汽车电动助力转向控制系统研究与设计

汽车电动助力转向系统具有传统液压动力转向系统无法比拟的优势,是汽车动力转向发展的必然趋势。电动助力转向采用电动机直接提供助力,助力大小由电控单元(ECU)控制。它能节约能量,提高安全性,且有利于环保,是一项紧扣现代汽车发展主题的高新技术。本文在借鉴国内外电动助力转向领域研究的最新成果的基础上,从助力特性、控制策略以及控制系统设计三方面对电动助力转向系统进行了深入细致的研究,研制出电动转向系统实验平台,并在其基础上开发出系统的电控单元。 本文对电动助力转向系统的关键技术助力特性和控制策略进行了研究。对助力特性进行了理论上的分析,探讨了初步确定直线型助力特性的特征参数的过程。进一步的仿真表明,采用简单的直线型助力特性曲线无法同时满足转向轻便性和防止路面冲击的要求,提出了对直线型助力特性进行补偿的必要性。在此基础上,确定了电动助力转向系统的控制策略,并设计了电动机电流的闭环控制算法。 本文设计的EPS控制系统硬件主要由控制器、传感器及信号处理电路、助力电机及驱动电路、通讯电路等组成。控制电路核心采用MOTOROLA 16位单片机MC9S12DP256。为了实现控制策略,对电动助力转向系统进行了软件设计和编制,以实现在不同工况和不同模式下对直流电机的精确控制。 本文最后介绍了软、硬件调试环境并分析了试验结果。实验结果证明上述方案的可行性,系统具有良好的性能,为后续的研究工作提供了试验基础和借鉴。