汽车电动助力转向系统的实现及助力控制算法研究

摘要

汽车电动助力转向系统(EPS—Electric Power Steering)是一种新型的汽车转向系统，与传统液压转向系统相比，具有体积小、重量轻、结构简单、安装和维修方便、节能环保等优点。电动助力转向采用电动机直接提供助力，助力大小由电控单元(ECU)控制，能广泛应用于轿车、客车、货车等众多车型，是一项紧扣现代汽车发展主题的高新技术。 在本论文中，首先介绍了电动助力转向系统的概况、结构及工作原理，然后在参考相关技术文献的基础上，将系统简化物理模型分割成三个组件，分别对每个组件进行受力分析，并基于牛顿运动定律建立起该组件的动力学方程，建立了EPS数学模型。 其次，对电动助力转向系统的控制策略进行了研究，分析了系统的控制模型和助力特性曲线，详细介绍了电机电流模糊PID控制器设计。在MATLAB7.1下构建了系统仿真模型，对助力电机电流的数字PID控制和模糊PID控制进行了仿真分析。 最后，对电动助力转向系统进行了系统设计。硬件方面，控制芯片选用了TI公司TMS320LF2407型DSP，设计了直流电机驱动板及相关的信号调理电路。然后采用模块化的设计思想，进行了实现前面的既定控制策略的软件设计，并对系统进行了软硬件联调。系统调试结果充分验证了设计方案的可行性和正确性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1EPS概述

1.1.1 EPS的发展历史

1.1.2研究EPS的必要性

1.2国内外研究现状

1.3电动助力转向的关键技术

1.4本文的主要研究内容

第2章EPS的工作原理及数学模型

2.1 EPS的工作原理

2.2 EPS的数学模型

2.3本章小结

第3章EPS的控制策略研究及仿真分析

3.1控制策略研究

3.1.1 EPS的控制模型

3.1.2助力特性分析

3.1.3电机电流的数字PID控制

3.1.4电机电流的模糊PID控制

3.2 EPS的仿真分析

3.2.1 EPS的Simulink模型

3.2.2 EPS的仿真结果

3.3本章小结

第4章EPS的硬件设计

4.1系统结构组成

4.2电源模块设计

4.3直流电机驱动电路设计

4.3.1 H桥PWM驱动电路

4.3.2功率器件及其驱动芯片的选择

4.3.3 IR2110驱动电路

4.3.4电流传感器

4.4扭矩信号调理电路设计

4.5 DSP串行通讯接口

4.6硬件抗干扰措施

4.7本章小结

第5章EPS的软件设计及实验分析

5.1 EPS的软件设计

5.1.1软件编制、调试环境介绍

5.1.2系统总体结构

5.1.3各模块的初始化

5.1.4软件抗干扰设计

5.1.5软件优化设计

5.2系统实验

5.3本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学位论文

致谢