汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)回正控制方法研究與仿真.pdf

1、電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Electric Power Steering System，EPS）具有轉(zhuǎn)向輕便、操縱靈活、質(zhì)量輕、耗能低等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為各類乘用車的標(biāo)配系統(tǒng)。其控制器作為核心部件是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)研究領(lǐng)域中的熱點(diǎn)。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能在很大程度上受控制器性能的影響，而控制器的性能又受到控制策略的影響，因此控制策略的研究十分重要?？刂撇呗缘难芯渴且粋€復(fù)雜而困難的課題，針對電動助力轉(zhuǎn)向控制策略中的回正控制進(jìn)行研究，旨在使任一車速、任一轉(zhuǎn)角下

2、的回正時(shí)間和回正殘余角降低。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴對EPS系統(tǒng)的組成、工作原理、不同類型EPS的特點(diǎn)以及EPS系統(tǒng)關(guān)鍵零部件的功用進(jìn)行了介紹；分析了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的運(yùn)動過程和轉(zhuǎn)向阻力矩的計(jì)算方法；同時(shí),給出了相關(guān)的數(shù)學(xué)模型和在matlab/simulink環(huán)境下搭建了物理模型。其中，轉(zhuǎn)向阻力矩的分析時(shí)將輪胎的變形視為線性變形進(jìn)行分析，重點(diǎn)分析了前輪定位參數(shù)對轉(zhuǎn)向阻力矩的影響，以及整車轉(zhuǎn)向時(shí)的動態(tài)變化對阻力矩的影響。⑵分析了轉(zhuǎn)向回正

3、的特點(diǎn)，給出回正狀態(tài)判斷方法和回正目標(biāo)電流的確定方法，并對回正控制策略進(jìn)行研究。縮短回正控制策略的執(zhí)行時(shí)間是控制策略的研究主要內(nèi)容之一。本文通過采用直線型助力特性曲線縮短目標(biāo)回正電流的確定時(shí)間，采用PI控制算法縮短回正電流和PWM輸出電壓的確定時(shí)間，并使電流閉環(huán)+電壓修正的控制算法進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)，又使用模糊控制進(jìn)一步優(yōu)化PI控制參數(shù)Kp、Ki。⑶對軟硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)、對控制元件進(jìn)行選型。在軟件設(shè)計(jì)方面，采用基于模型的設(shè)計(jì)方法將控制策略轉(zhuǎn)化為

4、可視化的控制模型，控制模型具體包括：目標(biāo)回正電流設(shè)定模塊、電流采集模塊、測速模塊、模糊PID模塊、電機(jī)換向控制模塊、扭矩傳感器信號處理模塊和PWM模塊；再設(shè)置simulink，將控制模型轉(zhuǎn)化成C代碼；并且根據(jù)需要配置了相關(guān)寄存器。在元件選型和硬件設(shè)計(jì)方面，本文具體分析了如何對助力電機(jī)、扭矩傳感器以及主控芯片的選型，并圍繞所選的元件設(shè)計(jì)了控制器的最小電路、信號采集電路、助力電機(jī)驅(qū)動電路和保護(hù)電路。⑷將搭建好的物理模型和控制模型連接起來，在