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http://www.panyuludengchechuzu.com/ 清远登高车出租, 三水登高车出租, 番禺登高车出租      登高车的经典EPS 的控制模型的动态补偿控制策略?
新闻分类:公司新闻   作者:admin    发布于:2020-11-294    文字:【】【】【


          清远登高车出租, 三水登高车出租, 番禺登高车出租      登高车的经典EPS 的控制模型的动态补偿控制策略?   由于整个系统的阻尼、惯量和摩擦都会对其动态特性有影响,将转向系统等效到小齿轮处的转动惯量和阻尼;由于转向器输入轴和电机之间是刚性连接,故,前轮转角,其中是小齿轮转角到前轮转角的角传动比,于是有:左右量车轮的转动惯量和粘性阻尼;电机转动惯量和粘性阻尼。 当在小齿轮处对系统进行等效时,相当于将那些变量都放大了很多,即放大了几百倍;而把转向轮等效到小齿轮处时,则被缩小了很多倍,根据计算可知,电机的阻尼和转动惯量占整个系统的九成左右,因此其对整个系统的动态特性影响是最大的,故应该着重考虑这一因素的影响。由上文中分析的经典EPS 包含的元素得到,其将汽车的转向系统动力学以及车辆的底盘动力学都看作稳态,为了使转向系统的动态特性得到改善则使用添加各种补偿的方法。在车辆处于稳态时,司机的转向操纵力矩、转向阻力矩和助力力矩他们三者之间是处于平衡关系的,EPS 的控制器会基于驾驶员的转向操纵力矩swT 以及当前的车速来确定出目标的转向助力矩值*aT ,由于*aT 和mi 成正比,mi 和emT 是正比关系,同时助力电机把助力矩施加在转向轴上,所以最后他们之间的关系能够如下表达: 通过EPS 控制器的期望助理增益。根据电机中的转子动力学可知:电机转动惯量和粘性阻尼;是助力电机的负载转矩;助力电机的角速度和角加速度。故电机实际助力矩是再将转向系统动力学和车辆底盘动力学试做稳态,那么转向手力矩。  当车辆需要很大的助力值时,也就是的值很大,此时动态量对转向手感的影响并不大;但是当系统的助力增益比较小的时候,例如在中心区时,这个动态量对转向手感的影响是最大的。所以,为了使转向手感得到提升,经典的EPS 所采用的办法是加入动态补偿控制,从而使动态量得到抑制,这就使得驾驶员在进行转向这一操作时感觉到的粘滞现象等有了大幅的优化。发展到现在这个时间节点,在经典EPS 中,各种补偿的方式方法也都层出不穷,其中经常研究的有使用转矩信号微分或者电机角速度对这种现象进行校正,还有一些研究人员会针对转矩值以 H滤波器来实现补偿控制,从而使转向操作中的粘滞现象也得到了大幅优化。综上分析可知,阻尼补偿和惯量补偿是十分有必要的,尤其是要对电机实现比较精确的控制,大部分情况下会阻尼补偿会使用角速度,惯量补偿会使用角加速度,具体补偿的数值由下式表示: 惯量补偿系数和阻尼补偿系数。



         考虑了阻尼补偿与惯量补偿之后,由于在整个转向机构之间是有着干摩擦的,这些摩擦因素会对转向系统尤其是路感等方面产生不好的效果,所以要减少摩擦对系统的影响,通常会有如下这几种办法:(1)增大回正力矩来相对减少摩擦,主要的办法是是车轮定位参数变大;(2)选择新的材料或者优化润滑设计,使得独立部件的机械损耗减少,例如研究新的EPS 减速器使用的油脂,这种办法也是目前各个厂商大量投入的研究方面之一;(3)控制助力电机来实现对摩擦的主动补偿,进而使摩擦对系统的影响变小。各个学者也都对此进行了很多研究,所用的办法是库伦摩擦模型,这虽然能够达到减少摩擦的目的,但是其中包含有符号函数,致使数值并不能保证平滑的问题;采用的模型与之前是相同的,但其采用的是临界函数并没有用符号函数;为了优化在进行动静摩擦切换时的扭矩突变现象,运用了双曲正切函数,能够保证平滑切换;但上述的方法都没有对Stribeck 效应进行描述。本文中使用的摩擦补偿的模型是根据Lu Gre 的摩擦模型,这个模型中包含了Stribeck 效应、库伦摩擦和摩擦记忆等特性。Lu Gre 模型就是把物体互相接触的那个表面假设为弹性的鬃毛,下表面比上表面刚度更大,摩擦力是由鬃毛的变形产生的,形变量设为z,当施加的外力逐渐变大达到一定的值时,z也变到最大从而产生了滑动现象。摩擦力可通过一阶微分方程表示,摩擦力矩;相对转速的函数;物体间相对速度;鬃毛平均刚度;粘性阻尼系数;鬃毛平均阻尼系数;库伦摩擦力矩;静摩擦力矩,Stribeck 临界速度。



