【正文】 的特點進行了總結。本課題研究的主要內(nèi)容為： ① 在分析EPS系統(tǒng)對助力電機要求的基礎上,設計了一臺EPS用永磁無刷直流電動機。 隨著汽車技術的發(fā)展,尤其是汽車電子系統(tǒng)的廣泛應用,EPS系統(tǒng)必將取代傳統(tǒng)的液壓助力系統(tǒng)成為轉向助力系統(tǒng)的主流。以其高效、高功率密度、高可靠性的特點,在國民經(jīng)濟的各個領域,如醫(yī)療器械、儀器儀表、航空航天、電動車等方面都得到了廣泛應用。每相繞組每次導通1200,且每個狀態(tài)都是兩相導通,此種方式稱為兩相導通的三相六狀態(tài)工作模式。當轉子轉過600,(b)中位置時,位置傳感器再根據(jù)所檢測到的轉子位置信號,控制開關管T6關斷,T:導通,實現(xiàn)電流由B相到C相的換向。永磁無刷直流電動機的構成圖如下: 在永磁無刷直流電動機中,電樞繞組安裝在定子鐵心中,永磁體固定在轉子上,利用轉子位置傳感器檢測永磁磁極的位置,并由此確定定子繞組的下一個導通狀態(tài),使電機產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定的轉矩。首先,永磁電機中固有的齒槽定位轉矩的存在,嚴重影響了電機性能。它具有與有刷直流電動機相同的調(diào)速和控制性能,但是卻克服了有刷直流電機中存在的換向火花和電磁干擾。 5)永磁同步電動機優(yōu)點:良好的機械特性。 4)無刷直流電動機優(yōu)點:用電子換向取代了機械電刷和換向器,不產(chǎn)生換向火花和機械噪聲。 3)力矩電動機力矩電動機是一種具有低轉速,寬調(diào)速范圍的特種電機。 2)伺服電動機伺服電動機也稱為執(zhí)行電動機,它把電壓信號直接轉化為轉軸的角速度或者角位移輸出。 l)直流電機優(yōu)點:具有良好的起動性能和調(diào)速性能。對于大型車輛,甚至應該能夠提供與轉動方向相反的助力轉矩。.體積盡量小,轉動慣量小,寬廣的調(diào)速范圍,控制特性好,低速運行平穩(wěn),力矩波動小。這種隨車速和扭矩變化的助力方式,相比采用固定傳動比的液壓助力方式,既能保證汽車低速運行時的靈敏性,又能保證高速行駛時的穩(wěn)定性。 Sugitani 提出轉向系統(tǒng)操縱的手感取決于控制系統(tǒng)獲取路面環(huán)境的信息的多少，并給出了 H_infinity 控制器。Zaremba,，按照轉向系統(tǒng)的性能要求，提出了對校正器增益、相位滯后和零極點位置的約束，針對變結構控制器，提出了一種非線性約束的最優(yōu)化方法，其控制規(guī)律使目標函數(shù) (H_sub2 范數(shù))取極小值，從而使操縱手感得到改善。文獻分析了汽車運動的力學特性，闡明了作用在輪胎上的力產(chǎn)生的機理與性質(zhì)，討論了轉向裝置對汽車運行穩(wěn)定性的影響。MercedesBenz 和 Siemens Automotive 兩大公司共同投資了 6500 萬英鎊用于開發(fā) EPS，他們計劃開發(fā)出用于汽車前橋負載超過 1200kg的 EPS 系統(tǒng)，因此貨車也可能成為 EPS 的裝備目標。電動助力轉向系統(tǒng)無疑是未來動力轉向設計的新方向，目前在中型以上貨車和中級以上轎車上廣泛采用的機械一液壓動力轉向器將逐漸被效率更高、適應性更強的電動助力轉向系統(tǒng)所代替。 電動助力轉向系統(tǒng)的發(fā)展歷程和研究現(xiàn)狀 ① 電動助力轉向系統(tǒng)的發(fā)展歷程 電動助力轉向系統(tǒng)最早是由日本研制成功的。 ⑦ 系統(tǒng)安全保護。EPS 應用電能作為能源，完全取締了液壓裝置，不會有液壓助力轉向系統(tǒng)中的泄油問題，避免了污染。該系統(tǒng)采用微電子技術，利用軟件控制電動機的動作，在最大限度內(nèi)調(diào)整設計參數(shù)以獲得最佳的回正性。又由于即使在40 度的低溫下，EPS 也能夠很好的工作，而傳統(tǒng)得液壓系統(tǒng)要等到液壓油預熱后才能正常工作，因此該系統(tǒng)沒有啟動時的預熱，節(jié)省了能量。 