电动液压助力转向系统的协同仿真

简介：
本研究探讨了电动液压助力转向系统(EHPS)的协同仿真技术，通过集成机械、电气和流体动力学模型，实现对车辆转向性能的高效精确模拟与优化。 ### 电动液压助力转向系统的联合仿真 #### 引言 电动液压助力转向系统（Electric-Hydraulic Power Steering System, EHPS）是传统液压助力转向系统（Hydraulic Power Steering, HPS）的一种改进技术，它利用电动机替代传统的发动机驱动油泵，实现了根据车辆工况提供更精确的助力效果。这种系统不仅提高了转向操作的灵活性和舒适性，还增强了驾驶者的路感体验。EHPS系统的组成包括转向操纵机构、转向传动机构、动力转向器总成、电子控制单元（Electronic Control Unit, ECU）、电动机、油泵、转向阀、车速传感器及转向盘角速度传感器等。 #### 二、电动液压助力转向系统简介 电动液压助力转向系统是一种混合型的助力转向系统，其核心在于结合了电动机与液压系统的优点。相比于传统的液压助力转向系统，EHPS能够在不同的工况下提供更加合适的助力效果，使驾驶者能够更轻松地操纵方向盘，并保证足够的路感以满足现代汽车对转向系统的需求。 EHPS主要包括以下组成部分： - **转向操纵机构**：传递驾驶员的转向指令。 - **转向传动机构**：将驾驶员的转向力传递给车轮。 - **动力转向器总成**：实现助力效果的关键部件。 - **ECU**：处理各种传感器数据，控制电动机的工作状态。 - **电动机**：为油泵提供动力。 - **油泵**：加压液压油以供助力转向使用。 - **转向阀**：控制液压油的流向和流量，实现助力效果。 - **车速传感器**：监测车辆的速度。 - **转向盘角速度传感器**：检测方向盘转动情况。 #### 三、电动液压助力转向系统的建模与仿真 ##### 动力转向ECU模型 动力转向ECU接收来自车速传感器和转向盘角速度传感器的数据，并根据这些数据调整电动机的工作状态。通常采用PID控制器来实现这一过程，通过当前偏差及其变化率动态调整控制参数以达到最优效果。 ##### 电动液压泵模型 该模型模拟油泵工作状态，其转速与方向由ECU决定。在仿真中需要考虑油泵的效率、最大输出压力等因素。 ##### 转向阀模型 转向阀是EHPS系统的重要部分，决定了液压油流向和流量。通过调整节流阀开度来改变液动力学特性及助力效果。 ##### 多体动力学模型 利用AMESim软件建立了EHPS系统的多体动力学模型，包括了转向盘、扭杆、转向阀等关键组件的模拟。AMESim用于机械系统仿真分析，能够精确地模拟EHPS在各种工况下的动态行为。 #### 四、联合仿真技术 为了全面仿真EHPS系统，研究者采用AMESim和MATLABSimulink进行联合仿真。具体而言，AMESim建立动力学模型而MATLABSimulink构建ECU控制算法模型。通过创建S函数实现两个平台之间的接口连接，并共享数据及交互计算。 联合仿真的结果验证了EHPS的动力学模型与控制策略的正确性，证明系统的可行性和有效性。 #### 五、结论 通过对电动液压助力转向系统（EHPS）进行联合仿真分析，深入理解其运行机制及其控制策略。基于AMESim和MATLABSimulink的联合仿真技术不仅为EHPS设计提供了重要的技术支持，还为进一步优化该系统性能奠定了基础。