有通过实验来应证理论的正确性，除此以外，需要从以下几个方面的做深入地进步研究在建立转向系统模型时，也可以考虑到其它汽车的系统对转向系统的影响，这样才能建立更加精确的数学模型。本文仅仅设计了基于控制的系统，还可以考虑用其他控制手段来设计系统，如最优控制模糊控制等现代控制方法，并可以用这些控制方法与基于控制的系统进行对比研究与分析，找出相对比较好的控制方法。将控制器实现，研制出相对完备的控制器应用到汽车上。汽车电动转向器动力学建模与控制仿真研究致谢本论文是在陈炎冬老师的认真指导下完成的。老师对我论文工作中遇到的困难问题提出了行之有效的解决办法。值此成文之际，谨向老师表达我衷心的感谢和致以崇高的敬意,在此也要深深地感谢我的家人，以及所有帮助过我的朋友同学，他们直在默默地支持着我的学习与工作，是他们的殷切期望鼓励着，鞭策着我次次克服困难，不断进步。无锡太湖学院学士学位论文参考文献林逸，施国标汽车电动助力转向技术的发展现状与趋势公路交通科技姚胜华电动助力转向系统的研制汽车科技施淑洪，郑荣良电动助力转向系统及系统模型分析江苏大学学报王望予汽车设计北京机械工业出版社，郭建新电动助力转向系统的研究与开发机械设计与制造工程肖生发，冯樱电动助力转向系统助力特性的研究湖北汽车工业学院学报赵燕电动转向器中助力控制器的研究汽车科技崔九同电动助力转向器动力学分析与控制器研究武汉武汉理工大学，清华大学理论力学教研室理论力学上册北京高等教育出版社，秦曾煌电工学上册北京高等教育出版社，于林发汽车电动转向系统的仿真技术研究西安长安大学，董玉红，徐莉萍机械控制工程基础北京机械工业出版社，吴文江基于控制理论的汽车电动助力转向控制系统研究北京北京交通大学，杨翠如直接电压型静态性能分析和动态仿真研究太原太原理工大学，何正风动态仿真实例教程北京人民邮电出版社，唐向宏，岳恒立，邓雪峰及在电子信息类课程中应用北京电子工业出版社，汽车电动转向器动力学建模与控制仿真研究附录图图和图相关程序齿轮齿条位移对方向盘转角单位阶跃输入响应时间齿条齿轮位移齿轮齿条位移对方向盘转角单位阶跃输入响应时间齿条齿轮位移齿轮齿条位移对