1.1 目的及意义

汽车转向系统作为整车的重要组成部分，一直是全世界汽车行业研究的重点对象。汽车转向系统的作用是保证汽车能按驾驶员的意志而转向行驶。汽车转向系统性能的好坏直接影响到汽车驾驶舒适性、安全性和能耗，甚至影响到环境。性能好的转向系统不仅可以提高驾驶舒适性、减轻驾驶员的疲劳，而且还可以保证汽车安全行驶。要使汽车转向系统的性能达到最佳的工作状态，实车试验对转向系统的开发研究是必不可少的，然而实车试验需要投入大量的资金，且工程巨大、周期长，所以在设计开发前先进行台架试验是非常有必要的。在试验台条件下，不可能准确地模拟实车的行驶工况，但可增加试验台的模拟加载模块，尽可能地使试验台的测试工况接近实车行驶路况，使台架测试结果更准确。转向试验台是转向系统性能试验与检测的重要装置，各大汽车生产厂家对试验台测试技术的研究和开发越来越重视。转向试验台测试技术水平的高低对转向系统特性的研究具有重大的影响。

随着汽车先进技术的应用和发展，人们对转向系统操纵稳定性、轻便性、路感、回正性都提出了更高的要求，开展对汽车转向系统测试技术与规范的研究是进行汽车转向系统工程分析实验的基础，有助于探讨解决转向系统存在的问题以及验证解决问题的效果和程度，因此，通过制定有效地试验方法、测试规范来评价、检测转向系统的性能具有重要的意义。

1.2 国内研究现状

随着国内汽车工业的快步发展，作为车辆主动安全性能中至关重要的转向系统也逐步得到国内学者的关注和研究，随着国内对转向系统研究的不断深入，学者分析和研究问题的手段也逐步从纯理论研究到软件仿真，直至现今出现了更多的试验台架实物研究。

由吉林大学管欣教授指导下的许晓梅硕士在其硕士攻读期间作出了深入的研究，许晓梅从完善转向系统模型构建的角度出发，从阿克曼转向机构、弹性环节、转向干摩擦和转向间隙等多方面对NADS、华沙模型以及2008版ASCL转向系统模型的建模机理进行了对比。并且，为比较不同转向系统模型在具体工况下的差异，建立了基于Carsim软件的整车动力学模型，且通过联合仿真，将以上多种转向系统模型嵌入到Carsim整车动力学模型中，并选取了角阶跃输入、正弦输入、小角度扰动输入以及典型“road-like”和“parking-like”工况的转向输入作为模型输入，进行具体工况的仿真及对比分析。通过它丰富的仿真数据和研究分析，最终建立了适用于车辆预开发阶段的转向系统模型，并且模型复杂度较低，模型相关参数容易获取。

在郭孔辉院士指导下吕威博士的研究内容中，他进一步搭建了简易的试验台架对转向系统进行研究。他采用u COS-II嵌入式操作系统实现了EPS的控制策略，采用VC开发了功能完备的EPS开发、调试和标定一体化软件。在此基础上，测定了电机常数随电流的变化曲线，提出并验证了一种更精确的电机转速估计方法。最后在实车上，对EPS稳定性和电流控制跟随算法进行了实验验证。虽然他的主要研究点为EPS转向系统助力特性及电机电流控制等方面，但从单纯的EPS转向系统建模仿真研究上升到了简易试验台架的研究手段，从而更有力的研究了转向系统实物台架试验的表现状况，相比理论仿真而言更贴近实际使用情况。

为了辅助EPS转向系统测试与开发，南京航天航空大学巫冠群选择伺服电机加载装置作为实验台架加载系统，提出了一套考虑整车模型的EPS试验台架方案。他建立了基于MATLAB/Simulink软件的应用于EPS转向系统分析的车辆转向动力学模型，通过实验时转向盘转角信号送入整车动力学模型，可以及时有效地反馈实时回正力矩，通过相关换算可以将回正力矩转化为试验台架上提供阻力的伺服电缸的输出力，从而反馈到转向系统齿条输出端。巫冠群搭建的三自由度整车模型及fiala轮胎模型由于都是极度简化后的动力学模型，并不能较为真实全面的反映整车及轮胎实际行驶时的工作情况，并且由于其试验设备的限制，他在提出了试验台架的全套构思后，并未搭建真实的转向试验台架，而是选用ADAMS软件模拟台架的搭建。当然，除了巫冠群以外，还有其他学者也纷纷采用转向试验台架的形式对转向系统进行测试与研究，国内用于研究的转向试验台仍然以比较基础简单的试验台架为主，采用伺服电缸虽可以提高转向试验台控制精度和响应速度，但是由于忽略了转向拉杆与转向节、转向节臂等其他机构带来的力和运动的影响，并不能充分的反映实际情况中转向系统的工作状态。

1.3 国外研究现状

相比于国内对转向系统的研究，欧美发达国家已经整体进入了以试验为基础的研究方式，不论是国外高校还是汽车行业知名设备供应商都已经推出了较为成熟的转向系统测试试验台架。