基于永磁同步电机的电动助力转向系统控制研究
发布时间：2021-10-11 09:42
传统电动助力转向系统（Electric Power Steering,简称EPS）一般选取直流电机,造成整个系统体积大、质量重、功率低等缺点。为了减轻转向系统整体质量,本文采用功率密度大、体积小、效率高的永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor,简称PMSM）作为助力转向电机。此外,选用鲁棒性强、系统响应快的滑模算法对PMSM驱动控制。针对EPS系统上层算法,本文对随速助力特性曲线进行了优化设计,并设计了 EPS系统的软硬件,通过相应的检测实验验证EPS性能。建立三相静止坐标系PMSM数学模型,并通过Clark及Park变换简化其数学模型,方便后续控制算法的研究。提出可变增益滑模鲁棒控制算法,将系统状态变量及系统外部干扰与切换增益相结合,实现切换增益的自动调整,能够降低系统抖振。此外,通过调整鲁棒系数,可克服系统外部干扰,使系统鲁棒性增强。同时,设计Lyapunov函数,证明系统稳定性。此外,在Simulink中搭建仿真模型,将本文算法与传统PI算法比较,通过仿真实验验证本文算法的有效性。介绍了三种EPS助力特性曲线,并通过综合比较分析,采用直...
【文章来源】：东北林业大学黑龙江省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２宝马汽车主动转向系统??主动转向系统在车辆高速行驶时采用小助力大传动比转向，低速行驶时采用大助力??［２］
?电动助力转向系统结构主要包括车载电子控制单元、车速传感器、方向盘扭矩角度??传感器、助力转向电机等，同时机械装置增加了蜗轮蜗杆减速增扭装置，如图１－３所??７Ｊ＼?〇??：ｍ?转向管柱??１３矩传感器线束／?ｓｚ??Ｘ??ｍ?ｉ?助力电机??控制器（ＥＣＵ）??图１－３?ＥＰＳ结构图??电动助力转向系统以车载１２Ｖ或２４Ｖ蓄电池为能量来源，通过电机向转向系统提??供助力，控制器通过车速大小、方向盘扭矩、方向盘角度以及车辆当前的行驶状态，来??计算车辆当前转向需要的助力电流，然后通过ＰＷＭ控制Ｈ桥ＭＯＳＦＥＴ的开关状态，??进而驱动电机，使其输出期望的助力力矩。助力力矩与方向盘力矩通过转向管柱叠加，??通过齿轮齿条及转向拉杆，实现车辆的转向。??ＥＰＳ相比其他转向系统来说，结构简单、控制算法简单、绿色低碳环保、开发成本??低等优点，能够满足驾驶员对转向系统轻便性及舒适性要求。鉴于ＥＰＳ系统诸多优点，??本文对ＥＰＳ系统进行研宄。??１．２助力电机的种类及选择??ＥＰＳ用助力电机
Ｃｌａｒｋ变换是指三相静止坐标系到两相静止坐标系（ｃｔＰ）的等效变换［２１］。ＰＭＳＭ定??子绕组（ＡＢＣ）磁动势矢量与对应变换的两相定子绕组（ｃｘ（３）磁动势矢量之间的关系??如图２－２所示，此时选定Ａ轴与ａ轴重合。??ｎ＼?＾??＾?？?？——？??／?Ｎ３ｉａ?Ａ（ａ）??／Ｎ３ｉｃ??ｒ??图２－２磁动势矢量坐标系??根据磁动势守恒，合成磁动势矢量在ａｐ坐标系的两坐标轴的投影应与ｏｃ卩坐标系对??－９－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于电动助力转向系统的转向盘转角跟随算法[J]. 张博,张建伟,郭孔辉,丁海涛,褚洪庆. 吉林大学学报(工学版). 2019(02)
[2]汽车转向系统技术发展探讨[J]. 黎志勇,郑健强,郑鸿旺. 科技经济导刊. 2018(14)
[3]基于AD2S1210的旋转变压器解码系统设计[J]. 陈梦民,王艳. 电子设计工程. 2018(03)
[4]基于转角的迭代学习控制策略下永磁同步电机EPS转矩脉动抑制方法[J]. 赵林峰,陈久闪,陈无畏,张荣芸. 中国机械工程. 2017(24)
[5]基于新型变速趋近律的永磁同步电机滑模控制[J]. 李中琴. 电机与控制应用. 2017(05)
[6]电动助力转向系统发展现状研究[J]. 徐炜. 科技创新与应用. 2017(04)
[7]基于直接转矩控制的电动助力转向系统建模与仿真[J]. 袁磊,罗家亮. 农业装备与车辆工程. 2016(06)
[8]永磁同步电机滑模变结构鲁棒控制[J]. 崔家瑞,高江峰,张波,李擎. 电机与控制学报. 2016(05)
[9]永磁同步电机变指数趋近律滑模控制[J]. 毛亮亮,周凯,王旭东. 电机与控制学报. 2016(04)
[10]汽车电动助力转向系统的跑偏补偿方法[J]. 滕晓涛,谷玉川,王祥,罗文杰. 汽车工程师. 2015(06)
博士论文
[1]基于永磁同步电机的电动助力转向系统力矩控制算法研究[D]. 张虎.吉林大学 2015
[2]混合动力汽车永磁同步电机电流滑模控制的研究[D]. 金宁治.哈尔滨理工大学 2012
硕士论文
[1]汽车电助力转向PMSM控制系统的设计[D]. 李嘉楠.苏州大学 2017
[2]电动车用永磁同步电机弱磁调速控制策略研究[D]. 林伟.大连理工大学 2016
