永磁直流電動機的伺服系統(tǒng)(編輯修改稿)
2025-07-16 03:18 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 S，因此貨車也可能成為EPS的裝備目標。相比之下，在我國，電動助力轉(zhuǎn)向的開發(fā)還處于初級階段，國產(chǎn)電動助力轉(zhuǎn)向尚屬空白，大部分文獻只是介紹國外電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)狀況以及電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基本組成和特點。1992年清華大學的學生在導師的指導下進行了探索性的研究；其后幾年，同濟大學、吉林大學、華中科技大學、武漢理工大學相繼開展這方面的研究，取得了一些進展。如文獻[13]通過對電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型的建立，得到了電動助力轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向系統(tǒng)改進設計的辦法；文獻[45]分別介紹了基于P87LPC768單片機和80C52單片機的EPS硬件電路設計，并對所設計硬件系統(tǒng)的臺架實驗情況進行了分析與總結；文獻[610]從電動助力轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向系統(tǒng)性能等思路。文獻[1113]分析和推導出了具有不同控制方式的EPS系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，進行了仿真計算并對結果進行了分析，定性地說明了EPS系統(tǒng)的控制方式和結構參數(shù)對汽車穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)和頻率響應特性的影響?？傮w來說，現(xiàn)在國內(nèi)對EPS還處于研究與探索階段，而且基本都是國內(nèi)一些重點高校自己在作一些理論上的研究，力量比較分散，故都還沒有形成定型的產(chǎn)品。現(xiàn)在安徽省已明確的將EPS系統(tǒng)的開發(fā)列入其“十五”科技攻關項目，估計在今后的幾年內(nèi)，會有更多的公司和科研院所投入到EPS的研制行列當中。第三章 EPS系統(tǒng)構成設計 EPS系統(tǒng)組成及工作原理EPS系統(tǒng)按照其轉(zhuǎn)向助力機構結構與位置的不同，可以分為轉(zhuǎn)向軸助力式、齒輪助力式、齒條助力式三種形式，但不同類型的EPS基本工作原理是相同的。典型的轉(zhuǎn)向軸助力式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組成如圖31所示。其工作原理為：EPS的轉(zhuǎn)向軸由靠扭桿相連的輸入軸和輸出軸組成，輸出軸通過傳動機構帶動轉(zhuǎn)向拉桿使車輪轉(zhuǎn)向，輸出軸除通過扭桿與輸入軸相連外，還經(jīng)行星齒輪減速機構—離合器與助力電機相連。駕駛者在操縱方向盤時，給輸入軸輸入了角位移，輸入軸和輸出軸之間的相對角位移使扭桿受扭,扭矩傳感器將扭桿所受到的扭矩轉(zhuǎn)化為電壓信號輸入電控單元；與此同時,車速傳感器檢測到的車速信號也輸入電控單元，電控單元綜合方向盤的扭矩、轉(zhuǎn)動方向以及車速等輸入信號，判斷是否需要助力以及助力的方向。若需要助力，則依照既定的助力控制策略計算電動機助力轉(zhuǎn)矩的大小并輸出相應的控制信號給驅(qū)動電路，驅(qū)動電路提供相應的電壓或電流給電動機，電動機輸出轉(zhuǎn)矩由蝸輪蝸桿傳動裝置放大再施加給轉(zhuǎn)向軸起助力作用，從而完成實時控制助力轉(zhuǎn)向；若出現(xiàn)故障或車速超出設定值則停止對電機供電，系統(tǒng)不提供助力，同時，離合器切斷，以避免轉(zhuǎn)向系統(tǒng)受電機慣性力矩的影響，系統(tǒng)轉(zhuǎn)為人工手動助力。圖31 轉(zhuǎn)向軸式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組成結構圖正是由于EPS系統(tǒng)有了電控單元，較傳統(tǒng)HPS，EPS的助力大小可以根據(jù)控制策略調(diào)整，這給了設計性能優(yōu)良的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供了可能。一個好的控制策略可以使駕駛員的作用力大小適當、路感良好，并使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)響應快速、阻尼特性好。 EPS系統(tǒng)硬件電路設計系統(tǒng)硬件控制框圖如圖32所示，系統(tǒng)供電為車上12V蓄電池直流電源，控制核心為P87C591單片機。當汽車點火開關閉合時，單片機上電后對EPS系統(tǒng)進行自檢,自檢通過后，閉合繼電器和離合器，EPS系統(tǒng)便開始工作。駕駛員操縱方向盤轉(zhuǎn)向，扭矩傳感器檢測到方向盤的扭矩和轉(zhuǎn)動方向，車速傳感器檢測到車速信號，這些信號經(jīng)過輸入接口電路處理后送至P87C591相應端口，單片機根據(jù)方向盤扭矩、轉(zhuǎn)動方向和車速等數(shù)據(jù)，并依據(jù)系統(tǒng)助力特性，確定助力電流的大小和方向，產(chǎn)生相應的PWM信號并通過驅(qū)動電路驅(qū)動直流電動機進行轉(zhuǎn)向。如EPS系統(tǒng)工作出現(xiàn)異常，單片機將驅(qū)動EPS燈發(fā)亮進行報警提示，同時斷開繼電器、離合器退出電動助力工作模式，轉(zhuǎn)為人工手動助力模式。圖32 系統(tǒng)硬件控制原理框圖整個硬件電路設計主要包括以下幾個部分：電源變換電路、功率驅(qū)動電路、輸入信號接口電路、反饋電流檢測電路、PWM產(chǎn)生及邏輯合成電路和故障檢測電路。 電源變換電路控制器外部電源輸入是車上蓄電池12V。由于本系統(tǒng)ECU內(nèi)部電路含有單片機、比較器LM339，運算放大器LM324等器件，另外蓄電池電壓也必須經(jīng)過一定濾波處理后才能加在直流電機兩端。對蓄電池輸入電壓12V進行相應變換，得到5V電壓給單片機供電，+、運算放大器LM324供電，穩(wěn)定的+12V電壓給直流電動機供電，其變換電路如圖33所示。圖33 電源變換電路汽車發(fā)動，啟動控制信號使Q2飽和導通，蓄電池+12V電壓經(jīng)過二極管D2加在了晶體管Q2的集電極和7805的輸入端Vin。通過9V穩(wěn)壓管和晶體管Q3得到約+；通過7805得到+5V電壓給單片機供電，單片機上電復位，程序運行自檢。如EPS系統(tǒng)一切正常，單片機發(fā)出繼電器控制信號吸合繼電器，蓄電池電壓經(jīng)過C2和
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