【正文】 0 6 0 1 1 1 7 1 任意 任意 任意 轉(zhuǎn)換隊列長度根據(jù)實際轉(zhuǎn)換精度需要進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，其他位不置位。然而，在本系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)矩信號、助力電機電流及蓄電池電壓信號都是模擬量，需 要把模擬信號變?yōu)閿?shù)字信號，才能對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。 表 TD340在數(shù)字模式下的功能表 STBY IN1 IN2 H1 H2 L1 L2 描述 0 X X OFF OFF OFF OFF 備用模式下電機關(guān)閉 18 1 0 0 OFF OFF ON ON 下 MOS管電機制動 1 0 1 ON ON OFF OFF 上 MOS管電機制動 1 PWM 0 ON PWM OFF PWM 電機 x%占空比正轉(zhuǎn) 1 PWM 1 PWM ON PWM OFF 電機 x%占空比反轉(zhuǎn) 1 1 0 ON OFF OFF ON 電機 100%占空比正轉(zhuǎn) 1 1 1 OFF ON ON OFF 電機 100%占空比反轉(zhuǎn) 注：表中“ 0”表示低電平信號，“ 1”表示高電平信號，“ x”表示任意電平信號，：PWM” 表示單片機輸出 PWM信號，“ OFF” 表示關(guān)閉，“ ON” 表示開啟。該芯片具有控制簡單，外圍電路相對較少，控制靈敏的優(yōu)點，被廣泛采用。 電機驅(qū)動器的選擇 Vin ON/OFF FB GND OUT 16 圖 電機驅(qū)動器實物 直流電機調(diào)速系統(tǒng)在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。其輸出電流可達(dá) 3A，輸入電壓范圍較寬，具有優(yōu)良的線性調(diào)節(jié)與負(fù)載調(diào)節(jié)，只需極少的外部元件，就可以做成優(yōu)良的電源轉(zhuǎn)換電路，所輸出的電流完全可以滿足對整個系統(tǒng)的供電。主要濾波引腳有 9（ VDDF）、 49（ VDD）、 33(VSSPLL)和 36(VDDPLL)。 圖 磁感應(yīng)式車速傳感器 ECU 單片機的選擇 圖 MC9S12XS128 單片機 如圖 34MC9S12XS128單片機最小系統(tǒng)硬件電路設(shè)計比較復(fù)雜，需要考慮電磁兼容、晶振電路設(shè)計技巧，以及防干擾濾波電路設(shè)計技巧等。當(dāng)轉(zhuǎn)向盤處于中間位置時，傳感 器的兩個輸出端 T1和 T2上的電壓均為 ；當(dāng)轉(zhuǎn)向盤向右旋轉(zhuǎn)時，其輸出端 T1上的電壓大于 ，輸出端 T2上的電壓小于 ；當(dāng)轉(zhuǎn)向盤向左旋轉(zhuǎn)時，恰好相反。蓄電池 驅(qū)動電路 助力電機驅(qū)動及功率電路 電池模塊 電磁離合器 助力電機 MC9S12XS128 方向盤扭矩 信號處理電路 故障指示燈 電壓處理電路 11 然后單片機采集各傳感器信號，經(jīng)過分析運算后，判斷是否提供助力，如果實施助力控制，啟動繼電器驅(qū)動電路，輸出 PWM信號控制助力電機的轉(zhuǎn)矩，進(jìn)而輔助駕駛員轉(zhuǎn)向；否則進(jìn)行其他相應(yīng)控制?；卣氐拇笮】捎秒娏鞔笮肀硎?,回正控制時 ,助力電動機的參考輸出電流。助力控制是 EPS系統(tǒng)控制的主要內(nèi)容 ,是電動助力轉(zhuǎn)向控制內(nèi)容中的“重頭戲”電動助力轉(zhuǎn)向的名字正是由此而來。 EPS 電機控制器的 基本控制方式 EPS 電機控制器 根據(jù)車速、轉(zhuǎn)矩和電機電流來執(zhí)行控制策略，提高轉(zhuǎn)向靈敏度。 電磁離合器的作用有以下兩個方面：第一，防止動力過載。 助力電機 本設(shè)計開發(fā)的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)選用的助力電機為直流永磁有 刷電機，額定電流 7 為 30A,額定電壓為 12V，額定轉(zhuǎn)速為 1050r/min，額定輸出功率為 170W，額定轉(zhuǎn)矩為分析電動助力轉(zhuǎn)向電機控制器的主要結(jié)構(gòu)及工作原理，研究電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制策略。 （ 2） EPS只有在轉(zhuǎn)向時電動機才工作，汽車在行駛過程中大部分時間較少助力，因而很大程度上減少能耗。目前主要裝配在排量在 ～ 。隨著電子技術(shù)的發(fā)展， EPS技術(shù)日趨完善，并且其成本大幅度降低，為此其應(yīng)用范圍將越來越大。