基于MATLAB和Simulink的電動汽車助力轉向控制系統仿真研究電動汽車助力轉向控制系統是一種新興的輔助系統，它是控制領域在21世紀的重要應用。電動汽車助力轉向控制是助力轉向控制中最復雜的，其主要是由方向盤輸入人的力，再通過電機進行模擬輸出到轉向輪上進行輔助控制轉向，由于系統變量的增多、階次的增高、基座運動和控制的耦合特性，與早期的液壓助力以及機械助力相比，其非線性、耦合性、多變量特性更加突出，從而增加了控制的難度。本文通過使用MATLABSimulink中的虛擬現實技術，在計算機上仿真電動汽車助力轉向控制系統，運用Simulink模擬進行穩定性控制，其中涉及到了電機以及控制器的參數整定、雙輸入雙輸出系統耦合特性的分析與解耦控制器的設計。關鍵詞：助力轉向系統；模擬；輔助目錄1. 引言 引言1.1引言隨著大數據時代的來臨，汽車操縱系統的自動化、智能化已然是現代化汽車駕駛的發展趨勢，未來汽車自動化駕駛，動力管理也為汽車駕駛的安全性、可靠性提供了保障。電動汽車助力轉向系統則在現階段有助于操控汽車。電動汽車助力轉向系統有利于汽車駕駛者精準操控汽車方向，同時有助于未來自動駕駛系統的推進，是科技發展的主流趨勢。為實現電動汽車助力轉向系統的信息獲取更集中，管理更高效，轉向時力量輸出更穩定，本文將會對電動汽車助力轉向系統進行簡單且淺顯的研究，針對該系統進行Simulink仿真。電動汽車助力轉向系統包含了角速度檢測系統、電機控制系統、電機系統，采用電動機驅動轉向輪的方式，是近年來最佳的助力轉向方式。近年來獲得了良好發展，具有無比優越的靈活性、良好的力度調整特性、響應特性、效率高、噪聲低等優點。為了滿足汽車日益增長的高信息化、高安全性的需求，建立一套可靠的電動汽車助力轉向系統就顯得尤為重要。本課題根據研究需要，采用Matlab/Simulink仿真的方式，設計電動的汽車助力轉向系統。通過這樣來尋求駕駛員可以更安全的控制汽車行駛的方向。1.2課題設計背景電動助力轉向系統(

EPS,Electric

Power

Steering)將會在未來統治轉向系統市場。該系統目前是一個熱門的發展方向。該系統由電動機提供給方向盤扭矩速度轉向，省去了發動機上安裝液壓維修系統所需的維修泵、油泵、轉向液壓、運輸帶和皮帶輪，在保護環境的同時節約了能源。此外，它易于調整，靈活的調整與安裝和提供服務的不同情形下的一系列新特點。這些都是電氣服務器系統作為一種新的轉向技術的優點，它將挑戰已有50多年歷史的著名液壓控制系統，也就是液壓轉向系統。電動助力轉向系統是于20世紀80年代中期提出來的。該技術發展最快、應用較成熟的

當屬TRW轉向系統和Delphi

Sagiaw轉向系統，而Delphi

Sagiaw

轉向系統又代表著轉向系統發展的前沿。她是一個于20世紀50年代把液壓助力轉向系統推向

市場的，從此以后，Delphi

轉向發展了技術更加成熟的液壓助力系統，使大部分的商用汽車

和約50%的轎車裝備有該系統。現在,Delphi轉向系統又領導了汽車轉向系統的一次新革命,那就是電動助力轉向系統。電動助力轉向系統符合現代汽車機電一體化的設計思想，該系統由轉向傳感裝置、車速傳感器、助力機械裝置、提供助力轉向電機及微電腦控制單元組成。該系統工作時，轉向傳感器檢測到轉向軸上轉動力矩和轉向盤位置兩個信號，與車速傳感器測得的車速信號一起不斷地輸入微電腦控制單元，該控制單元通過數據分析以決定轉向方向和所需的最佳助力值，然后發出相應的指令給控制器，從而驅動電機，通過助力裝置實現汽車的轉向。通過精確的控制算法，可任意改變電機的轉矩大小，使傳動機構獲得所需的任意助力值。EPS在日本最先獲得實際應用，1988

