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汽车电动助力转向系统的研究

作　者: 杜军
导　师: 万健如
学　校: 天津大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 电动助力转向数字信号处理器助力控制回正控制无刷直流电动机神经网络模糊PID 无位置传感器
分类号: U463.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 590次
引　用: 4次
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内容摘要

电动助力转向--EPS(Electric Power Steering)系统是一类近些年出现的新型动力转向系统。本文以转向轴式电动助力转向系统为研究对象,对电动助力转向系统的物理模型和数学模型进行了分析,针对简化的物理模型提出了EPS的控制方法,建立以TI公司的TMS320LF2407 DSP为控制核心的EPS系统。通过对控制器软件的设计,十分方便地调节系统的助力特性,研究并实现了用于电动助力转向系统控制系统中的三种控制策略(助力控制,回正控制和阻尼控制),三种控制策略的实现,使得系统在提供相应助力的同时,能够很好地解决系统中电机相对转向盘的抖动问题。在实现控制算法的时候,还充分考虑控制过程中的各种补偿,运用了新的软件滤波方法减小干扰影响,设计的增量式数字调节器使系统助力更加平稳,消除了由于转向盘快速转向引起的电机调节超调,增强了转向的舒适性。考虑到无刷直流电动机(BLDCM)的优点,提出在EPS系统中用无刷直流电动机取代普通直流电动机,对无刷直流机的控制做了深入研究。建立了含有电力功率模块的仿真系统,它更加逼近实际系统,从而可以验证无刷直流电动机控制方法的正确性,加快实验研究的进行。构建以TI公司的TMS320LF2407微处理器作为控制核心的无刷直流机控制系统,编写调试相应的控制程序,设计并实现了无刷直流机的双闭环控制系统。通过实验结果可以得到,无刷直流电机在100-2000转/分的速度范围内控制效果不错,达到了控制无刷直流电动机的目的。针对传统控制系统中PID控制策略的不足,提出神经网络模糊PID控制,利用神经网络的任意非线性表示能力,通过对系统的性能学习来实现具有最佳组合的PID控制,加入模糊控制来改善神经网络控制器在大误差范围内电流过早退饱和,不利于响应快速性的缺点。通过仿真结果证明,实时的改变PID参数值能够提高电机控制的性能,适应高精度伺服系统的需求。由于汽车中空间的限制,文章最后探讨了无位置传感器的无刷直流机控制,重点分析了反电势过零法的原理,在有位置传感器控制的基础上改进实现了无位置传感器的控制,为无刷直流电动机在EPS系统的运用奠定了基础。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
第一章绪论  6-12
  1.1 EPS 概述  6-7
  1.2 EPS 在国内外发展情况  7-8
  1.3 EPS 主要结构  8-10
  1.4 课题研究的主要内容  10-12
第二章 EPS 系统模型及控制策略研究  12-19
  2.1 EPS 系统模型研究  12-17
  2.2 EPS 控制策略研究  17-19
第三章 EPS 系统设计及实现  19-32
  3.1 EPS 系统关键部件原理及硬件电路设计  19-23
  3.2 TMS20LF2407DSP 介绍  23-25
  3.3 EPS 系统软件设计  25-30
  3.4 实验结果与分析  30-32
第四章无刷直流电动机(BLDCM)的基本工作原理和仿真实现..  32-45
  4.1 无刷直流电动机(BLDCM)的基本工作原理  32-37
  4.2 无刷直流电动机(BLDCM)的仿真实现  37-45
第五章无刷直流电动机控制实现及新型控制策略研究  45-71
  5.1 无刷直流电动机(BLDCM)控制实现  45-57
  5.2 神经网络(Neural Network)模糊(Fuzzy) PID 控制器  57-63
  5.3 无刷直流电动机无位置传感器控制  63-71
第六章总结  71-73
参考文献  73-76
硕士期间发表的论文及参加的科研课题  76-77
致谢  77

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