汽车转向系统-用于改变和保持汽车行驶方向的装置
机械转向(MS):完全依靠驾驶员;
结构简单,造价低廉-操作费力,稳定性精确性差
助力转向:
成本低,动力足-能耗高,后期维护困难(固定放大倍数)
能耗低,反应灵敏-稳定性差,维护成本高
结构简单,占用空间小,能耗低,提升了安全性-辅助力度有限,成本高
EPS的优势:效率高;能耗少,回正性好,芦柑好,污染小,应用广;
EPS的系统构成:控制模块,转向器,点击,扭矩传感器,转向角传感器,速度传感器,转子转速传感器(测转角速率的,忘了叫什么了?)
EPS关键技术:
转向时,转矩传感器检测到转向盘的转向以及转矩的大小,将电压信号输送到电子控制单元,电控根据转矩传感器检测到转矩电压信号,转动方向和车速信号,向电动机控制器发送指令,使电动机输出相应大小和方向的转向力矩,从而产生辅助动力,汽车不转向时电子控制单元不向电动机控制器发出指令,电动机不工作;
控制单元采用了闭环反馈调剂,利用PID调节器,将电机的实际反馈电流反馈回来与来自单片机的目标电流比较,经过转换得到控制电机的斩波信号(斩波控制直流电机调速,就是将一个DC-DC的转变,调节的方式是Ton和Toff的大小,对比PWM应该是电压不便调占空比),该型号经过电机驱动电路进行转向;
系统控制算法=助力控制+阻尼控制+回正控制
助力控制:协助驾驶员转向,减轻转向力;
阻尼控制:在汽车高速行驶适当增加转向阻力,实现高速驾驶的稳重手感;
回正控制:协助汽车转向盘在转向后自动回正或者操作轻便回正;
控制的核心:通过采集扭矩或转角传感器信号以及汽车行驶的速度信号,判断实时助力控制内容,依据相应的助力控制算法确定助力电机电流的大小和方向,然后根据反映汽车复杂的轴重信号对助力电流进行修正后输出,完成智能化的助力转向控制;
增加电机功率,转动惯量和摩擦力矩加大;
解决:增加惯量补偿和摩擦补偿;
实际需要的电机电流是助力电流,惯性补偿电流,阻尼补偿电流和摩擦补偿电流之和。综合来校正。
EPS的性能通过测出各种车速下的输入输出扭矩特性曲线表现;
衡量指标:
控制策略:
输入:内部转矩角传感器所提供的方向盘扭矩,方向盘转角,总线获取车速信号;
此外:可能还会有车身侧偏角,横摆角速度米左右前后轮速;
辅助驾驶或自动驾驶系统:CAN总线获取叠加的力矩值,目标方向盘转角,目标方向盘转速等信号;
输出:T_手+T_电机=T_阻
T_手:驾驶员操纵方向盘所使用的力矩,由扭矩传感器测量得到;
T_阻:轮胎与地面膜材传给齿条的阻力所产生的力矩,转向系统工作的过程就是客服这个阻力的过程;
控制策略的目的:基于各种输出,目的是计算T_电机;
稳定补偿器,自适应补偿器=自动控制原理中的超前滞后矫正缓解:因为控制系统前向通道放大倍数太大会导致系统发散不稳定
助力特性和助力特性曲线:(控制器设计的基础)
指的是助力随汽车运动状况和受力(车速和转盘)变化而变化的规律。对液压动力转向,助力与液压油的压力成正比;对于电动助力转向,助力与直流电动机电流成正比,采用电动机电流与转向盘力矩,车速变化关系曲线来表示助力特性;
标准:
针对EPS而言:
归根结底控制的是输出电流的大小,因为路的复杂多变因此引入了回正过程补偿电流,紧急避让过程补偿,满载大角度转弯补偿;
回正力:后轮胎和路面之间产生的力,驾驶员松开转向盘,因为回正力,转向盘会恢复;
两种情况:回正力过小,回不到中间位置;回正力过大,转向盘位置超调;
低速转向过程:路面阻力大,需要增加回正补偿电流;
高速转向过程:路面阻力小,出现过度回正的情况,增加补偿电流;
因为助力增益,是随着车速的减小而增大,车辆迅速减速,助力扭矩增大,进一步增大了转向力矩,最终导致翻车;
方案:控制器根据车速信号,转矩信号,方向盘转角信号,实时估计车辆的行驶情况,车速超过一定值,并且转向角的变化率超过一定值,触发控制器,产生主动摩擦补偿电流;