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汽车电动助力转向系统回正控制方法研究与仿真
| 论文题名： | 汽车电动助力转向系统回正控制方法研究与仿真 |
| 关键词： | 电动助力转向系统;回正控制;模糊PID;扭矩传感器 |
| 摘要： | 电动助力转向系统（Electric Power Steering System，EPS）具有转向轻便、操纵灵活、质量轻、耗能低等优点，已经成为各类乘用车的标配系统。其控制器作为核心部件是转向系统研究领域中的热点。电动助力转向系统的性能在很大程度上受控制器性能的影响，而控制器的性能又受到控制策略的影响，因此控制策略的研究十分重要。控制策略的研究是一个复杂而困难的课题，针对电动助力转向控制策略中的回正控制进行研究，旨在使任一车速、任一转角下的回正时间和回正残余角降低。 本研究主要内容包括：⑴对EPS系统的组成、工作原理、不同类型EPS的特点以及EPS系统关键零部件的功用进行了介绍；分析了转向系统的运动过程和转向阻力矩的计算方法；同时,给出了相关的数学模型和在matlab/simulink环境下搭建了物理模型。其中，转向阻力矩的分析时将轮胎的变形视为线性变形进行分析，重点分析了前轮定位参数对转向阻力矩的影响，以及整车转向时的动态变化对阻力矩的影响。⑵分析了转向回正的特点，给出回正状态判断方法和回正目标电流的确定方法，并对回正控制策略进行研究。缩短回正控制策略的执行时间是控制策略的研究主要内容之一。本文通过采用直线型助力特性曲线缩短目标回正电流的确定时间，采用PI控制算法缩短回正电流和PWM输出电压的确定时间，并使电流闭环+电压修正的控制算法进行优化，同时，又使用模糊控制进一步优化PI控制参数Kp、Ki。⑶对软硬件进行设计、对控制元件进行选型。在软件设计方面，采用基于模型的设计方法将控制策略转化为可视化的控制模型，控制模型具体包括：目标回正电流设定模块、电流采集模块、测速模块、模糊PID模块、电机换向控制模块、扭矩传感器信号处理模块和PWM模块；再设置simulink，将控制模型转化成C代码；并且根据需要配置了相关寄存器。在元件选型和硬件设计方面，本文具体分析了如何对助力电机、扭矩传感器以及主控芯片的选型，并围绕所选的元件设计了控制器的最小电路、信号采集电路、助力电机驱动电路和保护电路。⑷将搭建好的物理模型和控制模型连接起来，在matlab/simulink环境下进行软件仿真验证，得出回正过程对比曲线；然后将硬件电路连接并将控制策略烧写进控制器，进行台架仿真实验，得出回正过程对比曲线。 |
| 作者： | 薛海亮 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 刘瑞军;孙明文 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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