電動助力轉向系統(tǒng)（EPS）是在機械轉向系統(tǒng)的基礎上，根據(jù)扭矩和車速信號，通過電子控制裝置使電機產(chǎn)生相應大小和方向的轉向助力，電動機的助力通過減速器后施加到汽車的轉向系統(tǒng)，從而達到助力效果。此外，液壓轉向系統(tǒng)具有噪聲大的缺點，并且液壓管路的泄漏以及進氣造成會轉向沉重。 傳統(tǒng)的液壓助力轉向系統(tǒng)一般由發(fā)動機驅動轉向油泵提供液壓油，由轉向控制閥來控制液壓油的流向以實現(xiàn)助力。EPS 用電動機直接提供助力，助力大小由電子控制單元（ECU）控制。 dsPIC33FJ12MC202。 關鍵詞：電動助力轉向；無刷直流電機；dsPIC33FJ12MC202；控制系統(tǒng) Abstract As the electric power steering (EPS) system with high performance, high efficiency, low cost , energy saving , etc., with the development of automotive electronics technology, electric power steering technology is gradually replacing the traditional hydraulic power steering (HPS), became steering technology mainstream . Currently , EPS booster motors use more conventional permanent magnet DC motors, DC motors brush mechanical friction , bringing noise , sparks , electromagnetic interference , and short life fatal weakness , reducing the reliability and security of EPS performance . Therefore , the development of a novel , adapted EPS drive motor brushless DC motor, to improve the EPS performance is important. In this paper, a detailed understanding of the EPS system performance requirements and works on the basis of various existing EPS booster motors were summarized and pared. Comparative results show that the brushless DC motor (BLDC) With its significant advantages to bee the optimum choice EPS booster motor. In this paper, the research and development of EPS Brushless DC motor control system , the paper39。并從電磁因素、電流換向、齒槽因素、電樞反應機械工藝等方面分析和研究了造成轉矩脈動的原因，提出了改進措施。因此，開發(fā)一種新型的、適應于 EPS 的驅動電機—無刷直流電機，對提高 EPS 的性能具有重要意義。 目前，EPS 的助力電機多采用傳統(tǒng)的永磁直流電機，直流電機所用電刷產(chǎn)生的機械摩擦，帶來了噪聲、火花、電磁干擾以及壽命短等致命弱點，降低了 EPS 的可靠性和安全性能。本文研究開發(fā)了 EPS 用無刷直流電機控制系統(tǒng)，論文的主要工作有： 1）分析了無刷直流電機的結構、工作原理。開發(fā)的無刷直流電機控制器成本低廉，性能可靠，符合 EPS 助力平順、方便操縱、實時性高的要求，為后續(xù)的研究工作提供了良好的開發(fā)、測試平臺。 brushless DC motor 。 