基于PMSM的汽车线控转向系统控制器的研究与实现
发布时间：2021-05-08 23:17
线控转向控制（SBW）系统作为一种新型的转向系统,摆脱了传统转向系统中连杆的连接,使转向系统的灵活性大大增加。使用电信号完成方向盘和前轮之间的信息交互,完成转向系统的双向控制。转向连杆的取消使得汽车转向系统的力传递特性和角传递特性可以灵活的设置,满足不同驾驶员的驾驶特点。路感电机和执行电机作为SBW的动力部分,其性能的好坏直接影响到驾驶员的驾驶舒适性。本系统中选用转矩脉动小、功率密度大的永磁同步电机（PMSM）作为SBW系统的路感电机和执行电机。对基于PMSM的SBW系统进行研究,课题的主要内容如下:设计路感电机和执行电机的控制方案。选用PMSM作为SBW系统的路感电机和执行电机,利用矢量控制中id=0的控制策略对路感电机和执行电机进行控制。路感电机主要完成力矩的反馈,使用单环（电流环）控制对路感电机进行控制。执行电机主要完成位置的控制,根据伺服控制的思想,选用三环（位置、速度和电流）控制对执行电机进行控制。建立路感电机和转向电机的仿真模型,观察路感电机的电流响应和执行电机的位置响应。SBW系统中路感需模拟产生,本系统中根据转向阻力矩对路感进行模拟,但SBW系统的转向阻力矩获取比较困难...
【文章来源】：天津工业大学天津市
【文章页数】：116 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
学位论文的主要创新点
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究的目的和意义
1.2 国内外线控转向系统研究现状
1.2.1 国外线控转向系统研究现状
1.2.2 国内线控转向系统研究现状
1.3 本文主要研究内容
第二章 PMSM线控转向系统模型建立
2.1 线控转向系统基本结构和原理
2.1.1 线控转向系统基本结构
2.1.2 线控转向系统工作原理
2.2 线控转向系统动力学模型
2.2.1 方向盘总成数学模型
2.2.2 方向盘数学模型
2.3 永磁同步电机
2.3.1 永磁同步电机的组成和原理
2.3.2 永磁同步电机数学模型
2.4 空间矢量脉宽调制技术
2.4.1 SVPWM基本思想
2.4.2 基本空间矢量
2.4.3 SVPWM计算
2.5 本章小结
第三章 PMSM线控转向系统控制方案设计
3.1 路感产生机理
3.1.1 轮胎回正力矩
3.1.2 重力回正力矩
3.1.3 回正力矩仿真分析
3.2 路感获取方法
3.3 线控转向系统控制策略
3.3.1 路感电机控制策略研究
3.3.2 执行电机控制策略研究
3.4 线控转向系统建模仿真分析
3.4.1 路感电机仿真建模分析
3.4.2 执行电机仿真建模分析
3.4.3 线控转向系统仿真建模分析
3.5 本章小结
第四章 PMSM线控转向系统控制器的实现
4.1 方向盘和前轮转角获取方法
4.1.1 方向盘转角的获取
4.1.2 前轮转角的获取
4.2 驾驶员意图判断
4.3 线控转向系统控制器硬件设计
4.3.1 电机转子位置采集电路
4.3.2 系统电源电路设计
4.3.3 主控芯片电路设计
4.3.4 电流采样电路设计
4.3.5 转矩采样电路设计
4.3.6 车速采样电路设计
4.3.7 电机驱动电路设计
4.4 线控转向系统控制器软件设计
4.4.1 软件总体设计
4.4.2 路感电机电角度采集程序设计
4.4.3 执行电机电角度采集程序设计
4.4.4 方向盘转角计算程序设计
4.4.5 前轮转角计算程序设计
4.4.6 路感电机电流采集程序设计
4.4.7 执行电机电流采集程序设计
4.4.8 转向角度和路感力矩程序设计
4.4.9 执行电机控制程序设计
4.4.10 路感电机控制程序设计
4.4.11 SVPWM程序设计
4.5 本章小结
第五章 PMSM线控转向系统控制器台架实验
5.1 角度测量实验验证
