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基于PMSM的汽车线控转向系统控制的研究与实现
| 论文题名： | 基于PMSM的汽车线控转向系统控制的研究与实现 |
| 关键词： | 汽车线控转向系统;控制策略;永磁同步电机;驾驶舒适性 |
| 摘要： | 线控转向控制(SBW)系统作为一种新型的转向系统，摆脱了传统转向系统中连杆的连接，使转向系统的灵活性大大增加。使用电信号完成方向盘和前轮之间的信息交互，完成转向系统的双向控制。转向连杆的取消使得汽车转向系统的力传递特性和角传递特性可以灵活的设置，满足不同驾驶员的驾驶特点。路感电机和执行电机作为SBW的动力部分，其性能的好坏直接影响到驾驶员的驾驶舒适性。本系统中选用转矩脉动小、功率密度大的永磁同步电机(PMSM)作为SBW系统的路感电机和执行电机。对基于PMSM的SBW系统进行研究，课题的主要内容如下: 设计路感电机和执行电机的控制方案。选用PMSM作为SBW系统的路感电机和执行电机，利用矢量控制中id=0的控制策略对路感电机和执行电机进行控制。路感电机主要完成力矩的反馈，使用单环（电流环）控制对路感电机进行控制。执行电机主要完成位置的控制，根据伺服控制的思想，选用三环（位置、速度和电流）控制对执行电机进行控制。建立路感电机和转向电机的仿真模型，观察路感电机的电流响应和执行电机的位置响应。 SBW系统中路感需模拟产生，本系统中根据转向阻力矩对路感进行模拟，但SBW系统的转向阻力矩获取比较困难。本系统根据PMSM矢量控制的特点，使用PMSM的q轴电流对转向阻力矩进行估算。结合电动助力转向(EPS)系统的助力特点，设计具有EPS特性的路感力矩。在路感力矩中加入阻尼力矩抑制汽车高速行驶时可能出现的转向系统回正超调现象，加入主动回正力矩弥补汽车低速行驶时回正不足的缺点。建立SBW系统的仿真模型，对控制策略进行仿真验证。 使用四线旋转变压器作为PMSM的位置传感器，设计基于AD2S1200的四线旋转变压器的解码电路。针对转角传感器成本较高、安装困难的缺点，分析路感电机电角度和方向盘转角的关系，使用路感电机电角度计算方向盘转角。分析执行电机电角度和前轮转角之间的关系，使用执行电机电角度计算前轮转角。 设计SBW系统控制器，搭建SBW系统实验台架，对提出的控制算法进行实验分析。实验表明，设计的电路能完成PMSM的控制，设计的路感模拟算法能反馈路感信息，设计的执行电机的控制方案能完成前轮转角的控制，完成转向。 |
| 作者： | 王岁 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 袁臣虎 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津工业大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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