电动叉车助力转向系统控制器的设计研究

发布时间：2017-09-28 02:22

  本文关键词：电动叉车助力转向系统控制器的设计研究

  更多相关文章： EPS控制器 转向系统 DSP 无刷直流电机 Simulink仿真

【摘要】：转向系统是叉车安全行驶、提高作业效率的核心系统之一。随着电子技术的发展和环保意识的增强,电动助力转向系统因自身的优点正逐渐取代传统的液压助力转向系统被应用在电动叉车上。本文研究电动叉车助力转向系统的控制策略和控制单元软硬件设计方法,论文的主要工作总结如下：首先,研究电动叉车助力转向系统的控制策略。以无刷直流电机为核心,从助力控制策略、PID闭环控制算法和PWM调制方式等方面对电动叉车助力转向系统相关控制策略进行了研究；其次,建立助力电机控制系统仿真模型,并进行仿真分析。为了验证所研究的控制策略在转向系统中的控制效果,建立了无刷直流电机数学模型,并对控制器和无刷直流电机建立了Simulink仿真模型,通过仿真分析得到PID参数、扭矩传感器、电机电流和电机转速等各种信号经过控制策略运算后的波形；第三,研究电动叉车助力转向控制器硬件设计方法。提出了以TMS320F28035数字信号处理器为主控芯片、DRV8301无刷直流电机前置驱动器为驱动芯片的硬件电路设计方案；第四,设计了电动叉车助力转向系统控制器软件系统。根据研究成果,设计了控制器软件程序,并设计了上位机软件系统。最后,样机设计及其测试分析。根据研究结果制作了控制器样机,并在叉车助力转向系统平台上进行测试,实验表明,控制器样机能够满足电动叉车助力转向系统的要求。另外,实验得到的电压和电流波形与Simulink仿真结果吻合,证实了控制策略的有效性和控制器软硬件设计方案的可行性。
【关键词】：EPS控制器 转向系统 DSP 无刷直流电机 Simulink仿真
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH242;TM33
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 助力转向系统概述11-13
• 1.2 叉车助力转向系统的研究现状13-14
• 1.2.1 液压助力转向系统的研究现状13-14
• 1.2.2 电动助力转向系统的研究现状14
• 1.3 助力转向技术的发展方向14-15
• 1.4 论文研究的意义15-16
• 1.5 课题来源和主要研究内容16-19
• 第二章 电动助力转向系统控制策略研究19-33
• 2.1 叉车助力转向系统的结构及工作原理19-20
• 2.2 叉车助力转向系统电机特征研究20-25
• 2.2.1 有刷直流电机20-21
• 2.2.2 交流感应电机21-23
• 2.2.3 无刷直流电机23-25
• 2.3 助力控制策略研究25-28
• 2.4 电机控制策略研究28-32
• 2.4.1 模拟PID原理28-29
• 2.4.2 数字PID原理29-30
• 2.4.3 PID参数整定30
• 2.4.4 PWM调制方式比较30-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第三章 电机控制系统仿真分析研究33-39
• 3.1 无刷直流电机模型建立33-36
• 3.2 控制器模型建立36-37
• 3.3 仿真分析37-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第四章 电动叉车助力转向控制器硬件设计研究39-57
• 4.1 常规EPS控制器硬件设计方案39-45
• 4.1.1 总体硬件结构39-40
• 4.1.2 功率驱动电路40-41
• 4.1.3 48V降压转换电路41-42
• 4.1.4 电流采样方式及检测电路42-44
• 4.1.5 故障检测电路44-45
• 4.1.6 主控芯片45
• 4.2 EPS控制器硬件方案设计45-47
• 4.3 功率驱动电路及散热设计47-49
• 4.3.1 功率驱动电路47-48
• 4.3.2 驱动电路散热设计48-49
• 4.4 降压转换电路及工作原理49-51
• 4.5 电流检测电路及工作原理51-53
• 4.6 主控芯片的特性分析53-55
• 4.6.1 助力转向系统的控制要求53-54
• 4.6.2 数字信号处理器的优势54
• 4.6.3 DSP最小系统54-55
• 4.7 故障诊断机制55
• 4.8 总体方案确定55-56
• 4.9 本章小结56-57
• 第五章 电动叉车助力转向控制器软件设计研究57-69
• 5.1 软件控制流程57-62
• 5.1.1 系统主程序57-59
• 5.1.2 周期性定时中断59-62
• 5.2 数据精度62-63
• 5.3 上位机软件设计63-67
• 5.4 本章小结67-69
• 第六章 样机设计及实验结果分析69-85
• 6.1 电机功率的计算69-72
• 6.1.1 车轮的滚动摩擦阻力矩69-70
• 6.1.2 车轮的滑动摩擦阻力矩70-71
• 6.1.3 车轮的摩擦阻力转矩71
• 6.1.4 电动机的选择71-72
• 6.2 控制器实物图72-74
• 6.3 控制器硬件测试74-76
• 6.3.1 降压转换器输出电压74-75
• 6.3.2 保护功能测试75-76
• 6.4 控制器软件调试76-78
• 6.4.1 PWM输出波形76-77
• 6.4.2 上位机调试界面77-78
• 6.5 叉车助力转向系统调试及结果78-83
• 6.5.1 试验平台78
• 6.5.2 系统调试78-80
• 6.5.3 滤波原理80-81
• 6.5.4 调试结果81-83
• 6.6 本章小结83-85
• 第七章 总结与展望85-87
• 7.1 总结85-86
• 7.2 不足和展望86-87
• 参考文献87-91
• 致谢91-92
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录92

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