【摘要】：隨著地球環(huán)境的不斷惡化,節(jié)能環(huán)保在各行各業(yè)都顯得尤為重要,汽車行業(yè)當(dāng)然也不例外。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)通過控制電機來控制對轉(zhuǎn)向機械結(jié)構(gòu)的助力作用,與電控液壓助力系統(tǒng)相比,EPS因具有節(jié)能、環(huán)保,且能提高汽車行駛時的操縱性和穩(wěn)定性等特點,而廣泛應(yīng)用于汽車上。本文以現(xiàn)代控制理論中的系統(tǒng)辨識為理論依據(jù),結(jié)合汽車標定技術(shù)對EPS進行研究,研究內(nèi)容包括以下幾部分。以EPS助力電機為研究對象,基于理論力學(xué)、基爾霍夫定律等知識對電機進行建模,通過拉氏變換得到以電機端電壓為輸入、電樞電流為輸出的電機傳遞函數(shù),并對比分析了連續(xù)時間模型直接辨識與間接辯識方法的優(yōu)缺點。使用Matlab的CONSTID工具箱,在不同的辨識條件下完成了電機的仿真辨識,確定了仿真條件下最優(yōu)辨識算法和辨識條件。設(shè)計了電機驅(qū)動器,并搭建電機辨識試驗平臺,基于LabVIEW軟件平臺編寫數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)程序,完成了電機電阻試驗和電機參數(shù)辨識試驗,得到電機電阻與電流的關(guān)系、占空比與電機端電壓的關(guān)系、電機的數(shù)學(xué)模型和參數(shù)。以EPS系統(tǒng)為研究對象,將復(fù)雜部件簡化、等效,得到EPS系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,通過拉氏變換得到以方向盤轉(zhuǎn)矩為輸入、齒條位移為輸出的EPS系統(tǒng)傳遞函數(shù)。通過仿真與試驗辨識,研究了EPS系統(tǒng)的特性。由于齒條的位移難以測量,EPS的辨識試驗是以扭矩傳感器主路電壓為輸入、負載電機電流為輸出的。搭建EPS試驗臺架,在EPS的助力模式下,通過Simulink建立兩種控制算法的模型,以dSPACE為實時處理器,完成了基于PID算法和基于電機模型控制算法的試驗,并對比分析兩種控制算法的特點。研究了汽車標定協(xié)議:CCP與XCP協(xié)議。解析了A2L文件的結(jié)構(gòu),對比了三種常見A2L文件生成的方法,基于Simulink的RTW生成了A2L文件,并完善了ECU變量地址和通訊接口等相關(guān)內(nèi)容。以某公司的EPS控制器為標定對象,搭建了EPS控制器標定試驗平臺,將辨識的電機參數(shù)用于控制器的標定中,分別采用ES581.3的INCA軟件和USB-CAN定制的標定工具完成了標定試驗。
【圖文】：

PWM 任務(wù)和普通 I/O 任務(wù)不能相互切換。（3）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對助力電機的端電壓、助力電機電流和負載電機電流進行，使用的板卡為 NIUSB-6009，它包括 8 路單端的模擬輸入接口（4 路差分擬輸入接口）。由于所采集的信號均為小信號，需要使用板卡的差分模式對信號進行采集。（4）電機驅(qū)動模塊電機驅(qū)動模塊主要包括三部分：電源電路、H 橋電路、采樣電路。電機驅(qū)動模塊是由 12V 外部電源供電，在電機電流放大電路中需要使用偏置電壓，且對該電壓的精度要求較高。因此選擇了Infineon公司的TLE426壓芯片，它的最大輸入電壓可達到 45V，輸出電壓為 5V，誤差范圍在± 2%。圖 3-11 為電源電路原理圖。

圖 3-13 電機端電壓采樣電路圖電路包括電機電流信號和電機端電壓信號的采集。電流信號/5W 的精密電阻，誤差范圍在± 1%以內(nèi)，它能夠?qū)⒘鬟^電電壓信號。由于電機是感性元件，因此在用 PWM 信號調(diào)節(jié)電的電壓也會平緩變化，可以用 AD 口對其進行采集�？紤]到分壓并濾波后再進行采集。圖 3-13 為電機端電壓的采樣電路模塊設(shè)計的最大驅(qū)動電流為 30A，在設(shè)計電機驅(qū)動模塊時，線的寬度和散熱部分。圖 3-14 為驅(qū)動模塊實物圖。底座部動模塊有 5 路控制信號線（ENA 、IL1、IH1、IL2、IH2），，控制電機的正反轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)速。表 3-4 是電機驅(qū)動模塊的控制真，控制信號只有在滿足相應(yīng)條件時，電機才可能轉(zhuǎn)動，同時，L2 和IH2級聯(lián)來控制電機，即只需 2 路 PWM 信號就可以
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U463.4

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本文編號：2662621