6自由度液压和电动有什么区别

【专家解说】：电动助力转向系统（ElectronicPowerSteeringSystem,EPS）是汽车电子化发展的成果之一,在各国汽车制造业中得到了普遍重视。EPS属于一种动力转向系统,比传统动力转向系统具有更高的可控性,能较好地解决汽车转向“轻”和“灵”的矛盾,因此有广泛的应用前景[1]。对其进行性能仿真研究、建模及施加控制是两大关键问题[2]。基于ADAMS软件的虚拟样机技术,可把汽车视为一个由多个相互连接的、彼此能够相对运动的多体系统,其运动学及动力学仿真与以往通常用几个自由度的质量—阻尼刚体（振动）数学模型相比,计算描述能够更加真实地反映整车结构和整车性能,也比其他方法更为直接方便[3]。 由于EPS控制运算法则的复杂性和整车模型的自由度过多这两个原因,造成仅仅使用一种软件进行基于整车的EPS系统性能分析是比较困难的。本文以某多功能商务车为对象,采用ADAMS/Car建立整车系统多体动力学模型,在Matlab中建立EPS控制系统,应用MATLAB与ADAMS软件相联合,将电动助力转向控制系统与整车模型相结合,采ADAMS/Controls提供的接口使机械子系统和控制子系统之间形成一个闭合控制回路,进行机电一体化的复杂实时仿真。利用两种软件各自的优点,解决了整车模型自由度过多和EPS控制系统运算法则过于复杂,两者共处的问题,应用于实际,可以大大减少车辆控制系统的开发周期和成本。 一、整车多体模型 合适的车辆动力学模型是进行联合仿真的前提,建立的多体模型应能反映实车结构,为此在ADAMS/Car中建立车辆整体动力学系统模型,需遵循以下原则: （1）在建立动力学模型时尽量减少对重要部分的简化,在不影响系统精确程度的前提下对次要部分进行简化,尽量减少自由度数,提高求解效率。 （2）除了轮胎、阻尼元件、弹性元件、橡胶元件以外,其余零件认为是刚体,在仿真分析过程中不考虑它们的变形;簧载质量看作一个具有六个自由度的刚体。 （3）对于刚体之间的连接柔性作适当的简化,用线性弹性橡胶衬套（bushing）来模拟实际工况下的动力学特性;各运动副内的摩擦力忽略不计。 （4）由于发动机模块及制动系模块仅用于控制车速,本文采用了ADAMS/Car数据库中内置的发动机及制动系模块;同时动力传递系统进行相应简化,只考虑半轴以后的动力传递,即驱动力矩直接加在驱动半轴上。 使用ADAMS/Car创建的某商务车整车多体动力学模型如图1所示,由悬架、车身、转向、稳定杆、制动、传动、轮胎、动力总成等8个子系统组成。 （1）转向系主要包括方向盘、转向轴、转向管柱、转向传动轴、横拉杆、齿轮齿条转向器等。在ADAMS中按照相应的连接关系,加上相应的约束副即可构建完成。建立转向系模型时,应将转向柱断开为两部分,加一旋转副,保证它们之间可绕其轴向相对转动,并在断开处再加一扭簧（torsion）,输入扭簧的刚度即可达到扭杆弹簧的效果,以便准确地测量出仿真过程中转向盘施加的转矩;在转向齿条上加一力元素,表示助力的大小,助力函数初始值设置为0,利用VARVAL函数实时读入MATLAB环境中EPS控制系统的计算值。 （2）车身系统:为简化建模,将车辆乘员同车身集成为一个模型,采用离散的质点代替连续体。车身模型由五部分组成:空载车辆质点、驾驶员质点、副驾驶员质点、乘员质点（4人）。通过定义副驾驶员质点和乘员质点的质量可以分别模拟1～6个乘员时的承载工况,通过定义各质点质心的位置可以模拟不同的质量分布。 （3）前桥及前悬架总成:前悬架为麦弗逊独立悬架,前桥为转向桥,前桥及前悬架总成主要由副车架、控制臂、车轮轴承、减振器、螺旋弹簧、传动轴、限位块和等转速万向节组成。 （4）后桥及后悬架总成:后桥为扭力梁式支持桥,采用非独立悬架,后桥及后悬架总成主要由后桥V形横梁、后滑柱总成、螺旋弹簧、双向作用筒式减振器、后轴纵臂、轮毂轴座和限位块组成。 （5）轮胎:研究分析的车辆轮胎型号为215/175R15,轮胎绕中心轴的转动惯量由三线摆实验测得为0.87kg·m2,轮胎模型采用UA模型,该模型所需参数较少,主要有:侧偏刚度、外倾刚度、垂直刚度、纵向刚度、滚动阻力系数和垂向阻尼系数等,这种轮胎模型比较适合进行理论分析。 二、EPS控制系统设计 电动助力转向系统的基本组成包括转矩传感器、车速传感器、电子控制单元（ECU）、电动机和减速机构等。它是一种直接依靠电动机提供辅助转矩的助力转向系统,转矩传感器与转向轴（小齿轮轴）连接在一起。当驾驶员转动转向盘时,转向盘转过一个角度,与此同时,位于转向盘和电动机之间的转矩传感器检测到转向转矩。转矩传感器的电信号与车速传感器的电信号共同传给控制单元ECU,ECU根据助力特性确定出助力电流的大小和电动机的旋转方向,而后由电动机提供相应的转矩,即助力矩。助力矩的方向同轮胎、转向机构的摩擦产生的转矩方向相反,减轻了驾驶员施加在转向盘上的力矩