MATLAB-Simulink助力 EPS 系统仿真优化与性能试验验证

本文主要探讨了基于MATLAB/Simulink的电动助力转向系统（Electric Power Steering，EPS）建模仿真研究。首先，作者从西华大学硕士学位论文的角度，介绍了EPS系统的重要性和当前在国内作为转向系统研发领域的热点，它满足了节能、环保、安全、舒适和高效低成本等多方面的需求，具有广阔的市场应用前景。 文章首先概述了转向系统的发展历程和主要分类，以及EPS控制系统策略的现有研究状况。通过对EPS系统结构和工作原理的深入分析，作者构建了包括机械转向系统、减速机构和助力电机在内的动力学模型，同时考虑了车辆行驶时的车身侧倾，建立了三自由度的车辆动力学模型，并将轮胎模型融入其中，以实现整体的仿真模型。 在转向性能对汽车操稳性的影响分析基础上，研究者设计了直线型和曲线型两种助力特性曲线，旨在优化系统的转向特性。为了确保良好的操稳性和驾驶体验，作者提出了基本助力控制和回正控制策略，分别针对助力控制模式（包括传统PID控制器、Fuzzy-PID控制器和LQG最优控制器）和回正控制模式（采用传统PID控制器）进行了设计与仿真。MATLAB/Simulink软件在此过程中发挥了关键作用，通过仿真结果发现，LQG最优控制器的控制效果最佳，Fuzzy-PID控制器次之，而传统PID控制性能相对较差。 接着，作者将理论研究付诸实践，利用实验室中的EPS系统性能试验台架进行了实际的转向性能试验，并将试验数据与仿真结果进行了对比验证。实验结果显示，论文中提出的控制器控制策略具有合理性，所建立的Simulink仿真模型也得到了验证，证明了其正确性。 论文的关键点集中在MATLAB/Simulink工具在EPS系统建模仿真中的应用，以及如何通过控制器设计优化转向性能、提高操纵稳定性和驾驶路感。此外，通过理论与实验的结合，研究者展示了仿真技术在EPS系统设计和性能评估中的实用价值。这篇论文为EPS系统的设计和控制提供了有效的仿真手段和控制策略优化方案。