5.1.1 路感电机电角度测量验证
5.1.2 执行电机电角度测量验证
5.1.3 方向盘角度测量验证
5.1.4 前轮角度测量验证
5.2 路感电机控制实验验证
5.2.1 路感电机静态实验
5.2.2 路感电机动态实验
5.3 执行电机控制实验验证
5.3.1 执行电机静态实验
5.3.2 执行电机动态实验
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 工作展望
参考文献
发表论文和参加科研情况
致谢
本文编号：3176167
【文章来源】：天津工业大学天津市
【文章页数】：116 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
学位论文的主要创新点
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究的目的和意义
1.2 国内外线控转向系统研究现状
1.2.1 国外线控转向系统研究现状
1.2.2 国内线控转向系统研究现状
1.3 本文主要研究内容
第二章 PMSM线控转向系统模型建立
2.1 线控转向系统基本结构和原理
2.1.1 线控转向系统基本结构
2.1.2 线控转向系统工作原理
2.2 线控转向系统动力学模型
2.2.1 方向盘总成数学模型
2.2.2 方向盘数学模型
2.3 永磁同步电机
2.3.1 永磁同步电机的组成和原理
2.3.2 永磁同步电机数学模型
2.4 空间矢量脉宽调制技术
2.4.1 SVPWM基本思想
2.4.2 基本空间矢量
2.4.3 SVPWM计算
2.5 本章小结
第三章 PMSM线控转向系统控制方案设计
3.1 路感产生机理
3.1.1 轮胎回正力矩
3.1.2 重力回正力矩
3.1.3 回正力矩仿真分析
3.2 路感获取方法
3.3 线控转向系统控制策略
3.3.1 路感电机控制策略研究
3.3.2 执行电机控制策略研究
3.4 线控转向系统建模仿真分析
3.4.1 路感电机仿真建模分析
3.4.2 执行电机仿真建模分析
3.4.3 线控转向系统仿真建模分析
3.5 本章小结
第四章 PMSM线控转向系统控制器的实现
4.1 方向盘和前轮转角获取方法
4.1.1 方向盘转角的获取
4.1.2 前轮转角的获取
4.2 驾驶员意图判断
4.3 线控转向系统控制器硬件设计
4.3.1 电机转子位置采集电路
4.3.2 系统电源电路设计
4.3.3 主控芯片电路设计
4.3.4 电流采样电路设计
4.3.5 转矩采样电路设计
4.3.6 车速采样电路设计
4.3.7 电机驱动电路设计
4.4 线控转向系统控制器软件设计
4.4.1 软件总体设计
4.4.2 路感电机电角度采集程序设计
4.4.3 执行电机电角度采集程序设计
4.4.4 方向盘转角计算程序设计
4.4.5 前轮转角计算程序设计
4.4.6 路感电机电流采集程序设计
4.4.7 执行电机电流采集程序设计
4.4.8 转向角度和路感力矩程序设计
4.4.9 执行电机控制程序设计
4.4.10 路感电机控制程序设计
4.4.11 SVPWM程序设计
4.5 本章小结
第五章 PMSM线控转向系统控制器台架实验
5.1 角度测量实验验证
5.1.1 路感电机电角度测量验证
5.1.2 执行电机电角度测量验证
5.1.3 方向盘角度测量验证
5.1.4 前轮角度测量验证
5.2 路感电机控制实验验证
5.2.1 路感电机静态实验
5.2.2 路感电机动态实验
5.3 执行电机控制实验验证
5.3.1 执行电机静态实验
5.3.2 执行电机动态实验
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 工作展望
参考文献
发表论文和参加科研情况
致谢
本文编号：3176167
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