姜 平, 祖春勝, 趙林峰

(合肥工業(yè)大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院,安徽 合肥 230009)

EPS助力補(bǔ)償控制策略的研究

姜 平, 祖春勝, 趙林峰

(合肥工業(yè)大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院,安徽 合肥 230009)

文章分析了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向(electric power steering,EPS)系統(tǒng)各部分的動(dòng)力學(xué)模型,并由此搭建了其Simulink仿真模型;對(duì)于時(shí)變性、非線性較強(qiáng)的EPS系統(tǒng),采用了單神經(jīng)元自適應(yīng)PID(single neuron self-adaptive PID,SNPID)控制算法;針對(duì)一般助力特性曲線下EPS系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性較差的問題,提出了在轉(zhuǎn)矩傳感器檢測(cè)的轉(zhuǎn)矩之中加入相位超前補(bǔ)償、應(yīng)對(duì)路面沖擊的轉(zhuǎn)矩微分補(bǔ)償、減輕轉(zhuǎn)向系統(tǒng)摩擦對(duì)系統(tǒng)影響的摩擦補(bǔ)償、改善快速轉(zhuǎn)向或換向時(shí)電機(jī)助力的遲鈍和駕駛員“頓挫”感的慣性及阻尼補(bǔ)償;并在上述補(bǔ)償?shù)幕A(chǔ)上,針對(duì)原地撒手抖動(dòng)問題提出了基于轉(zhuǎn)矩變化率的助力死區(qū)增大控制方案。仿真和實(shí)車試驗(yàn)結(jié)果表明,加入補(bǔ)償控制的EPS助力策略的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性和轉(zhuǎn)向輕便性均得到了改善。

電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向(EPS);單神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制;助力補(bǔ)償;轉(zhuǎn)向輕便性;路感

電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向(electric power steering,EPS)是世界汽車技術(shù)發(fā)展的研究熱點(diǎn)和前沿技術(shù)之一[1]，它能夠保證汽車的安全性和穩(wěn)定性,因此受到越來越多汽車廠商的青睞。

EPS系統(tǒng)內(nèi)部存在時(shí)變性等不確定因素,而PID控制存在參數(shù)固定不變、不能在線自調(diào)整等問題,因此,文獻(xiàn)[2]采用一種模糊控制算法,文獻(xiàn)[3]采用H2和H∞的混合控制算法,以便改善該問題。此外,乘用車安裝EPS系統(tǒng)后,電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)構(gòu)會(huì)帶來額外的慣性、阻尼以及摩擦,系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)向特性和低速回正能力都會(huì)變差。針對(duì)該問題，文獻(xiàn)[4-5]提出了在EPS助力策略中添加轉(zhuǎn)矩微分、轉(zhuǎn)矩相位超前以及摩擦、慣性和阻尼補(bǔ)償?shù)确椒?文獻(xiàn)[6-7]對(duì)主動(dòng)轉(zhuǎn)向時(shí)方向盤力矩的突變進(jìn)行了研究。

本文采用單神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制算法(single neuron self-adaptive PID,SNPID),同時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)矩信號(hào)進(jìn)行超前調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)矩微分以及摩擦、慣性和阻尼補(bǔ)償;針對(duì)原地情況下撒手抖動(dòng)問題提出基于轉(zhuǎn)矩變化率的助力死區(qū)增大控制方案;并通過Simulink仿真和實(shí)車試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證,以改善轉(zhuǎn)向輕便性；同時(shí)進(jìn)一步優(yōu)化快速轉(zhuǎn)向和原地撒手的動(dòng)態(tài)特性,進(jìn)而改善路感。

1 EPS系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析及建模

根據(jù)文獻(xiàn)[3]和牛頓定律,建立EPS各部分的動(dòng)力學(xué)方程。

(1) 齒輪齒條動(dòng)力學(xué)模型。

(1)

