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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
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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。
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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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