Research on simulation and intelligent control strategy of a automobile's steering system

LI Cheng; HONG Cheng; GUO Shun; CAI Zhijun

doi:10.16579/j.issn.1001.9669.2026.04.012

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Research on simulation and intelligent control strategy of a automobile's steering system

·Experimental Research·Testing Technology· | 更新时间：2026-04-15

- Research on simulation and intelligent control strategy of a automobile's steering system
- Journal of Mechanical Strength Vol. 48, Issue 4, Pages: 103-111(2026)
- 作者机构：
  
  1.安徽机电职业技术学院汽车与轨道学院，芜湖 241002
  2.安徽机电职业技术学院智能汽车技术协同创新中心，芜湖 241002
  3.芜湖市智能网联汽车线控底盘工程技术研发中心，芜湖 241002
- 作者简介：
  
  LI Cheng, E-mail: 0125000289@ahcme.edu.cn
- 基金信息：
  
  2024 Key Natural Science Research Projects of Higher Education Institutions in Anhui Province(2024AH050206);2025 Training Program for Young and Middle-aged Teachers as Academic Leaders in Colleges and Universities(DTR2025107)
- DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2026.04.012
  CLC： U467.4+92
- Received：30 September 2024，
  
  Revised：2025-01-26，
  
  Published：15 April 2026
- 稿件说明：
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李琤，洪诚，郭顺，等. 汽车转向系统仿真和智能控制策略的研究［J］. 机械强度，2026，48（4）：103-111.

LI Cheng，HONG Cheng，GUO Shun，et al. Research on simulation and intelligent control strategy of a automobile's steering system［J］. Journal of Mechanical Strength，2026，48（4）：103-111.
李琤，洪诚，郭顺，等. 汽车转向系统仿真和智能控制策略的研究［J］. 机械强度，2026，48（4）：103-111. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2026.04.012.

LI Cheng，HONG Cheng，GUO Shun，et al. Research on simulation and intelligent control strategy of a automobile's steering system［J］. Journal of Mechanical Strength，2026，48（4）：103-111. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2026.04.012.

摘要

目的

针对汽车电动助力转向系统在不同工况下的操纵性能问题，以某款国产车型为研究对象，旨在优化其助力特性与控制策略，提升转向轻便性与路感。

方法

首先，通过CARSIM软件与Matlab/Simulink软件建立联合仿真平台，构建了精确的转向系统动力学模型，并选取直线型助力特性曲线，为后续控制策略研究提供基础；其次，分析了不同车速下的转向阻力矩与理想转向盘转矩，确定了助力增益系数随车速的变化规律；然后，设计了基于桥式电路脉宽调制的比例积分微分（Proportional Integral Derivative

PID）电流控制策略，以提升电流响应速度和控制精度；最后，通过实车的转向轻便性试验和中间位置转向试验，对控制策略的有效性进行验证。

结果

仿真与试验结果表明，采用所提控制策略的车型，在低速转向时，转向盘最大作用转矩为5.83 N·m，与采用传统PID控制的竞品车型（5.60 N·m）相当，保持了良好的转向轻便性；在高速中间位置转向试验中，侧向加速度为0时的转向盘转矩梯度提升了25.5%（达到17.32 N·m/g），侧向加速度为0.1

（

=9.8 m/s

）时的转向盘转矩梯度提升了37.47%（达到15.30 N·m/g），显著改善了高速行驶时的路感。

Abstract

Objective

This study focuses on the steering performance of automotive electric power steering system under various operating conditions. Taking a certain domestic vehicle model as the research subject

it aims to optimize its assist characteristics and control strategy to enhance steering ease and road feel.

Methods

Firstly

a co-simulation platform was established using CARSIM and Matlab/Simulink software to develop an accurate dynamic model of the steering system. A linear assist characteristic curve was selected to provide a basis for subsequent control strategy research. Secondly

the steering resistance torque and ideal steering wheel torque at different vehicle speeds were analyzed to determine the variation law of assist gain coefficients with respect to speed. Thirdly

a proportional-integral-derivative (PID) current control strategy based on bridge circuit pulse-width modulation (PWM) was designed to improve current response speed and control accuracy. Finally

the effectiveness of the control strategy was validated through vehicle tests on steering ease and intermediate position steering performance.

Results

Simulation and test results indicate that with the proposed control strategy

the maximum applied torque on the steering wheel during low-speed maneuvers was 5.83 N·m

comparable to 5.60 N·m of competitive models using traditional PID control

thereby maintaining good steering ease. In high-speed intermediate position steering tests

the gradient of steering wheel torque at zero lateral acceleration increased by 25.5% (reaching 17.32 N·m/g)

while at 0.1g lateral acceleration

it increased by 37.47% (reaching 15.30 N·m/g)

significantly improving road feel during high-speed driving.

关键词

Keywords

references

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