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基于自抗扰控制的商用车电动辅助转向控制系统研究
| 论文题名： | 基于自抗扰控制的商用车电动辅助转向控制系统研究 |
| 关键词： | 商用车;永磁同步电机;电动辅助转向;自抗扰控制 |
| 摘要： | 目前，以液压为基础的商用车助力转向系统面临着助力特性单一、漏油污染严重等问题。随着电机控制性能的提高，电动助力转向（EPS）应运而生。与乘用车相比，商用车车身结构更复杂、转向阻力更大、工作环境中负面影响多且难以估计，导致行业内EPS在商用车的应用受阻。电子与电控技术的发展使商用车EPS实车应用成为可能，许多学者从上层控制策略层面对商用车EPS进行了研究，但其难以解决随机扰动、负载突变等问题，因此有必要将抗扰控制技术应用到商用车电动辅助转向系统研发中。 本文从电机控制角度出发，完成了商用车EPS机械系统建模、助力控制器硬件设计、基于PMSM自抗扰的助力控制算法研究。主要包括以下内容： 第一，转向助力机械建模：对行车过程中各转向机构的受力情况进行分析，建立等效转向轴受力模型；对转向过程中所受阻力分析，构建简化的阻力模型。与整车模型、助力特性函数、电机抗扰控制级联形成闭环控制模型。 第二，电动辅助转向硬件驱动器设计：主要完成对EPS系统信号的采集、助力电机控制、信息交互工作。设计了信号采集滤波电路实现对电机转速信号、UVW三相电信号等信号的采集；设计了基于栅极IC驱动的逆变电路驱动电机；设计了低速CAN通讯电路以实现系统参数实时监控。 第三，基于自抗扰的助力控制方法研究：设计助力特性曲线，根据方向盘最大转矩与车速的关系、无助力情况下主销阻力矩与车速的关系确定助力特性函数，进而确定PMSM输出转矩目标值；研究基于自抗扰控制器的PMSM闭环控制，针对商用车转向过程中，转向负载动态特性大、路面负面影响因素易突变等问题，将自抗扰控制引入至速度环。用扩张状态观测器观测电机转速，用微分跟踪器对输入信号进行平滑处理，结合误差反馈控制规律，构成速度环基于ADRC的PMSM矢量控制，抵抗电动辅助转向系统内外扰动。通过随机扰动、负载突变等试验，验证了抗扰控制方法的有效性。 本文通过分析商用车转向结构、工作环境，对商用车助力转向系统进行简化建模，研究了一种求解助力曲线的经验型方法，研究了PMSM基于抗扰控制的商用车助力转向控制方法，通过级联闭环仿真实验表明，本文研究的电动辅助转向抗扰控制方法具备较好的助力特性、抗突变扰动性能。 |
| 作者： | 王兆枫 |
| 专业： | 电工理论与新技术 |
| 导师： | 刘卫平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 吉林大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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