电动液压助力转向系统控制策略研究及控制器设计

1、独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果，也不包含为获得江苏大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：荔、建笕撕，年胡：阳上，？学位论文版权使用授权书江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊（光盘版）电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容

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3、的安全行驶、减少交通事故以及保护驾驶员的人身安全、改善驾驶员的工作条件起着重要作用。为了提高转向性能，解决转向系统“轻与“灵的矛盾，目前普遍采用助力转向系统。电动液压助力转向系统（）具有能耗降低、助力特性可变、使驾驶员获得良好路感等特点。而控制策略及控制器的设计是系统研究的核心内容。本文首先针对现有车辆进行试验，采集在不同方向盘角速度和车速情况下的电机转速，利用数据分析工具进行分析，为设计控制系统的助力特性提供参考依据，并提出了一种解决助力特性曲线助力盲区的方法。其次，对系统的无刷直流电机控制策略和控制方式进行了研究。无刷直流电机是电动液压助力转向系统的关键部件，其运行状态品质直接影响到系统性

4、能。针对算法不能在线整定的缺点，本文提出了电机速度模糊和电流双闭环控制，并对模糊算法做了分析。在掌握公司系列芯片工作原理的基础上，运用完成了对系统控制器硬件部分的设计，包括电源模块、最小系统、功率驱动模块、车速处理模块等。同时，利用开发平台编制了系统控制程序。最后，台架试验证明，本文控制器及控制策略能够达到预期效果，系统助力大小能够随着车速和方向盘角速度的变化而变化。使得系统低速转向轻便，高速行驶有良好的操纵稳定性。关键词：，助力特性，无刷直流电机，模糊控制，控制器电动液压助力转向系统控制策略研究及控制器设计，丽”，（），（），（）（），：，江苏大学硕士学位论文目录第一章绪论。汽车转向系的发展

5、电动液压助力转向系统国内外研究现状及发展方向电动液压助力转向系统国外研究现状电动液压助力转向系统国内研究现状。电动液压助力转向系统的发展方向课题研究的意义及研究内容。第二章电动液压助力转向系统助力特性分析电动液压助力转向系统助力特性实车试验试验方案试验数据分析助力特性曲线设计本章小结第三章电动液压助力转向系统控制策略分析无刷直流电机基本结构无刷直流电机基本组成电机位置传感器无刷直流电机工作原理电动液压助力转向系统控制策略无刷直流电机双闭环串级控制模糊控制器设计模糊控制基本原理及分类模糊控制器设计步骤。模糊在电动液压助力转向系统中的实现。本章小结第四章电动液压助力转向系统控制器硬件设计单片机的选

6、择飞思卡尔单片机资源简介电动液压助力转向系统的硬件结构方案电动液压助力转向系统硬件总体布局。最小系统电路电源转换电路功率驱动电路电机电流反馈信号处理电路。电机转子位置信号处理电路。方向盘转角角度信号处理电路电动液压助力转向系统控制策略研究及控制器设计车速信号处理电路过载和过热保护电路故障灯电路。电路板电磁兼容设计电动液压助力转向系统控制器软件设计。钙环境介绍本章小结第五章软件开发环境及在线仿真器简介单片机开发工具简介初始化程序电动液压助力转向系统的主流程电机换相检测流程模糊控制（速度闭环）闭环反馈电流转换程序。车速及方向盘转角信号的采集与处理无刷直流电机调制软件抗干扰技术数字滤波软件陷阱看门狗

7、技术本章小结。第六章电动液压助力转向系统台架试验。台架试验设备简介。试验方案台架试验设计试验内容控制器的调试空载试验原地转向试验本章小结总结与展望。矽主要成果工作展望参考文献。附致录。谢攻读硕士学位期间发表的学术论文情况。江苏大学硕士学位论文第一章绪论汽车转向系的发展汽车转向系统分为机械转向系统和助力转向系统两大类。汽车的转向性能是汽车的主要性能之一，它直接影响到汽车的操作稳定性，对于确保车辆的安全行驶、减少交通事故以及保护驾驶员的人身安全、改变驾驶员的工作条件起着重要作用【。为了提高转向性能，目前普遍采用了助力转向系统。液压助力转向系统是最早采用的助力转向系统的形式，但电子技术、电气技术及新