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        主动阻尼控制:在本文之前的分析中已经分析了系统的等效阻尼系数,分析得到,其值与相位裕度值之间是成正比关系的,系统的相对稳定性也随其值的上升而变得更加优秀,致使峰值和所需的时间手减少。主动阻尼控制在车速到80km/h 以上时是必须存在的,在车速40km/h 以下时则可有可无。由于EPS 并不像HPS 或者EHPS 的系统之中有着管件等部分,所以其并不能产生相应的粘性,而粘性现象的存在也会使汽车减少风和微小输入对系统的影响,不会一有输入就立刻转向,所以在电动助力转向系统中要对这一现象进行建模,一般情况下是通过添加主动阻尼来解决,致使汽车的安全性和稳定性得到提高。



        主动回正控制:  在汽车行驶过程中,驾驶员在转向后松开转向盘时,大部分情况下其不会回到正中间,尤其是车速较低的情况下。为了改善这个现象,天合公司提出了在车速5-20km/h 时,进行主动回正控制的需求最大;在英飞凌公司的控制方式中,车速在14-69km/h 的时候要进行主动回正控制。经典的EPS 所采用的办法通常是一个PID闭环控制算法来使得这一现象得到改善,即松手后转向盘能够回到正中间的一种主动回正控制,同时尽量不会出现超调或者转向回正不足的现象。 本文对撒手回正状态进行判断时,判断条件有盘转角、转矩和车速等。首先是对是否要进入撒手回正状态的判定逻辑,当汽车行驶在中低速范围,上一个时刻没有在进行回正控制之时,现在这个时刻如果转速与转向盘转角的方向相反,那么则认为现在处于回正状态,反之则不在回正状态。当判断现在是处在回正状态时,再继续进行比较,如果此时转向盘转角比门限值sw_ rt大并且转向盘力矩比门限值sw_ rtT 小,那么则认为当前正处在撒手回正,否则就不是处在撒手回正的状态;其次对是否要退出撒手回正进行判断,若上一时刻正在回正控制,现在这个时刻如果转角和转速都比设定的门限值小,那么就判定汽车恢复了直线行驶,转向盘在中间位置附近,否则就还在回正状态之下,但如果转向盘力矩在此时始终比门限值大,那么说明在回正过程中驾驶员进行接管,此时也要退出回正控制,反之则继续保持回正状态。为了防止在进入或者退出各个模块时存在误切换的现象,本文使用了计次数的方法,只有当连续多次处在某一个状态时才会进行各种切换,只要切换了控制模式,那么其他所有状态所计的次数全部清零。转向系统中包含了不少非线性元素,其也表现出了比较明显的非线性,就像处于原地转向状态时,力矩值有着明显的迟滞现象,伴着车速一点点升高,这一现象会有一些好转。所以,在面对上述这种比较复杂的系统,单一PID 控制参数的控制效果并不是很好,因此各个公司在设计其主动回正控制算法时,控制参数通常是通过查询几个非线性表来得到在不同车速、转向盘角和转向盘力矩下的参数,来适应系统的非线性特性。



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点击次数:61  更新时间:2020-11-29  【打印此页】  【关闭

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