基于PMSM的電動助力轉向系統(tǒng)設計及控制特性研究.pdf

1、隨著現代控制技術的飛速發(fā)展，以提高車輛行駛安全性、操縱穩(wěn)定性和乘坐舒適性為目標的電控系統(tǒng)已成為當前車輛工程領域的研究熱點。針對傳統(tǒng)EPS系統(tǒng)存在轉矩脈動較大及助力轉矩響應滯后等問題，本文通過對基于空間矢量脈寬調制(Space Vector Pulse Width Modulation，SVPWM)技術的永磁同步電機(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)直接轉矩控制策略(Direct Torq

2、ue Control, DTC)和助力轉矩補償控制策略的EPS系統(tǒng)的控制特性分析，研究表明采用該新型控制方法的EPS系統(tǒng)可以更好地減小助力電機的轉矩脈動，并提高轉矩響應速率。
　　本文結合重慶市教委科研基金項目“融合主動轉向功能的新型電動助力轉向系統(tǒng)控制機理與關鍵技術研究(KJ120415)”的研究內容，在綜合國內外相關研究現狀的基礎上，對永磁同步助力電機進行了結構參數優(yōu)化與分析，同時對基于PMSM的EPS傳動系統(tǒng)進行結構設計匹配

3、，并對基于SVPWM的PMSM直接轉矩控制策略和轉矩補償控制策略的EPS系統(tǒng)控制特性進行仿真對比分析。具體研究內容如下:
　　1)針對本文EPS系統(tǒng)助力特性需求，對PMSM進行結構分析及優(yōu)化設計。結合Ansoft Maxwell2D有限元模塊，分析比較并確定PMSM的磁路;參考EPS系統(tǒng)助力需求及電機設計理論，分析PMSM的主要結構參數并建立PMSM基本模型;應用RMxprt優(yōu)化模塊對PMSM基本模型進行結構參數優(yōu)化，提高PMSM

4、性能。
　　2)對基于PMSM的EPS系統(tǒng)的傳動機構進行結構匹配設計。以優(yōu)化PMSM為設計基礎，結合EPS系統(tǒng)動力傳動方案，分析基于PMSM的EPS系統(tǒng)的結構參數;在基于PMSM的前提下，對EPS系統(tǒng)傳動機構中的減速機構進行結構匹配設計;通過結合相關控制部件、優(yōu)化設計的PMSM及減速機構，建立EPS系統(tǒng)傳動總成。
　　3)建立EPS系統(tǒng)動力學模型，結合新型控制策略對EPS系統(tǒng)進行仿真分析。深入分析PMSM的控制策略及EPS系

5、統(tǒng)助力特性、阻尼特性和回正特性，并設計EPS系統(tǒng)助力特性曲線;結合PMSM動力學模型，建立基于SVPWM的PMSM直接轉矩控制的仿真模型，驗證了該控制策略對PMSM良好的控制性能;結合EPS系統(tǒng)助力轉矩補償控制策略及PMSM仿真子模型，應用Matlab/Simulink仿真軟件搭建EPS系統(tǒng)仿真模型，分析比較了經典PID控制策略及新型控制策略下EPS系統(tǒng)對助力電機轉矩的控制特性。仿真分析表明:基于新型控制策略下的EPS系統(tǒng)，實現了對PM