电动液压助力转向系统仿真与助力特性研究

发布时间：2017-09-01 14:37

  本文关键词：电动液压助力转向系统仿真与助力特性研究

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【摘要】：二十一世纪的汽车工业日新月异,更加绿色、智能、安全和舒适成为当今汽车发展的主题。汽车转向性能作为衡量汽车舒适性和安全性的重要指标之一,直接影响汽车的操纵稳定性能,对于改善驾乘感受以及保护乘客的人身安全起着重要的作用。其中汽车助力转向系统新技术的发展大大降低了转向系统的能量消耗,同时也令驾驶员的转向操作更加得心应手。因此,针对汽车助力转向系统的相关研究符合汽车工业发展的未来趋势,对社会发展和环境保护具有重大意义。电动液压助力转向系统(简称EHPS)兼具良好的路感和能耗经济性,为乘用车和轻型商用车提供了较好的助力转向解决方案。目前市场的助力转向电机多为直流无刷电机,主要是因为永磁同步电机控制方式的相对复杂,但是与直流无刷电机相比,它具有更高的效率,更高功率密度和优异的调速性能,必是未来助力转向系统驱动电机的研究热点和市场开拓的新方向。因此,本课题选择基于永磁同步电动机的驱动控制针对某纯电动轻型商用车EHPS系统的控制策略进行研究。首先,分析了EHPS系统对助力特性的基本要求,确定选用速度系数式的直线型助力特性曲线来实现转向系统的助力控制。通过MATLAB进行曲线拟合得到助力特性曲线MAP图。然后,介绍了纯电动轻卡EHPS系统永磁同步电机驱动系统的结构、工作原理及常用的控制算法,基于电机两相旋转坐标系的数学模型,提出电机在基速以下采用最大转矩电流比的控制策略以提高车载电池的利用率,同时利用弱磁技术使电机转速达到基速之后能够继续上升以满足EHPS系统的工作要求。接着,对EHPS电机控制系统的转速和电流双闭环PI调节器进行工程参数设计,选用SVPWM模块控制IPM的六路开关管动作。使用Simulink模块与S-Function函数对EHPS控制系统进行仿真模型搭建,基于模型分别进行了EHPS系统助力特性、电机阶跃负载输入和电机恒定负载加减速三项仿真分析。最后,通过永磁同步电机、转矩转速传感器、磁粉制动器等硬件选型和基于Lab VIEW的上位机控制与数据采集系统的程序编写,搭建永磁同步电机试验台架。基于试验台架进行了电机空载、电机负载和EHPS系统助力特性三项台架试验,试验结果表明,在永磁同步电机驱动控制的基础上,电机能够根据给定的车速和方向盘转速信号快速准确的达到目标转速以提供EHPS系统所需的转向助力,助力特性具有良好的跟随性能。
【关键词】：电动液压助力转向系统 永磁同步电机 助力特性 仿真建模 台架试验
【学位授予单位】：南京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.4
【目录】：

• 致谢3-4
• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 课题的研究背景和意义8-10
• 1.2 国内外的研究现状及发展趋势10-12
• 1.2.1 国外发展现状10-11
• 1.2.2 国内发展现状11-12
• 1.3 电动液压助力转向系统介绍12-14
• 1.4 课题来源及主要内容14-16
• 1.4.1 课题来源14-15
• 1.4.2 课题的主要研究内容15-16
• 第二章 电动液压助力转向系统助力特性研究16-23
• 2.1 EHPS系统对助力特性的基本要求16
• 2.2 助力特性曲线形式16-19
• 2.3 EHPS系统助力特性曲线的拟合19-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第三章 EHPS系统永磁同步驱动电机研究23-37
• 3.1 永磁同步电机工作原理24-25
• 3.2 永磁同步电机常用控制方法25
• 3.3 永磁同步电机数学模型25-32
• 3.4 EHPS系统的电机控制策略32-36
• 3.4.1 最大转矩电流比控制32-34
• 3.4.2 弱磁控制34-36
• 3.4.3 永磁同步电机电流控制策略建模36
• 3.5 本章小结36-37
• 第四章 EHPS驱动控制系统仿真模型的建立与分析37-60
• 4.1 EHPS驱动控制系统建模37-55
• 4.1.1 EHPS系统助力特性建模38-39
• 4.1.2 电流环调节器建模39-44
• 4.1.3 速度环调节器建模44-47
• 4.1.4 SVPWM模块建模47-54
• 4.1.5 EHPS驱动控制系统仿真模型54-55
• 4.2 EHPS控制系统模型仿真分析55-59
• 4.2.1 EHPS助力特性模块仿真55-56
• 4.2.2 永磁同步电机控制模块的仿真56-59
• 4.3 本章小结59-60
• 第五章 EHPS系统永磁同步电机试验台搭建与试验60-87
• 5.1 永磁同步电机试验台的搭建60-69
• 5.1.1 永磁同步电机61-62
• 5.1.2 转矩转速传感器62-63
• 5.1.3 磁粉制动器63
• 5.1.4 电机台架搭建63-64
• 5.1.5 电机控制系统64-67
• 5.1.6 软件开发环境67-69
• 5.2 上位机控制与数据采集系统69-77
• 5.2.1 试验台信号控制器的设计70-72
• 5.2.2 试验台信号采集器的设计72-77
• 5.3 永磁同步电动机台架试验77-86
• 5.3.1 电机空载试验77-78
• 5.3.2 电机负载试验78-82
• 5.3.3 EHPS系统助力特性试验82-86
• 5.4 本章小结86-87
• 第六章 总结与展望87-88
• 6.1 总结87
• 6.2 展望87-88
• 参考文献88-91

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

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本文编号：772670