基于DSP的汽车电动助力转向系统的设计

论文摘要

汽车电动助力转向系统是一种新型的汽车转向系统,与传统液压转向系统相比,采用电动机直接提供助力,具有多方面优越性。它能够在各种行驶条件下提供最佳的助力,节省燃油,利于环保。近年来已有许多中高档汽车配备了电动助力转向系统装置,EPS研究也成为汽车工业的热门课题之一,具有重要研究价值和巨大潜在应用前景。论文首先介绍了汽车电动助力转向系统的基本构成和工作原理;利用DSP芯片丰富的硬件资源,提出了基于TI公司的高性能DSP芯片TMS320LF2407构建助力电机电流(转矩)调节的控制系统方案;设计了电动助力转向系统电子控制单元的硬件,其中电路设计包括核心控制模块、H桥功率驱动模块、传感器信号输入处理模块、离合器控制等模块,并对电路进行了仿真和检测实验;在参考相关技术文献的基础上,建立了相应的系统数学模型,并对电动助力转向系统控制策略进行了分析研究,对数字PID控制和模糊控制进行了仿真分析。最后,给出了电动助力转向系统软件的总体设计方案,并完成了软件的模块化设计工作。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 汽车电动助力转向系统概述
• 1.1.1 汽车电动助力转向系统简介
• 1.1.2 汽车电动助力转向系统发展
• 1.2 EPS 存在的问题及研究意义
• 1.3 本文的主要研究内容
• 2 电动助力转向系统硬件设计
• 2.1 系统结构组成
• 2.2 电子控制单元设计
• 2.2.1 ECU 总体架构
• 2.2.2 微处理器DSP 简介
• 2.3 控制电路设计
• 2.3.1 系统供电
• 2.3.2 继电器和离合器
• 2.4 功率驱动转换电路设计
• 2.4.1 脉宽调制（PWM）工作原理
• 2.4.2 PWM 变换器驱动方式选择
• 2.4.3 受限单极式H 型PWM 变换器
• 2.4.4 功率转换
• 2.5 信号采集调理电路设计
• 2.5.1 电机电流采集调理电路
• 2.5.2 主副扭矩采集调理电路
• 2.6 硬件可靠性措施
• 2.6.1 电源与集成芯片去耦
• 2.6.2 隔离技术
• 2.7 本章小结
• 3 电动助力转向系统控制策略分析设计
• 3.1 电动助力转向系统的数学模型
• 3.1.1 直流电动机的控制原理
• 3.1.2 EPS 系统模型
• 3.2 EPS 系统的控制模式
• 3.3 电动助力转向系统控制策略探讨
• 3.3.1 助力电机目标转矩的确定
• 3.3.2 电机电流的数字PID 控制
• 3.3.3 电机电流的模糊控制
• 3.4 实验仿真结果分析
• 3.5 本章小结
• 4 电动助力转向系统软件设计
• 4.1 软件系统总体结构
• 4.2 主程序初始化模块
• 4.2.1 I/O 口初始化
• 4.2.2 A/D 初始化
• 4.2.3 PWM 初始化
• 4.2.4 CPP 初始化
• 4.3 信号采集模块
• 4.3.1 软件滤波设计
• 4.3.2 扭矩和电流信号采集
• 4.3.3 车速信号采集
• 4.4 控制策略实现模块
• 4.4.1 串联校正模块
• 4.4.2 PID 控制模块
• 4.5 本章小结
• 5 结论
• 参考文献
• 作者简历