之前一直沒有取得很大的進(jìn)展，主要是因為 EPS 的成本太高。但是液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在系統(tǒng)布置、安裝、密封性、操縱靈敏度、能量消耗、磨損與噪聲等方面存在不足。 從汽車誕生之日起，機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)就已經(jīng)開始使用。隨著汽車技術(shù)的發(fā)展與電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已經(jīng)成為汽車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)展的一種趨勢。 本設(shè)計研究的意義 2 全套圖紙，加 153893706 隨著汽車制造技術(shù)以及電子技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對汽車環(huán)保、節(jié)能、舒適、安全的要求越來越高，國外汽車的電動助力轉(zhuǎn)向器正逐步取代傳統(tǒng)液壓助力轉(zhuǎn)向器。幾十年來，機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一直在使用著，但由于人們對轉(zhuǎn)向輕便性和舒適性要求越來越高，機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足人們的需求，迫切需要一種能夠幫助駕駛員輔助轉(zhuǎn)向的一種裝置，此時液壓式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)誕生了。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在上述兩種助力機構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它采用獨立電機直接提供助力，助力大小由電控單元根據(jù)方向盤扭矩和車速信號進(jìn)行控制。隨著近幾年來電子技術(shù)的快速發(fā)展， EPS 的成本已大幅度降低，再加上它獨特的優(yōu)點，因而越來越受到人們的重視，并迅速邁向應(yīng)用領(lǐng)域，部分取代了液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。在國外， EPS已經(jīng)進(jìn)入批量生產(chǎn)階段，并成為汽車零部件高新技術(shù)產(chǎn)品。目前21個國內(nèi)汽車廠家的 43個品種均可裝配 EPS產(chǎn)品，其中有 6個廠家 8個車型具有裝配 EPS 的潛力，其中有重慶長安的奧拓、羚羊，吉利的美日、豪情，奇瑞的 ，天津豐田的威馳，悅達(dá)起亞的千里馬，東南汽車的菱帥，廣州本田的飛度等。 （ 3） EPS取消了油泵、皮帶、皮帶輪、液壓軟管、液壓油及密封件等，其零件與 HPS相比大大減少，因而其質(zhì)量更輕、結(jié)構(gòu)更緊湊，在安裝位置選擇方面也更容易，并且能降低噪聲。 控制器硬件及軟件設(shè)計。 m。如果電動機產(chǎn)生的扭矩過大，主動輪就會克服在電磁吸力作用下，主動輪和壓板之間產(chǎn)生的摩擦力，從而打滑，保證電動機給系統(tǒng)的助力不致過大；第二，在電機系統(tǒng)產(chǎn)生故障時，電磁離合器可以切斷電動機和機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的連接，保證轉(zhuǎn)向系統(tǒng)仍能夠進(jìn)行轉(zhuǎn)向操作。因而系統(tǒng)有三種控制方式：助力控制、回正控制和阻尼控制。駕駛員都希望 車輛轉(zhuǎn)向時有助力轉(zhuǎn)向力“輕”些 (可減少駕駛員的體力消耗 )。 阻尼控制 汽車高速行駛時，如果轉(zhuǎn)向過于靈敏，會影響汽車的行駛穩(wěn)定性。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，電磁離合器與電機脫 離，助力電機停止工作，故障指示燈點亮。因此，輸出電壓 T1減去輸出電壓 T2得到的差動電壓值就可以用來表示轉(zhuǎn)矩的大小和方向。 13 時鐘電路 原理 時鐘電路在單片機系統(tǒng)硬件設(shè)計中往往是一個關(guān)鍵部分，由于晶振體的工作頻率很高，設(shè)計不當(dāng)很有可能使其工作時產(chǎn)生的高頻信號對其他電路造成干擾，尤其是對 A/D 轉(zhuǎn)矩輸入信號的干擾；甚至導(dǎo)致晶振體不工作，導(dǎo)致整個單片機系統(tǒng)無法正常運行。 電源電路 MC9S12XS128單片機的外部供電電壓為 5V，分別為單片機的內(nèi)部電壓調(diào)整器， IO端驅(qū)動器、 A/D轉(zhuǎn)換器提供電源。