汽车电动液压助力转向控制系统研究

论文摘要

汽车电动液压助力转向（Electro-Hydraulic Power Steering）系统由传统液压助力转向（Hydraulic Power Steering）系统改进而来,是一种先进的机电液一体化装置。该系统不仅具有传统液压转向系统操作轻便、转向灵活、随动精度高、能吸收路面冲击等优点,而且可以通过对助力的合理控制使转向系统具有良好的手感,同时还可以达到降低能源消耗的目的,对它的研究很有意义。本文在研究汽车电动液压助力转向系统结构、工作原理的基础上,重点分析了系统所使用电机的结构,研究了永磁同步电机中矢量控制策略原理。为了解决电机转速无法上升的问题,对系统电机采用矢量控制策略,使电机转速达到了设定转速。同时论证了在该控制策略下使用单电阻实现电流重构的可能性。系统采用TMS320LF2407A?数字控制器,完成了电路设计并制作了电路板,开发了该EHPS系统的控制器硬件部分。最后建立了EHPS系统各个部分的数学模型,应用Matlab/simulink仿真软件搭建了仿真模型,为今后助力特性的调试做准备。通过实验,验证了本文所开发的控制器能够正常运行,采用矢量控制方法可以使系统电机达到设定的转速,满足了系统工作的特性要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 汽车转向系统简介
• 1.2 电动液压助力转向系统
• 1.2.1 EHPS 系统结构及工作原理
• 1.2.2 EHPS 系统特点
• 1.2.3 EHPS 系统研究现状及发展方向
• 1.3 课题的研究意义及研究内容
• 第二章 EHPS 系统无刷直流电动机控制研究
• 2.1 无刷直流电机简介
• 2.2 无刷直流电机的基本结构
• 2.3 反激式四绕组电机矢量控制
• 2.3.1 单端反激式开关电源原理
• 2.3.2 无刷直流电动机的矢量控制
• 2.4 转速、电流双闭环调速控制系统
• 2.5 单电阻采样电流重构分析
• 第三章 EHPS 系统控制器硬件设计开发
• 3.1 EHPS 系统控制器硬件电路框图
• 3.2 EHPS 系统控制器微处理器
• 3.2.1 TM5320LF2407A DSP 特点
• 3.2.2 TM5320LF2407A DSP 电机控制模块
• 3.2.3 DSP 最小硬件系统设计
• 3.3 控制器电源模块
• 3.4 外部信号调理电路
• 3.4.1 电机转子位置信号处理电路
• 3.4.2 方向盘转速信号处理电路
• 3.5 控制器驱动模块
• 3.6 电流采样模块
• 3.7 CAN 总线通信模块
• 3.8 PCB 板设计
• 第四章 EHPS 系统建模与仿真
• 4.1 MATLAB 仿真工具简介
• 4.2 EHPS 系统模型建立
• 4.2.1 转向轴和齿轮齿条模型
• 4.2.2 无刷直流电机仿真模型
• 4.2.3 油泵、转向阀计算模型及系统总模型
• 第五章 实验结果及分析
• 5.1 EHPS 系统实验台架介绍
• 5.2 实验内容
• 5.2.1 控制器调试
• 5.2.2 电机转速测试
• 5.2.3 转速跟随性测试
• 第六章 总结和展望
• 6.1 总结
• 6.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 在读硕士期间发表的论文