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。

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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

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