汽车电动液压助力转向系统控制器的研究

论文摘要

随着汽车新技术的不断革新,人们对汽车的安全性、舒适性以及操作稳定性等性能的要求越来越高。汽车的转向性能是汽车的主要性能之一,它直接影响到汽车的操作稳定性,对于确保车辆的安全行驶、减少交通事故以及保护驾驶员的人生安全、改善驾驶员的工作条件起着重要作用。为了提高转向性能,目前普遍采用助力转向系统。电动液压助力转向系统与传统液压助力转向系统相比,具有能耗低、提供可变助力特性、使驾驶员获得良好路感等特点。本文主要研究内容是研发电动液压助力转向系统的控制器。首先在实验台架上完成对EHPS系统助力特性曲线的测试,采集在不同方向盘角速度和车速情况下电机的转速,利用OringinLab8.0数据分析工具进行分析,验证EHPS助力特性理论的正确性和设计的可行性,为设计控制系统的助力特性提供参考依据。其次,对EHPS系统的无刷直流电机控制策略和控制方式进行了研究。无刷直流电机是电动液压助力转向系统的关键部件,其运行状态品质直接影响该系统性能的实现。本文分析了电流环和速度环控制策略的优劣,并对双环控制器——内环电流环、外环速度环串级控制策略进行了研究。另外,对PID控制做了分析。控制器是电动液压助力转向系统的核心,是实现信号采集、系统通信、控制算法和输出控制信号的部件。本文深入研究了TI公司C2000系列DSP芯片,然后研发调试了电动液压助力转向系统控制器硬件部分,包括电源模块、DSP最小系统、串行接口模块、外部存储器模块及JTAG接口模块等。同时,利用CCStudio3.1开发平台编制了电动液压助力转向系统控制汇编程序。最后,搭建了EHPS系统实验台架,通过实验验证,该控制器能够提供可变助力特性,助力大小能够随着车速和方向盘角速度的变化而变化。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的意义
• 1.2 电动液压助力转向系统
• 1.2.1 EHPS 结构及工作原理
• 1.2.2 EHPS 特点
• 1.3 EHPS 研究的国内外发展动态及发展方向
• 1.3.1 EHPS 系统国内外发展动态
• 1.3.2 EHPS 系统的发展方向
• 1.4 课题的研究内容
• 第二章 EHPS 系统助力特性分析
• 2.1 EHPS 系统转向助力特性台架试验
• 2.1.1 实验台架部分设备介绍
• 2.1.2 EHPS 系统助力特性测试原理及数据分析
• 2.2 EHPS 助力特性研究与设计
• 2.2.1 理想的EHPS 系统助力特性
• 2.2.2 EHPS 助力特性曲线设计
• 2.3 本章小结
• 第三章 EHPS 系统中无刷直流电机控制策略
• 3.1 无刷直流电机的结构及工作原理
• 3.1.1 无刷直流电机的基本机构
• 3.1.2 转子位置传感器
• 3.1.3 逆变器
• 3.1.4 工作原理
• 3.2 无刷直流电机双闭环串级控制
• 3.2.1 无刷直流电机电流控制
• 3.2.2 无刷直流电机的转速控制
• 3.2.3 无刷直流电机控制算法
• 3.3 本章小结
• 第四章 电动液压助力转向系统控制器的研发
• 4.1 EHPS 控制器TMS320LF2407A 芯片
• 4.1.1 TMS320LF2407A 特点及资源
• 4.1.2 TMS320LF2407A 功能模块
• 4.1.3 TMS320LF2407A 主要应用领域
• 4.1.4 TMS320LF2407A 开发工具CC53.1 简介
• 4.2 EHPS 系统硬件研发
• 4.2.1 EHPS 系统硬件总体布局
• 4.2.2 电源模块
• 4.2.3 BLDCM 功率驱动模块
• 4.2.4 A/D 采样模块
• 4.2.5 通信模块
• 4.3 EHPS 系统软件研发
• 4.3.1 EHPS 软件控制工程的创建
• 4.3.2 EHPS 系统的软件控制的实现
• 4.3.3 方向盘角速度信号
• 4.4 本章小结
• 第五章 EHPS 控制器实验研究
• 5.1 EHPS 系统硬件测试
• 5.2 EHPS 系统电机转速测试
• 5.3 电机闭环控制性能
• 5.4 信号采集与处理
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结和展望
• 6.1 主要成果
• 6.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 在学其间发表的论著及取得的科研成果
• 附录
• 附录A 控制器原理图
• 附录B 控制器PCB 板