《电动助力转向系统的EPS的建模仿真案例》1000字

电动助力转向系统的EPS的建模仿真案例综述1.1EPS的动态模型为了进一步对EPS系统性能的整体研究，本文将从EPS系统的动态模型如图5-1所示建立数学的模型，经过一系列方程的联立整合，开始对EPS系统所得出的理论公式进行分析REF_Ref3646\r\h[13]REF_Ref3682\r\h[14]。主要是对方向盘、输出轴、齿轮齿条和电机等列出数学方程。在根据EPS系统所处的环境影响，将一些微小的影响因素忽略，对整个EPS系统模型进行简化，考虑到各组成部件之间存在的关系，最终依据力学公式等将它们组合起来，转化为状态方程。图5-1EPS的动态模型1.2EPS的数学模型（1）扭杆模型的建立：式中：T表示扭杆力矩，Ks表示扭杆的旋转刚度REF_Ref3738\r\h[15]，表示转向盘转角，表示转向小齿轮转角。直流驱动电机模型的建立：在以上联立的公式中：U表示电源的电压，;R、、L、分别表示电枢的电阻、电流、电感和反电动势，表示电磁的转矩，表示空载时的阻力矩，表示的转动的阻尼系数。因为电机的电感较低，电机在稳定运行时所产生的的电流变化不大，可以选择忽略不计。通过简化后的力矩模型为：由于输出轴所得到的转矩要通过减速机构，因此要将其减速比N加上，所以电机的最终模型为REF_Ref3790\r\h[16]REF_Ref3823\r\h[17]：经过以上的模型的建立，可以获得EPS的非线性动力模型。方向盘的数学模型：输出轴的数学模型：电机的数学模型：齿条的数学模型：以上式子后所加的函数为不确定因素。因为得到的模型为：令，，经过以上的简化得：因为考虑到计算的便捷，本次设计将把非线性不确定因素忽略不计REF_Ref3894\r\h[18]。通过以上的方程可以转化为状态方程：其中，，，，，。，EPS的主要是输出电机的助力力矩和扭杆的力矩。EPS经过一系列计算得到最后的输出方阵为REF_Ref3956\r\h[19]REF_Ref3963\r\h[20]：1.3仿真的结果分析本次设计通过汽车的三种转向工况，如按照一定的转角转动转向盘、急剧性的转动转向盘和连续的转动转向盘。为了能仿真以上三种工况的要求，在分析的时候，通过输入阶跃、脉冲和正弦信号来反应EPS的转向助力特性。（1）在阶跃信号时建立的Simulink模型如图1.3所示：图1.3阶跃工况模型仿真结果图如图1.3.1所示：图1.3.1阶跃响应曲线（2）在脉冲信号时建立的Simulink模型如图1.4所示：图1.4脉冲工况模型仿真结果图如图1.4.1所示：图1.4.1阶跃响应曲线在正弦信号时建立的Simulink模型如图1.5所示：图1.5正弦工况模型仿真结果图如图1.1.1所示：图1.1.1正弦响应曲线从图1.3.1和图1.4.1的分析结果可以看到，电机的助力力矩和扭转力矩对输入的力矩的响应迅速稳定，在0.05~0.01秒之内就能输出较大的力并在0.04~0.05秒内就能保持其稳定，因此能确保EPS系统的反应灵敏并稳定。从图1.1.1的分析结果看到输入的力矩不需要太大就