8、的控制策略的应用使得转向系统发生了革命性的变化，助力转向系统由传统的液压助力转向系统（，简称）向电动液压助力转向系统（，简称）、电动助力转向系统（，简称）、线控转向系统（，简称）发展。液压助力转向系统（肿）在机械转向系统的基础上增加了一套液压部件，大体由液压泵、油管、压力流量控制阀体、型传动皮带、储油罐等部件构成，其主要是通过发动机带动液压泵输出液压提供转向助力【】。对于车辆来说，系统存在一定的不足：系统是按转向阻力最大的泊车工况设计的，而汽车高速行驶时转向阻力显著下降，需要操纵力变小，易出现驾驶员路感下降的现象，降低高速行驶操纵性能【】：且以上的汽车行驶罩程是直线行驶，直线行驶时不需要转向系

9、统工作，而系统的油泵始终在发动机驱动下输出液压能，白白消耗能量。系统由发动机驱动油泵提供动力，液压管路会引起振动噪声以及响应滞后等问题。电动助力转向系统（）属于第三代汽车助力转向系统。一般是由扭矩传感器、电子控制单元（）、伺服电机、减速器、机械转向器、以及蓄电池等构成】。汽车在转向时，电子控制单元接收来自转矩传感器的信号，对方向盘拟转方向做出判断，并根据方向盘的转动力矩得到需要的转动转矩。当不需要转向时，系统停止工作，但处于随时可被调用的等待状态。但电动助力转向系统换向时手感较差，抖动较明显，且控制相对复杂。电动液压助力转向系统控制策略研究及控制器设计线控转向系统（）是汽车转向方面最为先进和前

10、沿技术之一。它完全脱离了转向盘和转向轮之间的机械传递部分，通过控制单元协调二者的运动关系，完全依靠电动机提供转向轮偏转所需要的动力。但是如果系统中某些部件出现故障，汽车的转向系统很容易处于瘫痪状态，这将对行车安全构成严重威胁。因此，线控转向系统目前仍处于试验阶段，也只是在一些概念车上出现过，但它却预示着汽车转向技术发展的一个方向。电动液压助力转向系统卿）主要由储油罐、控制器、液压泵、转向电机、车速传感器、方向盘转角传感器等组成（如图）。实时的根据方向盘角度传感器和车速传感器等的信号计算出合适的电机转速，并调节电机达到合适转速。在电机带动下，液压泵将高压油泵入转向阀，当有转向操作时，转阀阀芯和阀

11、套产生相对运动，导致高压油进入其中一个油缸，使左右油缸产生压力差，从而产生助力，另一个油缸的低压油被压出来回流入液压泵。当无转向操作时，高压油不进入油缸，直接回流入油罐。此系统减少了发动机的燃油消耗量，因为所有的工作的状态都是由电子控制单元根据车辆的行驶速度、转向角速度等信号计算出的最理想状态。由此驾驶员在车辆启动或低速行驶时，助力转向系统可以提供较大的助力，使转向轻便。而当车速偏高时，助力减少，驾驶员不会有车身发飘的感觉【”。相比于传统的，在一定程度上节省了汽车油耗；同时，由于助力可变，因此也改善了助力特性。但制造成本偏高，且仍无法避免因液压油的泄漏而造成的污染。图结构图江苏大学硕士学位论文

12、电动液压助力转向系统继承了液压助力转向系统的优点，同时也发展了自己特色。主要表现在以下几个方面【印，：（）能源损耗降低。系统利用单独的电机驱动液压泵，根据车辆速度和方向盘角速度的变化，电控单元控制电机工作在不同转速下，从而降低燃油和能量消耗。传统的系统液压泵由发动机驱动，液压泵必须按车速最低时提供最大的助力来设计，这就会出现在不需要助力时或需要较小助力时，发动机仍提供大转速，造成能量和燃料浪费；（）提供变助力特性。能得到较好的转向“路感。通过开发该系统的控制器，可实现转向系统在不同的行驶条件下，提供不同大小的转向助力。即低速或急转弯时，驾驶员能以很小的转向手力进行操作，在高速行驶时能以稍重的手

