汽車電子電氣第10章汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)-文庫吧
2025-01-26 16:44 本頁面
【正文】 8位單片機(jī)，另加 一個(gè) 256字節(jié)的 RAM、 4KRAM及一個(gè) D/A轉(zhuǎn)換器 組成。其工作過程是當(dāng) 轉(zhuǎn) 矩信號 和 車速信號 輸入單片機(jī)后，單片機(jī)根據(jù)這些信號計(jì)算出 最優(yōu)化助力轉(zhuǎn)矩 ，然后輸出 此值給 D/A轉(zhuǎn)換器 ，輸出電流指令信號給電機(jī)控制電路，由控制電路以決定電動機(jī)作用的大 小和方向。 ECU還具有安全保護(hù)和故障診斷功能 。 如 圖 2所示， 不轉(zhuǎn)向時(shí) ，助力電動機(jī)不工作； 當(dāng)方向盤轉(zhuǎn)動時(shí) ，與轉(zhuǎn)向軸相連的轉(zhuǎn)矩傳感器不斷地測出作用于轉(zhuǎn)向軸上的轉(zhuǎn)矩，并由此 產(chǎn)生一個(gè)電壓信號；同時(shí)，由車速傳感器測出的汽車車速，也產(chǎn)生一個(gè)電壓信號。這兩路信號 均被傳輸?shù)诫娮涌刂茊卧?ECU），經(jīng)過其運(yùn)算處理后，由 ECU向電動機(jī)和離合器發(fā)出控制指 令，即向其輸出一個(gè)適合的電流，在離合器結(jié)合的同時(shí)使電動機(jī)轉(zhuǎn)動產(chǎn)生一個(gè)轉(zhuǎn)矩，該轉(zhuǎn)矩經(jīng) 與電動機(jī)連在一起的離合器、減速機(jī)構(gòu)減速增矩后，施加在輸出軸上，輸出軸的下端與齒輪齒 條轉(zhuǎn)向器總成中的小齒輪相連，于是由電動機(jī)發(fā)出的轉(zhuǎn)矩最后通過齒輪齒條轉(zhuǎn)向器施加到汽車 的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上，使之得到一個(gè)與工況相適應(yīng)的轉(zhuǎn)向助力。 轉(zhuǎn)向軸： Js? = M ? Ks ? ? x ?b ? rs ? s ? ?bx ? FTR + ? m ? (2) 電動機(jī)： Jm? m = M m ? Km ? m ? bm? m 圖 6 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)動態(tài)模型 d s s s Gx rs GKm rs x rs Ks rs Gx rs 齒條軸 ： m x = 三 .電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的簡單模型與運(yùn)動特性 依據(jù)牛頓運(yùn)動定理，系統(tǒng)的 運(yùn)動方程 為 (1) (3) M m = KaKs ? s ? 式中 Mm為電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，其值決定于 電動機(jī)的給定電流大小 。在本系統(tǒng)的計(jì) 算中， Mm值由轉(zhuǎn)矩傳感器給出，可表示如下： a ? Ka max) (0 ? K x rs Ka ——轉(zhuǎn)向助力增益。 Ka 值定義了轉(zhuǎn)向路感，合理選擇 Ka可得到不同的轉(zhuǎn)向路感。 (4) F TR = K?x+ Fr K? ——彈性系數(shù)； Fr——路面對輪胎產(chǎn)生的隨機(jī)擾動。 在實(shí)際計(jì)算中， Fr作為一隨機(jī)信號加人到系統(tǒng)中，使計(jì)算更接近于實(shí)際情況。 (2) 助力轉(zhuǎn)矩 Ma分析 Ma與車速和轉(zhuǎn)向盤的輸入轉(zhuǎn)矩有關(guān)： M a = f(M d ,v) 式中 Md——轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩； v——汽車速度。 在不同汽車速度下， Ma－ Md為一族非線性曲線，該族曲線表征了電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的 助力特性。 (5) (6) (1) 轉(zhuǎn)向阻力 F TR的簡化 ? m ? (0 ? v ? v ) 在實(shí)際控制系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)向助力 Ma如下式所示 。 Gx rs M a = GKm θm、 x在實(shí)際的應(yīng)用中不易測得，其值最終決定于 Md，而 Md則可由轉(zhuǎn)矩傳感器測得。 該族非線性的助力曲線由不同的助力增益 Ka決定。由于不同車型的參數(shù)不同，在不同車 速下所需要提供的助力值大小不同。依據(jù)對已有實(shí)車參數(shù)的擬合，提出了 Ka與車速 v的關(guān) 系表示如下 max Ka = te?kv t、 k——為系數(shù)，根據(jù)不同車型以及不同電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)取不同的值。 (7) (8) Ka隨車速 v的增大而成指數(shù)減小。 增大 Ka，相應(yīng)地增加了電機(jī)提供的轉(zhuǎn)向助 力。因此， Ka描述了駕駛員的轉(zhuǎn)向路感。 由于不同類型的汽車的轉(zhuǎn)向路感不同， 所以式中的函數(shù)關(guān)系應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同車型具體確定。 Ka值的選取必須滿足式（ 4）中規(guī)定的條件。如果該值過大，易引起系統(tǒng)的不穩(wěn) 定。 對式（ l）～式（ 3）及式（ 5）進(jìn)行拉普拉斯變換后，得到以下傳遞函數(shù)： = H c(s)= d?d mrs2 + GK m(K aK s ? GK m) Ac(s)rs2 ? s Td (9) d?(s)= ms +b?s + 該傳遞函數(shù) Hc定義了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的跟隨性能。通過對多項(xiàng)式 Ac（ s）的分析，可 得系統(tǒng)穩(wěn)定的條件：的所有根的實(shí)部為負(fù)。 GKaKsKm rs2 dsG 2Km 2 rs2 dmKs 2 rs2 ? D(s)= dmdsdm ? d
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