其中,mr為齒條和車輪等效質(zhì)量;Br為齒條阻尼系數(shù);Ff為齒條庫(kù)倫摩擦力;Kr為彈簧剛度;Ks為轉(zhuǎn)矩傳感器扭桿剛度;p為齒條位移;rp為小齒輪半徑;θs為轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角;Km為電動(dòng)機(jī)軸扭桿剛度;im為電動(dòng)機(jī)減速機(jī)構(gòu)減速比;θm為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)角。

(2) 永磁有刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型。

Tm=KtIa

(2)

其中,Ua為電機(jī)控制電壓;Ia為電機(jī)電樞電流;L為電機(jī)電感;R為電機(jī)電樞電阻;Ke為電機(jī)反電勢(shì)系數(shù);Tm為電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩;Jm為電機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量;Bm為電機(jī)軸阻尼系數(shù);Kt為電機(jī)轉(zhuǎn)矩系數(shù)。

(3) 輸入軸模型。

(3)

其中,Td為轉(zhuǎn)向盤輸入轉(zhuǎn)矩;Js為轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向軸等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量;Bs為轉(zhuǎn)向軸阻尼系數(shù);Ts為轉(zhuǎn)矩傳感器檢測(cè)轉(zhuǎn)矩。

(4) 轉(zhuǎn)矩傳感器模型。

(4)

2 控制算法

單神經(jīng)元自適應(yīng)控制器是通過對(duì)加權(quán)系數(shù)的調(diào)整來實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)、自組織功能,權(quán)系數(shù)的調(diào)整是按照有監(jiān)督的Hebb學(xué)習(xí)規(guī)則實(shí)現(xiàn)的[8]。控制算法及學(xué)習(xí)算法如下:

(6)

其中

ηP、ηI、ηD分別為比例、積分、微分的學(xué)習(xí)速率;K為神經(jīng)元的比例系數(shù),K>0。

搭建基于Matlab/Simulink的EPS系統(tǒng)仿真模型。給予目標(biāo)電流階躍信號(hào),所獲得的仿真對(duì)比如圖1所示。由圖1可知,SNPID控制時(shí),實(shí)際電流的超調(diào)量明顯降低,電流波動(dòng)明顯得到改善,穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小。

圖1 PID及SNPID控制仿真對(duì)比

3 助力補(bǔ)償控制策略

實(shí)際EPS系統(tǒng)中,轉(zhuǎn)矩傳感器安全位置的限制、系統(tǒng)的慣性與黏性導(dǎo)致電機(jī)實(shí)際輸出的助力轉(zhuǎn)矩和給定值之間有差距,影響駕駛員的駕駛舒適性[9]。本文采用相應(yīng)的補(bǔ)償控制策略,以改善EPS系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)向特性和轉(zhuǎn)向輕便性。

3.1 轉(zhuǎn)矩相位補(bǔ)償

傳感器噪聲和路面干擾導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩傳感器對(duì)方向盤轉(zhuǎn)矩的感知產(chǎn)生一定的滯后。為了提高EPS控制系統(tǒng)的快速響應(yīng)特性,對(duì)轉(zhuǎn)矩傳感器檢測(cè)到的轉(zhuǎn)矩信號(hào)進(jìn)行相位補(bǔ)償,設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)矩超前校正器,以消除幅頻特性曲線中尖峰的存在,并增大幅值裕量與相位裕量,以改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性及魯棒性能。采用的超前校正器的傳遞函數(shù)為:

(7)

相位補(bǔ)償前、后Gc(s)=Ts(s)/Td(s)的Bode圖對(duì)比如圖2所示。

圖2 相位補(bǔ)償前、后Bode圖對(duì)比

由圖2可知,進(jìn)行相位補(bǔ)償后,轉(zhuǎn)矩傳感器檢測(cè)到的轉(zhuǎn)矩信號(hào)和駕駛員實(shí)際輸入的轉(zhuǎn)矩信號(hào)在駕駛員低頻輸入?yún)^(qū)基本同相位;消除了幅頻曲線中的尖峰位置,改善了系統(tǒng)的穩(wěn)定性;幅值裕量和相位裕量的增大提高了系統(tǒng)的魯棒性能。