13、力转向操作，使操作性和稳定性达到较好的平衡状态；（）结构紧凑，安装柔性较大；（）与电动助力转向系统相比，采用液压提供助力，助力比较平滑，手感很好，而且在突发情况（如爆胎等）下，阻尼控制响应速度比快，主动安全性更高。电动液压助力转向系统国内外研究现状及发展方向电动液压助力转向系统国外研究现状由于电动液压助力转向系统的优越性能，国外很早就开始对其进行了研究，可以追溯到上世纪年代，年，欧洲公司首先在液压动力汽车中使用电子单元作为第一代系统的控制单元。但当时的情况主要局限于理论研究，在技术实现上主要是利用电子阀控制油泵流量来调节助力，该技术在操控性和节能方面的改进十分有限。如本田和五十铃分别于年和年相

14、继开发了类似装置，德国的公司也开发和型电子控制的液压动力转向系统。由于人们对系统节能要求的日益强烈，到了年代，该系统发展到第二代，一个独立的电子控制单元（）首次产生。该系统对电机转速进行控制，当没有转动转向盘时，减少液压油流量，从而降低能耗。随着电子技术的发展和无刷直流电机的应用，电动液压助力转向系统有了电动液压助力转向系统控制策略研究及控制器设计更深刻的变化，现在研究方向更为轻便、更为安全、更为节能。国外（主要是和公司）提出了应用电机代替发动机驱动转向油泵，根据车速、转向盘角速度控制电机转速以降低能耗和提高路剧】。年日本公司研发用于电液助力转向的节能技术（第三代系统）。国外的几家公司将电动液

15、压助力转向系统应用于混合动力车，公司主要为大众的轿车提供电动液压助力转向系统，公司年为通用和雪佛混合动力皮卡提供电动液压助力转向系统。年日本公司的等人研发了一种用于电液助力转向系统的节能技术。这一技术用于中位闭式转向系统，通过一个有着特殊结构的压力检测装置和一个电控单元，控制泵的动力电机在非转向情况下以很低的速度转动，达到节能的目的，此时只有产生的少量流量从液压元件的间隙中泄漏掉。为进一步提高能源利用率，等设计了闭心伺服阀的系统，通过对中位开式和中位闭式进行仿真分析，得出开式系统具有传统电动液压助力所拥有的良好手感、变助力及改造容易等优点，但节能效果不如闭式系统；但闭式系统输出流量变化大，手感

16、较差，且由于增加了蓄能器使得系统的复杂性增加【。，等为了减少系统中电机用于驱动液压泵的能量，建立了模型用以计算和模拟了系统的能量消耗。模型中考虑了转向系的摩擦模块、转向控制阀模块、液压泵模块以及电机、控制器模块。分析了不同工况下各参数对系统能量消耗的影响。最后通过试验给出了影响参数及降低能耗的办法。分析了的模型，并将其简化为一个二自由度的整车模型。提出采用自适应控制方法对电机进行控制，同时将车速、车辆侧向加速度及偏移速度等车辆状态参数考虑进去，采用多参数综合反馈控制，提高车辆操纵性能。并运用了公司设计的实时电脑程序确保了控制策略性能最佳【。韩国的，在年分析了用于车辆上的系统电动泵的发展状况，提

17、出了一种应用于。，江苏大学硕士学位论文汽车的电动泵控制单元，并运用等效磁路的方法分析和设计了，以作为驱动泵的电机【。电动液压助力转向系统国内研究现状目前国内同济大学、北京理工大学、清华大学、吉林大学、天津大学及江苏大学等高校对系统进行了研究，并且取得了一定的成果。天津大学许阳坡研究了如何根据车速和转向盘角速度控制电机转速进而调节助力，以获得较好转向手感的方法。并针对该方法车速不连续的缺点，提出一种基于多层前向神经网络控制算法，利用神经网络的泛化功能拟合出任意车速下，电机转速和车速、转向盘角速度的关系，有效克服了离散车速下产生的助力盲区【。天津大学王豪、丁润涛等根据电动液压助力转向系统的参数，运

