现代汽车技术追求高效节能、高舒适性和高安全性等目标。前一项目标与环境保护密切相关,是当代全球性热门话题,后两项目标是汽车朝着高性能化方向发展必须研究和解决的重要课题。转向系统的高性能化是指其能够根据车辆的运行状况和驾驶员的要求实行多目标控制,以获得良好的转向轻便性、较好的路感、较高的抗干扰能力和较快的响应性。 动力转向系统具有转向操纵灵活、轻便、并可吸收路面对前轮产生的冲击等优点。目前投入使用的动力转向系统有液压式助力转向系统、电液式助力转向系统和电动式助力转向系统。本文中介绍的电磁式助力转向系统是一种新型的动力转向系统,它相对液压式助力转向系统来说,具有能对助力大小进行调节和控制,使汽车获得理想的助力特性及比电动式助力转向系统的结构更简单等特点。 本文介绍了汽车电磁式助力转向系统的结构组成和工作原理,并分别对其系统的技术要求和受力情况进行了分析。结合转矩传感器和电磁力发生装置的动力学特性建立了电磁式助力转向系统的动力学模型,然后在系统的动力学模型的基础上根据键合图理论建立了电磁式助力转向系统的键合图模型及其方块图模型,从而导出系统的传递函数,再结合二自由度汽车模型,最终建立了系统在方向盘转角阶跃输入下的模型。 本文使用了PID、单参数自整定Fuzzy-PID两种控制策略对系统模型进行控制,仿真结果表明:相对于普通汽车,装有电磁式助力转向系统的汽车在方向盘转角阶跃输入的情况下,汽车横摆角速度频率响应特性更好,因此具有更好的操纵稳定性;而相对于采用PID控制,采用单参数自整定Fuzzy-PID控制又可以使系统响应更迅速、超调量更小、稳定更快。