基于LabVIEW的EPS实时仿真开题报告

1、6一、毕业设计（论文）的主要内容及要求（任务及背景 、工具环境、成果形式、着重培养的能力）1. 收集资料了解eps硬件在环试验台的结构和功能；2. 了解数据采集的原理； 3. 熟悉labview编程及实时仿真原理；4. 设计eps汽车模型、试验台数据采集系统软件、回正力矩加载程序等程序；5. 按毕业设计（论文）的规范化要求撰写不少于1万字的毕业论文，并有300字的中文摘要和250个实词英文摘要；翻译有关英文资料12万个印刷符号。主要的研究内容主要包括：要求该生通过毕业实习、收集资料、阅读文献，在对该课题深入分析的基础上，综合运用所学的基础和专业理论知识，在导师的指导下，应用理论分析、设计、软件

2、仿真等方法，独立制定出较合理的基于实时仿真的eps测试系统设计方案，编写相应程序。通过此次毕业设计，使自己在各方面得到一个很好的锻炼机会，掌握汽车电控系统开发流程和方法，努力提高自己的独立分析问题、解决问题和实际动手能力。二、应收集的资料及主要参考文献1. 汽车工程 期刊，20012014年2. 传感技术学报 期刊，20012014年3. 仪器仪表学报 期刊，20012014年4. 机械工程学报 期刊，20012014年5. 陈锡辉等 labview8.20 程序设计从入门到精通三、毕业设计（论文）进度计划起 迄 日 期工 作 内 容备 注1月10日-2月底3月1日-3月底 4月1日-4月底5

3、月1日5月底6月1日-6月3日收集整理资料查阅文献，在分析和理解基础上，制定出esp硬件在环测控系统的初步设计方案。完成各个子模块程序设计。修改并完善设计方案，完成整体测控系统设计，提交毕业设计论文。修改完善毕业设计论文，准备答辩。 开 题 报 告 （该表格由学生独立完成)建议填写以下内容：1. 简述课题的作用、意义，在国内外的研究现状和发展趋势，尚待研究的问题。2. 重点介绍完成任务的可能思路和方案。3. 需要的主要仪器和设备等。4. 主要参考文献。 1.课题作用意义转向系统是用来改变、保持汽车行驶或倒退方向的的装置，转向系统的作用就是按照驾驶员的意愿控制汽车的运动方向。汽车转向系统的好坏直

4、接影响汽车的安全性、操纵稳定性。因此，作为汽车的重要组成部分，如何设计转向系统，使汽车具有良好的操纵稳定性，始终是汽车厂家和相关科研机构的重要研究课题。时至今日，汽车转向系统的发展主要经历了以下几个阶段：机械转向系统，液压动力转向系统，电控液压助力转向系统，电动助力转向系统，主动前轮转向系统，线控转向系统，目前，eps得到了较为广泛的应用。汽车电动助力转向系统(eps)是汽车的关键零部件。随着eps越来越多的装车使用，其性能的好坏直接影响到汽车的操控性能和行车安全。电动助力转向系统试验台是检测eps性能的有效工具，传统eps实验台可以对eps的零部件性能、产品可靠性等进行测试，但是在反映eps

5、与整车的性能关系的测试还是得依托实车实验，这种方法的成本高，而且测试便捷性不好。国内一些公司、高等院校、科研机构虽然具备研发和生产的能力，但与国外的产品相比还有很大差距。因此,目前迫切需要一种方便、快捷的eps测试系统来取代部分实车实验，从而加快国内eps研发速度。2.国内外eps的研究现状和发展趋势本文在整车多自由度模型和轮胎模型的基础上，利用功能强大的虚拟仪器开发软件labview 建立较完整的实时仿真模型，并在实验平台上完成实时仿真，从而提高实际的控制仿真效果。助力转向系统在经历了纯机械式、液压式、电控液压式、电动助力式以及处于研制阶段的线控式几个阶段。由于传统的动力转向系统一般采用液压

6、助力，其结构复杂、功率消耗大、易泄漏、转向助力不易控制等因素，逐渐被淘汰，而主动前轮转向系统、线控系统又因成本高，技术复杂而很少应用。综合考虑，电动助力转向系统由于技术较成熟，综合性能较好，又能适应现在节能，减排的要得到广泛的应用。在国外,各大汽车公司都在自主研制eps,并且大部分都已经进入量产阶段。 20世纪80年代，日本铃木公司首次开发出电动助力转向系统，并在cervo车上装备了该系统。此后，日本大发汽车公司、本田汽车公司及三菱汽车公司均研制出适合各自车型的eps。美国的德尔福和天和等公司也开发出各自的电动助力转向产品，trw 公司还将航空技术应用到电动助力转向系统的研发上，并于1996

