【正文】 // 轉(zhuǎn)矩系數(shù) Km = return Im。 else Mzu=18。amp。 } else { if(speed30) Mzu=28。speed=80) Mzu=(torque7)*+8。 else if(30=speedamp。amp。 else Mzu=(torque3)*。amp。torque=7) { if(speed30) Mzu=(torque3)*。else if(3=torqueamp。 float Im。另外感謝在我生活中學(xué)習(xí)中幫助過我的人，你們讓我的生活多了一絲陽光，謝謝你們。感謝我的導(dǎo)師顏志剛老師，雖然顏老師工作忙碌，但他還是抽出許多時(shí)間來幫助指導(dǎo)我們。如，車速信號可由汽車上其它電控系統(tǒng)通過CAN總線通訊得到，而無需另外增加一個(gè)車速傳感器；，本文只討論了PID控制算法在EPS中的應(yīng)用,目前智能控制已經(jīng)成為控制算法的主流，采用更先進(jìn)的控制策略，提高EPS的控制性能，是下一步課題研究的重要內(nèi)容之一?，F(xiàn)階段的EPS主要依據(jù)車速、方向盤轉(zhuǎn)矩和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向和電流，確定輸出助力大小?？刂破鞑杉D(zhuǎn)矩和車速信號，根據(jù)已定的控制策略，通過PWM和H橋式電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路控制電機(jī)的輸出扭矩及轉(zhuǎn)動(dòng)方向，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的助力功能；，并對助力控制、回正控制、阻尼控制三種控制模式的實(shí)現(xiàn)和模式切換進(jìn)行了研究，在此控制策略下提出了基于PID的控制算法；，在系統(tǒng)的信號采集與控制上，采用了軟件模塊化的設(shè)計(jì)思想，編寫了一些關(guān)鍵程序。本文在分析EPS的工作原理基礎(chǔ)上，對電機(jī)控制系統(tǒng)的總體方案和控制方法進(jìn)行了深入地研究，并完成了控制系統(tǒng)的硬、軟件的開發(fā)和模擬試驗(yàn)，從試驗(yàn)結(jié)果上看，初步實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本功能，為進(jìn)一步的研究奠定了良好的基礎(chǔ)，具體包括：，研究了無刷直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)構(gòu)成、工作原理及數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了分析；。目前，國外電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)十分成熟，在很多車型上得到應(yīng)用，搶占了汽車市場。 本章小結(jié)在硬件電路和控制策略設(shè)計(jì)好的基礎(chǔ)上，本章設(shè)計(jì)各模塊的軟件程序，包括濾波、采樣信號處理、轉(zhuǎn)向判定、輔助力計(jì)算、以及電動(dòng)機(jī)控制等主要環(huán)節(jié)，給出了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的總體流程框架，理論上可行性驗(yàn)證通過。這種場合最好的策略是：將被認(rèn)為是受干擾的信號數(shù)據(jù)去掉，這就是防脈沖干擾平均值濾波法的原理?？紤]到電動(dòng)機(jī)工作環(huán)境的影響，本文將移動(dòng)平均濾波法和防脈沖干擾平均值法結(jié)合到一起使用，即防脈沖移動(dòng)平均濾波法。在實(shí)際中，對電動(dòng)機(jī)輸出的測量值?；煊懈蓴_噪聲，它們來自于被測信號形成過程和傳送過程。它與給定值之差形成偏差信號，所以，測量值是決定偏差大小的重要依據(jù)。 判斷轉(zhuǎn)向子程序電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在工作之前，必須確定方向盤的轉(zhuǎn)向，以及與之對應(yīng)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)情況，助力方向的判定主要是根據(jù)扭矩傳感器采集到的扭矩值，扭矩傳感器的輸出范圍是0~5V，判斷檢測到的扭矩值與正反向分界點(diǎn)的數(shù)值的大小關(guān)系，即可知道方向盤的轉(zhuǎn)向。這樣，8位計(jì)數(shù)器中之值就會不斷地同PWM0和PWM1中內(nèi)容進(jìn)行比較。 fOSC為晶振頻率，PWMP為預(yù)分頻控制寄存器，通過上式確定PWM的頻率，下面介紹如何改變占空比。m根據(jù)計(jì)算出的數(shù)據(jù)可以求出各段直線的斜率如下低速時(shí) i1= i2=中速時(shí) i1=2 i2=高速時(shí) i1= i2=3,25具體的程序函數(shù)見附錄，該程序?qū)谥鞒绦蛑凶鳛楹瘮?shù)得到調(diào)用。m高速時(shí)Mzu2=5Nm中速時(shí)Mzu2=8Nm M2=7N在參考過一些相關(guān)文獻(xiàn)[19]參考之后，我們確定了以下的助力曲線。 