發(fā)布時間：2023-04-08 19:55

　　隨著社會發(fā)展,汽車“新四化”已成為整個行業(yè)的追求目標,實現(xiàn)主動轉向的電控智能化控制可以提高駕駛特性與操縱穩(wěn)定性、安全性。本文主要針對轉向執(zhí)行電機控制算法、控制器功能安全分析、主動后輪轉向(ARS)策略、實驗臺架測試等幾大方面開展研究,為ARS系統(tǒng)設計開發(fā)執(zhí)行器。依托于永磁同步電機(PMSM)數學模型,通過坐標變換解耦轉矩、勵磁電流,完成解耦控制。根據矢量控制(FOC)原理,討論不同控制策略:id*=0控制、最大轉矩電流比(MTPA)、恒磁鏈、弱磁控制。另外,詳細分析了空間矢量脈寬調制(SVPWM)技術,搭建了SVPWM模型。針對電機三閉環(huán)FOC算法,基于傳統(tǒng)PI控制,建立了三閉環(huán)PI控制器,之后依據三步非線性法原理改進FOC算法,建立了三步法的電流控制、轉速控制、位置控制。同時,建立了電壓、電流極限圓,MTPA,最大輸出功率(MTPV)方程,以此搭建弱磁控制的最優(yōu)軌跡決策算法。最后,搭建模型并完成仿真實驗,通過對比三步法與傳統(tǒng)PI控制,分別得到了電流、轉速、轉角等曲線,同時弱磁控制仿真實驗驗證了弱磁擴速算法的合理性。結果驗證了三步法的控制效果:更快的動態(tài)響應速度,穩(wěn)態(tài)波動小,其控制效果...

【文章頁數】：123 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究意義
    1.2 汽車轉向系統(tǒng)發(fā)展
    1.3 ARS基本原理及組成
        1.3.1 ARS基本工作原理
        1.3.2 ARS組成結構
        1.3.3 ARS用執(zhí)行電機簡介
    1.4 國內外發(fā)展現(xiàn)狀
        1.4.1 主動后輪轉向技術國內外發(fā)展現(xiàn)狀
        1.4.2 轉向執(zhí)行電機控制技術國內外發(fā)展現(xiàn)狀
    1.5 本文的主要研究內容
第2章 ARS轉向執(zhí)行電機控制數學模型及機理分析
    2.1 永磁同步電機數學模型
        2.1.1 靜止三相坐標系下的數學模型
        2.1.2 靜止兩相坐標系下的數學模型
        2.1.3 同步旋轉坐標系下的數學模型
    2.2 永磁同步電機矢量控制策略
        2.2.1 矢量控制原理
        2.2.2 電流內環(huán)矢量控制策略
    2.3 SVPWM控制原理
    2.4 本章小結
第3章 ARS轉向電機三閉環(huán)控制算法研究
    3.1 基于傳統(tǒng)PI控制的典型三閉環(huán)控制策略
        3.1.1 電流環(huán)PI控制器設計
        3.1.2 轉速環(huán)PI控制器設計
        3.1.3 位置環(huán)PI控制器設計
    3.2 基于三步法的三閉環(huán)控制研究
        3.2.1 電流環(huán)模型離散化
        3.2.2 基于三步法設計電流環(huán)控制策略
        3.2.3 基于三步法設計轉速環(huán)控制策略
        3.2.4 基于三步法設計位置環(huán)控制策略
    3.3 基于最優(yōu)軌跡設計的弱磁控制策略研究
        3.3.1 電壓極限圓與電流極限圓
        3.3.2 最大輸出功率曲線
        3.3.3 弱磁控制的最優(yōu)電流軌跡設計
    3.4 仿真分析驗證
        3.4.1 電流環(huán)算法對比仿真驗證
        3.4.2 轉速環(huán)算法對比仿真驗證
        3.4.3 弱磁控制算法仿真驗證
        3.4.4 位置環(huán)算法對比仿真驗證
    3.5 本章小結
第4章 ARS轉向電機控制功能安全設計分析
    4.1 電機控制器功能安全分析
        4.1.1 危險事件分析
        4.1.2 ARS系統(tǒng)架構設計
        4.1.3 硬件設計與安全分析
    4.2 基于芯片TLE9180D的預驅動電路設計與分析
        4.2.1 預驅動電路硬件設計
        4.2.2 基于預驅芯片開發(fā)的驅動電路功能安全分析
    4.3 診斷響應策略設計
        4.3.1 預驅芯片正常工作的上電過程
        4.3.2 電壓源故障診斷響應方案設計
        4.3.3 驅動橋故障診斷響應方案設計
        4.3.4 預驅芯片故障診斷響應方案設計
        4.3.5 基于周期調度的軟件程序設計
    4.4 本章小結
第5章 主動后輪轉向系統(tǒng)控制策略開發(fā)研究
    5.1 ARS汽車動力學模型建立與分析
        5.1.1 車輛線性二自由度四輪轉向動力學模型
        5.1.2 輪胎側偏特性
    5.2 ARS系統(tǒng)常用控制策略
        5.2.1 基于前輪轉角成比例的后輪轉角控制
        5.2.2 比例控制+橫擺角速度反饋PI控制
    5.3 ARS系統(tǒng)LQR控制策略
        5.3.1 LQR最優(yōu)控制數學模型
        5.3.2 主動后輪轉向LQR控制器設計
    5.4 基于權系數設計最優(yōu)控制律
    5.5 控制策略仿真分析
        5.5.1 角階躍輸入工況
        5.5.2 雙移線工況1
        5.5.3 雙移線工況2
    5.6 本章小結
第6章 電機控制算法硬件在環(huán)實驗研究
    6.1 ARS執(zhí)行電機硬件設計
        6.1.1 主動后輪轉向機改造
        6.1.2 電機控制器設計
        6.1.3 行程位移傳感器設計
    6.2 ARS轉向執(zhí)行電機臺架實驗
        6.2.1電機堵轉實驗
        6.2.2弱磁擴速實驗
        6.2.3位置跟隨控制實驗
        6.2.4 ARS-HIL實驗驗證
    6.3 本章小結
第7章 全文總結與展望
    7.1 全文總結
    7.2 全文展望
參考文獻
附錄
致謝



本文編號：3786376