纯电动汽车电动助力转向系统控制器设计

【摘要】：随着微电子技术和控制理论的发展,电动助力转向系统(EPS)的适用范围越来越广泛。作为汽车行业未来发展的方向,纯电动汽车与EPS系统的适配已成为非常具有现实意义的研究热点。本论文以纯电动汽车转向轴助力式电动助力转向系统为研究对象,结合理论研究、系统建模仿真、台架试验等方法对EPS系统进行了深入的研究,主要研究内容及工作如下：1)深入研究了电动助力转向系统的特点、工作原理,建立了机械转向系统及助力电机的数学模型。2)结合纯电动汽车特点及驾驶者对助力的要求,利用模糊控制的方法得到助力电流特性曲线。同时,通过Matlab/Simulink平台仿真,证明所设计的助力特性曲线达到了控制预期目标,有良好的助力特性。3)设计了基于滑模变结构控制原理的助力电流跟踪控制器。通过EPS系统进行Matlab/Simulink建模及仿真,确定了控制器相关控制参数,证明了设计的控制器对目标助力电流具有良好的跟踪能力。4)进行了EPS系统控制器的软硬件设计。详细分析并设计了控制器硬件电路的主控芯片及信号输入电路、电源匹配及电机驱动电路。根据EPS系统工作流程设计了具体程序流程图。5)在原车配件的基础上设计并建立了EPS系统试验台方案。确定了EPS系统试验台的功能、组成、输入信号模拟及采样等方案。 【关键词】：电动助力转向系统 助力特性曲线 滑模变结构控制 计算机仿真 台架设计
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U469.72;U463.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 汽车转向系统概述11
• 1.2 电动助力转向系统特点及分类11-12
• 1.2.1 EPS系统的特点11-12
• 1.2.2 EPS系统的分类12
• 1.3 电动助力转向系统国内外发展现状及发展趋势12-15
• 1.3.1 国外发展现状12-14
• 1.3.2 国内发展现状14
• 1.3.3 电动助力转向系统的发展趋势14-15
• 1.4 本文主要内容15-16
• 1.5 本文研究意义16-17
• 第2章 电动助力转向系统17-21
• 2.1 系统组成17
• 2.2 工作原理17-18
• 2.3 数学模型18-21
• 2.3.1 机械转向机构模型18-19
• 2.3.2 助力电机模型19-21
• 第3章 电动助力转向系统控制策略21-34
• 3.1 助力特性曲线的研究21-30
• 3.1.1 助力特性曲线分类21-23
• 3.1.2 助力特性曲线的设计23-28
• 3.1.3 助力特性曲线效果分析28-30
• 3.2 助力电机控制方法30-31
• 3.3 助力电流跟踪策略31-34
• 3.3.1 滑模变结构控制的定义31-32
• 3.3.2 滑模变结构控制器的设计32
• 3.3.3 基于准滑动模态的滑模变结构控制器的设计32-34
• 第4章 电动助力转向系统仿真建模及模型分析34-44
• 4.1 Matlab/Simulink建模34-39
• 4.1.1 机械转向系模块34-36
• 4.1.2 助力电机模块36-37
• 4.1.3 目标助力电流模块37
• 4.1.4 助力电流跟踪模块37-39
• 4.2 目标电流跟踪控制器模型分析39-44
• 4.2.1 基于PID原理的电流跟踪控制器39-40
• 4.2.2 基于滑模变结构原理的电流跟踪控制器40-41
• 4.2.3 基于准滑动模态的滑模变结构控制器41-44
• 第5章 电动助力转向系统控制器设计44-60
• 5.1 硬件设计44-51
• 5.1.1 微处理器45-46
• 5.1.2 电源转换模块46-47
• 5.1.3 电机驱动电路47-49
• 5.1.4 输入信号处理49-51
• 5.2 软件设计51-57
• 5.2.1 程序开发及调试环境简介52
• 5.2.2 助力控制程序设计52-57
• 5.3 试验台的设计57-60
• 5.3.1 试验台的功能58
• 5.3.2 试验台的组成58
• 5.3.3 输入信号的模拟与采样58-60
• 第6章 结论与展望60-62
• 参考文献62-66
• 致谢66-67
• 附录67-68

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