年日本鈴木公司首次開發出一種全新的電子控制

式電動助力轉向系統，并裝在其生產的Cervo車上，隨后又配備在Alto上。

此后，電動助力轉向技術得到迅速發展，其應用范圍已經從微型轎車向大型轎車和客車方向發展。日本的

大發汽車公司、三菱汽車公司、本田汽車公司，美國的Delphi

公司，英國的Lucas公司，德國的ZF公司，都研制出了各自的EPS.電動動力轉向裝置將最新的功率電子高科技和電機控制高性能電機等技術應用于汽車的轉向系統，此舉使得動態性能和靜態性能大大的提高了，同時行駛中的舒適性和安全性也得到了有效的提高，同時做到了降低環境污染。因此，提案的系統接到了很多大型汽車制造商的支持，與此同時他們開展了開發和研究。在將來的轉向系統中，電動動力轉向將擊敗機械液壓助力轉向成為主流。與其他控制系統相比，該系統的獨特優勢在于:

(1)降低油耗。(2)改進轉向監控。(3)轉向柱正特性得到了改善。(4)提高操作的穩定性。(5)提供可變伺服控制。(6)采用“綠色能源”來適應現代汽車的要求。(7)系統結構簡單，空間小，布置舒適，性能優越。(8)

生產線裝配得很好。1.3助力轉向系統簡介1.3.1助力轉向系統種類一般分為機械液壓助力、電子液壓助力、電動助力。（1）機械液壓助力轉向（如圖1.1）圖1.1機械液壓助力轉向機械式的液壓動力轉向系統一般由液壓泵、油管、壓力流量控制閥體、傳動皮帶、儲油罐等部件構成。工作原理是通過液壓泵提供油壓推動活塞，進而產生輔助力推動轉向拉桿，輔助車輪轉向。這類車尤其在低速較大轉彎時，覺得方向比較沉，發動機也比較費力氣。由于液壓泵的壓力很大，也比較容易損害助力系統。一般經濟型轎車使用機械式液壓助力系統的較多。（2）電子液壓助力轉向（如圖1.2）圖1.2電子液壓助力轉向主要由儲油罐、助力轉向控制單元、電子泵、轉向機、助力轉向傳感器等構成，電子式液壓助力采用的是由電力驅動的電子泵，其中助力轉向控制單元和電子泵是一個整體結構。電子式液壓助力轉向由電子控制單元根據車輛的行駛速度、轉向角度等信號計算出的最理想狀態，讓轉彎與行駛更流暢。電子液壓助力轉向系統是目前采用較為普遍的助力轉向系統。（3）電動助力轉向（EPS）（如圖1.3）圖1.3電動助力轉向一般是由轉向傳感器、電子控制單元、電動機、減速器、機械轉向器、以及電源構成，各種結構不盡相同。沒有了液壓助力系統的液壓泵、液壓管路、轉向柱閥體等結構，結構簡單。在電子控制單元控制下，汽車能容易地實現可變助力功能，即在車速較低的時候助力能量大，方向盤輕，車速高時助力能量小，方向盤重。如果不轉向，則本套系統就不工作，處于休眠狀態等待調用。1.3.2電動汽車助力轉向原理EPS的基本原理是：轉矩傳感器與轉向軸（小齒輪軸）連接在一起，一旦電路板加速度發生變化，轉矩動量傳感器將會開始工作，將扭桿輸入發生過程中輸入入口和輸出出口搜索產生的相對旋轉角轉化為電信號發送給ECU，根據車輛速度傳感器和轉矩動量傳感器的信號來確定旋轉方向和功率電流的大小，從而完成對轉向時間的控制。因此，可以很容易地實現在不同轉速下賦予方向盤不同的轉向助力效果，保證汽車在輕低速和靈活變速時行駛平穩可靠。電動助力轉向系統是在傳統機械控制系統的基礎上發展起來的。它利用發動機產生的電動助力，通過力作用在方向盤上幫助駕駛員進行控制操作。系統主要由三個主要部件組成，包括特征信號（包括轉矩動量傳感器、轉角傳感器和車速傳感器）、服務器程序機構（發動機、離合器、減速剎車）和電子控制裝置。發動機只在需要通電時工作，當駕駛員工作于方向盤時，產生相當于駕駛人產生力大小的電壓再通過動量角傳感器和轉向指示燈，車輛的速度傳感器檢測車輛的速度信號，所述控制單元根據所述激勵信號和所述轉速信號給出控制發動機轉速的指令，從而產生所需的服務請求。