[3]全地形车电动助力转向系统控制器的研究[D]. 王猛.东北林业大学 2016
[4]EPS感应助力电机电流解耦方法研究[D]. 鲍明凯.吉林大学 2015
[5]集成AFS和EPS的转向控制系统研究[D]. 欧阳伟.湖南大学 2013
[6]电动助力转向系统控制策略研究[D]. 边晓彬.重庆理工大学 2013
[7]PMSMEPS系统的补偿控制策略研究[D]. 孙宁.清华大学 2012
[8]汽车电动助力转向控制策略的研究及联合仿真分析[D]. 田正新.湖南大学 2012
本文编号：3430263
【文章来源】：东北林业大学黑龙江省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２宝马汽车主动转向系统??主动转向系统在车辆高速行驶时采用小助力大传动比转向，低速行驶时采用大助力??［２］
?电动助力转向系统结构主要包括车载电子控制单元、车速传感器、方向盘扭矩角度??传感器、助力转向电机等，同时机械装置增加了蜗轮蜗杆减速增扭装置，如图１－３所??７Ｊ＼?〇??：ｍ?转向管柱??１３矩传感器线束／?ｓｚ??Ｘ??ｍ?ｉ?助力电机??控制器（ＥＣＵ）??图１－３?ＥＰＳ结构图??电动助力转向系统以车载１２Ｖ或２４Ｖ蓄电池为能量来源，通过电机向转向系统提??供助力，控制器通过车速大小、方向盘扭矩、方向盘角度以及车辆当前的行驶状态，来??计算车辆当前转向需要的助力电流，然后通过ＰＷＭ控制Ｈ桥ＭＯＳＦＥＴ的开关状态，??进而驱动电机，使其输出期望的助力力矩。助力力矩与方向盘力矩通过转向管柱叠加，??通过齿轮齿条及转向拉杆，实现车辆的转向。??ＥＰＳ相比其他转向系统来说，结构简单、控制算法简单、绿色低碳环保、开发成本??低等优点，能够满足驾驶员对转向系统轻便性及舒适性要求。鉴于ＥＰＳ系统诸多优点，??本文对ＥＰＳ系统进行研宄。??１．２助力电机的种类及选择??ＥＰＳ用助力电机
Ｃｌａｒｋ变换是指三相静止坐标系到两相静止坐标系（ｃｔＰ）的等效变换［２１］。ＰＭＳＭ定??子绕组（ＡＢＣ）磁动势矢量与对应变换的两相定子绕组（ｃｘ（３）磁动势矢量之间的关系??如图２－２所示，此时选定Ａ轴与ａ轴重合。??ｎ＼?＾??＾?？?？——？??／?Ｎ３ｉａ?Ａ（ａ）??／Ｎ３ｉｃ??ｒ??图２－２磁动势矢量坐标系??根据磁动势守恒，合成磁动势矢量在ａｐ坐标系的两坐标轴的投影应与ｏｃ卩坐标系对??－９－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于电动助力转向系统的转向盘转角跟随算法[J]. 张博,张建伟,郭孔辉,丁海涛,褚洪庆. 吉林大学学报(工学版). 2019(02)
[2]汽车转向系统技术发展探讨[J]. 黎志勇,郑健强,郑鸿旺. 科技经济导刊. 2018(14)
[3]基于AD2S1210的旋转变压器解码系统设计[J]. 陈梦民,王艳. 电子设计工程. 2018(03)
[4]基于转角的迭代学习控制策略下永磁同步电机EPS转矩脉动抑制方法[J]. 赵林峰,陈久闪,陈无畏,张荣芸. 中国机械工程. 2017(24)
[5]基于新型变速趋近律的永磁同步电机滑模控制[J]. 李中琴. 电机与控制应用. 2017(05)
[6]电动助力转向系统发展现状研究[J]. 徐炜. 科技创新与应用. 2017(04)
[7]基于直接转矩控制的电动助力转向系统建模与仿真[J]. 袁磊,罗家亮. 农业装备与车辆工程. 2016(06)
[8]永磁同步电机滑模变结构鲁棒控制[J]. 崔家瑞,高江峰,张波,李擎. 电机与控制学报. 2016(05)
[9]永磁同步电机变指数趋近律滑模控制[J]. 毛亮亮,周凯,王旭东. 电机与控制学报. 2016(04)
[10]汽车电动助力转向系统的跑偏补偿方法[J]. 滕晓涛,谷玉川,王祥,罗文杰. 汽车工程师. 2015(06)
博士论文
[1]基于永磁同步电机的电动助力转向系统力矩控制算法研究[D]. 张虎.吉林大学 2015
[2]混合动力汽车永磁同步电机电流滑模控制的研究[D]. 金宁治.哈尔滨理工大学 2012
硕士论文
[1]汽车电助力转向PMSM控制系统的设计[D]. 李嘉楠.苏州大学 2017
[2]电动车用永磁同步电机弱磁调速控制策略研究[D]. 林伟.大连理工大学 2016
[3]全地形车电动助力转向系统控制器的研究[D]. 王猛.东北林业大学 2016
[4]EPS感应助力电机电流解耦方法研究[D]. 鲍明凯.吉林大学 2015
[5]集成AFS和EPS的转向控制系统研究[D]. 欧阳伟.湖南大学 2013
[6]电动助力转向系统控制策略研究[D]. 边晓彬.重庆理工大学 2013
[7]PMSMEPS系统的补偿控制策略研究[D]. 孙宁.清华大学 2012
[8]汽车电动助力转向控制策略的研究及联合仿真分析[D]. 田正新.湖南大学 2012
本文编号：3430263
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