相位補(bǔ)償前、后轉(zhuǎn)矩傳感器測(cè)量值對(duì)比如圖3所示。

圖3 相位補(bǔ)償前、后轉(zhuǎn)矩傳感器測(cè)量值對(duì)比

由圖3可知,相位補(bǔ)償后的轉(zhuǎn)矩檢測(cè)比補(bǔ)償前的跟蹤效果好。

3.2 轉(zhuǎn)矩微分補(bǔ)償

當(dāng)EPS系統(tǒng)受到路面沖擊力作用時(shí),即可等效為小齒輪處受到?jīng)_擊轉(zhuǎn)矩TK,其運(yùn)動(dòng)方程為:

(8)

其中,JT為系統(tǒng)總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量;Bp為小齒輪處阻尼系數(shù);θp為小齒輪轉(zhuǎn)角;TM為電機(jī)折算到小齒輪處的助力矩,TM=imIaKt。

此時(shí)握住方向盤,必須提供的方向盤轉(zhuǎn)矩為Td=Ksθp,助力特性曲線是轉(zhuǎn)矩與目標(biāo)助力電流之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,這種對(duì)應(yīng)關(guān)系無論是線性型還是曲線型,都可以歸納為轉(zhuǎn)矩乘以助力增益KI得到目標(biāo)助力電流。因此(8)式又可以表示為:

(9)

(9)式為在沖擊轉(zhuǎn)矩TK作用下的二階系統(tǒng),其固有頻率ω0和阻尼比ζ0可以表示為:

(10)

其中,K=Ksθp(1+imKtKI)。

由(10)式可知,當(dāng)KI增大時(shí),ω0增大,ζ0減小,此時(shí)系統(tǒng)受到?jīng)_擊轉(zhuǎn)矩時(shí),方向盤手感變差,抖動(dòng)增加;反之,減小KI將會(huì)緩解沖擊轉(zhuǎn)矩帶來的手感問題,但是導(dǎo)致轉(zhuǎn)向輕便性變差。因此為了解決轉(zhuǎn)向輕便性與方向盤手感之間的矛盾,本文在轉(zhuǎn)矩傳感器檢測(cè)轉(zhuǎn)矩中添加轉(zhuǎn)矩微分補(bǔ)償,其表達(dá)式為:

(11)

其中,Ktd為轉(zhuǎn)矩微分補(bǔ)償系數(shù)。則(9)式可以表示為:

(1+KtimKI)Ksθp=TK

(12)

加入轉(zhuǎn)矩微分控制后,系統(tǒng)的固有頻率ω0沒有改變,但是相對(duì)阻尼系數(shù)ζ0增大了,因此增大助力增益KI后可以改善轉(zhuǎn)向輕便性,同時(shí)適當(dāng)增大微分補(bǔ)償系數(shù)Ktd可以改善方向盤受沖擊時(shí)的手感。

轉(zhuǎn)矩微分補(bǔ)償系數(shù)的確定是通過基本粒子群優(yōu)化算法獲取的,根據(jù)添加轉(zhuǎn)矩微分補(bǔ)償?shù)哪康倪x取沖擊轉(zhuǎn)矩作用下Ts與Td之間的方差作為適應(yīng)度函數(shù),其表達(dá)式為:

lg(Fitness)=lg[(Td-Ts)2/n1]

(13)

其中,n1為轉(zhuǎn)矩信號(hào)采樣點(diǎn)次數(shù)。

轉(zhuǎn)矩微分補(bǔ)償系數(shù)尋優(yōu)曲線如圖4所示,尋優(yōu)結(jié)果見表1所列。

圖4 轉(zhuǎn)矩微分補(bǔ)償系數(shù)尋優(yōu)曲線

速度/(km·h-1)方差(適應(yīng)度)微分補(bǔ)償系數(shù)03．09510．1000203．08330．0685403．04950．0198603．03330．0150

根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)擬合出微分補(bǔ)償系數(shù)與車速之間的關(guān)系,進(jìn)而搭建微分補(bǔ)償?shù)姆抡婺Ｐ?。方向盤階躍轉(zhuǎn)矩作用下傳感器檢測(cè)轉(zhuǎn)矩的對(duì)比如圖5所示。