助力特性曲線的確定 為轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向輪要克服的阻力包括轉(zhuǎn)向輪繞主銷轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力，車輪穩(wěn)定阻力輪胎變形阻力和轉(zhuǎn)向系中的內(nèi)摩擦阻力等。 目標(biāo)電流的確定 助力曲線與目標(biāo)電流當(dāng)車速信號和轉(zhuǎn)矩信號都輸入80C552以后，處理器就可以根據(jù)自己的程序查表求出最佳的目標(biāo)電流。利用單片機(jī)80C552的T2捕捉寄存器功能，可以容易的測量到一個(gè)周期性變化事件的時(shí)間間隔，在該系統(tǒng)中，將車速信號加到CT0I()引腳上，并通過程序使CTP0=1,可以設(shè)定脈沖到來時(shí)，CT0捕捉到T2中時(shí)間值并保存起來，然后返回主程序等待第二個(gè)脈沖的到來時(shí)捕捉T2中時(shí)間值也保存。送過來的電壓模擬信號我們必須轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號 80C552 才可以處理 80C552 提供了10位精度的帶有采樣保持電路的A/D轉(zhuǎn)換器 多路開頭可以選擇 8個(gè)輸入通道。開始 啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器初始化各種參數(shù)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩信號Tm采集子程序車速信號Vm采集子程序查表確定電動(dòng)助力目標(biāo)電流Im電機(jī)反饋電流信號Imn采集子程序計(jì)算電流偏差PID算法子程序輸出PWM斬波信號 控制主程序流程圖 轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩信號采集子程序駕駛員在轉(zhuǎn)向的時(shí)候，力的大小是通過轉(zhuǎn)矩傳感器來測得的。然后把它轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的目標(biāo)電流，有了這個(gè)電流還不夠，因?yàn)槠嚨墓ぷ鳝h(huán)境比較惡劣，目標(biāo)電流和電機(jī)實(shí)際的工作電流間總會有誤差，所以我們引入了電機(jī)反饋電流。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的三大關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)之一是軟件實(shí)現(xiàn)，軟件實(shí)現(xiàn)的靈活性在某種程度上彌補(bǔ)了建模和硬件實(shí)現(xiàn)時(shí)的不足。目前，采用單片機(jī)控制電動(dòng)機(jī)已成為主流，使用單片機(jī)控制有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：使電路更簡單；可以實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的控制；靈活性和實(shí)用性。本章依據(jù)電機(jī)控制系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)了控制單元的硬件電路，包括控制芯片及外圍電路的設(shè)計(jì)、電源模塊、車速和扭矩信號處理電路、報(bào)警電路、電機(jī)的驅(qū)動(dòng)發(fā)和控制模塊等，并分析了各模塊電路的工作原理。對于動(dòng)態(tài)顯示電路一般是利用CPU控制電路來控制顯示塊的導(dǎo)通與截止,顯示電路由顯示塊、字形鎖存驅(qū)動(dòng)器及字位鎖存驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成。要注意的是，ECU判斷出的故障，只能提供故障的性質(zhì)和范圍，最后確定是傳感器、執(zhí)行器或相應(yīng)配線的故障，還應(yīng)進(jìn)一步檢查確定。，當(dāng)ECU在一段時(shí)間里收不到某一傳感器的輸入信號或輸入信號在一段時(shí)間內(nèi)不發(fā)生變化，ECU亦判定為故障信號?！?。當(dāng)電樞電流降低后，由于控制IR2110的SD端重新回到低電平，H橋電路轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)。經(jīng)絕對值電路出來的信號經(jīng)LM393等構(gòu)成的比較電路后，輸出電動(dòng)機(jī)保護(hù)電路控制信號。電動(dòng)機(jī)保護(hù)電路具體實(shí)現(xiàn)如圖37所示?；诖?，所設(shè)計(jì)的電機(jī)控制系統(tǒng)分別從軟件和硬件兩個(gè)方面進(jìn)行了考慮、處理。5V的偏移量；工作頻率高，可達(dá)100kHz；開通、關(guān)斷延遲小，分別為120ns和94ns；圖騰柱輸出峰值電流為2A。，它通常以地為參考點(diǎn)。 MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)電壓信號不小于10V，而單片機(jī)輸出為弱電信號，端口的最高輸出電壓只有5V，必須在單片機(jī)系統(tǒng)和功率驅(qū)動(dòng)電路之間設(shè)置前置驅(qū)動(dòng)電路，將單片機(jī)輸出的弱電控制信號轉(zhuǎn)換為強(qiáng)電控制信號。選用MOSFET時(shí)，反向耐壓取值為兩倍以上的余量，工作電流有2～4倍的余量，工作頻率與實(shí)際頻率相當(dāng)。選用MOSFET作為功率開關(guān)器件。當(dāng)負(fù)載電流或電壓低于某一最小值時(shí)，使開關(guān)器件導(dǎo)通；當(dāng)電流或電壓高于某一最大值時(shí)，使開關(guān)器件關(guān)斷。(pulse frequency modulation, PFW)。由原理可知，直流斬波器的輸出電壓平均值Ud可以通過改變占空比ρ，即通過改變開關(guān)器件導(dǎo)通或關(guān)斷時(shí)間來調(diào)節(jié)，常用的改變輸出平均電壓的調(diào)至方法有三種[18]：(pulse width modulation, PWM)。在次詳細(xì)介紹“H”型，下面是其電路圖?？赡鍼WM變換器主電路的結(jié)構(gòu)形式有T型和H型兩種，其基本電路如下圖所示。可逆系統(tǒng)是指電動(dòng)機(jī)可以正反兩個(gè)方向旋轉(zhuǎn)；不可逆系統(tǒng)是指電動(dòng)機(jī)只可單向旋轉(zhuǎn)。它具有效率高、體積小、重量輕、成本低等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)廣泛應(yīng)用于地鐵、電力機(jī)車、城市無軌電車以及電瓶搬運(yùn)車等電力牽引設(shè)備的變速拖動(dòng)中。改變電樞電壓調(diào)速是直流調(diào)速系統(tǒng)采用的主要方法，調(diào)節(jié)電樞供電電壓或者改變勵(lì)磁磁通，都需要有專門的可控直流電源，常用的可控直流電源是直流斬波器或脈寬調(diào)制變換器，用恒定直流電源或不可控整流電源供電，利用直流斬波或脈寬調(diào)制的方法產(chǎn)生可調(diào)的直流平均電壓。所以，PWM控制方式是一種很理想的驅(qū)動(dòng)方式。這主要是因?yàn)镻WM調(diào)制頻率高，不需要平波電抗器就可以獲得脈動(dòng)很小的直流電流，波形系數(shù)約等于1，故而電樞電流脈動(dòng)分量對電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的影響以及它由所引起的附加損耗小。所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的電機(jī)控制方式也是采用的該類型的控制方式。隨著計(jì)算機(jī)進(jìn)入控制領(lǐng)域，以及新型的電力電子功率元器件的不斷出現(xiàn)，直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和控制方式都發(fā)生了很大的變化，采用全控型的開關(guān)功率元件進(jìn)行脈寬調(diào)制(Pulse Width Modulation ,簡稱PWM)的控制方式已成為絕對主流。對12V電壓到5V的電壓的解決方案可以采用分壓原理，也可以采用光電耦合器等，本文采用后者的方法，車速信號經(jīng)光電耦合器，傳送到T2捕捉0輸入線，對車速頻率信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，通過軟件處理可以得到車速信號的頻率大小，從而知道車速。 車速信號處理電路車速信號是12V的單極性脈沖信號，此信號是從車速里程表里面引出的。 系統(tǒng)電源電路80C552需要5V的供電電源，芯片7805完成12V到5V的轉(zhuǎn)變，其中12V是汽車電源，LMC7660產(chǎn)生的5V滿足電路中運(yùn)算放大器的需要，另外單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換需要的+5V精密基準(zhǔn)電壓由LM336產(chǎn)生?，F(xiàn)代的高檔汽車基本都配置了防抱死制動(dòng)裝置(ABS)、定速巡航自動(dòng)控制系統(tǒng)(CCS)、電控自動(dòng)變速器(ECAT)等電器控制單元，這些模塊通過總線與汽車控制系統(tǒng)的總控制模塊相關(guān)聯(lián)、通信。因此適用80C552位核心的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，其硬件電路更為簡單。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要控制對象是直流電動(dòng)機(jī)，目前多采用脈沖寬度調(diào)制（Pulse Width Modulation, PWM）控制，80C552脈沖寬度調(diào)制器PWM共分PWM0和PWM1兩路，分別用于PWM0和PWM1引腳上產(chǎn)生頻率相同和寬度（占空比）可調(diào)的輸出脈沖，很大程度上簡化了電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)。