【正文】 用 PWM 脈寬調(diào)制技術(shù)，通過 H 橋式電路控制電動機的輸出電流和轉(zhuǎn)動方向，實現(xiàn)助力轉(zhuǎn)向功能?？刂栖浖譃榭刂撇呗缘膶崿F(xiàn)和數(shù)據(jù)信號采集與分析兩部分。在數(shù)據(jù)信號采集與控制部分，設(shè)計了系統(tǒng)主程序、 A/D 采集程序、車速信號采集程序和 PWM 控制程序。 關(guān)鍵詞： 電動助力轉(zhuǎn)向 電子控制單元 單片機 控 制策略 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究與設(shè)計 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） I Electronic power steering system Research and Design ABSTRACT Electric Power Steering System (EPS) is one of the focuses research in automotive engineering. This paper is based on the principles of EPS to study the operation, designed and developed the Electronic Control Unit (ECU) and the soft ware diagram of the ECU. The thesis Considers the functions of the electronic control unit of EPS, studied and developed the hardware that adopted 89c51 as its microprocessor. The control unit was able to realize realtime data/signal acquisition and system control. The target current of motor output could be determined by the obtained data。 control of data/signal, was developed in modular after the design of experimental ECU was pleted. And the main program, A/D acquisition program, speed signal acquisition program and PWM control program are developed in the second part. The result showed that the electronic control unit designed was with stable performance, appropriate structure and excellent matching condition, and the excellent power steering effect could be ensured by EPS. Key words: Electric Power Steering System (EPS) Electronic Control Unit SingleChip Microprocessor Control Strategy 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究與設(shè)計 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） II 目 錄 前 言 ...................................................................................................1 第 1 章 緒論 .........................................................................................2 汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點 ...............................................2 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 ...................................4 EPS 的發(fā)展趨勢和急待解決的核心技術(shù) ...............................5 本課題研究的目的與意義 .......................................................6 第 2 章 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案確定及工作原理 ..............................7 電動助力轉(zhuǎn)向 系統(tǒng)的工作原理 ...............................................9 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成和工作原理 .........................9 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的分類 ........................................... 11 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的技術(shù)要求 ................................... 12 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的數(shù)學模型 ............................................. 13 轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向柱輸入軸子模型 ................................... 14 電動機模型 .................................................................. 14 輸出軸子模型 .............................................................. 16 齒輪齒條子模型 ........................................................... 16 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要部 分 ............................................. 17 轉(zhuǎn)矩傳感器 .................................................................. 18 車速傳感器 .................................................................. 19 直流電動機 .................................................................. 20 電磁離合器 .................................................................. 21 減速機構(gòu) ...................................................................... 22 電子控制單元 ECU...................................................... 23 第 3 章 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的硬件設(shè)計 ............................................ 24 電子動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制器的總體結(jié)構(gòu) ................................. 24 控制器微處理芯片的選擇 ..................................................... 26 控制器微處理器常用芯片及選型 ............................... 26 89C52 芯片及 A/D 轉(zhuǎn)換芯片介紹 .............................. 26 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究與設(shè)計 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） III 89C52 外部總線擴展及片外 ROM 的連接 ................ 28 控制器輸入通道的設(shè)計 ......................................................... 30 轉(zhuǎn)矩信號的采集 ........................................................... 30 電動機電流信號的采集 ............................................... 31 車速信號的采集 ........................................................... 33 控制器輸出通道的設(shè)計 ......................................................... 34 電動機的 PWM 控制 ................................................... 34 電磁離合器和顯示控制電路的設(shè)計 ........................... 39 電動機 保護電路及繼電器驅(qū)動電路設(shè)計 .................. 40 系統(tǒng)供電電源電路設(shè)計 ......................................................... 41 系統(tǒng)硬件抗干擾措施 ............................................................. 42 第 4 章 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的軟件設(shè)計 ............................................ 45 EPS 的控制策略 ..................................................................... 45 EPS 的 PID 控制 .......................................................... 45 電子動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各功能模塊的軟件設(shè)計 ......................... 48 A/D 采集程序 ............................................................... 48 PWM 控制程序 ............................................................ 49 車速信號采集程序 ....................................................... 51 系統(tǒng)主程序 .................................................................. 53 結(jié) 論 ................................................................................................. 55 謝 辭 ................................................................................................... 56 參考文獻 ............................................................................................. 57 附 錄 ................................................................................................. 59 外文資料翻譯 ..................................................................................... 66 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究與設(shè)計 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 前 言 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作為汽車的一個重要組成部分，其性能的好壞將直接影響到汽車的轉(zhuǎn)向特性、穩(wěn)定性和行駛安全性。在國外，各大汽車公司對汽車電動助力轉(zhuǎn)向 系統(tǒng)（ Electric Power Steering System— EPS，或稱 Electric Assisted Steering— EAS）的研究有二十多年的歷史。實踐證明電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ EPS）具有節(jié)能、成本低和便于控制，易于裝車，提高操縱穩(wěn)定性和輕便性以及符合機電一體化的要 求等優(yōu)點，正迎合了時代的要求。此外，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與汽車的安全性、操縱穩(wěn)定性之間的關(guān)系，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的可靠性等將成為重要的研究課題。因此該系統(tǒng)的研制與開發(fā)對滿足社會需求、跟上世界汽車技術(shù)發(fā)展進程，具有十分重要的意義。現(xiàn)今液壓助力轉(zhuǎn)向器 (HPS)是以內(nèi)燃機作為動力的汽車助力轉(zhuǎn)向器的主流。同時其復雜的液壓系統(tǒng)具有助力特性不可調(diào)整、污染環(huán)境、維修不便等缺點。和HPS 相比，它具有更為突出的優(yōu)點 : 能在各種行駛工況下提供最佳助力，減少由路面不平所引起的對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的擾動，改善汽 車的轉(zhuǎn)向特性，減少汽車低速行駛時的轉(zhuǎn)向操縱力，提高汽車高速行駛時的轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性，進而