圖5 沖擊轉(zhuǎn)矩下傳感器檢測(cè)轉(zhuǎn)矩的對(duì)比

由圖5可知,當(dāng)方向盤受到?jīng)_擊轉(zhuǎn)矩的作用時(shí),微分補(bǔ)償前轉(zhuǎn)矩傳感器的輸出呈現(xiàn)高頻波動(dòng),表明電機(jī)內(nèi)部也有高頻波動(dòng),該波動(dòng)對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和電機(jī)壽命都有影響;微分補(bǔ)償后,抑制了轉(zhuǎn)矩傳感器的波動(dòng),有效地消除了轉(zhuǎn)矩傳感器所引起的噪聲,減小了助力電動(dòng)機(jī)的電流波動(dòng)和方向盤抖動(dòng)。

3.3 摩擦補(bǔ)償

文獻(xiàn)[10]指出車輛在原地或者行駛過程中轉(zhuǎn)向阻力矩的構(gòu)成部分,而助力摩擦補(bǔ)償通常只考慮轉(zhuǎn)向系統(tǒng)干摩擦。根據(jù)定義,轉(zhuǎn)向系統(tǒng)干摩擦計(jì)算公式為:

(14)

其中,ΔTi為1個(gè)轉(zhuǎn)向循環(huán)中方向盤轉(zhuǎn)角2次通過0點(diǎn)時(shí),方向盤轉(zhuǎn)矩之差的絕對(duì)值;n2為轉(zhuǎn)向循環(huán)的次數(shù)。

摩擦補(bǔ)償?shù)哪康氖菫榱烁纳频退俜秶鷥?nèi)的轉(zhuǎn)向輕便性,文獻(xiàn)[4]指出日本的研究將低速區(qū)定義為0～30 km/h。因此本文通過實(shí)車試驗(yàn)獲取3組低速區(qū)域的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角關(guān)系,其中1組數(shù)據(jù)如圖6所示。據(jù)此計(jì)算轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的干摩擦,可得原地干摩擦為4.76 N·m;10 km/h速度下干摩擦為3.15 N·m;30 km/h速度下干摩擦為1.87 N·m，從而擬合出轉(zhuǎn)向系統(tǒng)干摩擦與車速之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

圖6 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)干摩擦試驗(yàn)

根據(jù)半經(jīng)驗(yàn)法和庫(kù)倫摩擦形式確定非線性摩擦補(bǔ)償控制策略,其表達(dá)式為:

1860例患者,其中男1065例,女795例,年齡在35-49歲者550例,50-60歲者745例,60歲以上者565例。病程在3個(gè)月至25年。

(15)

其中,Tfric為摩擦補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩;[Tdf0,Tdmax]為摩擦補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩線性區(qū)間;kf(v)為摩擦補(bǔ)償系數(shù);Tfmax為相應(yīng)車速下的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)干摩擦;k1、k2為路感參數(shù)調(diào)節(jié)系數(shù);kE為路感參數(shù)。

在增強(qiáng)低速區(qū)域內(nèi)的轉(zhuǎn)向輕便性的同時(shí),還應(yīng)考慮駕駛員路感的問題,因此在非線性摩擦補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩中還應(yīng)添加路感參數(shù)kE,以彌補(bǔ)摩擦補(bǔ)償降低了駕駛員路感的問題。

路感可以認(rèn)為是輪胎上的力矩傳遞到轉(zhuǎn)向盤上,駕駛員對(duì)道路狀況的感覺,常用路感強(qiáng)度值E來評(píng)價(jià),即

E=dTd/dTR

(16)

其中,TR為轉(zhuǎn)向負(fù)載。

EPS系統(tǒng)的力矩平衡方程可以表示為:

TR=Tmim+Td

(17)

在對(duì)路感分析時(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)化,忽略轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和阻尼,則電機(jī)的助力矩為:

(18)

