叉车线控转向系统转向执行电机控制器设计

摘要

近年来，物流业的蓬勃发展为叉车产业的兴起提供了良好的平台。因其特殊的工作环境及自身特点，使得叉车对转向系统的要求较高，而且转向性能的优劣直接影响到叉车行驶的安全性、操纵稳定性和工作效率。
　　线控转向作为新型的转向系统，它取消了转向盘与转向轮间的机械连接，转向过程通过电信号方式控制，既能减少驾驶员的体力消耗，又可通过软件改变传动比，因此，研发一款适用于叉车的线控转向系统具有广泛的市场前景。本论文致力于研发叉车线控转向系统执行电机控制器。主要研究工作包括以下内容:
　　选用性能优异的永磁同步电机(简称PMSM)作为叉车线控转向系统的执行电机，采用id=0的矢量控制策略，设计了基于电流环、速度环、位置环组成的三闭环控制系统方案。利用Simulink对控制器进行系统建模仿真，结果表明:电机控制策略及控制器方案设计正确可行。
　　为获取执行电机转子位置和转速信息，设计了基于四线式旋转变压器和AD2S1200解码芯片的硬件解码模块。利用该模块解码获得的转子位置，提出一种基于电机转子电气角度与机械角度关系的过零检测角度获取方法，准确获取方向盘转角和前轮转角信息。此外，按照功能需求，基于MC56F8367主控芯片进行详细的软硬件设计并给出调试结果。
　　搭建了叉车线控转向模拟实验台架，并基于实验台架和控制器进行了叉车线控转向静态性能实验和动态性能实验。实验结果表明，本文所设计的控制器瞬态响应快，位置跟随误差较小，能够满足叉车线控转向执行电机的控制要求。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 国内外线控转向系统研究现状

1．2．1 国外线控转向系统研究现状

1．2．2 国内线控转向系统研究现状

1．3 本文主要研究内容

第二章 叉车线控转向执行电机控制系统机理分析

2．1 PMSM模型分析

2．2 PMSM控制策略

2．3空间矢量脉宽调制技术

2．4 执行电机控制器方案设计

2．5 叉车线控转向执行电机控制系统建模仿真分析

2．5．1 执行电机控制器电流环建模仿真

2．5．2 执行电机控制器速度环建模仿真

2．5．3 执行电机控制器位置环建模仿真

2．6 本章小结

第三章 叉车线控转向执行电机控制器的实现

3．1 执行电机转子位置和速度测量模块

3．1．1 旋转变压器原理

3．1．2 硬件角度解码设计方案

3．1．3 基于AD2S1200的转子角度、速度测量方案

3．1．4 转子位置、转速测量数据的读取及滤波研究

3．2 过零检测法研究

3．3 执行电机控制器的硬件设计

3．3．1 系统电源模块

3．3．2 DSP最小系统模块

3．3．3 电流检测模块

3．3．4 电机驱动模块

3．4 执行电机控制器的软件设计

3．4．1 主模块流程图

3．4．2 矢量控制模块流程图

3．4．3 位置中断模块流程图

3．4．4 核心子模块流程图

3．5 本章小结

第四章 叉车线控转向执行电机控制器台架实验

4．1 静态性能实验

4．2 动态性能实验

4．2．1 空载实验

4．2．2 负载实验

4．3 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 工作总结

5．2 工作展望

参考文献

发表论文和参加科研情况

致谢