轴助力式汽车电动助力转向系统的研究与开发

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1、华中科技大学硕士学位论文轴助力式汽车电动助力转向系统的研究与开发姓名：关勇刚申请学位级别：硕士专业：机械电子工程指导教师：唐小琦20050429摘要汽车电动助力转向系统（EPS）是近年来发展起来的一种新型转向系统，该系统是由电子控制单元根据传感器采集到的信号来控制电机的运转，从而实现助力转向的功能，EPS除了具备液压动力转向器的转向轻便等优点之外，它还具有转向平稳、节能、环保等一系列特点，因此，EPS取代液压动力转向系统势在必然。然而，当前国内在EPS的研究和产业化方面还比较落后，没有形成具有自主知识产权的EPS产品。因此，开展对EPS的研发工作具有重要的理论和实

2、际意义。本文的主要工作有：1）分析了EPS的总体构成，对EPS的各个部件作了详细的介绍，并在此基础上分析了EPS的受力情况，建立了控制系统模型，并研究了EPS的安全性能；2）讨论了EPS的三种控制方式，提出了控制策略，并讨论了其中三个关键模块的作用：预估模块包括对电机转速和方向盘角速度的预估，助力控制模块以及回正模块；3）用B样条插值方法进行EPS助力曲线的设计，可按照用户的要求设计任意形状的助力曲线，以满足不同车型和不同用户的要求；4）研究了控制系统的硬件结构，以MC68HC908MR8为核心设计了控制器，详细讨论了控制器的控制电路、驱动电路等；设计了控制系统的

3、软件，给出了控制程序流程图，并对要点进行了详细的说明。实验结果表明，本文提出的EPS的设计方案能满足EPS的各种工况要求，具有良好的产业化前景。最后，对全文工作进行总结，并提出了诸多尚待讨论的问题，为今后的工作确定了目标。关键词：汽车电动助力转向控制策略IAbstractElectricpowersteeringsystem（EPS）isanewdevelopingdirectionofpowersteeringsysteminautomotive.TheprincipleofEPSistheassistantmotorworksaccordingtothemea

4、suredtorqueandvehiclesignals.Sothatpowersteeringcanberealized.BesidesEPShasthelightsteeringtorquelikeHydraulicPowerSteering(HPS)system,ithasmanyothercharacteristicssuchassteeringplacidly,lowenergyconsuming,environmentprotectingandsoon.ThereforeitisacertaintendencythatEPSbeinginsteadof

5、HPS.But,atpresent,theR&DofthedomesticEPSisbehindhand,andalltheEPSusedinvehicleshasnoindependentknowledgepropertyright.ThereforeitisveryimportantinacademicandpracticalsignificanceinR&DofEPS.Themaincontentofthisthesisisasfollows:1）ThestructuresofEPSareanalyzed.ThemaincomponentsofEPSarei

6、ntroducedindetail.ThenthedistributedtorqueinEPSisanalyzedandthecontrolsystemmodelissetup.2）ThreecontrolmodesarediscussedandthecontrolstrategyofEPSisstudiedindetail.Threeprincipalmodulesinthecontrolstrategyarediscussed—thepredictedmodulewhichpredictsmotorrotationalspeedandsteeringrotat

7、ionalspeed,thepower-assistantmoduleandthereturncontrolmodule.3）TheassistanttorquecurvesofthemotoraredesignedbyusingtheB-spline,sothatanykindofcustom-builtassistanttorquecurvescanbedesignedaccordingtodifferentkindsofautomobiles.4）ThehardwareframeofEPSisstudied.Thedevelopedcontrollerbas

8、edon8