电动助力转向硬件在环仿真系统设计开题报告

SY-025-BY-3毕业设计（论文）开题报告学生姓名于伟锋系部汽车工程系专业、班级车辆工程B06-1指导教师姓名张金柱职称教授从事专业汽车工程是否外聘是否题目名称电动助力转向硬件在环仿真系统设计一、课题研究现状、选题目的和意义（一）、研究现状助力转向系统经历纯机械式、液压式、电控液压式、电动助力式以及处于研制阶段的线控式几个阶段。传统的动力转向系统一般采用液压助力，其结构复杂、功率消耗大、易泄漏、转向助力不易控制。因此汽车工程师一直在寻求一种更好的助力方式，以获得较强的路感、较轻的操纵力、较好的回正性、较高的抗干扰能力和较快的响应性。在国外，各大汽车公司对汽车助力转向系统EPS的研究有20多年历史，随着近年来电子控制技术的成熟和成本的降低，EPS越来越受到人们的重视，并以其具有传统动力转向系统不可比拟的优点，迅速迈向了应用领域。自1953年美国通用汽车公司在别克轿车上使用液压动力转向系统以来，液压动力转向系统 HPS给汽车到来了巨大的变化，几十年来的技术革新使液压动力转向技术发展异常迅速，出现了电控式液压助力转向系统EHPS。1988年2月日本铃木公司首先在其Cervo车上装备了EPSTM，随后又应用在Alto汽车上，1993年本田汽车公司在爱克NSX跑车上装备EPS并取得了良好的市场效果；1999年奔驰和西门子公司开始投巨资开发EPS。上世纪九十年代初期，日本铃木，本田，三菱，美国Delph汽车公司，德国ZF等公司相继推出了自己的EPS,TRW公司继推出EHPS厚也迅速推出了技术上比较成熟的带传动EPS和转向柱助力式EPSTM，并装配在Ford Fiesta和Mazda323F等车上，此后EPS技术得到了飞速的发展。电动助力转向系统是在传统机械转向系统的基础上发展起来的。它利用电动机产生的动力来帮助驾驶员进行转向操作，系统主要由三大部分构成，信号传感装置（包括扭矩传感器、转角传感器和车速传感器），转向助力机构（电机、离合器、减速传动机构）及电子控制装置。电动机仅在需要助力时工作，驾驶员在操纵方向盘时，扭矩转角传感器根据输入扭矩和转向角的大小产生相应的电压信号，车速传感器检测到车速信号，控制单元根据电压和车速的信号，给出指令控制电动机运转，从而产生所需要的转向助力。（二）、选题的目的、意义目的：转向系统是汽车的主要子系统之一，其性能直接关系到汽车的操纵稳定性和舒适性，对于确保行车安全、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的作用。电动助力转向系统EPS可以获得较强的路感、较轻的操纵力、较好的回正性、较高的抗干扰能力和较快的响应性。这说明开发研究EPS系统十分必要意义：电动助力转向系统EPS(electric power steering)是一种直接依靠电机提供辅助扭矩的动力转向系统,与传统的液压助力转向系统HPS(hydraulic power steering)相比,EPS系统具有很多优点：仅在需要转向时才启动电机产生助力,能减少发动机燃油消耗；能在各种行驶工况下提供最佳助力，减小由路面不平所引起电动机的输出转矩通过传动装置的作用而助力向系的扰动，改善汽车的转向特性,提高汽车的主动安全性；没有液压回路,调整和检测更容易,装配自动化程度更高,且可通过设置不同的程序，快速与不同车型匹配,缩短生产和开发周期；不存在漏油问题,减小对环境的污染。二、设计（论文）的基本内容、拟解决的主要问题（一）、研究的基本内容1.对助力转向系统结构、原理，控制方法进行分析研究；当汽车转向时，安装在转向轴上的转矩传感器测量出施加在方向盘上的转矩，并产生一个电信号，在此同时，车速传感器测量出汽车的车速，也产生一个电信号。这两个信号被送入到ECU中，ECU进行逻辑分析运算，依据一定的助力特性曲线产生目标电流，对目标电流进行适当调整，输出地信号通过驱动电机产生合适的助力转矩。2硬件的设计，包括传感器、执行器、数据采集卡、实验台架等；3. 运用Labview进行ECU的软件设计4. 进行硬件在环仿真实验、分析。（二）、拟解决的主要问题1.利用Labview仿真软件建立精确的系统模型 Labview是一种程序开发环境，类似于C和BASIC开发环境，但是LabVIEW与其他计算机语言的显著区别是：其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码，而LabVIEW使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式。 2.汽车电动助力转向程序的控制技术微机根据力矩传感器和车速传感器的输出信号，计算出电动机的驱动电流，利用电动机的驱动电路驱动电动机，电动机的电源经继电器和电动机的驱动电路供电。力矩传感器和车速传感器的信号经过各输入电路，再经过微机处理之后，输出到各驱动电路，利用这些已处理过的信息，通过各驱动电路驱动电动机3、ECU的设计运用Labview技术进行系统ECU的设计，程序的编写与输入.三、技术路线（研究方法）对EPS系统的结构及工作原理进行研究和分析建立EPS系统数学模型控制方法和控制策略的建立传感器，ECU，执行元件的设计 进行硬件在环仿真对过程与结果进行整理与分析，形成设计说明书四、进度安排（1）熟悉任务书，了解相关信息，准备资料，填写开题报告：第12周（3月1日3月14日）（2）建立EPS数学模型，提相应问题：第34周（3月15日3月28日）（3）确定助力转向系统的控制方法和控制策略及中期检查：第56周（3月29日4月11日）（4）运用Labview软件进行系统ECU的设计：第711周（4月12日月日）（5）硬件在环仿真实验；第1213周（5月10日5月30日）（6）设计说明书评阅、审核及修改不足：第1416周（5月31日6月20日）（7）为毕业设计答辩做准备及答辩：第17周（6月21日6月27日）五、参考文献1林逸，施国标 汽车电动助力转向技术的发展现状与趋势J 公路交通科技，2001.622张钟光.汽车EPS动力学模型分析及控制系统设计J，青岛大学学报.2003.9.3TRW Automotive lnc. Cha-steering-suspension-english, http：//home/main/034郭丽萍，电动式动力转向系统（EPS）原理浅析J 城市公共交通，2003.65苗立东，等，汽车动力转向技术发展综述J 长安大学学报.2004.16赵燕，周斌，新型汽车转向传感器的研究与发展J中国仪器表.2003.87黄李琴，等，汽车电动助力转向控制系统的初步研究J 设计 计算 研究，2003.68施淑洪，郑荣良 电动助力转向系统及系统模型仿真 2002（5）9Roy McCann Vatiable effort steering for vehicle stability enhancement using an electric power steering system 200010Masahiko Kurishige.Takayuki Kifuku A control strategy to reduce steering torque for stationary vehicles equipped with DPS 199911周名，余卓平，赵治国 动力转向技术的发展J 汽车研究与开发 2004（10）：9-1112郭建新，伍少初 电动助力转向系统的研究与开发J 机械设计与制造工程 1999.28（5