徐中明，王吉全，余 烽，胡康博，徐浩轩

(重庆大学 a.机械传动国家重点实验室;b.机械工程学院，重庆 400030)

电动助力转向系统(EPS)具有转向跟随性好、操纵轻便灵活、节能、环保、成本低、市场竞争力强等优势，因而被广泛用于微型轿车和经济性轿车，并逐渐向高级轿车和跑车上发展，成为现代转向系统研究和开发的热点［1－9］。目前国内对EPS的研究偏重于系统动态性能、电动机电流跟随性和单一回正性的改善方面，对助力转矩控制策略的研究相对较少，而且极少涉及不同控制策略之间的转换关系［10］。

本文根据汽车电动助力转向系统性能的要求建立了包括转向系统模型、三自由度汽车模型和轮胎模型在内的汽车转向仿真模型，把控制策略分为助力控制策略、回正控制策略、阻尼控制策略和补偿控制策略，以转向盘检测转矩和转角为基础制定死区控制，并在此基础上设计了不同控制策略的转换关系。针对国内某款轿车的参数进行仿真试验，验证了本文技术的可行性。

1 仿真模型的建立

1.1 EPS数学模型的建立

图1为电动助力转向系统结构示意图，将其分为方向盘与上转向柱、下转向柱与输出轴、齿条和电动机4部分。

图1 电动助力转向系统结构示意图

根据牛顿力学定律，建立EPS的系统动力学方程式:

转向盘与上转向柱

下转向柱与输出轴

式中:Td为驾驶员施加的转矩;θc、θe、θm分别为转向盘、输出轴和电动机的转角;Tsen为转向柱检测转矩;xr为齿条位移，xr=θe×rp;Kr为等效弹簧刚性系数，根据经验公式Kr=29871 N/m;Fr为由回正力矩引起的作用在齿条上的外力;Tw为作用在输出轴上的反作用力矩;Tm为电动机电磁转矩。……