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冗余电动助力转向系统控制器的设计与实现
| 论文题名： | 冗余电动助力转向系统控制器的设计与实现 |
| 关键词： | 电动助力转向系统;L3级自动驾驶;控制策略;失效率分析;热仿真分析 |
| 摘要： | 随着科学技术的发展，智能汽车正从封闭测试场走向公共道路。转向性能是智能汽车最为重要的性能之一，根据《SAE驾驶自动化分级》以及中国版自动驾驶分级标准，目前电动助力转向系统(ElectricPowerSteeringSystem,EPS)的安全冗余性能较低，控制器的失效率较高，无法满足L3级及以上智能驾驶安全性能的需求。 本文以汽车齿条式电动助力转向系统为研究对象，双绕组电机为执行机构，对其控制器进行安全冗余设计；通过对硬件电路的信号处理模块进行测试来验证芯片的合理性以及电路功能的完备性，并对信号处理电路进行失效分析，对驱动模块进行热仿真模拟；设计相应的控制策略并进行仿真研究；最终结合台架试验和实车测试，验证该控制器的稳定性及可行性。实现电机控制器在软、硬件层面上提升EPS系统的执行能力。本文的主要内容如下： 首先，依据L3级EPS系统的功能需求，确定控制器的硬件架构，设计出总体方案，对信号处理模块和驱动模块进行冗余设计和分析，并通过测试信号模块来验证控制器的基础功能。 其次，利用失效树对信号处理电路进行失效率计算，以保证该L3冗余EPS控制器符合ASIL-D的安全要求，同时通过FlothermXT软件进行控制器热仿真模拟分析，并采用合理的散热技术避免关键元器件过热导致的失效。 再次，对L3级EPS系统建立整车数学模型和永磁同步电机模型，并在MATLAB/Simulink进行模型搭建和仿真分析，提高该控制器的平稳性与可靠性。 最后，通过台架试验对EPS控制系统的回正功能和助力性能进行测试；通过实车实验对所设计的L3级EPS系统的控制性能进行测试，验证该控制器满足L3级智能驾驶的安全要求。 |
| 作者： | 李良机 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 李大龙;伊成志 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 燕山大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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