18、用软件建立了电动液压助力转向系统仿真模型。分析了车速参与系统控制时对助力特性的影响，得出了相同方向盘扭矩下，高速时提供助力较小，低速时提供助力较大，既可保证转向轻便性，又防止了高速时方向盘发飘。方向盘角速度参与控制后，提高了系统的跟随性，改善了系统的回正性能。并进行了相应的台架试验【。天津大学李宏伟应用神经网络工具箱实现对系统助力曲线进行仿真。系统运用经典的双闭环控制，并进行了死区补偿分析和转矩脉动分析。双闭环控制实现了更好的起动性能、调速性能和实时性能；死区补偿解决了波形失真问题；消除转矩脉动提高了无刷直流电机运行的平稳性【。江苏大学陈松针对神经网络存在易陷入局部最小缺点，提出了利用遗传算法

19、来优化神经网络的连接权值的改进型神经网络（简称）控制算法，对助力特性曲线进行全车速拟合，克服了系统的助力盲区。最后，通过台架试验验证该控制算法的可行性【。江苏大学耿国庆等在分析了电动液压助力转向系统的基础上，对系统关键部件的重要参数进行了设计和计算，为系统的研制与开发提供了理论依据【刎北京理工大学林逸、石培吉在参考文献中提出了原地转向控制策略、行驶转向控制策略、直线行驶控制策略，并说明了其控制策略的优势。电动液压助力转向系统控制策略研究及控制器设计在参考文献中用键合图方法建立了电控液压助力转向系统（）液压管路的数学模型并得到管路的状态空间方程。在建模的过程中考虑了液压管路的动态摩擦阻力，通过试

20、验，验证了模型的准确性。清华大学季学武及其学生在参考文献，对可变助力转向系统的助力特性进行研究，提出一种基于驾驶员路感的可变助力转向特性设计方法，并对其进行整车仿真试验。结果表明：所得到的可变助力特性，不仅能满足低速行驶转向时的轻便性要求，而且可保证在高速行驶转向时有合适的路感和必要的稳定性。在参考文献中，提出了一种基于液阻串、并联关系的液阻网络等效液阻和等效流通面积的计算方法，对几种典型的电控液压助力转向系统液阻网络的等效流通面积和静态助力特性进行了详细研究。在参考文献建立了转向器模型以及分流式的模型，采用简化算式对转向器及分流式操舵力特性曲线进行了分析重庆交通大学的刘荣田，周亮等研究了公司

21、系列芯片，然后研发调试了电动液压助力转向系统控制器硬件部分，同时利用开发平台编制了电动液压助力转向系统控制汇编程序【。纪平在参考文献中对中位闭式电动液压助力转向系统的结构、功能和工作方式进行了分析，由此建立了中位闭式旋转控制阀的动态数学模型。建立了在不同工况下输入转向盘转角斜坡的模型和不同活塞有效面积的模型，并进行了仿真分析和试验对比，得到了当电机转速达到峰值时，转向阀进出口流量与活塞有效面积和响应时间关系。南京工程学院罗绍新等设计了一种基于微处理器的控制系统。转向盘转矩传感器、转速传感器和车速传感器信号由微处理器进行运算处理，输出占空比来控制直流电机，以控制助力大小闭。以上研究只是对系统的部

22、分特性和系统匹配进行了分析或采用简单的控制方法对助力特性进行粗略实现，并没有在全面分析系统特性的基础上，采用先进的控制方法进行精确的控制。的优点以及它不断扩大的市场正使得国内的专家学者以及相关企业对系统产生越来越浓厚的兴趣，已经成为国内汽车技术发展的另一热点。江苏大学硕士学位论文电动液压助力转向系统的发展方向从国内外发展状况来看，电动液压助力转向系统今后的发展方向【，为：（）针对电机与液压泵匹配研究，进一步提高系统的效率，如采用无刷直流电机或永磁同步电机代替有刷电机；（）改进控制算法以适应系统的非线性，提高系统的动态响应。目前一些企业所开发的电动液压助力系统，首选控制算法，虽能满足控制性能的一

