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电动助力转向系统助力控制策略研究

作 者: 郭翰中
导 师: 刘和平
学 校: 重庆大学
专 业: 电气工程
关键词: 电动助力转向 助力控制 模糊自适应PID
分类号: U463.4
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 97次
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内容摘要


汽车转向系统先后经历了机械转向系统、液压助力转向系统、电液助力转向系统和电动助力转向系统(Electric Power Steering System,简称EPS)等几个阶段。电动助力转向系统是把机械转向系统和一个受控电动机结合在一起,通过电机直接助力。助力大小由电控单元控制,相比传统的助力系统,电动助力转向系统具有节能、环保、更好的操纵特性等优点,并且紧扣现代汽车发展主题,已经成为汽车转向系统研究的热点。本文首先在分析EPS系统基本原理和简化EPS系统各部分动力学数学模型的基础上,构建了EPS系统的数学模型,推导出了输出到输入的传递函数,分析了EPS系统稳定工作的条件,为进一步的控制策略设计奠定了基础。控制策略的设计直接影响EPS系统的性能。本文以助力控制策略为研究重点,着重讨论如何实现电机电流对方向盘转矩快速,准确的跟踪,提出了模糊自适应PID控制策略。模糊自适应PID控制在系统动态过程中能实时改变PID参数,与PID控制相比,具有更快的响应速度,更好的稳定性和可靠性。并利用Saber仿真软件搭建了EPS系统仿真模型,通过仿真分析验证了模糊自适应PID控制的有效性。最后以dsPIC30f4011为控制芯片完成了EPS系统硬件、软件的开发,并通过EPS系统台架试验,验证了所设计EPS系统硬件软件的可行性和所采用的控制策略的有效性。

全文目录


中文摘要  3-4
英文摘要  4-7
1 绪论  7-12
  1.1 转向系统的发展历程  7-9
  1.2 EPS 系统及其特点  9-10
  1.3 EPS 系统国内外发展研究现状  10
  1.4 本课题主要研究内容  10-12
2 电动助力转向系统原理与动力学数学模型  12-20
  2.1 电动助力转向系统结构原理介绍  12
  2.2 EPS 系统基本类型  12-14
  2.3 EPS 系统动力学数学模型  14-17
    2.3.1 EPS 系统线性动力学方程  14-15
    2.3.2 直流助力电动机模型  15-16
    2.3.3 EPS 系统状态空间描述  16-17
  2.4 EPS 系统的稳定性分析  17-19
  2.5 本章小结  19-20
3 电动助力转向系统控制策略研究与仿真分析  20-38
  3.1 EPS 控制策略  20-27
    3.1.1 EPS 控制模式  20-21
    3.1.2 助力特性分析  21-23
    3.1.3 助力特性曲线特征值的参数确定  23-25
    3.1.4 PID 控制策略  25-27
  3.2 模糊自适应PID 控制策略  27-32
    3.2.1 模糊自适应PID 控制  28
    3.2.2 模糊控制规则的建立  28-31
    3.2.3 隶属函数和解模糊方法的确定  31-32
  3.3 EPS 系统Saber 仿真及分析  32-37
    3.3.1 EPS 系统仿真系统的搭建  32-34
    3.3.2 EPS 系统控制策略仿真及分析  34-37
  3.4 本章小结  37-38
4 电动助力转向系统硬件与软件设计  38-52
  4.1 EPS 系统的整体控制结构  38-39
  4.2 电源电路和信号处理电路  39-43
    4.2.1 蓄电池供电电路  39-40
    4.2.2 ECU 供电电路  40-41
    4.2.3 点火信号控制电路  41-42
    4.2.4 车速信号调制电路  42-43
    4.2.5 扭矩信号滤波电路  43
  4.3 电机的控制电路  43-46
  4.4 电动助力转向系统软件设计  46-51
    4.4.1 EPS 软件系统概述  46
    4.4.2 A/D 采集模块  46-47
    4.4.3 车速信号采集  47
    4.4.4 PWM 脉宽调制和电机助力  47-49
    4.4.5 判断转向子程序  49-50
    4.4.6 软件滤波  50-51
  4.5 本章小结  51-52
5 电动助力转向系统台架试验与结果分析  52-55
  5.1 电动助力转向系统台架试验台的组成及基本功能  52
  5.2 试验方案  52-53
  5.3 试验结果与分析  53-54
  5.4 本章小结  54-55
6 总结和展望  55-56
  6.1 全文总结  55
  6.2 后续研究工作展望  55-56
致谢  56-57
参考文献  57-60
附录A:作者在攻读学位期间发表的论文目录  60

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 汽车工程 > 汽车结构部件 > 转向系统
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