电动助力转向系统仿真模型构建与性能分析

"电动助力转向系统的建模与仿真分析，由李广乾、蒋子璐等人撰写，探讨了电动助力转向系统（EPS）的结构、工作原理和控制策略，并利用MATLAB7.0/Simulink构建了EPS的仿真模型，以分析系统参数变化对性能的影响。文章指出，建立的模型能有效平衡转向轻便性和路感，验证了模型的准确性和实用性。" 电动助力转向系统（Electric Power Steering，简称EPS）是现代汽车中一个关键的组成部分，它通过电动机提供转向助力，减少了驾驶员在驾驶过程中的转向力。EPS系统主要由以下几个部分组成： 1. 转向柱和扭矩传感器：转向柱连接驾驶员与车轮，扭矩传感器检测驾驶员转动方向盘的力矩。 2. 助力电机：根据扭矩传感器的信号，电机提供相应的助力，帮助转动车轮。 3. 控制单元：接收并处理来自扭矩传感器和其他传感器（如车速传感器）的信息，计算出电机应提供的助力大小。 4. 减速机构：将电机的高速旋转转换为低速大扭矩，以便更有效地作用于转向系统。 EPS的工作原理主要是：当驾驶员转动方向盘时，扭矩传感器会检测到输入的力，控制单元根据这个力的大小和车辆状态（如速度）来决定电机应提供的助力。电机通过减速机构向转向系统施加一个相反的力，从而减轻驾驶员的转向劳动强度。 本文中，作者基于MATLAB7.0/Simulink软件建立了EPS的仿真模型，这是一个常用的设计和分析工具，尤其在控制系统领域。通过仿真，作者分析了助力系统参数、电机性能以及PID控制器加入前后对系统性能的影响。PID控制器（比例-积分-微分控制器）用于调整电机的输出，确保助力的精确和及时。 仿真结果显示，所建立的EPS模型能够有效地协调转向的轻便性与路感。转向轻便性是指驾驶员在低速行驶时，系统提供足够的助力使得转向轻松；而路感则是指驾驶员通过方向盘可以感知路面状况，提供更好的驾驶体验。这两者之间需要一个平衡，过度的助力可能削弱路感，而过少的助力则可能增加驾驶疲劳。 该研究的意义在于，通过仿真模型，设计人员可以预估不同参数设置对EPS性能的影响，优化控制策略，提高系统的稳定性和响应性。这不仅有助于提升汽车的驾驶舒适度，也有助于减少能源消耗，因为电动助力转向比传统的液压助力系统更加节能。 关键词：车辆工程、电动助力转向系统、建模仿真 这篇论文属于首发论文，对于理解EPS系统的工作机制、控制策略及其优化具有很高的参考价值，对于从事车辆工程、特别是转向系统设计的工程师和技术研究人员来说，是一份重要的参考资料。