23、些要求，但要进一步提高系统的控制性能，必须采用经典控制理论和现代控制理论相结合的控制策略；（）开发适合于中重型车辆使用的大功率、响应速度快的电动液压助力转向系统。目前所开发的系统面向的对象主要是中高档轿车，对适宜重型车辆的系统研究相对较少；（）对系统采用车速、方向盘角速度、横向加速度、前轴重力等多种信号的综合控制，进一步提高路感，实现精确转向；（）提高液压泵的性能，降低泵的噪声，同时，使泵向着更小更轻的方向发展。课题研究的意义及研究内容系统所涉及的研究领域广泛，包括微电子控制、电机控制、传感器、机械设计以及非线性控制等，是多门学科技术的综合应用。另外，通过对系统的研究，为开发出适于轿车和微型汽

24、车的新型电控转向系统提供技术储备。系统的发展已经经历了二十余年，在汽车上的应用变得越发广泛起来，并且仍旧具有广泛的市场前景。开发和研制用于轿车和轻型汽车的具有自主知识产权的系统具有明显的经济效益和社会效益，并可为我国汽车行业在国际汽车市场竞争中提供一种有竞争力的机电一体化的高新技术产品。基于系统国内外研究现状，本文从实际出发，结合理论研究、系统设计与试验的研究方法，具体研究内容如下：（）测试了某乘用车的系统的相关参数，分析了车速、方向盘转角速度、电机转速三者关系以及方向盘手力矩与方向盘转角、液压缸压力的关系，电动液压助力转向系统控制策略研究及控制器设计为系统的助力特性曲线设计提供参考依据。并针

25、对直线型助力特性曲线存在的助力盲区问题，提出了相应的解决方法；（）针对系统工作原理，提出了一种电机速度一电流双闭环串级控制，提高了系统的精确性和稳定性；（）采用专门应用于汽车领域的飞思卡尔单片机，以实现系统功能为目标，设计了控制器的硬件电路及板图；（）在中使用语言编程，对控制器各个模块进行寄存器的设置，并编写了相关控制程序；（）搭建试验台架，对系统进行试验，验证本文控制策略及控制器的正确性；江苏大学硕士学位论文第二章电动液压助力转向系统助力特性分析针对车辆行驶条件的不同，驾驶员操纵方向盘的手力和电动液压助力转向系统提供的助力大小也会不同。即在低速行驶或原地转向时驾驶员需要较大的转向力进行操作，

26、为了减小驾驶员的操作强度，需提供较大的助力，使得转向灵活、轻便。而车辆高速行驶时，为了保持良好路感及操纵稳定性，需提供较小的助力甚至不提供助力【冽。因此，车辆行驶条件变化时，系统的助力大小也应随之变化。根据系统工作原理，电动液压助力转向系统提供助力大小跟执行电机的转速近似地成正比关系，电机转速越高，液压泵的输出流量越大，提供的转向助力就越大；相反，执行电机的转速越低，液压泵排出的流量越小，提供的转向助力也就越小，所以对电机转速的控制是电动液压助力转向系统的控制关键刚。为此，有必要对车速、方向盘转角速度和电机转速三者之间的关系进行分析研究。电动液压助力转向系统助力特性实车试验为了具体研究系统助力

27、情况，本文以某轿车系统为对象进行实车试验。研究电机转速、车速、方向盘手力矩、方向盘转角速度、方向盘转角、左右助力缸压力等相应关系，为设计助力特性曲线提供参考依据。试验方案试验所使用的设备主要有（如图）：车载测试系统（斟）、动态电阻应变仪（）、方向盘测试系统（公司的系列）、陀螺仪（系列）、车速仪、型频率电流转换器、压力传感器、涡轮流量传感器、车载电源、电源逆变器、总线信号采集卡、笔记本等；试验所需电源为车载电源、。上面所涉及的仪器所用电源基本为车载电源，涡轮流量传感器供电电源为电源，动态电阻应变仪为，由逆变器转换获得。电动液压助力转向系统控制策略研究及控制器设计布载测试系统动态乜阻成变仪滋枧僻譬

