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电动叉车电动助力转向系统的建模与仿真研究

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摘要

第一章 绪论

1.1 叉车概述

1.2 电动助力转向系统概述

1.2.1 EPS发展过程概述

1.2.2 以EPS为转向系统的电动叉车特点概述

1.2.3 EPS系统的结构概述

1.3 本文主要研究内容及意义

第二章 电动叉车EPS的模型和控制目标

2.1 EPS的基本工作原理

2.2 转向机构模型

2.3 转向机构状态方程

2.4 叉车二自由度状态方程模型

2.5 控制目标的确定

2.6 本章小结

第三章 控制方案的确定

3.1 EPS的运行模式

3.1.1 EPS运行模型简介

3.1.2 助力特性曲线的确定

3.1.3 运行模式的辨别

3.1.4 回正模式的控制

3.2 故障模式的判断

3.3 系统稳定性分析

3.4 鲁棒控制理论模型的构造

3.4.1 鲁棒控制理论的介绍

3.4.2 含有模型摄动和干扰的EPS广义控制模型

3.4.3 混合灵敏度定义与模型

3.5 EPS广义状态方程的确定

3.6 本章小结

第四章 基于遗传算法的控制方案优化

4.1 加权函数的意义

4.2 遗传算法介绍

4.2.1 遗传算法步骤简介

4.2.2 遗传算法参数的确定

4.2.3 遗传算法约束函数的确定

4.3 遗传算法优化过程及结果

4.3.1 遗传算法工具箱简介

4.3.2 遗传算法优化结果

4.4 本章小结

第五章 仿真结果及分析

5.1 转向助力特性的控制

5.1.1 PID控制简介

5.1.2 鲁棒控制器实现

5.1.3 仿真模型的搭建

5.1.4 仿真结果分析

5.2 不同控制方法下转向稳定性能的比较

5.2.1 转向稳定性介绍

5.2.2 仿真对比结果

5.3 本章小结

第六章 总结及展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况

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摘要

叉车是用来完成货物装卸和搬运的车辆,电动叉车以其体积小、启动性能好、噪声污染小等特点得到了广泛的运用,而EPS(电动助力转向系统)作为一种动力转向系统,旨在减轻驾驶员的操纵负担,使得车辆可以协调地按照预定目标行驶,完成车辆的转向功能。与机械转向系统、液压转向系统这些传统转向系统相比,电动助力转向系统具有操纵灵活性高、结构简单、安全性高等特点,所以对电动叉车的电动助力转向系统进行研究具有重要的工程运用意义。
  本文从三个方面对电动叉车的电动助力转向系统进行了研究。首先,根据叉车中影响电动机提供助力转矩的因素,得到了与叉车车载、叉车质心车速和方向盘转矩相关的助力特性益线;然后在电动叉车电动助力转向系统动力学模型和整车二自由度模型的基础上,设计了EPS系统鲁棒H∞控制器,保证系统的助力转向特性和稳定性能;最后,运用遗传算法对控制器加权函数的参数进行优化,进一步提升了系统的鲁棒性。
  本文以前轮转向叉车为研究对象,根据某叉车的实际数据,进行MATLAB在不同工况、不同控制方法下的对比仿真实验,验证了运用遗传算法优化的鲁棒控制器可以更好地给叉车提供可跟随的电机助力转矩,使驾驶员获得满意的路感,确保系统的操作轻便性和稳定性,系统的鲁棒性、行驶安全性得到提高。

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