基于自适应神经网络动态面算法的ECHPS系统控制策略研究

作者:江浩斌;刘海;耿国庆;唐斌 刊名:汽车工程学报 上传者:王韡

【摘要】针对重型商用车采用固定助力特性的液压转向系统(Hydraulic Power Steering,HPS)存在操纵稳定性差的缺点,提出了一种旁通流量控制式电控液压转向系统(Electrical Controlled Hydraulic Power Steering,ECHPS)。建立了该转向系统核心部件电液比例阀数学模型,设计了ECHPS系统的助力控制策略和助力特性曲线,为了消除被控系统受到参数不确定性和外界干扰的影响,采用神经网络与自适应动态面技术相结合的算法设计了一种新型控制器。通过理论与仿真分析证明了所设计的自适应神经网络动态面控制器不仅响应快、跟踪效果好、控制精度高,而且能够实现汽车低速时的转向轻便性和高速时的良好路感要求。

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流量控制式电控液压助力转向系统是在传统的压系统的流量实现助力可变,由于其结构简单,液液压助力转向系统基础上附加电液控制装置调节液压功率大,技术风险小,助力可变,操纵稳定性好 而被国内外众多学者研究[1-3]。在实际应用中,流例电磁阀的开度,旁通一部分恒流液压泵泵出的流量控制式ECHPS中电液比例控制系统的动态特性量。通过调节不同车速下的比例阀开度,进而调节具有较强的非线性,且会受到参数不确定性、未建进入转阀的流量,改变转向器中液压助力油缸两侧模动态以及各种外界干扰等影响[4-5]。因此,针对的压差,实现ECHPS的可变助力特性,满足汽车ECHPS系统的特点和实际要求研究其控制问题非常低速转向轻便性和高速转向的路感要求。有必要。1.2电液比例阀结构原理后推法是非线性控制领域广泛应用的技术[6-7],本文针对重型商用车ECHPS系统的结构特点然而该方法存在着计算膨胀问题,为此提出了动态和性能要求,设计一种新型电液比例流量阀,其结面控制法,该方法在后推法基础上通过引入一阶低构如图2所示。该阀主要由进油螺母、阀体、阀芯(衔通滤波器能够有效地解决后推法计算膨胀问题,简铁)、复位弹簧、电磁线圈、调整螺栓等组成。化了控制器的设计,并且近年来与神经网络控制或模糊控制相结合解决了一大类非线性不确定系统的电磁线圈阀体调整螺栓控制问题[8-9]。本文针对一种电液比例阀控制旁通流量的ECHPS系统,为了解决该转向系统电液比例阀控制U+过程中的参数不确定性和外界干扰等问题,采用了0~1.5A基于神经网络的自适应动态面控制方法设计系统的进油螺母阀芯隔磁环弹簧控制策略和控制器,通过仿真分析验证了该控制方图2电液比例阀结构图法的有效性。当汽车转向时,ECU根据车速信号驱动电源使1ECHPS系统线圈通电,阀芯在电磁力作用下向右运动,此时阀1.1ECHPS系统结构原理芯的槽口与阀体的出油孔形成通路,使进入阀芯内部的旁通液压油从节流阀口流出,进而流回储油罐。车速信号转矩信号阀口通流面积变化图通过电磁线圈的电流越大,阀芯所受电磁力越大,TdECUQ阀芯的位移越大,旁通流量越大,系统助力越小。Qn扭杆ab1.3电液控制系统数学模型Q循环球机构m电液控制系统中被控对象为电液比例阀,由比液压泵比例cd液压助力缸电磁阀PQt例电磁阀中线圈电流动态特性、输出力动态特性、转阀节流阀的阀芯受力分析[11]得其简化数学模型为油箱齿条齿扇机构?ai图1ECHPSa?系统组成示意图i?j-jminj=??100??jmax-jmin?图1为采用电液比例阀控制旁通流量的ECHPS。(1)系统基本组成示意图[10]。该系统主要由机械转向装置、液压助力装置、电液控制装置等组成。该系统在与传统的循环球式动力转向器并联的旁通支路上安装了一个电磁流量控制阀。汽车转向时,系统控式中,kn为放大器增益;Rs为线圈电阻和放大器内阻,制器根据车速信号和转向盘转角/转矩信号控制比;L为线圈电感,H;ke为线圈速度感应反电动势 ?Sa??AAAAA????12345常数;Bg为气隙磁感应强度,T;D?为线圈平均直等效过?流Sg?面?G1积G2G3G的4G推5???Sj??JJJJJ?导1???S??12345??2?过程如下:?k?=K1K2K3K4K?径,m;Nc为线圈绕线匝数;k?5??3?i为比例电磁铁的电?S??IIIII???2+2?i??12345??4??S=f??F1F2F3F4F5?????流-力增益,N/A;FrhL?S,???c??MC1NC2=C3r-C(?4C5?r-5c为电磁铁线圈在衔铁上的力,h)2

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