1.3.3電動汽車助力轉向系統控制算法電動汽車助力轉向系統仿真是檢驗各種控制算法、研究控制理論很有效的實驗設備。目前應用在電動汽車助力轉向上的算法主要有以下幾點：（1）經典控制理論：典型的單輸入（力）雙輸出（角度和位移）的控制，設計PID控制器實現控制。經典控制理論的局限性在于只適用于簡單的路況下的轉向控制助力，無法用于各種復雜情況下的助力轉向控制系統。（2）現代控制理論：通過對電動汽車助力轉向系統物理模型的分析，建立系統的動力學模型，然后使用狀態空間理論實現對電動汽車助力轉向系統的控制。（3）模糊控制理論：采用模糊化、模糊推理、解模糊等運算的模糊控制方法，其主要任務是對模糊控制器的設計。（4）神經網絡控制理論：神經網絡能夠充分逼近復雜的非線性關系，學習與適應嚴重不確定系統的動態特性，所有定量與定性的信息都等勢分布儲存于網絡的神經元，與其他控制方法結合實現對電動汽車助力轉向系統的穩定控制。（5）擬人智能控制理論：無需了解被控對象的數學模型，依靠我們的知識、直覺和經驗，并借助計算機快速模擬控制經驗，實現對電動汽車助力轉向系統的控制。1.4電動汽車助力轉向系統研究發展及現狀EPS技術國內外研究現狀從EPS控制策略的演變趨勢來看，控制信號將不再依賴于車輛的速度和轉矩速度信號，而是根據板的強度、控制率、橫向加速度、重力加速度等信號來匹配汽車的綜合控制特性，達到更好的控制感。這方面的研究已經開始。從國內外的研究來看，EPS今后的研究主要集中在以下幾個方面:EPS有助于控制策略。伺服輔助控制是一個基本的控制模塊，在控制過程中，通過減速機構，使大功率發動機的轉向力矩作用在機械控制系統上，從而降低控制板的功率。功率大規模控制策略的主要目標是根據伺服控制的特性曲線確定伺服發動機的功率，幫助駕駛員實現汽車的方向盤驅動。控制策略是EPS研究的重點。系統匹配技術。動力輔助性能的匹配、發動機與剎車機構的匹配、傳感器的匹配以及EPS系統與其他部分系統的匹配是優化驅動的關鍵。可靠性。控制系統是運行的生命線之一，必須非常可靠。EPS加入到好的機械結構中，還需要好的軟件支持，因此對EPS的可靠性提出了很高的要求。經過近20年的發展，電動汽車轉向助力系統技術越來越成熟，使用范圍從最初的加速負載小到控制輔助的EPS微型車先進的大型車、商務人員用車、卡車。開發EPS系統支持，以及低速支持，旋轉注射器協助全速服務器發展。由于技術、生產和維護成本的原因，目前的汽車助力中的系統仍然是液壓運行的HPS（包括ECHPS、EHPS）為主。基于生產線的管理系統由于高昂的成本和現有的監管限制，很難在不久的將來對車輛進行更新。EPS具有很多優點，例如在新能源汽車停車時有所幫助，環境管理方面也會有所進步，EPS替代HPS是未來一段時間內汽車導向系統發展的趨勢。MatlabSimulink仿真電動汽車助力轉向控制系統2.1matlabSimulink簡介全世界數以百萬計的工程師和科學家使用MATLAB分析和設計系統和產品，改變我們的世界。基于矩陣的MATLAB語言是世界上表達計算數學最自然的方式。內置圖形使可視化和從數據中獲得見解變得容易。桌面環境邀請實驗、探索和發現。這些MATLAB工具和功能都經過嚴格的測試和設計，可以一起工作。MATLAB幫助您將您的想法超越桌面。您可以在更大的數據集上運行分析，并擴展到集群和云。MATLAB代碼可以與其他語言集成，使您能夠在web、企業和生產系統中部署算法和應用程序。具體的功能示例：進行精確的數學計算（高數，概率，線代方程，尤其擅長矩陣），三維建模畫出立體圖形，與C++，Python等混合編程，用simulink3Danimation

