基于arm单片机的汽车电动助力转向系统的设计

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1、万方数据第37卷第4期拖拉机与农用运输车V01．37No．420lO年8月Tractor＆FarmTransporterAug．，2010基于ARM单片机的汽车电动助力转向系统的设计陆文昌。顾灶德(江苏大学汽车与交通工程学院。江苏镇江212013)摘要：在阐述了电动助力转向系统(EPS)及其控制器(ECU)结构和工作原理的基础上，设计了基于ARMI。PIc2119单片机的电动助力转向系统。采集的速度、转矩等信号通过LPc2119的信号处理，通过阿M技术和H桥电机驱动电路实现对电机进行控制，实现汽车的电动助力转向，且可以通过CAN总线实现EPS数据的传输。研究的硬件控制器通过了有关的电气性能测

2、试，对所设计的硬件系统进行了台榘试验．试验结果证明了硬件系统设计的正确性。关键词：电动助力转向；嵌入式ARM；FNVM；电机控制中圈分类号：U463．42文献标识码：A文章编号：1006-0006(2010)04—0090一03DesignofElectricPowerSteeringBasedonARMLUWen—chang，GUZao—de(SchoolofAutomotiveandTrafficEngineering，JiangsuUniversity，Zhen)iang212003，China)AbStraet：AnembeddedEPSsystemW88designed．witha

3、ARMchipasthecoreofthesystem．Electricpowersteeringsystem(EPS)，whichcombinesatraditionalmechanicalsteeringsystemwith衄electronicallycontroller，isan@wtypeofvehiclesteeringsystem．既ehardwareofsystemincludesdataacquisitionmodule，speedsigmamodule，moterdrivemoduleand80on．Accordingtothespeedsi掣lalandsteering

4、wheeltorque，thecontrolunitcalculatesthenecessarymotorcurrent．Finally．theperformanceofthiscontrolleriSverifiedonthetest-bed．ExperimentsresultsshowthatEPScontrollerdesignedinthispaperhasstableperformanceandappropriatestructure．KeyWOrds：EPS；EmbeddedARM；PWM；Motorcontrol电动助力转向系统(ElmS)是汽车工程领域的热门课题之一，它是一种

5、直接依靠电机提供助力转矩的转向系统，可使驾驶员获得较强的路感．不仅较好地解决了转向轻便和转向灵敏的矛盾，还能提高行驶安全性和舒适性，因此．EPS已经成为现代汽车发展的必然趋势。目前研究的主要内容为EPS系统的控制规则和硬件控制器(ECU)的设计。现有的控制器多数是基于功能增强的8位单片机，然而，随着微电子产品快速的发展．市场的成熟，以32位微处理器作为高性能嵌入式系统开发的核心是汽车电子发展的趋势。ARM处理器因为其具有的优点在32位微控制器领域里有着非常广泛的应用。笔者基于城2119微控制器研究了电动助力转向(EPS)系统。笔者设计的控制器采用32位的ARMU'C2119作为控制器的核心，

6、从发展的角度看．将来的电动助力转向系统不仅仅需要车速信号和转矩信号，还包括转向角、横向加速度、转向速度等信号’，控制策略也会向智能化的方向发展，要求控制系统有更高的处理速度寻址能力、更好的电磁兼容性能、支持多任务系统。因此，本试验没有选用8位微控制器，而是选用了基于ARM的、带有CAN总线功能的、16／32位的LPc2l19微控制器。它是电机控制、伺服环路控制、功率管理和数据采集等应用系统的理想选择。1EPS工作原理转向轴式电动助力转向系统结构示意图如图l所示，主要由机械转向装置、转矩传感器、车速传感器、助力电动机、减速机构、电子控制单元(ECU)和电磁离合器等构成。其基本工作原理为：汽车转

7、向时，电控单元(ECU)根据检测到的转向盘转矩和车速以及电动机的反馈信号等，判断汽车的转向状态，通过控制电动机H桥式驱动电路上的场效应晶体管按一定的占空比导通，使电动机产生相应方收稿日期：2009--09-21-90·向的助力转矩，然后经过减速机构减速增扭，协同驾驶员进行转向操纵；在助力转向的同时，随着转向轴的旋转，感应转向盘转矩的转矩传感器信号也将随之改变，从而又影响转向助力，如此不断的循环控制⋯。●●P。