28、聚集系统方融箍测试系统拔测试系统模拟燧遂，删频率乜流转换器速仪陀螺仪暖国图试验设备测试系统的连接如图所示，压力传感器通过桥盒连接到动态电阻应变仪上，测得左右液压缸压力信号，并接入车载测试系统的及模拟通道。涡轮流量传感器测得液压油流量频率信号，通过一丌型频率电流转换器转换成电流信号，最后通过接电阻，将电流转换为电压信号接入车载测试系统的通道。陀螺仪测得车身侧向加速图测试系统原理图度信号接入车载测试系统的通道。测力方向盘的方向盘转角、方向盘江苏大学硕士学位论文手力矩、方向盘转角速度信号分别接入到车载测试系统的、通道。车速仪测得车速信号，接入到通道。试验进行了原地转向工况、车速下的变道及直线行驶工况

29、、车速下的掉头工况、以及双纽线行驶工况的数据采集。车载测试系统状态下可以进行控制，针对需要测试的时间段进行采样，并在状态下显示测得的波形，最后导出所要采集的数据，以文件格式输出。试验数据分析根据测得的车速、方向盘转角速度、无刷直流电机转速、左右液压缸压力、方向盘转角角度以及方向盘手力矩等信号。运用对数据进行分析。并从以下几个方面研究各参数对助力特性的影响。图为双纽线工况下，汽车方向盘转角与方向盘手力矩的关系曲线。从图中可以看出在低车速大范围转角时，随着转角的增大，方向盘转矩基本保持不变，维持在，基本实现了低速转向时的转向轻便性要求。如图所示是车速为、时，助力缸左右压力差与方向盘手力矩的关系曲线

30、。可以得知方向盘手力矩较小的情况下，助力缸两侧鸭咬矗劓，；一扫町；摹。穗蜡二“绛：矸器一单缸！言盘蚴毒方簟手：力矩矽章一：程确呻捌睁峪，疆“：一卜十叫：”啐荽！秒；蜀劳矽嘲“。止：磁一；”，：，一童，卜一车速为卜车速为。啪图方向盘角度和方向盘手力矩的关系曲线图方向盘手力矩和液压缸左右腔压力差关系曲线的压力差较小。方向盘手力矩较大的情况下，助力缸两侧压力差也随之加大。另外，在方向盘手力矩相同的情况下，车速较高时的液压助力较小，而低车速电动液压助力转向系统控制策略研究及控制器设计时，左右液压缸的压差相对较高。由此可以得到系统助力趋势为：低速行驶或原地转向时，驾驶员手力吃重，所以此时要提升电机的转速

31、，加大系统助力。相反，随着车速的上升，电机转速应相对降低，应当减小系统的助力，以确保良好的手感及操纵稳定性。图关系曲线由图可知在方向盘扭矩一定，转阀的开度固定不变的条件下，逐渐升高电机转速测得曲线。该图说明了在其他条件一定的情况下，齿条力会随着电机转速的升高而增大。如图所示，车速、时，电机转速随方向盘转角速度变化关系曲线。车速较低时，电机的转速随着方向盘转角速度的增加而迅速上升，且电机转速有上限值，基本维持在。而车速较高时，电机转速在方向盘转角速度较小时，上升较慢。只有紧急情况下的大转角，电机转速才会急剧上升。图是车速为，汽车直线行驶时，电机转速变化曲线，随着车速的上升，电机转速随之下降。卜耳

32、遁一卜毒；速艮，车速一，一一；一；，一，一一一旷一。芒夕鼍，攫”薯冒一，。三品。；方向盘转膏速度恤图典型工况下电动液压助力转向系统助力特性曲线江苏大学硕士学位论文一一怦粥扣噎绕行驶时电机怠遗扫，瞄、峋童”考簧。一誊。”、懒。；：车麓亭【（，）图电机怠速曲线为了便于后面程序的实现，我们对车速进行了细分，以递增，测得车速时，不同方向盘角速度所对应的电机转速，如图（所示）：图电动液压助力转向系统助力特性曲面由上面的曲线数据可知：（）原地转向或低速转向行驶时，转向阻力矩比较大，此时应尽可能发挥较大的助力转向效果，增大助力以降低驾驶员的负担；（）随着车速的增高，助力应相应减小，从而使得驾驶员获得更多的路