做3D機械運動模型，較高級別的電路仿真，可以與精密儀器結合計算數據并繪制圖像，可以做音樂,哈哈甚至可以用來修圖等等多種功能。MATLAB有兩種基本的數據運算量：數組和矩陣，單從形式上，它們之間是不好區分的。每一個量可能被當作數組，也可能被當作矩陣，這要依所采用的運算法則或運算函數來定。在MATLAB中，數組與矩陣的運算法則和運算函數是有區別的。但不論是MATLAB的數組還是MATLAB的矩陣，都已經改變了一般高級語言中使用數組的方式和解決矩陣問題的方法。在MATLAB中，矩陣運算是把矩陣視為一個整體來進行，基本上與線性代數的處理方法一致。矩陣的加減乘除、乘方開方、指數對數等運算，都有一套專門的運算符或運算函數。而對于數組，不論是算術的運算，還是關系或邏輯的運算，甚至于調用函數的運算，形式上可以當作整體，有一套有別于矩陣的、完整的運算符和運算函數，但實質上卻是針對數組的每個元素施行的。MATLAB把矩陣獨立地當作一個運算量來對待后，向下可以兼容向量和標量。不僅如此，矩陣和數組中的元素可以用復數作基本單元，向下可以包含實數集。這些是MATLAB區別于其他高級語言的根本特點。以此為基礎，還可以概括出如下一些MATLAB的特色。MATLAB具有很強的開放性和適應性，當用戶啟動MATLAB后，將看到MATLAB桌面，主要桌面工具包括：命令窗口、歷史命令窗口、當前路徑瀏覽器、工作空間瀏覽器等。圖2.1/2.2Simulink與matlab界面為何采用matlab：1.高效的數值計算功能。目前其他編程語言以及其他類似的數學軟件無可替代；2.完備的計算結果和編程可視化功能。這一點其他軟件，無可替代；3.接近數學表達式的自然化m語言。非常易于學習和掌握；Matlab軟件就是一個編程開發環境，自帶的m語言簡單易用，有編程開發經驗的人應該是非常容易掌握的，支持面向對象編程。4.功能豐富的應用工具箱與Help系統，目前Matlab的工具箱總數很多，覆蓋了數學，統計，仿真，電子，生物信息學，金融，測試等等各個方面。2.3電動汽車助力轉向控制系統設計電動助力轉向系統(EPS)

構造與原理電動機械式助力轉向系統(EPS)

沒有了液壓助力系統的液壓泵、液壓管路、轉向管柱閥體等結構，結構非常簡單，,通過減速器以純機械方式將電機產生的助力傳遞到轉向系統上。EPS電動助力轉向系統是機電體化的產品，它由轉向管柱、扭矩傳感器、伺服電機、控制模塊等組成。（1）電動助力轉向系統原理車輛啟動后系統開始工作，當車速小于一定速度(如80km/h)

，

這些信號輸送到控制模塊，控制模塊依據轉向盤的扭矩、轉動方向和車速等數據向伺服電機發出控制指令，使伺服電機輸出相應大小及方向的扭矩以產生助動力，當不轉向時，電控單元不向伺服電機發送扭矩信號，伺服電機的電流趨向于零。因此，在直行駕駛而無需操作轉向盤時，將不會消耗任何發動機的動力，降低了燃油消耗。本系統提供的助力轉向與車速成反比，當車速在一定速度(如80km/h)

或以上時，伺服電機的電流也趨向于零，所以車速越高助力越小。因此,無論在高速、低速行駛操作過程中汽車具有更高的穩定性，駕駛員自身保持均衡不變的轉向力度。（2）雙小齒輪雙小齒輪電控機械助力轉向系統中，由轉向小齒輪和傳動小齒輪將必需的轉向力傳遞給齒條。駕駛員施加的扭矩通過轉向小齒輪來傳遞,而傳動小齒輪則通過蝸桿傳動裝置傳遞電控機械助力轉向系統電機的支持扭矩。（3）轉向器轉向器由轉向扭矩傳感器、扭轉桿、轉向小齒輪、傳動小齒輪、蝸桿傳動裝置以及帶控制單元的電機構成。（4）電機及控制單元用于轉向支持的電機帶有控制單元和傳感單元，它安裝在第二個小齒輪

