本文關(guān)鍵詞：基于PMSM電機(jī)的低成本電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)優(yōu)化控制與實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)是汽車完成運(yùn)動(dòng)方向助力輔助的核心器件,已廣泛應(yīng)用于高檔汽車和電動(dòng)汽車中,而EPS系統(tǒng)的控制核心在于對助力電機(jī)的控制,采用永磁同步電機(jī)(PMSM)作為助力電機(jī)的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比于傳統(tǒng)的有刷直流助力電機(jī)系統(tǒng)具有更優(yōu)異的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速響應(yīng)性能和較小的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)成為EPS系統(tǒng)研究的熱點(diǎn),但PMSM電機(jī)應(yīng)用于EPS系統(tǒng)的高性能控制中轉(zhuǎn)子位置信息必不可少,因而常用價(jià)格昂貴的位置傳感器元件來獲取助力電機(jī)的轉(zhuǎn)子實(shí)時(shí)位置信息,位置傳感器的設(shè)置不僅增加了EPS系統(tǒng)的裝配體積和系統(tǒng)成本,同時(shí)也增加了整個(gè)系統(tǒng)的故障率,因而研究基于無位置傳感器的PMSM助力電機(jī)在EPS系統(tǒng)中的應(yīng)用不僅具有科研意義同時(shí)具有廣闊的市場前景。本文圍繞以構(gòu)建低成本的無位置傳感器的PMSM電機(jī)助力EPS高性能控制系統(tǒng)而展開,著力解決取消了位置傳感器的EPS助力電機(jī)控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速有效估算問題以及轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的優(yōu)化控制問題,主要的研究工作有:首先在充分研究了汽車EPS系統(tǒng)的原理的基礎(chǔ)上,論述了現(xiàn)代PMSM電機(jī)矢量控制的數(shù)學(xué)原理和坐標(biāo)變換原理,對EPS的智能控制轉(zhuǎn)向上層和EPS核心控制下層助力電機(jī)控制層分別進(jìn)行了研究和仿真,并在傳統(tǒng)的PMSM電機(jī)的矢量控制基礎(chǔ)上結(jié)合id(28)0的MTPA控制策略進(jìn)行了優(yōu)化控制,以此為基礎(chǔ)引入滑模控制理論,針對PMSM電機(jī)在EPS系統(tǒng)的特定應(yīng)用,對基于目標(biāo)助力電流誤差為零的理想滑�？刂破矫娴幕顟B(tài)觀測器的無傳感器轉(zhuǎn)子位置和速度信息估算的原理進(jìn)行分析,通過采用飽和函數(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的開關(guān)切換函數(shù)的優(yōu)化控制方法來削弱系統(tǒng)的抖震,為了驗(yàn)證控制策略的有效性,搭建了基于STM32嵌入式平臺的實(shí)驗(yàn)硬件系統(tǒng)和并對相關(guān)軟件模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì),對電機(jī)的啟動(dòng)、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、轉(zhuǎn)子位置和速度信息的提取進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)和波形分析,最后在基于十二扇區(qū)細(xì)分的SVPWM扇區(qū)細(xì)分的優(yōu)化脈寬調(diào)制方法上構(gòu)建EPS的ECU仿真模塊,結(jié)合國內(nèi)某電動(dòng)汽車的實(shí)車參數(shù)構(gòu)建基于本文優(yōu)化控制的EPS的整車模型,相關(guān)橫擺角響應(yīng)和轉(zhuǎn)矩響應(yīng)曲線表明整個(gè)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性能良好,電流環(huán)和轉(zhuǎn)矩環(huán)、速度環(huán)等控制性能良好,初步達(dá)到設(shè)計(jì)初衷。
【關(guān)鍵詞】：電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) PMSM助力電機(jī) 無位置傳感器 滑�？刂� STM32 扇區(qū)細(xì)分SVPWM
【學(xué)位授予單位】：上海師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U463.4
【目錄】：

• 摘要2-3
• Abstract3-7
• 第1章 緒論7-13
• 1.1 汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）概述7-8
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀8-10
• 1.3 課題的研究意義10
• 1.4. 本文主要內(nèi)容10-11
• 1.5 本章小結(jié)11-13
• 第2章 PMSM電機(jī)助力控制的EPS系統(tǒng)建模13-25
• 2.1 PMSM電機(jī)概述13-14
• 2.2 PMSM電機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建14-20
• 2.2.1 坐標(biāo)變換原理15-17
• 2.2.2 PMSM電機(jī)的FOC優(yōu)化控制原理17-19
• 2.2.3 id=0 的FOC優(yōu)化控制19-20
• 2.3 EPS的機(jī)械部分原理與動(dòng)態(tài)仿真20-23
• 2.4 EPS助力曲線分析23-24
• 2.5 本章小結(jié)24-25
• 第3章 無位置傳感器PMSM助力電機(jī)滑模優(yōu)化控制25-39
• 3.1 滑�？刂苹驹�25-27
• 3.2 滑模運(yùn)動(dòng)趨近律27-28
• 3.3 無位置傳感器PMSM助力電機(jī)滑�？刂茟�(yīng)用分析28-36
• 3.3.1 EPS助力電機(jī)滑模無感控制29-34
• 3.3.2 改進(jìn)型PMSM助力電機(jī)滑模控制優(yōu)化系統(tǒng)34-35
• 3.3.3 反電動(dòng)勢觀測原理35-36
• 3.4 仿真分析36-38
• 3.5 本章小結(jié)38-39
• 第4章 系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)39-59
• 4.1 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)39-44
• 4.1.1 STM32F103主控MCU模塊39-40
• 4.1.2 主要接口電路設(shè)計(jì)40-42
• 4.1.3 功率器件散熱風(fēng)扇設(shè)計(jì)42
• 4.1.4 電壓匹配與轉(zhuǎn)換電路42-43
• 4.1.5 驅(qū)動(dòng)電路43-44
• 4.2 軟件設(shè)計(jì)44-52
• 4.2.1 軟件流程總體框圖44-45
• 4.2.2 EPS上層控制子程序設(shè)計(jì)45-48
• 4.2.3 EPS電機(jī)控制層子程序48-52
• 4.3 基于PMSM電機(jī)的EPS實(shí)驗(yàn)臺架52-54
• 4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與驗(yàn)證54-58
• 4.4.1 PMSM助力電機(jī)的啟動(dòng)波形54-55
• 4.4.2 助力電機(jī)抗干擾性能測試55
• 4.4.3 轉(zhuǎn)矩性能測試55-57
• 4.4.4 無位置傳感器轉(zhuǎn)速估計(jì)57-58
• 4.5 本章小結(jié)58-59
• 第5章 SVPWM扇區(qū)細(xì)分與EPS整車系統(tǒng)仿真59-75
• 5.1 SVPWM扇區(qū)細(xì)分模塊與仿真59-65
• 5.2 EPS系統(tǒng)ECU的綜合仿真65-71
• 5.3 EPS的整車動(dòng)力學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)71-74
• 5.4 本章小結(jié)74-75
• 第6章 總結(jié)與展望75-77
• 參考文獻(xiàn)77-80
• 攻讀學(xué)位期間取得的研究成果80-81
• 致謝81-82

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