使用GA-PID方法电动助力转向系统（EPAS）的优化设计M.KHassana*1,N.A.M.Azubirb,Nizam.H.M.Ic,S.FTohad,2,B.S.K.KIbrahime,3摘要在现代汽车中，电动助力转向系统（EPAS）正逐步取代传统的转向系统。EPAS系统的主要优点是可以减少能源消耗。本文讨论了使用GA-PID算法与传统的PID方法相比来实现节能减排的潜力。将电刷直流电动机安装在转向柱上，向驾驶员提供辅助转矩，这种配置被称为C-型EPAS系统。结果表明与PID控制器相比，GA-PID控制器能够最大限度地减少能源消耗。关键词：电子助力转向系统（EPAS），C-型EPAS，GA-PID，电动汽车。命名法JmBmKbKaKmLRJsKsBsMrGRsTcTdTasm电机转动惯量电机阻尼电机电动势常数电机扭矩电机刚性电机电感电机电阻方向盘的转动惯量转向刚性机架阻尼架和车轮总成质量电机的齿轮比齿轮半径传感器测量扭矩驱动力矩辅助转矩方向盘角度电机的旋转角度1.前言电池容量的限制一直是电动汽车（EV）的一个主要问题。因此，一些研究人员已经作出了努力，强调能源效率在每个电动汽车系统中的重要性。电动汽车将不再使用机械转向系统与液压助力转向系统（HPAS）。这是由于必需连续地从电池输出电能，以使得液压泵保持压力。并且它的液压系统也需要定期的维护。与之相比，电动助力转向系统仅在转动方向盘时消耗的电能。电动助力转向系统也没有液体介质，机械部件少，更少的容错，最重要的是更加环保[1-3]。一个典型的的EPAS系统需要以转向扭矩车速和道路状况作为输入参数，通过辅助电机提供实时协助扭矩[4]。它可以在各种工作条件下提供最佳的转向感觉。有三种类型的EPAS系统已被广泛使用：转向柱式（C-EPAS），小齿轮式（P-EPAS）和齿条式（R-EPAS）。它基本上是表示辅助马达的安装位置。C-EPAS通常是配备在负载为6kNm的紧凑型轿车上。这三种类型的EPAS系统的负载要求列于表1中。表1:EPAS的载荷要求EPAS类型汽车尺寸负载C-型小6kNP-型中8kNR-型大12kNEPAS系统的主要组成部分是电动马达。所选电动马达应具有提供扭矩平滑并且波动小，高效率，低惯量，容错能力和最小的封装尺寸和重量[5]。EPAS的马达可以使用各种类型的电机例如直流电动机、无刷直流电动机和永磁同步电机[6]2.转向柱式电动助力转向系统（C-EPAS）的原理Fig1为典型的C-EPAS结构的示意图。该系统由转向转矩传感器，车速传感器，ECU，电机和辅助机构如齿轮箱和齿轮齿条组成。当系统启动时，驱动转矩信号和车辆速度信号被发送到ECU。根据辅助增压曲线这两个信号将被用来计算出最佳的辅助转矩。升压曲线通常表示为一张图表，因为它是非线性的并且受到多种因素影响。实时的车速和方向盘扭矩之间的关系为），（speedcaVTBi。控制器的主要作用是产生一个精确的电流监测电机。电动助力转向系统可分为四个子系统是：（1）转向柱和驱动转矩（2）辅助电动机（3）道路条件和（4）：齿条和小齿轮。每一个子系统都由方程（1）?（9）中一个式子表示。按照图2所示的模型使用MATLAB/Simulink进行仿真。Fig2的C-EPAS的数学模型根据牛顿运动定律运行。转向柱，驱动扭矩：sJs+sBs+cT=dT（1）dT=（s-s）（pK+iKs1+dKs）(2)cT=sK(s-srRx)(3)辅助电机型号:mJm+mBm=mT-aT（4）mT=aKai（5）U=Rai+Lai+bKm（6）aT=GmK(m-GsrRx)（7）I=ai+wKw（8）），（speedcaVTBi;B=提高曲线（查表）道路条件和摩擦:tF=wJrx+wBrx+wKrx+CwFsign(rx)（9）齿条和小齿轮的位移:rMrx+rBrx-scRT=saRT-TRF（10）在这个模拟中所使用的所有参数，均参照引用[4]。在本文中，BCGA-PID作为闭环结构实施。比较增压曲线所要求电机的输入电流与电机的实际的输入电流。3.遗传算法遗传算法[6]是基于自然选择和遗传学的一种通用的优化算法，它被用来解决人口问题。一个来自问题的目标函数的适应值，被分配到人口的每个成员。个人认为代表着更好的解决方案，获得更高的适应能力，从而使他们能够存活更多的后代。从初始随机人口开始连续几代的人口的遗传繁殖，交叉和变异产生更好的解决方案。GA重复上述步骤，直到符合预定标准。在遗传算法中，所有的变量都必须被编码为二进制数字（基因）和二进制数字的集合形成一个字符串（染色体），这被称为二进制编码GA（BCGA...