上。這樣就建立了轉向盤和齒條之間的機械連接。因此，當伺服電機失靈時，車輛仍可以通過機械傳動進行轉向。（5）轉向角度傳感器轉向角度傳感器位于復位環后側，復位環上帶有一個安全

氣囊滑環。轉向角度傳感器通過CAN數據總線將信號傳遞到轉向管柱電子控制單元J527,此控制單元獲悉了轉向角度的大小。轉向管柱電子控制單元中的電子裝置分析這個信號。（6）轉向扭矩傳感器轉向扭矩傳感器將轉向盤扭矩直接傳遞給轉向小齒輪。傳感器根據磁阻原理進行工作。為了確保最高的安全性，它采用了雙重結構(冗余結構)。轉向管柱連接在扭矩傳感器上，轉向器通過扭轉桿連接在扭矩傳感器上。連接轉向管柱的元件上有一個磁極轉子，在這個轉子中不同磁極的24個區域輪流交替。每次使用兩個磁極來進行扭矩分析。（7）回轉子轉速傳感器轉子轉速傳感器是電控機械助力轉向系統電機的組成部分。無法從外部接觸到轉子轉速傳感器。駕駛員轉動轉向盤時，轉向支持開始;由于轉向盤上扭矩的作用，轉向器中的扭矩桿轉動。轉向扭矩傳感器J269

探測扭矩桿的轉動，并將探測到的轉向扭矩傳遞給控制單元;轉向角度傳感器通知當前轉向角度，而轉子轉速傳感器通知當前轉向速度;控制單元根據轉向扭矩、車速、發動機轉速、轉向角度、轉向速度和控制單元中的特性曲線計算出必需的支持扭矩，并啟動電機;由第二個平行作用于齒條的小齒輪來進行轉向支持，小齒輪的傳動由電機來進行，電機通過一個蝸桿傳動裝置和一個傳動小齒輪將轉向支持力傳遞到齒條上;轉向盤上的扭矩和支持扭矩的總和就是轉向器上的有效扭矩，由該扭矩來傳動齒條。當變道時：換車道時，駕駛員輕打轉向盤;扭轉桿因此轉動，

轉向扭矩傳感器獲悉扭轉桿轉動并通知控制單元，轉向盤上有一個小的扭矩;3轉向角度傳感器通知小轉向角度,而轉子轉速傳感器通知當前轉向速度;根據一個小的轉向扭矩、100km/h

