电动叉车电动助力转向系统控制器的研究与设计

发布时间：2017-05-23 18:24

  本文关键词：电动叉车电动助力转向系统控制器的研究与设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：电动助力转向(Electric Power Steering, EPS)是随着电子技术和计算机技术的不断发展而发展起来的新型的助力转向系统。电动助力转向系统的主要优点是占用空间小、运行效率高、无污染并且易于控制,因此电动助力转向系统被越来越多地应用到各种类型的机动车辆当中。本文研究的主要内容是基于单片机的电动叉车电动助力转向系统的设计与开发,所完成的工作和研究成果简单概括如下：1.给出了电动叉车EPS系统的基本结构组成和动力学模型,并在此基础上阐述了电动叉车EPS系统工作的基本原理；分析了电动叉车EPS系统和普通汽车EPS系统的不同之处并结合电动叉车的实际工作环境和工作特点确定了电动叉车EPS系统的主要工作模式；同时还简单讨论了影响电动叉车EPS系统性能的几点关键因素。2.由于永磁无刷直流电机构造简单、运行可靠、并且具备较好的机械特性和动态特性,因此确定永磁无刷直流电机作为电动叉车EPS系统开发中的助力电机；在助力电机的控制策略方面,采用外层速度环和内层电流环的双闭环控制模式,分别应用模糊PID和电流滞环控制系统外层的速度环和内层的电流环；在MATLAB/Simulink环境下完成了永磁无刷直流电机仿真模型的搭建,并对仿真结果进行了比较和分析。3.简单介绍了永磁无刷直流电机转矩脉动产生的原因,通过提出较为合理的方案来对转矩脉动进行抑制从而提高整个EPS系统的性能；为了提高电动叉车EPS系统的反应灵敏度和响应速度,采用了助力补偿的控制策略；为了获得较为理想的助力效果,确定了抛物线型的助力特性曲线；通过MATLAB/Simulink对整个电动叉车EPS系统进行建模和仿真,仿真结果与预期结果非常吻合,从而验证了控制策略的有效性。4.采用C8051F340单片机作为电动叉车EPS系统的微控制器,完成了相关硬件电路和软件程序的设计工作,并对相关的硬件逻辑电路原理和软件程序流程作了简单的介绍。5.先后在相关的实验平台上完成了电动叉车EPS系统的转向过程实验,助力特性验证实验以及助力补偿控制实验；通过对实验结果进行分析可知：本文所建立的电动叉车EPS系统具备良好的转向性能,从而进一步验证了整个控制系统的有效性。综上所述,本文针对电动叉车EPS控制系统的开发和设计作为较为详细的介绍,从最开始的理论分析,到后来和建模仿真,再到最后的现场试验,思路较为清晰,整个过程基本完成了预定设计任务的要求,对实际的工程应用有一定的参考价值。
【关键词】：电动助力转向系统 电动叉车 无刷直流电机 控制策略
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH242
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 课题背景与研究意义10-11
• 1.2 EPS系统的工作原理11-12
• 1.3 研究内容的发展综述12-18
• 1.3.1 车辆转向系统的发展12-14
• 1.3.2 EPS系统的优点14-15
• 1.3.3 EPS系统的发展及研究现状15-18
• 1.4 本章小结18-19
• 第2章 电动叉车EPS系统数学模型及性能分析19-30
• 2.1 电动叉车EPS系统的系统组成19-20
• 2.2 电动叉车EPS系统的数学模型20-23
• 2.3 电动叉车EPS系统的工作模式23-24
• 2.4 电动叉车EPS系统的性能分析24-29
• 2.4.1 电动叉车EPS系统的助力特性曲线的确定24-27
• 2.4.2 电动叉车EPS系统的动态性能27-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第3章 电动叉车EPS系统的控制策略研究及仿真分析30-74
• 3.1 BLDCM的工作原理30-33
• 3.2 BLDCM的数学模型33-36
• 3.3 BLDCM的控制策略36-38
• 3.3.1 PID控制策略36-37
• 3.3.2 模糊控制37
• 3.3.3 参数自整定模糊PID控制37-38
• 3.4 BLDCM的仿真模型的搭建38-50
• 3.5 电动叉车EPS系统的控制策略50-60
• 3.5.1 BLDCM转矩脉动控制50-60
• 3.5.2 助力补偿控制60
• 3.6 电动叉车EPS系统仿真模型的建立及仿真结果分析60-73
• 3.6.1 电动叉车EPS系统仿真模型的建立60-63
• 3.6.2 仿真结果分析63-73
• 3.7 本章小结73-74
• 第4章 电动叉车EPS系统控制器软硬件设计74-91
• 4.1 方案总体设计74-75
• 4.2 控制器最小系统75-77
• 4.2.1 微处理器的选型75
• 4.2.2 C8051F340单片机概述75-76
• 4.2.3 系统的时钟电路76
• 4.2.4 系统的复位电路76-77
• 4.3 控制器主要硬件电路设计77-82
• 4.3.1 电源电压转换电路77
• 4.3.2 电动机驱动控制电路77-79
• 4.3.3 方向盘转矩信号处理电路79
• 4.3.4 车速信号处理电路79-80
• 4.3.5 霍尔信号处理电路80-81
• 4.3.6 过电流保护电路81
• 4.3.7 继电器保护电路81-82
• 4.3.8 故障报警指示电路82
• 4.4 电动叉车EPS系统控制器软件设计82-89
• 4.4.1 软件开发工具介绍82-83
• 4.4.2 电动叉车EPS控制系统的主程序设计83-84
• 4.4.3 相关子程序模块设计84-89
• 4.5 本章小结89-91
• 第5章 系统实验及结果分析91-97
• 5.1 试验目的及实验内容91
• 5.2 实验平台及设备介绍91-93
• 5.3 实验结果与分析93-96
• 5.3.1 转向过程实验93-94
• 5.3.2 助力特性实验94-95
• 5.3.3 助力补偿控制实验95-96
• 5.4 本章小结96-97
• 第6章 结论和展望97-100
• 6.1 全文总结97-98
• 6.2 研究展望98-100
• 附录100-101
• 参考文献101-104
• 致谢104-105
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果105

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 何仁,徐建平;电动助力转向系统稳定性分析[J];江苏大学学报(自然科学版);2004年04期

2 王寿峰;张孝祖;郑荣良;;用于EPS的无刷直流电机控制系统的Simulink建模与仿真[J];拖拉机与农用运输车;2010年03期

3 梁继辉;张晓川;;电动助力转向系统建模及控制策略研究[J];沈阳理工大学学报;2013年02期

  本文关键词：电动叉车电动助力转向系统控制器的研究与设计，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：388765