《装备维修技术》2020年第1期（总第175期）
doi:10.16648/jki.1005-2917.2020.01.051
夏金军
（江苏省丹阳中等专业学校，江苏丹阳 212300）
摘要：乘用车辆的助力转向电机一般会偏向于选择直流电机，本文提出了一种基于直流电机的乘用车电动转向控制策略，设计一种复合型助 力特性曲线。
关键词：乘用车；直流电机；电动转向控制
目前，乘用车辆的助力转向电机一般会偏向于选择直流电机，原因如下：一方面，在启动与调速方面，直流电机更加便于控制；另一方面，车载电源是直流电源，直流电机可以直接被驱动控制。而以直流电机为动力来源的转向系统存在转矩小、转矩脉动明显等不足。因此，本文提出了一种基于直流电机的乘用车电动转向控制策略。
如图1所示，电动助力转向控制框图，首先是对于基本助力，接着还有电机补偿控制，另外还包括阻尼控制以及回正控制。
图1 电动助力转向控制框图
在确定了车速以及方向盘转向力矩的基础上，助力电流也会随之得到确定，这样一来，系统的助力也会趋于平稳；在综合调节车子行驶速度大小、电机的转动速度还有就是转角的加速度这三个层面上，就能够实现对应的助力电流良好调节，进而就能够解决其转动惯量、阻尼还有摩擦带来的各种问题，相应地，动态性能也会得到较好的发挥，伴随的优良性能是：可以加强司机开车时候的“路感”，也就是说其动态应对能力很高；回正控制顾名思义就是需要调节回正力矩，其大小是依据车子的行驶速度以及方向盘转角的变化来决定的，这样的方法在任何情况下都能够加强车辆行驶过程中的回正性能。 在车辆转向以及回正的过程中，基本助力控制，电机补偿控制，阻尼控制都起作用；而回正控制只在有车辆回正情况下才起作用。
助力控制模式的主要操作原理就是在转变方向的时候并不需要太大的力度控制方向盘，利用减速机制将电机转矩直接作用于转向系。ECU响应是车子的工作速度以及传感器的矢量大小共同决定的，以助力的特征为参考依据，选取适宜的助力力矩，不仅便于电机的启动，还能够给驾驶员提供良好的路感。
1. 两种典型的助力特性曲线
助力特性，从其含义上来讲就是在力矩以及车子行驶速度合力作用后会引起助力力矩的改变，这样的规则就是助力特性。由于司机驾驶过程中会存在一个最佳的方向盘力矩，我们对“助力特性”提出如下要求：
（1）当加快车子的速度时，对应的影响就是助力需要进行减小的操作，这样不管是以较低的速度运行时，转向会变得比较简单实现，以较高的速度运行时，系统也会趋于平稳的状态，与此同时，路感强度的条件也会有所满足，从传统定义上来说，只要车速提高，那么路感就会加强。
（2）需要注意的是，对于操纵力矩的数值是有一定要求的，如果比某一特定值小的话，此时助力力矩反而因此变为零，这也就是我们通常所说的助力死区。这样设计的原因就是避免出现不转向时电机仍然会进行工作的情况，如此也就不会过多地启动电机，使得它的能耗减少，从而电机的受损率就会有所降低，与此同时，司机也能够体验到良好的中间位置感。
（3）如果运行时的操纵力矩相对较小，那么助力力矩对应也会相对较小，这样一来就可以体验到良好的中间位置感，同时力矩梯度也会变得比较合理。
（4）如果运行过程中操纵力矩相对变大的话，那么助力力矩也会随之相对变大，这样一来在进行转变方向的操作时就不会那么困难。
图2所示为二种典型的助力特性曲线，其中车速V1＜V2＜V3。
小镇论坛图2 助力特性曲线
当车子以恒定不变的速度行驶时，如果司机的操纵力矩发生改变，那么助力力矩也会相应地有所改变。更为详细概括，如果运行过程中操纵力矩相对变大，那么助力力矩也会随之变大；相反，助力力矩就会变小，还可能会出现降低至零的情况。这样的控制操作就是我们通常所说的随着需求而改变条件的方法，即“随需应变”。
就像在图2中我们所看到的一样，助力特性曲线一般会被划分为三个区域，它们分别是：没有助力的区域、助力大小发生改变的区域以及助力大小不再发生改变的区域。（a）图表示的其实是直线型的助力特性曲线。当助力大小处于可以发生变化的范围内时，助力力矩和操纵力矩之间是保持着一种线性关系的。此时该特性可以由如下公式表达出来：
兰彻斯特方程
T f v T T
A hw
=⋅−
()()
T
max
1
式中，Thw表示的是操纵力矩，TA表示的是助力力矩，T
1
表示的是开始有助力时的力矩，Tmax表示的是助力饱和时的力矩。
图2（b）为折线型助力特性曲线，公式如下所示：
T f v T T f v T T
A hw
=⋅−+⋅−
f v T T f v T T f v T T
f v T T f v T T f v T T
33232121
343232121
()()()()()()
()()()()()()
⋅−+⋅−+⋅−
⋅−+⋅−+⋅−
hw
22121
()()()()
f v T T
11
()()
⋅−
hw
