马峻 刘本林 凌红

摘 要：电动助力转向系统（简称 EPS）的应用越来越为人们所关注。EPS系统是一个复杂的非线性动力学系统，也是一个离散事件与连续动态事件并存的复杂系统。为更好进行 EPS系统的控制策略设计，需要对 EPS系统建立数学模型。传统的 EPS数学模型大多基于车身二自由度模型建立，这样会造成数据的缺失以及模型的准确度下降。本文基于车身三自由度建立了 EPS系统的数学模型，列出了微分方程，为求解 EPS系统控制策略提供了参考。

关键词：电动助力转向系统；车身三自由度模型；微分方程

1 引言

电动助力转向系统（ Electric Power Steering，简称 EPS）直接通过电动机的输出给驾驶员提供动力，电动机只有在转向时才工作，相对液压助力转向而言， EPS省去了动力转向油泵和软管等以及装于发动机上的皮带轮，其轻型小巧、易于装配调整、噪声污染小的特点原来越为人们重视 [1]。近年来， EPS在电动汽车上的应用越来越为人们所关注。电动汽车以蓄电池为能源，突破了 12V或 24V的汽车电压体制，能够提供大功、率电机需要的电流，使 EPS系统能够提供较大的转向助力。可以预见，随着人们对于汽车的环保性、节能性、经济安全性要求的进一步提高， EPS系统的研究和产业化必将会更进一步。

2 EPS系统微分方程的建立

2.1 EPS的工作原理与系统特性

EPS主要包含转矩传感器、助力电机、电子控制器（ ECU）以及减速机构，其结构如图 1所示。控制器通过收集车速、转矩、转角等传感器的信号进行判别，决定助力电机的转动方向和助力大小通过精确的控制算法，可以实现转向助力的无级调整，使转向机构获得所需的助力，进而使驾驶员得到较好的路感。……