58、物联网环境下基于PID的汽车电子控制助力转向系统解析

物联网环境下基于PID的汽车电子控制助力转向系统解析

1. 系统控制基础与线性阀应用

在汽车电子控制助力转向系统中，发动机的各种参数会结合位置传感器反馈的位置信号，通过输出PWM调制信号来控制电磁阀电流的通断，以实现线性和精确的控制目的。与真空隔膜阀相比，线性阀虽然结构复杂、成本较高，但在控制精度和闭环控制方面具有独特优势，因此广泛应用于许多高端汽车。根据助力转向系统的控制要求，会选择合适的微控制器并设计合理的控制电路。

2. 建立车辆系统动力学模型

汽车电子控制助力转向系统是一个由许多非线性环节组成的复杂系统。为确保所建立模型的正确性，需要简化数学模型中的次要因素和不确定条件。助力转向系统中的力主要包括驾驶员作用在方向盘上的转向力、助力电机的助力扭矩以及整个转向系统的内外阻力扭矩。驾驶员的驱动力主要有转向时的转向力和转弯时的握持力；转向系统的阻力扭矩主要包括内部阻力扭矩和轮胎产生的外部阻力扭矩。内部阻力矩包括转向系统的摩擦阻力矩、恢复力矩、惯性力矩等；外部阻力矩是轮胎与地面绕主销产生的阻力矩。

为获得系统转向和操纵的准确动态特性，必须建立系统的数学模型，即系统动态特性的数学表达式。正确的系统数学模型可用于系统组件参数的选择和计算，指导电子控制单元的软硬件开发，还对后续研究控制参数对车辆操纵稳定性的影响以及构建测试平台具有重要指导意义。

根据助力转向系统的结构，可将其分为四个组件：方向盘和转向输入轴、转向输出轴、齿条和电机。电动机的助力扭矩作用在转向输出轴上。根据牛顿定律，建立的转向系统动力学方程为：
[wa + eb = s + hj - kr]
其中，(w)表示传感器扭杆的刚度；(a)表示方向盘与转向输入轴之间的