纯电动汽车电动助力转向系统控制器设计

摘要

随着微电子技术和控制理论的发展，电动助力转向系统(EPS)的适用范围越来越广泛。作为汽车行业未来发展的方向，纯电动汽车与EPS系统的适配已成为非常具有现实意义的研究热点。本论文以纯电动汽车转向轴助力式电动助力转向系统为研究对象，结合理论研究、系统建模仿真、台架试验等方法对EPS系统进行了深入的研究，主要研究内容及工作如下:
　　1)深入研究了电动助力转向系统的特点、工作原理，建立了机械转向系统及助力电机的数学模型。
　　2)结合纯电动汽车特点及驾驶者对助力的要求，利用模糊控制的方法得到助力电流特性曲线。同时，通过Matlab/Simulink平台仿真，证明所设计的助力特性曲线达到了控制预期目标，有良好的助力特性。
　　3)设计了基于滑模变结构控制原理的助力电流跟踪控制器。通过EPS系统进行Matlab/Simulink建模及仿真，确定了控制器相关控制参数，证明了设计的控制器对目标助力电流具有良好的跟踪能力。
　　4)进行了EPS系统控制器的软硬件设计。详细分析并设计了控制器硬件电路的主控芯片及信号输入电路、电源匹配及电机驱动电路。根据EPS系统工作流程设计了具体程序流程图。
　　5)在原车配件的基础上设计并建立了EPS系统试验台方案。确定了EPS系统试验台的功能、组成、输入信号模拟及采样等方案。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 汽车转向系统概述

1．2 电动助力转向系统特点及分类

1．2．1 EPS系统的特点

1．2．2 EPS系统的分类

1．3 电动助力转向系统国内外发展现状及发展趋势

1．3．1 国外发展现状

1．3．2 国内发展现状

1．3．3 电动助力转向系统的发展趋势

1．4 本文主要内容

1．5 本文研究意义

第2章 电动助力转向系统

2．1 系统组成

2．2 工作原理

2．3 数学模型

2．3．1 机械转向机构模型

2．3．2 助力电机模型

第3章 电动助力转向系统控制策略

3．1 助力特性曲线的研究

3．1．1 助力特性曲线分类

3．1．2 助力特性曲线的设计

3．1．3 助力特性曲线效果分析

3．2 助力电机控制方法

3．3 助力电流跟踪策略

3．3．1 滑模变结构控制的定义

3．3．2 滑模变结构控制器的设计

3．3．3 基于准滑动模态的滑模变结构控制器的设计

第4章 电动助力转向系统仿真建模及模型分析

4．1 Matlab／Simulink建模

4．1．1 机械转向系模块

4．1．2 助力电机模块

4．1．3 目标助力电流模块

4．1．4 助力电流跟踪模块

4．2 目标电流跟踪控制器模型分析

4．2．1 基于PID原理的电流跟踪控制器

4．2．2 基于滑模变结构原理的电流跟踪控制器

4．2．3 基于准滑动模态的滑模变结构控制器

第5章 电动助力转向系统控制器设计

5．1 硬件设计

5．1．1 微处理器

5．1．2 电源转换模块

5．1．3 电机驱动电路

5．1．4 输入信号处理

5．2 软件设计

5．2．1 程序开发及调试环境简介

5．2．2 助力控制程序设计

5．3 试验台的设计

5．3．1 试验台的功能

5．3．2 试验台的组成

5．3．3 输入信号的模拟与采样

第6章 结论与展望

参考文献

致谢

附录