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基于模型的电动助力转向系统故障诊断方法研究

王大钊  
【摘要】:伴随着汽车工业化的高速发展,汽车转向系统的重要性也与日俱增,该系统与车辆的行驶安全性能、驾驶舒适性以及操纵稳定性密切相关。因此,电动助力转向系统(EPS)越来越受到人们的青睐,大有取代传统液压动力转向系统的趋势。与此同时,在电动助力转向系统安全性和可靠性日臻完善的过程中,故障诊断和分离技术也愈发引人注目。该技术的首要目的为在故障发生时发出告警并有效辨识故障的性质。在传统故障诊断方法中,最普遍的方法就是残差方法,该方法通过决策完成故障的检测。而近年来故障重构方法逐步取代其成为主流方法之一,因为故障重构方法不仅能对故障进行有效的检测分离,还可以对故障信号进行相应的估计。本文研究了EPS转向系统的故障诊断方法,主要研究内容为:首先,本文结合EPS系统的动力学特性和相应结构,构建起EPS系统的模型;结合Pacejka魔术公式建立轮胎模型,并进一步分析了四轮车辆模型,从而建立起综合的仿真系统;并对系统的常见故障进行了分析。接下来文中引入了滑模观测器来对故障进行诊断和重构,与以往不同,本文中的方法在故障重构过程中,滑模运动是一直存在的,而非受到破坏。为抑制扰动对故障估计的影响,该方法能保证从扰动到故障重构信号的L2增益的最小化。随后在将系统输出进行滤波处理之后将方法延伸应用于传感器故障。最后本文阐述了EPS故障模拟试验台的设计方法,选取MB96600型单片机进行MCU电路设计,进而完成了故障模拟电路等故障模拟控制器的硬件设计。实现了故障模拟器的人机界面设计,并通过CANoe实现了上位机操作软件。


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