线控转向系统转向电机控制算法与软件建模研究

发布时间：2020-04-13 10:22

【摘要】：线控转向系统取消了传统转向系统方向盘到转向执行机构的机械连接,线控转向执行机构实现前轮转角对方向盘转角的跟随控制,本文的主要内容是根据线控转向系统的特点开发出符合线控转向系统的转向电机控制算法,研究制定转向电机基速内的控制策略,提高电机的效率和转矩输出能力。研究制定高转速时弱磁控制策略,弱磁控制既要动态响应性好,还要考虑系统鲁棒性,弱磁控制切换过程平滑,输出平滑的转矩。研究了永磁同步电机静止坐标系下的数学模型,利用坐标变换求出旋转坐标系下的永磁同步电机数学模型。搭建基于转子磁场定向的矢量控制算法的SVPWM模型。基于线控转向电机的控制要求,本文设计了线控转向电机的三闭环矢量控制系统,基于控制原理设计了位置环、速度环、电流环的PI调节器并且电流环添加前馈环节提高电流环的动态响应性。仿真验证三闭环转向电机矢量控制系统的有效性。研究线控转向电机基速内的定子电流决策控制算法。分析常用的基速内控制策略的优缺点,采用最大转矩电流比控制策略,输出所需转矩的同时需要的定子电流矢量最小。传统的最大转矩电流比控制策略根据输出转矩求出所需的直轴电流和交轴电流值,但计算公式复杂,求解困难。本文将直轴电流和交轴电流的求解转化为对定子电流矢量角的求解,降低求解的难度。采用模型参考自适应参数辨识方法对影响最大转矩电流比控制的电机电磁参数进行在线参数辨识,但永磁同步电机在旋转坐标系下的电压方程秩为2,分析得出对最大转矩电流比控制策略影响最大的电机电磁参数为交轴电感和转子永磁体磁链。基速内采用基于模型参考自适应参数辨识的最大转矩电流比控制策略并仿真分析。研究线控转向电机弱磁控制算法。分析永磁同步电机的弱磁控制理论,即电流极限圆和电压极限椭圆限制条件。针对传统弱磁控制策略的优缺点以及弱磁控制要求有良好的动态响应性和鲁棒性,提出了基于模糊PI的超前角弱磁控制策略。研究超前角弱磁控制的原理和实现方法,制定超前角弱磁控制策略的定子电流矢量最优运行轨迹。介绍了弱磁控制电压环模糊控制PI调节器设计过程,最后仿真分析基于模糊PI的超前角弱磁控制策略。自动代码生成技术与实验研究。研究了基于MATLAB/simulink的自动代码生成技术流程,介绍了底层驱动BLOCK的封装过程以及控制代码生成TLC文件的修改。将开发的线控转向电机控制算法整合到底层BLOCK模块中,自动生成电机控制算法嵌入式软件。开发永磁同步电机控制器的硬件电路以及线控转向系统试验台,在线控转向系统试验台验证线控转向系统转向电机控制算法的有效性。
【图文】：

图１．１线控转向系统逡逑）方向盘模块包括方向盘、路感模拟电机、方向盘转角传感器、力矩路感模拟电机控制器，方向盘模块识别驾驶员的转向癔图，转换成信号，并传递给主控制器，控制汽车转向轮的转角的大小。接收转向执车向状态，给员供必须的路感。逡逑

方便求解的微分方程组＿邋９逡逑２．１永磁同步电机的数学模型逡逑ＰＭＳＭ的永磁体在转子上有不同的安装位置，如下图２．１所示。永磁同步电机主要逡逑有面装式、嵌入式和内置式［２７］。内置式永磁同步电机（ＩＰＭＳＭ）内部结构存在不对称逡逑的磁路导致磁阻转矩的产生ｓ适合作为ＳＢＷ系统的转向电机。逡逑（ａ）面装式逦（ｂ）嵌入式逦（ｃ）内置式逡逑图２．邋１两对磁极不同类型的ＰＭＳＭ转子结构逡逑ＩＰＭＳＭ在输出转矩工作过程中，电磁系数是复杂多变的，准确建立ＩＰＭＳＭ的数逡逑学模型非常困难＿。逡逑２．１．１三相静止坐标系下的数学模型逡逑ＩＰＭＳＭ定子是由三相绕组组成的，三相绕组的轴等差１２０度，，依据三相绕组建立逡逑一个Ａ－Ｂ－Ｃ邋＿相坐标系［＇定义定子绕组的Ａ相绕组为三相静止坐标系的参考坐标轴，逡逑如下图２．２所示。逡逑９逡逑
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U463.4