2. 复合型助力曲线
不同车速和方向盘转矩下的转向状态对路感和轻便性需求不同，本文对此差异性设计出一种复合型助力特性曲线，将其细化为两个区间，分别是：小方向盘转矩区、大方向盘转矩区。
图3表示的是曲线型助力特性曲线，如下所示：
T f v T
A hw
=
f v T
(,)
(,)
2
（1.1）
（1.2）
（1.3）
【下转第22页】
–63–
工装设计·关于建筑管道抗震支吊架力学性能有限元分析 a 数值模拟
b室内试验
图4 数值模拟和室内试验的比对结果观察
分析得知，支吊架有限元数值模拟和室内试验分析两者一致，两者在上端加压位置发生最大变形，两个螺栓位置均有内凹的痕迹，底端圆形截面长度被加长。
3. 支吊架力学性能分析及结果
应用有限元法分析新型支吊架力学性能在不同地震波中的表现，研究结果如下。
（1）应用有限元的新型支吊架模拟试验，能体现出新型支吊架的载荷情况，利用数值模拟和实验室试验的变形曲线对比，发现模拟误差是4.5%。
（2）在地震波试验中，抗震支吊架构件的材料拉伸强度大于本身结构的等效应力，支吊架构件能达到要求的强度，同时螺栓没有因强度而发生破坏；支撑的接头位置是等效应力的最大位置区域，这也是地震造成灾害最大的位置
（3）在水平加速度情况下，当对管道侧向进行载荷作用时，应力；当对管道纵向施行载荷的情况下，支吊架构件发生最小变形量及最小等效应力。
cit500
（4）支吊架构件增加抗震性能的方法之一是对斜撑的厚度增加，厚度每增大0.25mm，支吊架等效应力都会降低4%左右，变形量也同时降低。
（5）支吊架管道主体及斜撑的等效应力都是在斜撑角度增加的情况下而增加的。在斜撑角小于45°时，支吊架最大等效应力处于斜撑和斜撑接头连接位置；在斜撑角大于或等于45°时，支吊架最大等效应力处于斜撑和斜撑接头连接位置。
结论
综上所述，通过多种方式的试验表明，新型抗震支吊架对地震有减震作用[2]，能够最大限度地减少地震给人们带来的灾害。参考文献
[1] 王军伟.抗震支吊架在机电安装中的设计和应用[J].建材发展导
分类推进事业单位改革的意见向，2019，17（20）：66–67.
[2] 赖光书，丁幼亮，朱浩樑，梁启慧.抗震支吊架地震作用计算方
法的适用性研究[J].工程建设与设计，2018（23）：40–43.
图3 复合型助力曲线
对于基本助力的控制可以在图4中发现其规律，对传感器接收到的信号在相位上对其进行补偿，随后
送入控制器内，根据助力特性曲线展现的规律，从而便能够求得助力电流的大小，同时传感器需要进行车速信号收集的操作，算得的结果就是输出的目标电流大小，途经减速机构会对其进行放大的操作最终才可以输出实际电流。通过基本助力系统控制的车辆和其余普通车子相比会有很大的不同，具体来说，如果车子的行驶速度很小，那么需要采用的方向盘扭矩就会变得很小；相反，如果行驶速度相对较大时，那么需要采用的方向盘扭矩就会变得很大，这时候司机便可以体验到舒适的路感。
图4 基本助力控制策略框图
采用典型工况试验数据对ESP助力曲线进行拟合模拟，复合型助力曲线控制对于低速运行或者高速运行的车辆都很很大的益处，此时不管车辆以怎样的速度运行，都有其不可忽略的优良性能。
本文提出了一种基于直流电机的乘用车电动转向控制策略，设计一种复合型助力特性曲线。后续研究中，还要对ESP系统进行补偿控制、EPS系统阻尼控制，ESP回正控制等研究，综合考量各方面因素的影响，加以综合调试，实际系统的工作最终能得以良好运行。
【上接第63页】
性展开深入研究，并依照动态振动的频率规律，进而满足超起装置后的伸缩臂稳定性；其三，其他形式的工况稳定性。根据上述内容可明确看出，因研究时间和精力有限，所以目前有结果的内容，包含：
伸缩主臂和伸缩主臂+超起装置形式的稳定性[3]。基于此，研究人员还可以针对伸缩主臂+副臂和伸缩主臂+副臂+超起装置的稳定性。
结束语
综上所述，由于起重机具有高效且灵活等转场能力，所以正在受到人们的高度重视，但伴随伸缩臂长度的不断增长，在整体设计的过程中，伸缩臂的稳定性尤为重要。在加上我国并没有在《起重机设计规范》中，有关5节以上伸缩臂及其相对应的超起装置设计规范，所以针对超起装置的伸缩臂稳定性研究，具有重大意义。
参考文献
[1] 任灿.M18000型履带起重机超起装置连接框架结构改进[J].工
程机械与维修，2017，（11）：73–74.
[2] 杨孟虎，王增涛，吴海召，等.一种伸缩臂式低净空起重机[J].
起重运输机械，2019，（9）：100–102.
[3] 金雯，商晓恒，张茂仪，等.随车起重机伸缩臂技术的研究[J].
建设机械技术与管理，2017，30（1）：128–130.
核酸染料【上接第68页】
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