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汽车电动助力转向控制系统研究与开发
| 论文题名： | 汽车电动助力转向控制系统研究与开发 |
| 关键词： | 汽车工程;电动助力转向系统;控制策略;软件开发 |
| 摘要： | 电动助力转向系统(EPS)凭借其高效、节能、环保等一系列优点,在微型车和轿车上获得了广泛的应用,已有取代传统的液压动力转向系统(HPS),成为汽车转向系统主流的趋势。 本文旨在研究汽车EPS的控制策略及控制器的开发,主要工作及创新点有: 通过对EPS的结构和EPS组成各部件的分析,结合EPS的工作原理,建立了EPS的数学模型及状态方程模型,为EPS的研究奠定了理论基础。 通过对 EPS控制应遵循的规律和经典直线型、折线型和曲线型助力特性曲线的分析,提出了基于三次B样条曲线的助力特性曲线的设计方法,设计了平滑的二阶连续助力特性曲线,可按需设计任意类型的助力曲线,满足不同车型和不同用户的要求。 提出了基于运行工况的EPS控制策略。通过对汽车转向工况的分析,提出了包括助力控制、回正控制、主动阻尼控制等控制策略,设计了EPS控制器,讨论了控制器各参数对控制效果的影响,给出了控制器参数整定方法。 提出了基于无角度传感器的EPS补偿控制方法。通过相位超前补偿的方法减小转矩传感器转矩信号的相位误差,提高了系统的响应速度。采用前馈控制的方法,即加快了系统响应速度,又保证了控制系统的稳态精度。建立助力电机角速度观测器,解决了EPS无角度传感器的控制问题,提出了 EPS电流补偿控制方法,提高了转向系统的敏感度和回正快速性,降低了回正时的振动和回正超调,有效地增强了驾驶员的“路感”。 提出了基于滑模的EPS控制策略。针对EPS需解决的在转向盘小转角度范围内,转向“灵”的问题;在转向盘大转角范围内,转向“轻”的问题,提出了全桥/半桥平滑切换的控制方法,推导了全桥/半桥平滑切换公式,较好地解决了EPS的非线性控制问题。 根据EPS的结构和工作原理并利用DSP芯片丰富的硬件资源,构建了EPS的整体控制方案,设计并开发了以DSP为核心的控制器。研究了 EPS的软件结构,给出了EPS软件的总体方案,完成了控制系统软件的模块化设计,给出了主控程序和控制子模块的算法和详细说明。 进行了台架试验,得到了大量的实验数据和实验结果,对实验结果进行了充分的分析,为改进EPS控制系统的性能提供了第一手资料。 前后开发了三轮EPS控制器,对开发的EPS进行了EPS台架试验和实车试验,均取得了满意的控制效果,验证了EPS控制策略和关键技术的有效性和实用性。 |
| 作者： | 熊建桥 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 陈吉红;唐小琦 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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