附件C：譯文

電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的H∞環(huán)成形控制

M. Moradkhani, M. R. Hairi-Yazdi, F. R. Salamsi, 電子工程師會員

摘要—— 本文使用H∞環(huán)成形控制來改善電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)的魯棒穩(wěn)定性和工作特性。EPS系統(tǒng)在轉(zhuǎn)向裝置上使用一個(gè)電機(jī)提供助力轉(zhuǎn)矩來提高駕駛員在轉(zhuǎn)向過程中的轉(zhuǎn)向輕便性。在系統(tǒng)中引入一個(gè)環(huán)成形程序來減少干擾對輸出的影響，同時(shí)利用一個(gè)H∞魯棒控制器來確保系統(tǒng)穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向的精度。這個(gè)控制器是經(jīng)過系統(tǒng)標(biāo)稱模型和擾動(dòng)模型的仿真來證明的。
1.介紹
轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是汽車操作重要子系統(tǒng)之一。當(dāng)前輪受到一個(gè)使其趨向原始位置的回正力矩時(shí)，駕駛員必須提供足夠的力矩克服回正力矩來進(jìn)行轉(zhuǎn)向。因此，由于這個(gè)轉(zhuǎn)向力矩是相當(dāng)大的，動(dòng)力轉(zhuǎn)向被引進(jìn)來輔助駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)汽車車輪。常規(guī)的液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向由發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，不但需要復(fù)雜的液壓元件，而且降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的效率因?yàn)樗枰粩嗟靥峁┯蛪?。EPS系統(tǒng)是按系統(tǒng)的需求，只有當(dāng)駕駛員需要時(shí)才工作。另一方面，EPS系統(tǒng)又是一種控制系統(tǒng)。它能利用電機(jī)產(chǎn)生為汽車提供很多優(yōu)勢像提供高能量效率的輔助轉(zhuǎn)矩，具有提高燃油經(jīng)濟(jì)效率4%，減輕重量，有穩(wěn)定的轉(zhuǎn)向操縱感和容易維修等優(yōu)點(diǎn)。
EPS系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向盤，轉(zhuǎn)向柱，電機(jī)，減速機(jī)構(gòu)和齒條組成。通常大多數(shù)EPS系統(tǒng)在轉(zhuǎn)向柱和小齒輪之間安裝了齒輪扭矩傳感器來測量司機(jī)所感受到的扭矩的大小。扭矩傳感器估計(jì)司機(jī)輸入的力矩，然后與EPS控制算法一起來確定輔助扭矩的大小。然后這個(gè)信號是作為電機(jī)的控制命令，電機(jī)根據(jù)這個(gè)命令提供適當(dāng)?shù)妮o助水平。減速裝置通過電機(jī)增加轉(zhuǎn)矩，然后傳遞到轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。
大多數(shù)EPS控制器的設(shè)計(jì)是基于一個(gè)簡化的準(zhǔn)確的模型。然而，實(shí)際上EPS是一種典型的具有多重目標(biāo)函數(shù)的非線性多輸入多輸出系統(tǒng)，包括對駕駛員轉(zhuǎn)矩命令的快速反應(yīng)，優(yōu)良的駕駛感覺和衰減路面擾動(dòng)的性能。EPS系統(tǒng)具有非線性摩擦，阻尼，和干擾因素。基于簡化準(zhǔn)確的模型的控制策略沒有充分利用EPS有利條件，它沒有足夠的穩(wěn)定性和魯棒性來處理動(dòng)態(tài)EPS模型和來自路面的不確定性和傳感器噪音。這種形勢阻礙了基于魯棒控制原理的EPS的進(jìn)一步改進(jìn)。動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)降低了司機(jī)在停車時(shí)的轉(zhuǎn)向力和提供了在高速公路上和街道開車的穩(wěn)定轉(zhuǎn)向操縱感。這種功能是由汽車制造商引進(jìn)的一個(gè)特殊的轉(zhuǎn)矩圖提供的。轉(zhuǎn)矩圖