【正文】 的關系。根據(jù)EPS的特點，上層控制策略分為助力控制、阻尼控制和回正控制。汽車轉向系統(tǒng)在發(fā)展的過程中主要經(jīng)歷了機械轉向系統(tǒng)(即無助力)、液壓動力轉向系統(tǒng)到現(xiàn)在電動助力轉向系統(tǒng)階段，常規(guī)的機械轉向系統(tǒng)使駕駛員感覺方向盤很沉重，駕駛員體力消耗過大；液壓動力轉向系統(tǒng)雖然能減輕駕駛員的體力消耗，解決了轉向輕便性這個難題，但在車速增高時操縱方向盤過于輕巧，會出現(xiàn)所謂的“方向發(fā)飄”，從而導致方向失控；電動助力轉向系統(tǒng)由微控制器檢測行駛過程中的車速情況，通過切換助力控制、回正控制、阻尼控制對系統(tǒng)進行控制，能很好兼顧汽車在低速轉向時的輕便性與高速轉向時的操縱穩(wěn)定性，從而達到理想助力效果。其函數(shù)表達為： 式21式()中，Ta為電動機助力力矩；K (v)為斜率函數(shù)，是速度的函數(shù)；Td為方向盤輸入力矩；Tdo為電動機開始提供助力時的方向盤輸入力矩，即電動助力轉向系統(tǒng)開始作用時的輸入初始力矩；Tdmax為電動機提供最大助力時的方向盤輸入力矩。，當轉向盤輸入力矩小于助力閾值(通常設為1 Nm右)時，EPS系統(tǒng)不起作用，即助力力矩為零，且開始助力的閾值與車速有關，以保證具有足夠的路感；，助力比不同，助力特性曲線不同，車速越高，助力越小，提高高速時的穩(wěn)定性，車速越低，助力越大，提高低速的轉向輕便性；，助力扭矩將保持不變，形成轉向飽和區(qū)，保證不至于因電機電流過大而燒毀電機和控制器中的功率器件；，應盡可能發(fā)揮較大的助力效果；。在傳統(tǒng)液壓動力轉向中主要由閥的結構決定，調(diào)整非常困難，而且設計完成后助力特性就確定了，不能隨車速變化。對液壓動力轉向，助力與液壓油壓力成正比，故一般用液壓油壓力與轉向盤力矩(及車速)的變化曲線來表示助力特性。本文的主要研究內(nèi)容：，分析了其原理。從目前來看，國外的電動助力轉向系統(tǒng)，技術比較成熟可靠，并絕對占有和控制著國際市場，其中不少公司都推出了自己的新一代的轉向系統(tǒng)，轉向系統(tǒng)正朝著更加穩(wěn)定安全、可靠的方向發(fā)展。通過對電動助力轉向系統(tǒng)模型的建立，得到了電動助力轉向系統(tǒng)的相關傳遞函數(shù)，在分析影響系統(tǒng)響應速度的因素的基礎，提出了對電動助力轉向系統(tǒng)改進設計的辦法；一些資料從電動助力轉向系統(tǒng)的助力特性、控制策略等方面進行了探討和研究，提出過采用神經(jīng)網(wǎng)絡、魯棒控制等理論來提高助力轉向系統(tǒng)性能等思路。電動機是電動助力轉向系統(tǒng)的關鍵執(zhí)行部件之一，選擇合適的電機是十分重要的，在選擇電機類型及性能上，主要根據(jù)電動助力轉向系統(tǒng)的特點和功能要求，目前國外大多采用無刷直流電動機，無刷直流電機具有低噪聲，低電磁干擾；長壽命，高可靠性；高性能，運行平穩(wěn)；智能化，機電一體化，易于控制等優(yōu)點，因此對電動機的研究也是一個熱點。日本捷太格特和豐田汽車IFS方案在低速行駛及泊車時，只需少許轉動方向盤，便可獲輪胎較大主銷傾角。當車速大于70km/h后，這兩種開關設置的程序則是一樣的，以保證汽車在高速時有合適的路感，這樣即使汽車行駛到高速公路時駕駛員忘記切換開關也不會發(fā)生危險。該技術發(fā)展最快、應用較成熟的當屬TRW轉向系統(tǒng)和Delphi Sagiaw (薩吉諾)轉向系統(tǒng)，而Delphi Sagiaw(薩吉諾)轉向系統(tǒng)又代表著轉向系統(tǒng)發(fā)展的前沿。從運行原理上講,EPS實際上就是一個電機伺服控制系統(tǒng),其關鍵在于：；(包括它的電力電子功率變換器)如何實時、準確地跟蹤該運行指令。