圖7 摩擦補(bǔ)償前、后對(duì)比

3.4 慣性及阻尼補(bǔ)償

考慮系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和阻尼作用,電機(jī)的實(shí)際助力矩為:

(19)

代入(17)式可得:

(20)

考慮系統(tǒng)的慣性和阻尼后,在助力增益不變的情況下,按照助力特性,方向盤手力會(huì)比目標(biāo)值大。駕駛者在快速轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤時(shí),黏性阻力產(chǎn)生較大的黏性阻力矩,使駕駛員快速轉(zhuǎn)向時(shí)有轉(zhuǎn)向沉重感。

緊急換向時(shí),因?yàn)檎麄€(gè)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有很大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,所以會(huì)產(chǎn)生很大的瞬時(shí)轉(zhuǎn)向阻力矩,使得駕駛者換向時(shí)會(huì)有明顯的“頓挫”感。因此,為了克服電機(jī)的慣性及阻尼的影響,在轉(zhuǎn)矩傳感器檢測(cè)力矩中加入慣性補(bǔ)償及阻尼補(bǔ)償力矩ΔTd,其表達(dá)式為:

(21)

據(jù)此搭建慣性及阻尼補(bǔ)償仿真模型,并給予方向盤0.5 Hz的轉(zhuǎn)角信號(hào),如圖8a所示,慣性及阻尼補(bǔ)償前后對(duì)比如圖8b所示。

由圖8b仿真結(jié)果可知,慣性及阻尼補(bǔ)償前,快速換向時(shí),方向盤轉(zhuǎn)矩有一個(gè)急劇的變化過程,而加入補(bǔ)償后,轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)次數(shù)及幅值明顯比補(bǔ)償前小,快速轉(zhuǎn)向的“頓挫”感和轉(zhuǎn)向沉重感得到一定的改善。

圖8 慣性及阻尼補(bǔ)償前、后對(duì)比

3.5 助力死區(qū)增大控制

補(bǔ)償添加之后,在實(shí)車試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn),原地情況時(shí)大轉(zhuǎn)矩信號(hào)下撒手,方向盤產(chǎn)生劇烈的抖動(dòng),因此采取基于轉(zhuǎn)矩變化率的助力死區(qū)增大控制方案,其控制形式為:

0≤Δde≤1 N·m

(22)

其中,Δde為增大的助力死區(qū)轉(zhuǎn)矩值;kde為助力死區(qū)調(diào)節(jié)系數(shù);LastTd為上一次轉(zhuǎn)矩信號(hào)采樣值。

仿真中給予方向盤2.5 N的轉(zhuǎn)矩階躍信號(hào),獲得的電機(jī)電流對(duì)比如圖9所示。由圖9可知,5 s突然撒手后,未增大助力死區(qū)的電機(jī)電流波動(dòng)較大,電機(jī)電流的波動(dòng)導(dǎo)致電機(jī)的抖動(dòng),從而引起方向盤的抖動(dòng);添加助力死區(qū)增大控制方案后,原地撒手后電機(jī)的電流趨于穩(wěn)定,方向盤的抖動(dòng)現(xiàn)象也能得到明顯的抑制。

圖9 原地撒手的電機(jī)電流對(duì)比

4 實(shí)車試驗(yàn)

4.1 快速轉(zhuǎn)向及原地撒手試驗(yàn)

實(shí)車試驗(yàn)采用MC9S12XS128為主控芯片的EPS控制器。

快速轉(zhuǎn)向試驗(yàn)結(jié)果如圖10所示。由圖10a可知,快速轉(zhuǎn)向時(shí)的轉(zhuǎn)角大小大致相同,但補(bǔ)償前由于快速轉(zhuǎn)向時(shí)較為沉重,因此其轉(zhuǎn)角變化的頻率明顯低于補(bǔ)償后的轉(zhuǎn)角頻率。由圖10b可以看出,補(bǔ)償后快速轉(zhuǎn)向所需的轉(zhuǎn)矩較小,轉(zhuǎn)矩抖動(dòng)的幅度降低,并且緊急換向時(shí)的“頓挫”感明顯得到改善。