的車速、發動機轉速、小的轉向角度、轉向速度及控制單元中的特性曲線(100km/h

車速的特性曲線)，

控制單元獲悉必須有一個小的支持扭矩或無需支持扭矩，繼而啟動電機;高速公路行駛時，由第二個平行作用于齒條的小齒輪來進行一個小的轉向支持，或者不進行轉向支持;轉向盤上扭矩加上最小支持扭矩就是換車道時的有效扭矩，由該扭矩來傳動齒條。電動汽車助力轉向數學建模3.1MATLABsimulink電動汽車助力轉向系統系統構成（如圖3.1）圖3.1系統構成電動汽車助力轉向系統結構圖各模塊簡介:(1)ChirpSignal:線性調頻信號模型(2)UniformRandomNumber統一隨機數模型(3)RandomNumber隨機數模型(4)Band-LimitedWhiteNoise帶限白噪聲模型(5)PulseGenerator脈沖發生器模型(6)steeringwheelangularvelocity角速度模擬器模型(7)simulink-psconverter將無單位的Simulink輸入信號轉換為物理信號(8)idealangularvelocitysource該塊表示一個理想的角速度源，在其終端產生與物理輸入信號成比例的速度差。(9)idealtorquesensor該塊表示理想扭矩傳感器，即將通過傳感器的變量轉換成與扭矩成比例的控制信號，并具有指定的比例系數的裝置。(10)mechanicalrotationalreference機械旋轉參考點(11)solverconfiguration定義用于模擬的求解器設置。(12)ps-simulinkconverter將輸入的物理信號轉換為無單位的Simulink輸出信號。(13)rotationalspring一個理想的機械旋轉線性彈簧。(14)IdealRotationalMotionSensor理想的機械旋轉運動傳感器(15)Psterminator終止物理信號輸出。(16)Gain元素增益(y=K*u)(17)DataTypeConversion將輸入轉換為輸出的數據類型和縮放(18)Buscreator這個塊從它的輸入創建一個總線信號。(19)PMSMDrive電機驅動(20)PermanentMagnetSynchronousMotor正弦磁鏈分布的永磁同步電動機。(21)Resistor線性電阻(22)ElectricalReference電接地(23)Inertia一個理想的機械轉動慣量。(24)RotationalDamper一種理想的機械旋轉粘滯阻尼器。3.2電動汽車助力轉向控制系統再Simulink中的配置：圖3.2波形發生器如（圖3.2）所示為各種波形發生器，他們通過波形模擬人手部在不同狀況不同路況下的輸入量，對電動助力轉向控制系統進行模擬測試。圖3.3第一部分輸入的信號通過S-PS轉換器將無單位的Simulink輸入信號轉換為物理信號。物理信號輸入理想的角速度源，在其終端產生與物理輸入信號成比例的速度差。連接R和C是機械旋轉守恒端口。端口S是一個物理信號端口，通過它驅動源的控制信號被應用。確定相對速度為W=W_R-W_C，其中W_R和W_C分別為終端R和C的絕對角速度。C口由一個機械旋轉參考點和一個解算器配置組成，解算器配置定義為用于模擬的求解器設置。對解算器的設置如下：Consistencytolerance:1e-9;Sampletime:4e-5;Nonlineariterations:3;Delaymemorybudget[kB]:1024;Filteringtimeconstant:0.001;R口連接一個理想扭矩傳感器，理想扭矩傳感器通過傳感器的變量轉換成與扭矩成比例的控制信號，并具有指定的比例系數的裝置。連接R和C是機械旋轉保護端口，連接傳感器到被監測扭矩的線路。連接T是一個輸出測量結果的物理信號端口。傳感器正方向為從端口R到端口C。在此處，從T口輸出的物理信號將由PS-S轉換器轉換為駕駛者的輸入simulink信號顯示。圖3.4第二部分轉動彈簧是一個理想的機械旋轉線性彈簧。連接R和C是機械旋轉守恒端口。塊的正方向是從R端口到C端口。其設置為：ParametersSpringrate:sensors.SteeringColumnSpringRateN*m/rad理想旋轉運動傳感器是將兩個機械旋轉節點之間測量的跨變量轉換為與角速度或角度成比例的控制信號的裝置。連接R和C是機械旋轉守恒端口，連接W和A分別是速度和角位移的物理信號輸出端口。W口連接PS終端，使用此塊終止物理信號輸出，未連接的物理信號輸出端口不會產生警告，但是連接到PS終結者可以用來指示信號不是無意中留下的未連接。A口與PS-S轉換器連接后輸出至一個增益中，此增益為元素增益(y=K*u)或矩陣增益(y=K*u或y=u*K)。