EPS试验台的伺服运动系统硬件设计及位置跟随性控制

发布时间：2020-11-19 03:26

　　 随着电动助力转向系统(EPS)在汽车上的广泛应用,利用EPS试验台可以很好的测试转向系统性能。而在进行EPS试验台开发过程中,驾驶员需要转动转向盘在不同的试验工况下进行测试,根据转向盘反馈力来对EPS性能进行评价,这样往往比较费时费力难以解放驾驶员,同时由于驾驶员的个体差异很难建立一套量化的EPS性能评价指标。因此,若能开发一套位置跟随性好、响应快的伺服运动系统来代替驾驶员转向具有一定意义。首先,本文论述了EPS试验台的国内外研究现状以及其中伺服模拟装置的工作特点。在伺服电机的研究基础上,确定了本文伺服运动系统的控制方案。根据EPS试验台的整体方案和机构组成,确定了伺服运动系统的硬件结构。选用一套NI公司开发的实时控制系统和运动组件,根据系统需求进行各部分硬件的配线和连接。然后根据伺服控制系统的各部分构成,对伺服电机的位置跟随性进行模糊自适应PID控制研究。利用i_d=0的矢量控制策略构建伺服电机矢量控制模型,在MATLAB/-Simulink模块下搭建伺服控制系统各部分仿真模型以及不同控制方法下的伺服电机矢量控制整体仿真模型。并利用仿真信号给定系统的位置输入量,在不同控制方法下进行伺服电机矢量控制系统模型仿真。接着采用LabVIEW对伺服电机的控制程序和运动程序进行设计开发。基于伺服运动系统的硬件结构和所开发的运动控制程序,在给定系统输入量,进行不同控制方法下的伺服运动系统硬件在环试验。最后分析了仿真结果和试验结果,表明伺服系统的位置控制采用模糊自适应PID控制算法有助于提高伺服电机的位置跟随性和响应特性。同时利用伺服电机的运动程序,进一步验证所建立EPS试验台中的伺服运动系统可以满足转向试验性能需求。
【学位单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U463.4
【部分图文】：

杆末端设置有伺服控制系统的加载装置，用来模拟实车在真实路面所受到的地面作用力本文在对电动助力转向试验台开发过程中，为了方便进行研究，将该试验台进行模块化划分。整个试验台主要包括机械台架、连接与传动设备、伺服运动机构、测试系统和供电模块五大部分。其中机械台架部分主要包括台架基座、各功能部分紧固件、螺钉螺纹等，主要用来固定试验台的各功能部分并提供支撑；连接与传动设备包括同步机构联轴器、EPS 总成部分等，进行试验台各动力部分输出和动力传递；伺服运动机构主要包括输入端伺服电机和加载端伺服电机、减速机、伺服驱动器等，对两种电机分别进行运动控制程序编写，分别实现模拟驾驶人转向和模拟实际路面作用于车轮的力两种不同功能；测试系统主要包括对转角传感器、扭矩传感器、直线位移传感器、霍尔电流传感器、拉压力传感器等信号的采集、存储等；而供电模块主要对各功能模块供电需求进行设计的供电模块。试验台整体硬件装配如图 2.2 所示

图 2.4 NI cRIO-9068 控制器制器择的是 cRIO 9068 实时控制器，其具有 667MHZ 的双核处理器，能够 LabVIEW 实时控制程序；并且通过内置的多种函数，可以提供多线板卡数据存储以及 I/O 接口外部通信等功能，实现对被控对象的实时有两个千兆以太网端口，可以与上位机进行实时通信。本控制器还包用户 DIP 开关、LED 状态显示灯等。如图 2.5 所示，

图 2.4 NI cRIO-9068 控制器 cRIO 9068 实时控制器，其具有 667MHZ 的双核处IEW 实时控制程序；并且通过内置的多种函数，可据存储以及 I/O 接口外部通信等功能，实现对被控千兆以太网端口，可以与上位机进行实时通信。本IP 开关、LED 状态显示灯等。如图 2.5 所示，
【参考文献】

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本文编号：2889624