圖10 原地快速轉(zhuǎn)向補(bǔ)償前后對(duì)比

3組撒手試驗(yàn)結(jié)果如圖11所示。相同轉(zhuǎn)角情況下,補(bǔ)償后所需的轉(zhuǎn)矩較小,并且撒手后的抖動(dòng)也明顯減少,穩(wěn)定時(shí)間縮短。

圖11 原地撒手轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)矩對(duì)比

4.2 轉(zhuǎn)向輕便性試驗(yàn)

按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 6323—2014[11]的要求布置雙紐線行駛路徑,并通過儀器獲取3組汽車行駛過程中的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù),其中1組數(shù)據(jù)如圖12所示。

圖12 補(bǔ)償前、后轉(zhuǎn)向輕便性對(duì)比圖

根據(jù)3組轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)據(jù)計(jì)算補(bǔ)償前、后的轉(zhuǎn)向盤作用功均值,其中補(bǔ)償前轉(zhuǎn)向盤作用功均值為141.3 J,補(bǔ)償后未進(jìn)行路感調(diào)節(jié)為94.5 J,進(jìn)行路感調(diào)節(jié)后為105.9 J。同時(shí)路感調(diào)節(jié)前,轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角關(guān)系較為紊亂,駕駛員路感較差;路感調(diào)節(jié)后的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角關(guān)系大致成線性遞增關(guān)系,路感較為良好。因此,補(bǔ)償后的轉(zhuǎn)向輕便性和駕駛員的路感均得到很大程度的改善。

5 結(jié) 論

本文根據(jù)EPS系統(tǒng)各部分動(dòng)力學(xué)方程建立相應(yīng)的Simulink仿真模型,并指出時(shí)變性、非線性較強(qiáng)的EPS系統(tǒng)采用SNPID控制算法具有較好的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償效果。由基本助力曲線控制下的EPS系統(tǒng)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)向特性與轉(zhuǎn)向輕便性的矛盾關(guān)系,給出相應(yīng)的補(bǔ)償策略,指出加入各補(bǔ)償?shù)脑颍ㄟ^仿真結(jié)果指出各補(bǔ)償?shù)挠行?。通過實(shí)車試驗(yàn)驗(yàn)證了加入助力補(bǔ)償后的EPS系統(tǒng)能夠改善其動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性和轉(zhuǎn)向輕便性。

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(責(zé)任編輯 胡亞敏)

Research on assist compensation control strategy of EPS

JIANG Ping, ZU Chunsheng, ZHAO Linfeng

(School of Mechanical Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China)

The dynamic models of electric power steering(EPS) system components are analyzed, with which the simulation model based on Simulink is established. For EPS system with stronger time-varying and nonlinear characteristics, the single neuron self-adaptive PID(SNPID) control algorithm is adopted. Concerning the poor dynamic response characteristic of the EPS system under general assist characteristic curve, compensatory torques are added to the detected torque of the torque sensor including the phase-lead compensation, the differential compensation which is used to deal with road shocks, the friction compensation which is used to reduce the impact on system from the friction of steering system and the inertia and damping compensation which is used to improve the insensitive performance of motor and the lock feeling of driver when fast turning or reversing. On the basis of the compensation above, in order to solve jitter in situ after relinquishing hands on steering wheel, a control scheme of enlarging the assist dead zone based on rate of torque change is put forward. The results of simulation and vehicle experiment show that the dynamic response characteristic is improved and the steering behavior is easier when the compensation control is contained in EPS assistance strategy.

electric power steering(EPS); single neuron self-adaptive PID(SNPID) control; assist compensation; steering easiness; road feeling

2015-07-27；

2015-09-14

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51375131);安徽省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(2013AKZR0077)

姜 平(1974-),女,山東煙臺(tái)人,博士,合肥工業(yè)大學(xué)副教授,碩士生導(dǎo)師.

10.3969/j.issn.1003-5060.2017.01.003

U463.44

A

1003-5060(2017)01-0012-07