Gain為sensors.SteeringColumnSpringRate/1Multiplication為Element-wise(K.*u)圖3.5第三部分理想旋轉運動傳感器是將兩個機械旋轉節點之間測量的跨變量轉換為與角速度或角度成比例的控制信號的裝置。連接R和C是機械旋轉守恒端口，連接W和A分別是速度和角位移的物理信號輸出端口。C口連接一個機械旋轉參考點。W與A口輸出后通過PS-S轉換器輸出給數據類型轉換器，這個轉換器將輸入轉換為輸出的數據類型和縮放。轉換有兩個可能的目標。一個目標是讓輸入和輸出的真實世界值相等。另一個目標是使輸入和輸出的存儲整數值相等。溢出和量化錯誤會阻礙目標的完全實現。其Outputdatatype為single;Inputandoutputtohaveequal:RealWorldValue(RWV);Integerroundingmode:Floor;通過Buscreator與Kp整合輸入PMSMDrive后，輸出三相電流與三相電壓顯示，另一輸出給永磁同步電機。圖3.6第四部分PermanentMagnetSyncheonousMotor是一個正弦磁鏈分布的永磁同步電動機。Numberofpolepairs:4；Permanentmagnetfluxlinkage:pmsm.FluxLinkageWb;Statorparameterization:SpecifyLd,Lq,andL0;Statord-axisinductance,Ld:0.0006H;Statorq-axisinductance,Lq:0.0006H;Statorzero-sequenceinductance,L0:0.00016H;Statorresistanceperphase,Rs:0.4ohm;Initialcurrents,[i_di_qi_0]:[0,0,0]A;Rotorangledefinition:Anglebetweenthea-phasemagneticaxisandthed-axis;Initialrotorangle:0deg;N口與線性電阻相連：線性電阻的電壓-電流(V-I)關系為V=I*R，其中R為恒定電阻，單位為歐姆。另一端與底相連。C口與一個機械旋轉參考點，即一個坐標系或一個地面。用于連接固定在機架上的機械旋轉端口(接地)。R與理想扭矩傳感器，即將通過傳感器的變量轉換成與扭矩成比例的控制信號，并具有指定的比例系數的裝置。連接R和C是機械旋轉保護端口，連接傳感器到被監測扭矩的線路。連接T是一個輸出測量結果的物理信號端口。傳感器正方向為從端口R到端口C。電動汽車助力轉向系統性能驗證4.1電動汽車助力轉向系統仿真模擬性能分析性能指標要求：（1）響應速度快，響應速度小于0.01sec；（2）助力轉向系統需要準確識別駕駛員輸入力的大小；（3）助力轉向系統需要模擬出一個完全大小一致的力；（4）助力轉向系統需要在各種工況下完成對駕駛員力的模擬；（5）助力轉向系統的響應精度應小于0.01sec；（6）三相交流電壓不可以超過汽車使用的12v電池電壓。4.2電動汽車助力轉向系統仿真模擬性能測試4.2.1.輸入端為正弦波O(t)=Amp*Sin(Freq*t+Phase)+BiasAmp=0.5Bias=0Freq=1Phase=0此輸入正弦波旨在模擬駕駛員在一個直角路口平滑轉向輸入量為正弦波的反饋分析機械轉矩仿真圖三相電壓與三相電流仿真圖通過放大可以發現助力轉向系統響應時間約為0.005sec，保證了系統的響應時間與響應精度。通過機械轉矩仿真圖可以看出藍色圖像與紅色圖像基本重合，滿足準確識別與出力完全一致兩項要求。通過三相電壓與三相電流仿真圖可以得出，電機輸入電壓不足12v滿足在汽車環境使用的要求。在實際情景—駕駛員路口內勻速直角轉向這一情形下，電動汽車助力轉向控制系統模擬效率優異。電動助力轉向系統模擬反饋分析結果；電機出力與電機電壓都符合性能分析的指標要求。4.2.2.輸入端為脈沖if(t>=PhaseDelay)&&PulseisonY(t)=AmplitudeelseY(t)=0EndAmplitude=1；Period=1;PulseWidth=5;Phasedelay=0;此輸入脈沖旨在模擬駕駛員通過減速帶。輸入量為脈沖的反饋分析機械轉矩仿真圖三相電壓與三相電流仿真圖通過放大可以發現助力轉向系統響應時間約為0.005sec，保證了系統的響應時間與響應精度。1）通過機械轉矩仿真圖可以看出藍色圖像與紅色圖像基本重合，滿足準確識別與出力完全一致兩項要求。2）通過三相電壓與三相電流仿真圖可以得出，電機輸入電壓不足12v滿足在汽車環境使用的要求。