發(fā)布時間：2017-08-01 13:01

  本文關鍵詞：異步電機電動助力轉向系統(tǒng)控制策略研究

  更多相關文章： DP-EPS系統(tǒng) 異步電機 雙層策略 復合型助力特性曲線 矢量控制

【摘要】：電動助力轉向(EPS)系統(tǒng)作為底盤技術的一項革新成果,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)進行控制策略研究,對于提升EPS在中高級車上的裝配應用有很大意義。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,分別對助力轉向模式和助力回正模式下的EPS系統(tǒng)進行靜力學和運動學分析,建立兩種模式對應的機械數學模型,從而能夠對EPS系統(tǒng)功能進行更加全面的仿真研究。助力電機是EPS系統(tǒng)的關鍵部件,為了提高系統(tǒng)的動態(tài)性能,建立包括四個復雜方程的異步電機動態(tài)數學模型,通過Clarke和Park變換可以將異步電機進行等效簡化,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。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,本文設計一種復合型助力特性曲線,提出轉向時路感和輕便性的表征量,分別針對高、低車速和大、小轉向盤轉矩組成的四種區(qū)間進行助力函數的設計,并對復合型助力特性進行仿真驗證,結果表明復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子磁鏈定向的同步坐標系下的矢量控制方式,在比較轉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下的磁鏈電流估算模型,進而對轉子磁鏈和電磁轉矩運用電壓反饋解耦的PI調節(jié)算法,對異步電機進行轉矩跟隨驗證,結果表明,矢量控制能夠使電機進行快速準確轉矩跟隨。完成EPS系統(tǒng)整體建模后對其進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。搭建了機械轉向試驗臺,并且進行了控制器硬件和軟件的開發(fā)設計,完成了原地轉向實驗,實驗結果表明轉向臺設計合理,為后續(xù)的控制策略驗證奠定基礎。
【關鍵詞】：DP-EPS系統(tǒng) 異步電機 雙層策略 復合型助力特性曲線 矢量控制
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：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 電動助力轉向系統(tǒng)結構及分類10-11
• 1.3 國內外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3.2 國內研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3.3 國內外研究現(xiàn)狀評述14
• 1.4 本文的主要研究內容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)機械轉向系統(tǒng)建模17-21
• 2.3.1 助力轉向建模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)數學模型21-24
• 2.4.3 坐標變換矩陣24-26
• 2.4.4 異步電機同步旋轉坐標系模型26-27
• 2.5 整車建模27-28
• 2.6 本章小結28-29
• 第3章 EPS復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 復合型助力特性曲線設計31-36
• 3.3.1 助力特性曲線基本參數確定31-33
• 3.3.2 低速區(qū)間助力特性曲線設計33-34
• 3.3.3 高速區(qū)間助力特性曲線設計34-35
• 3.3.4 復合型助力特性曲線綜述35-36
• 3.4 本章小結36-37
• 第4章 EPS系統(tǒng)控制方案設計與仿真37-59
• 4.1 異步電機控制方案設計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 轉子磁鏈觀測40-47
• 4.3.1 轉子磁鏈電流模型41-42
• 4.3.2 轉子磁鏈電壓模型42-43
• 4.3.3 轉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 機械轉向實驗臺搭建59-61
• 5.2 EPS系統(tǒng)控制器硬件設計61-63
• 5.2.1 控制器硬件構成61-62
• 5.2.2 EPS控制器各模塊設計62-63
• 5.2.3 EPS控制器實物63
• 5.3 EPS系統(tǒng)控制器軟件設計63-66
• 5.3.1 EPS控制器軟件構成63-64
• 5.3.2 EPS控制器程序實現(xiàn)64-66
• 5.4 EPS系統(tǒng)實驗臺實驗66-67
• 5.5 本章小結67-68
• 結論68-69
• 參考文獻69-73
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其他成果73-75
• 致謝75

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本文編號：604329