基于arm单片机的汽车电动助力转向系统的研究

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1、万方数据汽车电动助力转向器的控制器研制赖宋红。等汽车电动助力转向器的控制器研制ResearchandDevelopmentoftheControllerofElectricPowerSteeringSystem赖索记1丝四吕1t-厅碑2(浙江工业大学机械制造及自动化省郝共建教育部重点实验室‘。浙江杭州310018；中国计量学院机电工程学院2，浙江杭州310014)擒耍：研究了日本N4样机的电动助力转向系统的电机电流一输入扭矩特性。采用ATmegal6L单片机为处理器，以直流有刷电机为执行器，应用PID补偿算法．设计了电动助力转向控制器。在试验台

2、上进行了电机电流一输入扭矩特性试验，试验结果表明，该控制器的助力曲线接近日本N4样机。能取得比较满意的助力效果。关键词：电动助力转向系统直流电机调速ATmegall6L助力特性脉宽调制控制PID控制中围分类号：TM306文献标志码：BAbstract：ThecharacteristicofrotorcircuitV8．inputtorqueofJapaneseN4electricpowersteeringsystem(EPS)isstudied．ByadoptingAT-megal6Lsinglechipcomputerastheprocess

3、or；withDCbrushmotor柏actuator；andapplyingPIDcompensationalgoritlun．thecontrollerofEPSisdesigned．Thecharacteristic0fmotorcircuitvs．inputtorqueistestedonthetestbench．Timresultofthetestshowsthatthecurveofa．-sistforceofthecontrollerisaJmoettheflame8。theoneofN4．Thecontrollerisable

4、toprovidesatisfactory跚istinseffect．Keywords：EPSDCmotorcontrolATmegal6LAssistforcecharacteristicPWMcontrolPIDcontrol0引言电动助力转向系统EPS(electricpowersteering)，就是在机械转向系统中，用电池作为能源，电机作为动力，以转向盘的转速和转矩以及车速为输入信号，通过电子控制装置协助人力转向，并获得最佳转向力特性的伺服系统。它广泛应用于轻型汽车及普通型轿车上，可提高轿车的操纵稳定性和轻便性。目前汽车电动助力转向技

5、术在国外发达国家已趋完善⋯，几家国际著名的大型汽车公司，如德尔福、铃木、TRw以及ZF公司都在此领域做了大量的研究并已将推出的商品安装在微型汽车和轿车上使用。国内各大汽车公司及部分高校也进行了研究，但到目前为止都没有形成产业化旧J。1硬件原理1．1EPS工作原理EPS系统主要由扭矩输入机构、扭矩传感器、电子控制单元、电机和减速机构组成。图1为EPS系统结构图。不转向时，电动机停止工作；开始转向时，驾车者在方向盘上输入扭矩。该扭矩使输入轴和输出轴产修改稿收lq日期：∞∞一05—19。第一作者鞍棠红．男．1984年生，现为浙江工业大学机械电子专业在

6、读硕士研究生；主要从事机电控制的研究。76生相对位移，扭矩传感器把这个相对位移转变成电信号传给控制单元，控制单元根据车速传感器和扭矩传感器的信号决定电动机的旋转方向和助力电流的大小，从而实现实时助力转向。因此，它可以在不同车速下提供不同的助力效果，保证汽车在低速行驶时轻便灵活，在高速行驶时稳定可靠H-。图1EPS系统结构Fig．IStructure0ftheelectricpowersteeringsystem1．2助力特性曲线如图2所示为助力特性曲线，电机电流随输入扭矩的增大而增大，当扭矩增大到一定值后，电机电流不再随扭矩的增大而增大，而是以

7、某一恒定的电流工作。在相同的扭矩输入时，车速低时提供大电流以增加操作的轻便性，车速高时提供小电流以获得更好的路感⋯。当输入扭矩在零附近的一个小范围内的时候。PROCF璐AUTOMATIONINSTRUMENTATIONVoL30No．4April2009万方数据汽车电动助力转向器的控制器研制赖宋红，等电机电流等于零，此时电机不提供助力，这称为死区。之所以要留有死区是为了防止路面振动或其他原因引起方向盘的不稳定而提供不必要的助力。弋蓁‘乒零■入扭矩，N■图2助力特性曲线Fig．2CharacteristiccuⅣesofassistforce在设

8、计的时候，以速度为0km／h时的曲线为基准，根据车速传感器的信号乘上小于l的不同系数便可以得到在不同车速下的助力特性曲线。设计的控制器只对其车速为零的