电动助力转向（EPS-Electric Power Steering）系统因为其效率高、能耗少、污染小、提供变化的转向助力、具有合适的路感等诸多优点，正在逐步取代传统液压式助力转向系统，代表目前汽车助力转向系统的发展方向，具有广阔的发展前景。

    一、EPS系统动力学分析
    EPS在机械转向系统的基础上，增加了ECU、助力电机、减速机构、电磁离合器、传感器等附属机构。其工作原理是：位于转向柱上的转角传感器和转矩传感器时刻检测转向盘角度和力矩的大小和方向，实时传输给ECU。结合车速传感器的信号，ECU根据预置的控制策略进行运算处理，向助力电机和离合器发出指令。离合器接合时，助力电机作用在转向柱上的力与驾驶员的转向力一起作用，从而实现汽车的助力转向。对EPS系统进行动力学分析时，通常在保证基本结构的基础上，将其简化为3个部分：转向盘与转向轴、助力电机和齿轮齿条，如图1所示。

    针对各部分分别建模，将转矩传感器用转向扭杆来代替，将转向轴分成的上、下2段转角的差与扭杆刚度相乘即可得到转矩；将2侧车轮到齿条端的部件简化成一线性弹簧，并假设弹簧另一端固定不动；选择永磁有刷直流电动机作为助力电机。

    二、EPS系统控制策略设计
    EPS系统控制策略分为上、下2层，上层控制是对目标电流的控制，主要是根据汽车转向工况的状态参数进行工作模式的选择，且进一步确定目标转矩的大小和方向，本文主要进行基本助力控制，根据建模参考车型设计了直线型助力特性曲线；下层控制是对助力电机的控制，是采取一定的控制方法对目标电流进行精确跟踪，选择了助力电机的电流控制和PID控制算法。

    三、Carsim与Simulink联合仿真
    为了建模与仿真的简便，一般EPS系统的仿真中常选择建立整车的2自由度或7自由度模型。多体动力学仿真软件CarSim中有完善的27自由度模型，不再需要设计者自己搭建整车模型，使建模工作强度大大降低，同时有效提高了仿真精度，CarSim软件已被国内外众多车企和汽车电子企业认可，得到广泛运用。
    本文设置由齿条位移查表得到左、右前轮转角作为EPS系统的输出和CarSim软件的输入，设置主销回正力矩和车速为EPS系统的输入和CarSim输出量。

    四、仿真结果分析
      结合仿真参考车型，先进行Simulink仿真。设定车速和驾驶员输入力矩，得出有无EPS系统时的转向轻便性对比。可以得出，无EPS系统时的转向盘转矩值受到输入转矩的限制，即为输入值；开启EPS系统综合控制后，转向盘最大操纵转矩值有所下降。
    随后进行CarSim中整车、悬架、轮胎、外部工况的设置，将内部转向系统刚性化，车速为20kni/h，得出有无EPS系统时的转向盘转角与转向盘转矩的关系如图2所示。

    从图中可以看出，采用联合仿真时的转向轻便性曲线趋势更加符合一般规律，无EPS系统时的转向盘最大转矩值为20N·m，更加符合实际情况；开启EPS后，能有效的提高转向轻便性，转矩最大值下降为8N·m，而且比较稳定，波动较小。

    五、结论
    文章主要在Simulink环境中建立了EPS系统模型并设计了控制策略，然后利用动力学仿真软件Ca、rSim中完善的整车模型进行联合仿真，将仿真结果进行了对比分析。结果验证了本文搭建的EPS模型和控制策略的有效性，也表明联合仿真得出的转向轻便性更加符台一般规律，可在EPS系统开发阶段用于控制策略的分析和优化，缩短开发周期，节省开发成本。