正是有了這些優(yōu)點，電動助力轉向系統(tǒng)作為一種新的轉向技術，將挑戰(zhàn)大家都非常熟知的、已具有50多年歷史的液壓轉向系統(tǒng)。其所有工作的狀態(tài)都是由電子控制單元根據(jù)車輛的行駛速度、轉向角度等信號計算出的最理想狀態(tài),并控制電磁閥,使轉向動力放大倍率實現(xiàn)連續(xù)可調(diào),從而滿足高、低速時的轉向助力要求,但即使是最新的EHPS也無法根除液壓助力系統(tǒng)在布置、安裝、密封性、操控性、能量消耗、磨損與噪音的固有缺憾[3]。無論車是否轉向,系統(tǒng)總要處于工作狀態(tài),能耗較高,而且在大轉向車速較低時,需要液壓泵輸出更大的功率以獲得比較大的助力,又由于液壓泵的壓力很大,也比較容易損害助力系統(tǒng),且不易安裝和維護。汽車轉向系統(tǒng)可按轉向的能源不同分為機械轉向系統(tǒng)和動力轉向系統(tǒng)兩類。電動助力轉向系統(tǒng)是一種新型的汽車轉向系統(tǒng)，具有以往任何助力轉向系統(tǒng)所不具備的助力效果和車速感應能力，將電動助力轉向系統(tǒng)同普通液壓動力轉向系統(tǒng)的性能進行比較,其優(yōu)越性主要表現(xiàn)在以下幾個方面：，低速輕便、高速穩(wěn)定，路感好，提高了操縱穩(wěn)定性；，可以快速與車型匹配；，結構緊湊，在安裝位置選擇方面也更容易；、節(jié)省能源、減少廢氣排放；；。杭州電子科技大學本科畢業(yè)設計車電動助力轉向器電控單元(ECU)的研究畢業(yè)論文目錄摘要 ⅠAbstract Ⅱ目錄 Ⅲ第一章緒論 1 1 1 電動助力轉向系統(tǒng)控制單元 3 4 6 6第二章助力特性和控制策略研究 8 8 8 9 10 11 12 13 13 14 14 16第三章硬件控制系統(tǒng)設計 17 EPS控制系統(tǒng)的總體結構 17 ECU的控制芯片 18 19 19 20 21 21 22 24 25 26 27 27第四章EPS控制軟件設計 28 28 轉向盤轉矩信號采集子程序 29 車速信號的采集子程序 29 目標電流的確定 30 助力曲線與目標電流 30 助力特性曲線的確定 30 PWM 脈寬調(diào)制及電機控制 31 判斷轉向子程序 31 軟件濾波設計 31 本章小結 32結論及展望 33致謝 35參考文獻 36附錄 38第一章緒論汽車轉向系統(tǒng)作為汽車的重要組成部分，決定著汽車主動安全性的關鍵，汽車是否具有安全的操作性能，始終是消費者最關心的，也是汽車廠商在日趨激烈的市場競爭中站穩(wěn)，始終是消費者最關心的，也是汽車廠商在日趨激烈的市場競爭中站穩(wěn)腳跟的根本。電動助力轉向技術是一項緊扣當今汽車發(fā)展主題，符合未來汽車發(fā)展趨勢的高新技術，所以一出現(xiàn)就受到國際汽車工業(yè)界的高度重視，世界各大汽車公司紛紛投入大量人力、物力從事該系統(tǒng)的研究開發(fā)工作。汽車駕駛員通過轉向系統(tǒng)來控制汽車的運動方向，轉向系統(tǒng)設計的好壞直接影響到汽車行駛的安全性、操縱穩(wěn)定性和駕駛的舒適性[1]。另外，為解決機械轉向系統(tǒng)“輕”和“靈”的問題，轉向器還常設計成可變速比，在轉向盤小轉角度范圍內(nèi)，速比小，解決轉向靈活性的問題；在轉向盤大轉角范圍內(nèi)，速比大，解決轉向輕便性的問題[2],液壓動力轉向系統(tǒng)一般由液壓泵、油管、壓力流量控制閥體、V型傳動皮帶、儲油罐等部件構成。根據(jù)控制方式的不同,EHPS又可分為流量控制式、反力控制式和閥靈敏度控制式三種形式。另外，還具有調(diào)整簡單、裝配靈活以及在多種狀況下都能提供轉向助力的特點。其工作原理為：在操縱方向盤時，轉矩傳感器根據(jù)輸人轉向力矩的大小，產(chǎn)生出相應的電壓信號，由此電動式動力系統(tǒng)就可以檢測出操縱力的大小，同時，根據(jù)車速傳感器產(chǎn)生的脈沖信號又可測出車速，再控制電動機的電流，形成適當?shù)霓D向助力。