基于PID控制的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)
——高占峰 吳文江 鄭建華 孫展鵬
——中國河北省石家莊市北環(huán)路東道17號(hào)石家莊鐵道學(xué)院工程訓(xùn)練中心
摘要——電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）的迅速發(fā)展，成為在現(xiàn)代汽車安全控制系統(tǒng)的關(guān)鍵系統(tǒng)之一?？刂葡到y(tǒng)的跟蹤性能是一個(gè)重要的因素，影響了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的效用。為了提高電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向整體性能，在本文中我們應(yīng)用了模糊邏輯控制理論。基于模糊PID控制的EPS控制系統(tǒng)的算法已經(jīng)被做出，并且設(shè)計(jì)了整個(gè)EPS系統(tǒng)硬件模型。根據(jù)仿真結(jié)果表明，基于模糊PID控制系統(tǒng)是可行的。
關(guān)鍵詞——電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向，模糊控制，電子控制單元，仿真，測(cè)試。
一.引言
近年來，代表著汽車轉(zhuǎn)向技術(shù)的未來的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）正在迅速發(fā)展，已成為在現(xiàn)代汽車安全控制系統(tǒng)的關(guān)鍵系統(tǒng)之一。EPS系統(tǒng)是一種動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，它根據(jù)電機(jī)參數(shù)而提供輔助扭矩。在不同的操作條件下，它通過控制電動(dòng)機(jī)而提供與適當(dāng)?shù)呐ぞ亍Ｒ簤簞?dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，駕駛更輕便，處理較穩(wěn)定，更安全，更高的控制精度等優(yōu)點(diǎn)。此外，它還能節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境。EPS可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)車速調(diào)整轉(zhuǎn)動(dòng)助力，確保司機(jī)有滿意的道路感覺。進(jìn)行電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究和發(fā)展就具有重要的理論和實(shí)用價(jià)值。
在EPS系統(tǒng)，蓄電池提供能量，電子控制單元（ECU）控制發(fā)動(dòng)機(jī)提供適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)向輔助力。電子控制單元時(shí)時(shí)跟蹤電機(jī)電流，根據(jù)力矩電機(jī)電流和轉(zhuǎn)速信號(hào)，通過采用相應(yīng)的措施使其電流符合目標(biāo)電流?？刂葡到y(tǒng)的跟蹤性能是一個(gè)重要的因素，它影響了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的效用。所以適當(dāng)?shù)目刂撇呗詫?duì)一個(gè)好的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)特別重要。事實(shí)上，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制技術(shù)對(duì)一個(gè)控制對(duì)象，不僅具有多控制目標(biāo)和多輸入多輸出變量，還有些非線性因素和不確定程度。在我們?cè)O(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)該考慮到這些所有的未知量。傳統(tǒng)的PID控制器完全取決于它的增益參數(shù)調(diào)整?，F(xiàn)在，許多設(shè)計(jì)人員則采用先進(jìn)的控制理論來設(shè)計(jì)，如魯棒控制理論，模糊控制理論和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制理論。它們減少由線路激勵(lì)和傳感器測(cè)量誤差而造成的干擾，提高穩(wěn)定性，追蹤能力和反系統(tǒng)的干擾技術(shù)。模糊邏輯控制器具有良好的控制效果，特別是對(duì)非線性控制或不確定的屬性對(duì)象，算法非常難以確定的對(duì)象有著更好的效果。為了提高電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向整體性能，模糊邏輯控制理論應(yīng)用于輔助控制算法。而EPS理論，機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，助力馬達(dá)，整個(gè)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型，EPS的硬件系統(tǒng)正在被積極的研究。仿真結(jié)果表明，基于模糊PID控制系統(tǒng)是電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)非線性控制是可行的。
二.EPS系統(tǒng)的建立