电动助力转向器阻力模拟实验台设计

郭艳玲　宁礼佳　李志鹏　王天琪

摘要介绍了电动助力转向器阻力模拟实验台设计方法，并根据实际汽车运行过程中路面产生的阻力特点，采用伺服电机驱动，单片机分析控制磁粉制动器加载方式，来模拟驾驶员操作方向盘手力和转向路面阻力，达到实际模拟仿真的效果，通过采集卡与上位机检测及显示输出状态。介绍了模拟实验台的结构、工作原理、硬件设计，并通过实际搭建的实验台，验证了该控制系统的可行性。认为农用机械也将逐渐使用电动助力转向器，此实验台的设计可为以后农用机械电动助力转向器的设计制造做准备。

关键词电动助力转向器；阻力模拟；伺服电机；磁粉制动器；农用机械

中图分类号S24文献标识码A文章编号0517-6611（2014）22-07670-02

EPS（Electric Power Steer）电动助力转向系统是一种直接依靠电机提供辅助扭矩的动力转向系统，通过使用电机产生助力，免去使用液压结构的复杂结构，更能体现环保节能的理念[1-2]。现在对电动助力转向器的研究已经成为热门[3]，但是针对其测试系统的研究却很匮乏，电动助力转向阻力模拟实验台是为进行电动助力转向器测试时提供阻力，利用此实验台可以模拟汽车在道路运行时真实阻力状态，提供阻力源[4-5]。

通过对模拟实验台的设计，使得对电动助力转向器的测试更实际化、安全化、准确化，为电动助力转向器可以在实际汽车使用方面提供有利数据及保障。

1电动助力转向器阻力模拟实验台结构设计

实验台的总体结构设计如图1所示。实验台所需要的实验设备包括伺服驱动电机、减速器、扭矩传感器、联轴器、EPS助力电机的装卡槽以及磁粉制动器组成。图1实验台总体结构示意图由图1可知，输入端包括伺服驱动电机，减速器，扭矩传感器，光电轴角编码器以及联轴器，用来加载和驱动输入轴，来模拟驾驶员转动方向盘的手力。输出端包括扭矩传感器、磁粉制动器、联轴器、以及磁粉制动器控制器，用于加载和驱动输出轴，来模拟汽车转向时路面对其阻力矩[6-9]。这里主要对磁粉制动器的控制过程进行详细的介绍，实验台采用磁粉制动器控制系统来模拟路面转向阻力，按照汽车实际行驶转向时路面提供的阻力来控制磁粉制动器输出力矩[10-14]。主要硬件包括磁粉制动器、WLK程控电源、单片机及角度传感器等。单片机采集角度信号，按照转向阻力的数学关系来调节程控电源输出电流的大小，最终实现磁粉制动器的输出需要的负载类型。

2磁粉制动器控制电路设计

阻力模拟实验台的工作原理框图如图2所示，单片机通过检测角度传感器传来的脉冲信号进行分析并输出，由于磁