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低成本EPS电机控制系统的实现与控制策略优化
| 论文题名： | 低成本EPS电机控制系统的实现与控制策略优化 |
| 关键词： | 电动助力转向;永磁同步电机;旋转变压器;磁场定向控制;自适应PI控制;汽车电气 |
| 摘要： | 近年来，电动助力转向(EPS)系统逐渐成为汽车行业的一个研究热点。EPS系统具有节能、结构简单、适合模块化设计生产和可控性好等优点，预计在未来几年内将大量替代液压助力转向系统。为了实现此目标，需要在EPS电机设计、控制系统设计、系统稳定性与可靠性以及成本等方面做大量的研发工作。其中，开发成本低、性能良好、运行稳定的EPS电机驱动系统是当代汽车电气技术领域的重要研究方向。 本文首先介绍了EPS系统及EPS电机驱动系统的研究及发展概况，包括EPS电机的设计、EPS控制驱动器的设计和电机控制策略的研究现状。接着分析了本系统中选用的EPS电机的特点，介绍了控制驱动系统的设计开发过程，包括控制驱动器、位置传感器、电流采样单元的设计开发过程，并对系统开发过程需要注意的问题和存在的困难进行了详细的阐述。 为了验证基于磁场定向控制(FOC)的闭环控制系统，在Matlab/Simulink平台下建立双闭环控制系统模型。同时根据仿真系统设计的DSP程序在硬件平台上实现FOC控制策略，使EPS电机达到较好的动态性能和静态稳定性。为了对控制系统进行优化，先对三种常见的PWM技术(SPWM、SVPWM、THI-PWM)在系统中的应用进行对比研究，接着对固定PI调节和自适应PI调节在电流闭环和速度闭环中的应用进行对比研究，最后确定了一个较优的设计方案使系统性能达到最优。针对电流采样单元所存在的一系列问题，本文提出一种全新的基于直流母线电容前端电流采样的FOC策略，即采用位于母线滤波电容和电源之间的采样电阻采样计算得到iq，从而省略了复杂的abc-dq0坐标变换，简化控制算法、节省DSP资源。理论分析和实验结果表明，本文提出的新控制方法可以达到低成本、高性能控制的要求，同时避免了由于脉冲电流采样所带来的一些问题，提高了系统稳定性。 |
| 作者： | 刘嘉明 |
| 专业： | 电机与电器 |
| 导师： | 沈建新 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学电气工程学院 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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