7、年推出了自己的转向轴助力式电动助力转向系统，后来又开发出小齿轮助力式。经过近二十多年年的发展，eps技术日渐完善，应用范围也从最初的微型轿车发展到负荷较大的中、高档轿车配套发展。近年来，电动助力转向系统在中型车辆和重型车辆得到了应用。但是在国内，eps发展较晚，目前尚处于起步阶段,因而在国内eps将具有十分广阔的发展应用前景。国内学者首先是在理论上取得一定的成果。1992年清华大学研究生在导师指导下开始了一些研究。随后几年，清华大学，吉林大学。武汉理工大学等相继开展这方面的研究。国内一批学者取得一定的成果。如石家庄铁道学院杜彦良，北方交通大学吴文江等对系统的跟随性能进行了研究。提出助力转矩的偏

8、差是跟随性能和转向路感的重要参考，而转向盘转矩和转向轴转矩噪声是引起助力转矩偏差的主要因素；并且建立了eps 线性数学模型的状态空间表示方法，忽略了摩擦等系统不确定性因素，采用鲁棒控制算法设计了控制器，采用离线仿真的方法分析了方向盘转矩和转向轴转矩噪声对助力转矩偏差的响应。王其东等对电动助力转向系统进行多刚体动力学建模和仿真，结果表明电动助力转向系统可以实现理想的助力特性。吉林大学的王望予、林逸等进行了电动助力转向系统的匹配设计研究，围绕助力特性、电动机及转矩传感器分析eps 的匹配设计问题。徐建平等开发了一种基于方向盘转角估计的比例积分微分(pid)控制算法，从而提高车辆回正性能，但只是在台

9、架上采用改变弹簧刚度和系统摩擦的方式模拟车速，忽略了整车的实时性对电动助力转向的影响。随后，合肥工业大学的陈无畏、赵林峰等开发了eps 控制模块并进行了实车验证。从国内外的研究来看，2011年中国汽车产销1841.89万辆而eps的产量为532万套，据预测到2014年eps的产量将达到1419万套。装配eps的汽车中外资，合资车占有量超过80%，而本土品牌因为定位低所以eps装配率不高。根据中国磁性材料与器件行业协会预计，到2014年我国汽车上eps的使用率将达到75%左右。研制eps的厂家和科研院所已有好几十家，其中科研院所有清华大学、北京理工大学、天津大学、吉林工业大学及重庆大学等。可见未

10、来eps将占有更大的市场占有率，围绕eps进行的产品开发、匹配、测试等将具有十分重要的意义。从国内外的研究来看，今后eps的研究主要集中在以下几个方面：(1)eps助力控制策略。助力控制是指在转向过程中为减轻转向盘的操纵力，通过减速机构把助力电机的力矩作用到机械转向系上的一种控制模式。助力控制策略的主要目的是根据转向助力特性曲线确定助力电动机的助力大小，辅助驾驶员实现汽车转向。控制策略将是eps研究的重点。(2)系统匹配技术。助力特性的匹配、减速机构及电机的匹配、传感器的匹配以及eps系统与其它子系统的匹配，是整车性能达到最优的关键。(3)可靠性。转向系统是驾乘人员的“生命线”之一，必须保证高

11、可靠性。eps除了要有良好的硬件保证外，还需要良好的软件做支撑，因此对 eps的可靠性提出了很高的要求。3.思路及方案首先，建立车辆动力学模型。使车辆模型尽量与实车相符 并根据信号的输入输出情况对动力学模型的接口进行设置，最终在基于labview的环境下产生一个包含信号输入/输出变量的车辆模型。在这个模型的基础上，对转向的轻便型和回正的敏捷性展开研究。其次，在上述工作的基础上,用labview软件编写基于ni pcl6221数据采集卡的采集程序,对加载力矩信号、方向盘转角信号和方向盘转矩信号进行采集。最后，对整个eps测控系统进行试验,并分析其加载特性和回正性，验证整个试验台的性能好坏。所需实

12、验仪器及设备：eps、计算机、数据采集卡ni pci6221等4.主要内容：（1）建立车辆动力学模型。使车辆模型尽量与实车相符 并根据信号的输入输出情况对动力学模型的接口进行设置，最终在基于labview的环境下产生一个包含信号输入/输出变量的车辆模型。（2）在这个模型的基础上，对转向的轻便型和回正的敏捷性展开研究。（3）其次，在上述工作的基础上,用labview软件编写基于ni pcl6221数据采集卡的采集程序,对加载力矩信号、方向盘转角信号和方向盘转矩信号进行采集。（4）最后，对整个eps测控系统进行试验,并分析其加载特性和回正性，验证整个试验台的性能好坏。（5）得出结论，并提出建议。5

13、.参考资料：（1）汽车理论 余志生编 机械工业出版社 2006.5；（2）汽车设计 王望予编 机械工业出版社 2012.1（3）labview2010从入门到精通 胡仁喜 机械工业出版社 2012.1（4）汽车工程 期刊，20012014年 （5）传感技术学报 期刊，20012014年（6）仪器仪表学报 期刊，20012014年（7）机械工程学报 期刊，20012014年（8）陈锡辉等 labview8.20 程序设计从入门到精通指导教师评语：（建议填写内容：对学生提出的方案给出评语，明确是否同意开题，提出学生完成上述任务的建议、注意事项等） 指导教师签名：2014 年 3 月 15 日 毕业设计过程记录表 （教师填写）序号检查时间检查内容指导教师阶段检查评