所謂電動助力轉向（electric power steering，簡稱 EPS），就是在機械轉向系統(tǒng)中，用電池作為能源，電動機為動力，以轉矩和車速為輸入信號，通過電子控制裝置，協(xié)助人力轉向，并獲得最佳轉向力的伺服系統(tǒng)。 1. 2 課題研究的目的和意義 本課題以汽車電動助力轉向（EPS）控制系統(tǒng)的工程研制項目為背景，以開發(fā)出高可靠性、高性能指標、低成本并且具有自主知識產(chǎn)權的電動助力轉向無刷直流電機控制器為目的。汽車在不同車速下的行駛工況對助力的大小需求是不一樣的，低速要求助力大，高速要求助力小或者不助力或者增加轉向阻力，傳統(tǒng)的液壓助力轉向系統(tǒng)無法做到這點。雖然電子控制的液壓動力轉向系統(tǒng)在駕駛舒適性較傳統(tǒng)的液壓動力轉向系統(tǒng)有很大的提高，但是沒能從根本上解決系統(tǒng)在工作時大量的液流在泵內(nèi)循環(huán)而造成的能源浪費問題。試驗表明：在不轉向的情況下，裝有 EPS 的車輛燃油消耗降低了 %；在使用轉向情況下，降低了 %。 ③ 改善了轉向回正特性。 ⑤ 有利于環(huán)保。EPS 系統(tǒng)結構緊湊，零件數(shù)目少，質(zhì)量減輕，無油漏問題，系統(tǒng)易于布置。EPS 將作為標準件裝備到汽車上，并將在動力轉向領域占據(jù)主導地位而且有可能完全取代現(xiàn)有的轉向系統(tǒng)，這同時也對 EPS 系統(tǒng)的設計提出了更加嚴格的要求，其性能的優(yōu)劣和成本的高低都直接影響其在汽車上的應用前景。同年，在歐洲市場銷售的一種經(jīng)濟型轎車一菲亞特幫托也將美國德爾福公司生產(chǎn)的電控助力轉向系統(tǒng)作為標準裝備。TRW 從 1998 年開始，便投入了大量人力、物力和財力用于 EPS 的開發(fā)，他們最初是針對客車開發(fā)出轉向柱助力式 EPS，如今小齒輪助力式 EPS 開發(fā)已獲成功，1999 年 3 月，他們的 EPS 已經(jīng)裝備于轎車上，如:Ford Fiesta 和 Mazda 323F 等。 ② 電動助力轉向系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀 目前國內(nèi)大部分文獻只介紹了國外轉向系統(tǒng)的應用現(xiàn)狀，文獻介紹了轉向系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，并對機械轉向、液壓動力轉向、電子液壓動力轉向和電子控制電動助力轉向系統(tǒng)的發(fā)展動態(tài)和關鍵技術進行了部分闡述。Gregg, EPS 完整的系統(tǒng)構成，并利用手動轉向系統(tǒng)的精確模型及 MatrixX 包對整車進行計算機模擬，使 EPS 性能得到了優(yōu)化。Burton 對電動助力轉向系統(tǒng)中驅動電路的 Matlab 模型進行了仿真。 在正常工作模式下,當駕駛員轉動轉向盤時,扭矩傳感器開始工作,把輸入軸和輸出軸在扭桿作用下產(chǎn)生的相對位移轉化成電信號傳給ECU,ECU再根據(jù)傳來的扭矩信號和車速信號,決定電動機轉動的方向和助力電流的大小,從而達到助力目標。相對普通電動機,電動助力轉向系統(tǒng)用電機應該具有以下特點:.由于絕大多數(shù)車載電源為12V直流,因此要求直流電機供電電壓低,并且具有大的額定電流和額定功率。.在堵轉時也能提供助力轉矩。下面就對各種EPS用助力電機進行簡單介紹。缺點:使用機械電刷和換向器,造成換向火花和機械噪聲,縮短電機壽命,增加維護工作量,并且影響控制精度。缺點:控制較為復雜,驅動器參數(shù)需要通過現(xiàn)場調(diào)整PID參數(shù)來設定。缺點:機械特性較軟。缺點:采用1加“導通方式工作,有較大的轉矩脈動。 綜合分析各種助力電機的優(yōu)缺點,可以發(fā)現(xiàn)無刷直流電動機是一種理想的EPS系統(tǒng)伺服電機。 但是無刷直流電機作為EPS系統(tǒng)的助力電機也并非完美無缺。 無刷直流電動機概述永磁無刷直流電動機(Permanent Magnet B