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基于无刷直流电机电动助力转向控制系统的研究
| 论文题名： | 基于无刷直流电机电动助力转向控制系统的研究 |
| 关键词： | 电动助力转向;PID控制;无刷直流电机;流闭环控制;电子控制单元 |
| 摘要： | 电动助力转向(ElectricPowerSteering，EPS)系统在当前己成为汽车技术发展的研究热点和前沿技术之一，相比以往的液压助力转向系统，它用直流电动机代替了液压装置，在环保性、安全操作性、占用空间大小等方面表现出了特有的优势。然而目前EPS系统大多采用的永磁直流电动机，由于其自身固有的缺陷——电刷换向，使得它不能满足现代汽车电子技术的飞速发展。本文采用电子换向的无刷直流电机代替永磁直流电动机，无疑具有更广阔的发展前景。 首先论文通过国内外研究综述，阐述了目前EPS的发展现状。从EPS系统的机械构造到工作原理，再到转向系的各主要构件分别进行了详细介绍。在此基础上建立了转向柱助力式EPS系统数学模型，并进一步推导得出了系统状态空间表达式，通过对EPS系统助力特性仿真分析，验证了EPS系统的助力功能。搭建了加入PID控制前后两种情况下的仿真模型，验证加入PID控制后，系统能够表现出较好的瞬态特性。 然后针对EPS系统无刷直流电机的控制是本文设计的重点，分析了无刷直流电机的工作原理，建立了无刷直流电机的数学模型。在分析电机转矩闭环控制特性的基础上，确定了本文的电流闭环控制策略，并对控制策略进行了仿真分析，仿真结果验证了控制方法的有效性。 接着介绍了EPS系统无刷直流电机控制系统的具体实现。以英飞凌单片机XE164FM-72F80L作为控制芯片，设计了电子控制单元（ElectronicControlUnit，ECU），实现了基本助力转向功能。详细介绍了主电路、数据采集电路以及故障控制电路的组成。在完成硬件单元设计的基础上，介绍了控制系统软件设计思路，编写了相应的软件程序。其中包括主程序，霍尔位置信号检测，母线电流的A/D采样以及扭矩、母线电压的采集等模块。 最后针对设计方案及控制策略进行了台架试验验证，给出了台架试验的相关试验数据及波形，同时进行了详细分析，结果证明了设计方案和控制策略的有效性。 |
| 作者： | 蔡总朝 |
| 专业： | 电力电子与电力传动 |
| 导师： | 张辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西安理工大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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