本文關(guān)鍵詞：異步電機電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制策略研究

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【摘要】：電動助力轉(zhuǎn)向(EPS)系統(tǒng)作為底盤技術(shù)的一項革新成果,具有高效、節(jié)能、可控、能獨立工作等優(yōu)點,這也使得EPS必然成為汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。然而,直流電機的EPS系統(tǒng)由于它可提供的助力力矩小的缺點,不能被應(yīng)用在中高級車上,異步電機能夠有效克服直流電機的缺點,本文提出對異步電機EPS系統(tǒng)進(jìn)行控制策略研究,對于提升EPS在中高級車上的裝配應(yīng)用有很大意義。EPS系統(tǒng)的模型是控制策略研究的前提。以DP-EPS系統(tǒng)為研究對象,分別對助力轉(zhuǎn)向模式和助力回正模式下的EPS系統(tǒng)進(jìn)行靜力學(xué)和運動學(xué)分析,建立兩種模式對應(yīng)的機械數(shù)學(xué)模型,從而能夠?qū)PS系統(tǒng)功能進(jìn)行更加全面的仿真研究。助力電機是EPS系統(tǒng)的關(guān)鍵部件,為了提高系統(tǒng)的動態(tài)性能,建立包括四個復(fù)雜方程的異步電機動態(tài)數(shù)學(xué)模型,通過Clarke和Park變換可以將異步電機進(jìn)行等效簡化,從而降低對異步電機控制難度,為后續(xù)控制策略研究打下了基礎(chǔ)。EPS系統(tǒng)的控制策略采用的是雙層策略,其中上層策略是助力需求決策,下層策略是異步電機控制。助力需求決策是基于助力特性曲線,本文設(shè)計一種復(fù)合型助力特性曲線,提出轉(zhuǎn)向時路感和輕便性的表征量,分別針對高、低車速和大、小轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩組成的四種區(qū)間進(jìn)行助力函數(shù)的設(shè)計,并對復(fù)合型助力特性進(jìn)行仿真驗證,結(jié)果表明復(fù)合型助力曲線在助力時更加有效,趨近于理想助力特性。異步電機控制采用的是轉(zhuǎn)子磁鏈定向的同步坐標(biāo)系下的矢量控制方式,在比較轉(zhuǎn)子磁鏈估算模型的前提下,選用適合本文的磁鏈定向同步坐標(biāo)下的磁鏈電流估算模型,進(jìn)而對轉(zhuǎn)子磁鏈和電磁轉(zhuǎn)矩運用電壓反饋解耦的PI調(diào)節(jié)算法,對異步電機進(jìn)行轉(zhuǎn)矩跟隨驗證,結(jié)果表明,矢量控制能夠使電機進(jìn)行快速準(zhǔn)確轉(zhuǎn)矩跟隨。完成EPS系統(tǒng)整體建模后對其進(jìn)行兩種不同工作模式的仿真分析,兩種工作模式下的仿真結(jié)果均表明該EPS系統(tǒng)控制策略和模型建立合理有效。在得到路感和輕便性表征量的基礎(chǔ)上,建立路感和輕便性的高斯型隸屬度曲線,曲線更加直觀的顯示了不同車速對路感和輕便性的差異和需求。搭建了機械轉(zhuǎn)向試驗臺,并且進(jìn)行了控制器硬件和軟件的開發(fā)設(shè)計,完成了原地轉(zhuǎn)向?qū)嶒?實驗結(jié)果表明轉(zhuǎn)向臺設(shè)計合理,為后續(xù)的控制策略驗證奠定基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：DP-EPS系統(tǒng) 異步電機 雙層策略 復(fù)合型助力特性曲線 矢量控制
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U463.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 課題研究的背景和意義9-10
• 1.2 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及分類10-11
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀評述14
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容14-16
• 第2章 EPS系統(tǒng)及整車建模16-29
• 2.1 雙小齒輪式EPS系統(tǒng)簡介16-17
• 2.2 EPS工作模式介紹17
• 2.3 EPS系統(tǒng)機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)建模17-21
• 2.3.1 助力轉(zhuǎn)向建模18-20
• 2.3.2 助力回正建模20-21
• 2.4 EPS系統(tǒng)異步電機建模21-27
• 2.4.1 異步電機概述21
• 2.4.2 異步電機動態(tài)數(shù)學(xué)模型21-24
• 2.4.3 坐標(biāo)變換矩陣24-26
• 2.4.4 異步電機同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系模型26-27
• 2.5 整車建模27-28
• 2.6 本章小結(jié)28-29
• 第3章 EPS復(fù)合型助力特性曲線研究29-37
• 3.1 路感和輕便性29-30
• 3.2 常見助力特性曲線分析30-31
• 3.3 復(fù)合型助力特性曲線設(shè)計31-36
• 3.3.1 助力特性曲線基本參數(shù)確定31-33
• 3.3.2 低速區(qū)間助力特性曲線設(shè)計33-34
• 3.3.3 高速區(qū)間助力特性曲線設(shè)計34-35
• 3.3.4 復(fù)合型助力特性曲線綜述35-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 第4章 EPS系統(tǒng)控制方案設(shè)計與仿真37-59
• 4.1 異步電機控制方案設(shè)計37-39
• 4.1.1 異步電機常見控制方案簡介37-38
• 4.1.2 電壓空間矢量PWM技術(shù)38-39
• 4.1.3 異步電機控制方案確定39
• 4.2 異步電機矢量控制模型39-40
• 4.3 轉(zhuǎn)子磁鏈觀測40-47
• 4.3.1 轉(zhuǎn)子磁鏈電流模型41-42
• 4.3.2 轉(zhuǎn)子磁鏈電壓模型42-43
• 4.3.3 轉(zhuǎn)子磁鏈模型仿真分析43-47
• 4.4 異步電機矢量控制仿真47-50
• 4.4.1 電壓反饋解耦48
• 4.4.2 異步電機矢量控制仿真分析48-50
• 4.5 EPS系統(tǒng)控制策略仿真50-58
• 4.5.1 EPS助力轉(zhuǎn)向模式仿真分析51-55
• 4.5.2 路感和輕便性仿真分析55-56
• 4.5.3 EPS助力回正模式仿真分析56-58
• 4.6 本章小結(jié)58-59
• 第5章 EPS系統(tǒng)實驗臺搭建與功能驗證59-68
• 5.1 機械轉(zhuǎn)向?qū)嶒炁_搭建59-61
• 5.2 EPS系統(tǒng)控制器硬件設(shè)計61-63
• 5.2.1 控制器硬件構(gòu)成61-62
• 5.2.2 EPS控制器各模塊設(shè)計62-63
• 5.2.3 EPS控制器實物63
• 5.3 EPS系統(tǒng)控制器軟件設(shè)計63-66
• 5.3.1 EPS控制器軟件構(gòu)成63-64
• 5.3.2 EPS控制器程序?qū)崿F(xiàn)64-66
• 5.4 EPS系統(tǒng)實驗臺實驗66-67
• 5.5 本章小結(jié)67-68
• 結(jié)論68-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其他成果73-75
• 致謝75

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本文編號：604329