電動助力轉向系統(tǒng)是于20世紀80年代中期提出來的。如日本鈴木公司裝備在WagonR車上的EPS是一個負載路面車速感應型助力轉向系統(tǒng)[4],由Delphi公司為Funte車開發(fā)的EPS為全范圍助力型，并且設置了兩個開關，其中一個用于郊區(qū)，另一個用于市區(qū)和停車。Freescale的EPS方案,采用56F8300系列數(shù)字信號控制器，在汽車環(huán)境溫度下性能可達60MIPS，控制處理過程并為EPS系統(tǒng)提供智能外圍支持。隨著電動助力轉向系統(tǒng)在國外市場的廣泛應用，一種更加智能的轉向控制系統(tǒng)線控轉向系統(tǒng)的研究和開發(fā)也提上了日程，目前國外著名的汽車公司和研發(fā)中心競相研究具有智能化的新一代轉向系統(tǒng),如日本三菱公司、Koyo公司,德國Bosch公司、ZF公司、BMW公司,美國Delphi公司、TRW公司,韓國Hyundai公司等都相繼在研制各自的SBW系統(tǒng)。專家控制系統(tǒng)是一個應用專家系統(tǒng)技術的控制系統(tǒng),也是一個典型的和廣泛應用的基于知識的控制系統(tǒng)。對智能功率開關的功能特性和采用智能功率開關組成的H橋電路的控制方法與工作原理進行了系統(tǒng)研究。隨著電動助力轉向系統(tǒng)在汽車上的普遍應用，針對電動機控制系統(tǒng)的開發(fā)和研究是十分重要的，電動機控制系統(tǒng)是實現(xiàn)轉向系統(tǒng)具體功能的核心，控制系統(tǒng)設計的優(yōu)劣是衡量電動助力轉向系統(tǒng)性能的主要指標，所研究的目標是通過對電動助力系統(tǒng)理論和試驗研究，形成一套可行的電機控制系統(tǒng)設計方案，掌握電動助力系統(tǒng)的核心技術，另外，也是從事國內(nèi)電動助力轉向系統(tǒng)實際開發(fā)工作的嘗試，對提升國內(nèi)電動助力轉向系統(tǒng)的研究應用水平也大有裨益，課題的開展有一定的難度，同時也是很有意義的工作。助力特性是指助力隨汽車運動狀況(車速和轉向盤手力)變化而變化的規(guī)律。助力特性對動力轉向系統(tǒng)的性能，包括輕便性、回正性、路感等，有重要影響。針對EPS系統(tǒng)的特點，對助力特性曲線提出以下要求。，方向盤輸入力矩與助力力矩按直線形變化規(guī)律。，助力力矩和轉向盤輸入力矩呈非線形變化，函數(shù)表達為: 式23比較三種助力特性曲線:直線形確定簡單、便于控制系統(tǒng)設計，但對于輸入的高、低區(qū)域卻不能區(qū)別對應，輸出為線性、路感單一，故無法很好協(xié)調(diào)路感和輕便性的關系；非線性曲線在感應速度的同時，每條曲線自身又可感應高、低輸入?yún)^(qū)域進行的變化，是十分理想的特性曲線，但在確定過程中需要大量和稠密的、理想的方向盤力矩特性信息，故確定和調(diào)整都不容易；折線形的優(yōu)、缺點則介于二者之間。EPS的上層控制器用來確定電動機的目標電流。實現(xiàn)助力轉向過程中，當轉向盤力矩已知時，助力電機提供多大的力矩才是最合適，這是實現(xiàn)該控制系統(tǒng)的核心，亦即準確求出助力特性曲線。 助力控制首先判斷轉向盤旋轉方向，向右旋轉時，Q1Q4由ECU輸出的脈寬調(diào)制信號驅動導通(其占空比大于50%),同時Q2Q3導通，占空比小于50%，電流從電源正極經(jīng)過Q1流過電機，再由Q4流回電源負極。以某一速度行駛的汽車，由于轉向輪主銷后傾角和主銷內(nèi)傾角的存在，使得轉向輪具有自動回正的作用。時達到最大值；隨著側偏角繼續(xù)增大,回正力矩反而下降。為此,需要在常規(guī)轉向的基礎上增加回正控制功能[13]。第一種情況在低速回正過程中，EPS系統(tǒng)對H橋實行斷路控制，保持機械系統(tǒng)的原有回正特性；對第二種情況，可以利用電動機的阻尼來防止出現(xiàn)超調(diào)；后一種情況需要對助力進行補償，以增加回正