基于H_∞鲁棒控制理论的EPS控制策略研究
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摘要
本文研究了汽车EPS (Electric Power Steering)系统的运行机理,揭示了电动助力转向系统从本质上属于多参数输入多参数输出(MIMO)、时变的、非线性、不确定性且多控制目标系统。结合现代鲁棒控制理论与技术,构建了基于现代鲁棒控制理论的EPS动力学状态空间模型,在此基础上,研究得到汽车EPS鲁棒性能和稳定性判断条件,并设计出基于鲁棒控制理论的EPS混合灵敏度H∞控制器,仿真研究了在H∞控制器作用下的EPS被控系统跟随性,提出了EPS路感强度H∞控制策略。基于Proteus和Keil构建了汽车EPS虚拟实验室,在虚拟实验室软硬件仿真基础上,详细研究了汽车EPS试验台的组成、总体方案、实验项目设计、开发的关键技术和研制EPS测控板等相关内容。最后把在EPS试验台架得到良好效果的EPS安装到试验车上,进行了全面的道路车载性能评价。研究成果应用于实践表明：基于H∞控制器的汽车EPS能有效及时找到LMI凸优化点,从而提供适时助力,具有智能性、实用性和可靠性。
In this Dissertation, the running mechanism of automotive EPS (Electric Power Steering) system is studied, to reveal that the EPS system control problem is essentially attributable to many control objectives, multiple-input multiple-output (MIMO) robust control problem with a certain amount of non-linear, time-varying non-uncertain systems. With modern robust control theory and technology, the EPS system dynamics state-space model is set up. The robust expression of the control EPS is discussed to give the judgement qualification of robust stability and robust performance. Then, H∞controller of EPS mixed sensitivity is designed. The following characteristics of EPS control system applied by Hm controller is studied by simulation to propose H∞control strategy of EPS road feel intensity. Virtual laboratory of automobile EPS based on Proteus and Keil software is built. Based on the simulation results of EPS driver software and hardware in the virtual laboratory, the composition, overall program, experimental project design and development of key technologies of the automobile EPS test bed and the development of EPS measuring board are studied. Finally self-developed EPS which got good performance on test bed of EPS is installed in test car to conduct a comprehensive performance evaluation of the road vehicle. Research findings applied by practice show that the car EPS based on the Hm controller can effectively find the LMI convex optimization point to provide timely assistance force in time, so self-developed EPS is with intelligence, practicality and reliability.
In this Dissertation, the running mechanism of automotive EPS (Electric Power Steering) system is studied, to reveal that the EPS system control problem is essentially attributable to many control objectives, multiple-input multiple-output (MIMO) robust control problem with a certain amount of non-linear, time-varying non-uncertain systems. With modern robust control theory and technology, the EPS system dynamics state-space model is set up. The robust expression of the control EPS is discussed to give the judgement qualification of robust stability and robust performance. Then, H∞controller of EPS mixed sensitivity is designed. The following characteristics of EPS control system applied by Hm controller is studied by simulation to propose H∞control strategy of EPS road feel intensity. Virtual laboratory of automobile EPS based on Proteus and Keil software is built. Based on the simulation results of EPS driver software and hardware in the virtual laboratory, the composition, overall program, experimental project design and development of key technologies of the automobile EPS test bed and the development of EPS measuring board are studied. Finally self-developed EPS which got good performance on test bed of EPS is installed in test car to conduct a comprehensive performance evaluation of the road vehicle. Research findings applied by practice show that the car EPS based on the Hm controller can effectively find the LMI convex optimization point to provide timely assistance force in time, so self-developed EPS is with intelligence, practicality and reliability.
引文
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