電源轉(zhuǎn)換電路如圖 。直流電動機具有良好的起制動性能和調(diào)速性能，易于在大范圍內(nèi)平滑調(diào)速，且調(diào)速后的效率很高，因此，采用硬件邏輯電 路實現(xiàn)的 PWM 控制系統(tǒng)已在實踐中廣泛應(yīng)用。 TD340采用雙列貼片式封裝的引腳分布，各引腳的功能如下： TD340芯片是 N溝道功率 MOS管驅(qū)動器，適合于直流電機控制。 本文所設(shè)計的直流電機調(diào)速系統(tǒng)由信號輸入 電路、 TD340和 H橋電路組成其中信號輸入電路由單片機輸出 PWM信號， TD340用于構(gòu)成 PWM發(fā)生器，功率放大電路是由 4個MOSFET管組成的 H橋電路 。單片機 MC9S12XS128有 8路 A/D轉(zhuǎn)換通道，有 8位、 10位和 12位 3種 A/D轉(zhuǎn)換精度，可通過相關(guān)寄存器設(shè)置實現(xiàn)，其中每進(jìn)行一次 10位轉(zhuǎn)換僅需要 7 μ s 。 （ 4） 初始化 ATD控制寄存器 4（ ATDCTL4） 其中， SMP[2:0]：采樣時間選擇， 如表 42所示。 ATD 結(jié)果寄存器 (ATDDRX) A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果由 16位結(jié)果的寄存器存儲，存儲結(jié)果類型為無符號數(shù)值。 //連續(xù)采樣，采樣多個通道，通道 0 ,00110000 ATD0DIEN=0x00。 T2=(uchar)(sum12)。 T1=(byte)(sum22)。直流電動機電樞繞組兩端的電壓波形。 前兩種方法由于在調(diào)速時改變了控制 脈沖的周期，當(dāng)控制脈沖的頻率與系統(tǒng)的固有頻率接近時，將會引起系統(tǒng)振蕩，因此這兩種方法很少使用。 （ 2） 初始化 PWM居中對齊允許寄存器（ PWMCAE） 7 6 5 4 3 2 1 0 CAE7 CAE6 CAE5 CAE4 CAE3 CAE2 CAE1 CAE0 0 0 0 0 0 0 0 0 此寄存器控制每個 PWM 通道輸出波形的對齊方式，可以是左對齊或者居中對齊。 PWM模塊初始化子程序： void PWM_init_24MHZ(void) 27 { PWMCTL=0x10。 //通道 1 使能 } 本章小結(jié) 本章首先闡述了傳感器信號的 A/D采集、電動機 PWM控制和車速信號采集在單片機內(nèi)的模塊配置，并給出了 A/D數(shù)據(jù)采集、 PWM模塊設(shè)置和車速信號采集部分程序； 根據(jù)EPS系統(tǒng)工作原理設(shè)計了 EPS系統(tǒng)的總體流程 。為了實驗安全，最大轉(zhuǎn)角限制為 180度，對應(yīng)扭矩約為 4 N盡管實驗數(shù)據(jù)存在一定程度的干擾，但基本上達(dá)到預(yù)期設(shè)計的效果。由于條件和時間限制，回正控制和阻尼控制沒有明顯的體現(xiàn)出來，還需日后進(jìn)一步優(yōu)化改進(jìn)，這也是今后研究的重點。在我這幾個月做畢業(yè)論文的生活中，得到了張金柱老師無微不至的關(guān)懷和教誨，在此謹(jǐn)表示衷心的感謝張金柱老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的知識和敏捷的思維給我留下了深刻的印象，使我受益匪淺。 40 POSTDIV=0x00。 //禁止 PWMPRCLK=0x77。 //Frequency=SB/5=100 周期寄存器設(shè)置 PWMPER1=5。 //初始化 A/D SetBusCLK_16M()。 while(!ATD0STAT0_SCF)。 PWME_PWME0=1。amp。 PWMDTY1=0。) { int sum[2]。 //禁止外部觸發(fā) , ATD0CTL3=0xc0。 //SA=A/2/125=500HZ PWMSCLB=125。 _asm(nop)。 在課題研究中，得到實驗室老師的熱情幫助，幫我解決了試驗方面所遇到的困難，本人深表謝意。 35 總 結(jié) 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ EPS）作為一項高新技術(shù)產(chǎn)品，它涉及到汽車動力學(xué)、輪胎力學(xué)、電動機控制技術(shù)、電力電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、計算機技術(shù)和現(xiàn)代控制理論等諸多領(lǐng)域，因此對它的研究不可能一蹴而就。從圖中可以看出，隨著車速的增加，電機電流在減小，從而驗證助力在減小。 無助力特性試驗 首先在實驗中做了在車速為 0時，方向盤最大轉(zhuǎn)角為 180度時有助力與無助力的比較，如圖 57所示。 進(jìn)行軟件