本文選題：電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向　切入點(diǎn)：永磁同步電機(jī)　出處：《合肥工業(yè)大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Electronic Power-assisted System,EPS)因具有低能耗、高效率以及提升汽車操縱穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)受到越來越廣泛的關(guān)注,其中助力電機(jī)部分是電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的重要組成部件。永磁同步電機(jī)因其功率密度高、可控性好、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)逐漸成為應(yīng)用在電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的主流電機(jī),但隨著對汽車駕駛舒適性的追求,永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)問題逐漸成為限制其在EPS系統(tǒng)上應(yīng)用的主要不利因素。因而,對永磁同步電機(jī)控制及其轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制的研究十分必要且意義。本文主要研究永磁同步電機(jī)控制策略、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制策略以及控制器硬件、軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。論文首先對永磁同步電機(jī)的工作原理及矢量控制原理的基本內(nèi)容做了簡單分析,在此研究分析基礎(chǔ)之上,搭建了基于旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的永磁同步電機(jī)仿真模型。接著詳細(xì)分析了永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)產(chǎn)生的原因及其特性,進(jìn)一步獲取了電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的數(shù)學(xué)模型,為下面轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制方法的提出提供了理論基礎(chǔ)。針對永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)為電機(jī)轉(zhuǎn)子位置周期函數(shù)的特點(diǎn),提出基于電機(jī)轉(zhuǎn)子位置的迭代學(xué)習(xí)控制策略來抑制其轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。迭代學(xué)習(xí)控制策略以電機(jī)當(dāng)前控制周期轉(zhuǎn)矩差值為參考,同時(shí)利用算法累積的控制經(jīng)驗(yàn),補(bǔ)償下一個(gè)控制周期中q軸電流參考值,達(dá)到對電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的抑制。進(jìn)一步在Matlab/Simulink環(huán)境下搭建電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)仿真模型,通過對比方向盤轉(zhuǎn)矩傳感器在有無迭代學(xué)習(xí)控制時(shí)其輸出變化,驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的迭代學(xué)習(xí)控制算法的有效性。最后,為了實(shí)現(xiàn)EPS系統(tǒng)基本功能,驗(yàn)證所提出的控制策略的實(shí)際效果,本文以STM32F103型ARM芯片為基礎(chǔ),完成了EPS控制器的硬件及軟件部分的設(shè)計(jì)。并結(jié)合現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)環(huán)境,對所設(shè)計(jì)的控制策略進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的控制策略可以對EPS系統(tǒng)中永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)進(jìn)行有效抑制。
[Abstract]:Electronic Power-assisted system (EPS), an electric power steering system, has attracted more and more attention due to its advantages of low energy consumption, high efficiency and improving vehicle handling and stability. PMSM is an important component of electric power steering system. Permanent magnet synchronous motor (PMSM) has become the mainstream motor in electric power steering system because of its high power density, good controllability, simple structure and so on. However, with the pursuit of driving comfort, torque ripple of permanent magnet synchronous motor (PMSM) has gradually become the main disadvantage factor restricting its application in EPS system. It is necessary and significant to study the control of PMSM and its torque ripple suppression. This paper mainly studies PMSM control strategy, torque ripple suppression strategy and controller hardware. The design and implementation of the software. Firstly, this paper makes a simple analysis of the working principle and vector control principle of PMSM, and on the basis of the research and analysis, The simulation model of permanent magnet synchronous motor (PMSM) based on rotating coordinate system is built. Then, the causes and characteristics of PMSM torque ripple are analyzed in detail, and the mathematical model of PMSM torque ripple is obtained. It provides a theoretical basis for the following methods of torque ripple suppression, aiming at the characteristic that the torque ripple of permanent magnet synchronous motor is the periodic function of rotor position. An iterative learning control strategy based on rotor position is proposed to suppress the torque ripple of the motor. The iterative learning control strategy is based on the torque difference of the motor's current control cycle, and the accumulated control experience of the algorithm is used at the same time. The reference value of Q axis current in the next control cycle is compensated to suppress the torque ripple of the motor. Furthermore, the simulation model of the electric power steering system is built under the environment of Matlab/Simulink. By comparing the output of steering wheel torque sensor with or without iterative learning control, the effectiveness of the proposed iterative learning control algorithm is verified. Finally, in order to realize the basic functions of EPS system, To verify the actual effect of the proposed control strategy, based on the STM32F103 ARM chip, the hardware and software design of the EPS controller is completed. The results show that the proposed control strategy can effectively suppress the torque ripple of permanent magnet synchronous motor (PMSM) in EPS system.
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U463.4

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本文編號：1572220