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 欧阳永和;;浅析汽车线控转向系统[J];内燃机与配件;2018年05期

2 严伟;谭光兴;黄奕;袁英;;线控转向系统方向盘转角传感器设计[J];仪表技术与传感器;2016年12期

3 周聪;肖建;;汽车线控转向系统的研究现状与发展[J];控制工程;2012年05期

4 胡静波;;铰接装载机线控转向系统[J];长春工程学院学报(自然科学版);2010年03期

5 汪珊;何天明;张久然;;双前桥线控转向系统的应用研究[J];北京汽车;2009年02期

6 胡静波;罗士军;王同建;张子达;王荣燕;;铰接式装载机线控转向系统可靠性设计[J];工程机械;2007年05期

7 贾和平;钟绍华;;汽车线控转向系统的技术探讨[J];北京汽车;2006年05期

8 贾和平;钟绍华;;汽车线控转向系统的研究[J];上海汽车;2006年11期

9 陈于思;黄锡金;;汽车线控转向系统发展概况与典型布置形式[J];汽车与驾驶维修(维修版);2017年12期

10 孔慧芳;朱翔;王海;;汽车线控转向系统的模糊滑模控制研究[J];自动化仪表;2017年01期

相关会议论文 前5条

1 郭凯阳;潘博;倪俊;;纯电动智能车辆线控转向系统设计与控制方法[A];2018中国汽车工程学会年会论文集[C];2018年

2 吴定才;;汽车线控转向系统SBW研究[A];四川省第九届（2009年）汽车学术交流年会论文集[C];2009年

3 田杰;陈宁;高翔;;汽车线控转向系统的分数阶PI~λD~μ控制[A];2008中国汽车工程学会年会论文集[C];2008年

4 田杰;陈宁;高翔;;车辆线控转向系统的分数阶鲁棒控制研究[A];第八届全国动力学与控制学术会议论文集[C];2008年

5 张臻;陈慧;卓桂荣;徐巍巍;;转向系统用硬件在环仿真试验装置研究[A];2007中国汽车工程学会年会论文集[C];2007年

相关重要报纸文章 前1条

1 马浩剑;市领导密集拜访日本知名企业[N];常州日报;2011年

相关博士学位论文 前8条

1 胡静波;装载机容错线控转向系统研究[D];吉林大学;2008年

2 杨胜兵;线控转向系统控制策略研究[D];武汉理工大学;2008年

3 罗石;线控转向系统主动安全预测控制策略的研究[D];江苏大学;2010年

4 何磊;基于FlexRay总线的线控转向系统双电机控制方法研究[D];吉林大学;2011年

5 田承伟;线控转向汽车容错控制方法研究[D];吉林大学;2010年

6 殷卫乔;基于执行器精细调节的汽车转向/制动控制系统研究[D];吉林大学;2014年

7 田杰;汽车线控转向系统动力学分析与控制方法研究[D];江苏大学;2011年

8 王祥;汽车线控转向系统双向控制及变传动比特性研究[D];吉林大学;2013年

相关硕士学位论文 前10条

1 曹庆梅;基于驾驶员模型的线控转向系统与控制策略研究[D];广西科技大学;2014年

2 张可启;基于线控主动转向系统的汽车稳定性控制研究[D];重庆交通大学;2018年

3 高晓程;线控转向系统主动转向控制策略研究[D];合肥工业大学;2018年

4 郭岩;线控转向系统转向电机控制算法与软件建模研究[D];吉林大学;2018年

5 岳晨;线控转向系统参数优化及鲁棒控制降阶研究[D];杭州电子科技大学;2018年

6 张杰;线控转向系统主动转向控制研究[D];江苏大学;2018年

7 曲志林;基于CAN总线的线控转向系统研究[D];南昌大学;2018年

8 韩亚凝;操纵杆线控转向系统转向行为辨识和变角传动比设计研究[D];吉林大学;2017年

9 郑亚军;汽车线控转向系统硬件在环试验台开发与试验研究[D];中国石油大学(华东);2016年

10 范广栋;线控转向系统变传动比特性及稳定性控制研究[D];吉林大学;2017年

本文编号：2625901