3）在實際情景—駕駛員通過減速帶這一情形下，電動汽車助力轉向控制系統模擬效率優異。電動助力轉向系統模擬反饋分析結果；電機出力與電機電壓都符合性能分析的指標要求。4.2.3.輸入端為限帶白噪音帶限白噪聲塊產生適合在連續或混合系統中使用的正態分布隨機數。NoisePower:[0.05];Sampletime:0.1;Seed:[23341];此輸入限帶白噪音旨在模擬駕駛員通過不規則非鋪裝里面（即土路，石子路等）。輸入量為限帶白噪音的反饋分析機械轉矩仿真圖三相電壓與三相電流仿真圖通過放大可以發現助力轉向系統響應時間約為0.005sec，保證了系統的響應時間與響應精度。1）通過機械轉矩仿真圖可以看出藍色圖像與紅色圖像基本重合，滿足準確識別與出力完全一致兩項要求。2）通過三相電壓與三相電流仿真圖可以得出，電機輸入電壓不足12v滿足在汽車環境使用的要求。3）在實際情景—駕駛員通過非鋪裝路面這一情形下，電動汽車助力轉向控制系統模擬效率優異。電動助力轉向系統模擬反饋分析結果；電機出力與電機電壓都符合性能分析的指標要求。4.2.4.輸入端為隨機數輸出一個正態(高斯)分布的隨機信號。Mean:0;Variance:0.5;Seed:0;Sampletime:0.1.此輸入隨機數旨在模擬駕駛員通過情況一般的瀝青路面。輸入量為隨機數的反饋分析機械轉矩仿真圖三相電壓與三相電流仿真圖通過放大可以發現助力轉向系統響應時間約為0.005sec，保證了系統的響應時間與響應精度。1）通過機械轉矩仿真圖可以看出藍色圖像與紅色圖像基本重合，滿足準確識別與出力完全一致兩項要求。2）通過三相電壓與三相電流仿真圖可以得出，電機輸入電壓不足12v滿足在汽車環境使用的要求。3）在實際情景—駕駛員通過非鋪裝路面這一情形下，電動汽車助力轉向控制系統模擬效率優異。電動助力轉向系統模擬反饋分析結果；電機出力與電機電壓都符合性能分析的指標要求。4.2.5.輸入端為均勻隨機數輸出均勻分布的隨機信號。Minimum:-1.5;Maximum:1.5;Seed:0;Sampletime:0.1.此輸入隨機數旨在模擬駕駛員轉向通過情況一般的瀝青路面（即彎中通過一般狀況的瀝青路面）。輸入量為均勻隨機數的反饋分析機械轉矩仿真圖三相電壓與三相電流仿真圖通過放大可以發現助力轉向系統響應時間約為0.005sec，保證了系統的響應時間與響應精度。1）通過機械轉矩仿真圖可以看出藍色圖像與紅色圖像基本重合，滿足準確識別與出力完全一致兩項要求。2）通過三相電壓與三相電流仿真圖可以得出，電機輸入電壓不足12v滿足在汽車環境使用的要求。3）在實際情景—駕駛員通過非鋪裝路面這一情形下，電動汽車助力轉向控制系統模擬效率優異。電動助力轉向系統模擬反饋分析結果；電機出力與電機電壓都符合性能分析的指標要求。4.2.6.輸入端為線性調頻信號輸出線性啁啾信號(頻率隨時間線性變化的正弦波)。Initialfrequency(Hz):0.5;Targettime(secs):10;Frequencyattargettime(Hz):2;此輸入隨機數旨在模擬駕駛員在行駛時出現鐘擺，ESP介入后駕駛員依靠電動助力轉向系統逐漸修正行車方向的過程。輸入量為線性調頻信號的反饋分析機械轉矩仿真圖三相電壓與三相電流仿真圖通過放大可以發現助力轉向系統響應時間約為0.005sec，保證了系統的響應時間與響應精度。1）通過機械轉矩仿真圖可以看出藍色圖像與紅色圖像基本重合，滿足準確識別與出力完全一致兩項要求。2）通過三相電壓與三相電流仿真圖可以得出，電機輸入電壓不足12v滿足在汽車環境使用的要求。3）在實際情景—駕駛員通過非鋪裝路面這一情形下，電動汽車助力轉向控制系統模擬效率優異。電動助力轉向系統模擬反饋分析結果；電機出力與電機電壓都符合性能分析的指標要求。結論5.1電動汽車助力轉向控制方法研究總結MATLABSimulink虛擬現實給科學研究創造了一個先進的工作平臺，電動汽車助力轉向系統的控制在這款軟件上得到了很直觀的研究。虛擬現實電動汽車助力轉向系統仿真是建立在電機驅動模型的基礎上，其原理是將原來駕駛員輸入的力通過信號模擬器進行模擬，再輸入電機后進行模擬。電機的輸出量通過虛擬仿真顯示后得到直觀的顯示。5.2本文創新點與拓展（1）本電動汽車助力轉向系統模擬建模入手，通過對單輸入量轉換后進行單輸出，并考慮了不同路況下的測試，測試駕駛員是否可以很好的受到輔助；（2）電動汽車助力轉向系統運用了最經典單輸入單輸出，它的特點是對象模型不需要很清楚，就能對其做到準確控制。因為控制量之間是直連的關系，所以它的參數整定可以在兩個單獨的回路中獨立完成，不需要反復來回調試，對汽車轉向這一需要安全與可靠的系統有很高的幫助。（3）電動汽車助力轉向系統的控制方法的經典之處在于其單輸入單輸出特性，此類控制系統在生活與生產