33、面信息；（）当车速高于某一值时，方向盘转角速度相对较小时，系统基本不进行助力，这样可以保证汽车在高速转向行驶时，增加驾驶员的转向手感，防止转向过于灵敏；（）当助力达到某一值时，系统提供的助力保持不变，进入助力饱和区，防止电机因电流过大而烧毁。这也符合助力转向系统的助力趋势，能够解决转向系统的“轻与“灵电动液压助力转向系统控制策略研究及控制器设计的矛盾。助力特性曲线设计根据上面的分析，本文为了便于程序设计及电机目标转速控制表的制定，本文将图进行离散化处理，采用直线型助力特性曲线，主要从下面两个方面进行分析：）根据车速调节电机转速由车速与助力的关系可知，车速较高时，电机转速应该比较低，转向的时候提

34、供较小的助力。车速较低时，电机转速应该比较高，转向的时候提供较大的助力。一个车速对应一个电机转速。根据上面的分析，电机转速与车速的关系曲线可以设计如图：图电机转速与车速的关系曲线公式表达如下：彳（矿）（）；（）；（）；（）【其中，为电机的最高转速；为助力特性曲线梯度，也称助力增益；石（）为关于车速的线性函数；抽为电机的最低转速，对于不同车速及工况，它们的取值也不同；在车速较低时，转向阻力矩较大，电机转速较高且近似不变，转向时提供的转向助力较大，随着汽车车速越过低段，电机转速开始降低，使泵的流量减小，相应的转向提供的助力减小，当车速达到设定的某一高值，电机转速达到最低，此时提供的助力较小。此策略

35、的目的在汽车车速较低时，满江苏大学硕士学位论文足转向轻便，随着车速的不断提高，转向助力逐渐变小，防止了高速时方向盘“发飘，增强了高速行驶的“路感。）根据方向盘角速度调节电机转速在某车速下转向时，电机转速会在某一转速基础上随着方向盘角速度增大而增加。方向盘角速度越大，电机的转速越高，提供的转向助力就越大，既满足了快速转向时的系统助力要求，又满足了快速转向助力跟随性。根据转向系统的要求及电机助力特点，该对应关系曲线如图所示。依据转向盘角速度大小分为三段：角速度低速段、角速度中速段及角速度高速段。在角速度低速段，电机转速基本保持不变，此时电机初始转速足以提供转向助力：在角速度中速段，为了增强助力跟随

36、性及提供相应的转向助力，此时电机转速随角速度的增长而增加；在角速度高速段，电机转速已基本达到该车速下的最大转速，电机转速基本保持不变，既可提供转向助力，又能保证该车速下提供较好的“转向路感。月觚岔图电机转速与方向盘角速度的关系公式表达如下：（国）；（）（国）；（）【一（）；其中是电机初始速度，不同车速时电机初始值也不同；为助力特性曲线梯度，在低速时，值相对较大，以保证在短时间内提供所需助力。而在高速时，如相对较小，以保证足够的手感。厶（）为关于方向盘转角速度的线性函数。电动液压助力转向系统控制策略研究及控制器设计由电机转速与车速的关系和电机转速与方向盘角速度的关系可得到这三者的关系，电机转速随

37、方向盘角速度和车速变化的示意曲线如图所示：图电机转速、方向盘角速度和车速之间的关系：￥、在上图中，车速从至逐渐增大，随着车速的增加，在同一方向盘危速度下，电机转速减小，相应提供的助力也减小，既可满足低速转向时的轻便性，又满足了高速转向的良好手感要求。在同一车速下，随着转向盘角速度的增加，电机转速也增加，相应提供的助力也增加，从而保证转向助力的实时跟随性。为了防止电机因频繁停止及启动而影响电机寿命，当在不同车速下未转动方向盘时，电机处于怠速转速状态，此时电机转速相对较小。考虑到系统转向时助力跟随性，电机的初始转速应随车速减小而增加。当电机转速增加到一定值时就不再改变从而进入了助力饱和区，这样就不会因为电机