电动助力转向用电机电流伺服系统的研究

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1、摘要摘要电动助力转向系统(EPS)是现代汽车转向系统的发展方向，是在机械转向系统的基础上，根据作用在方向盘上的转矩信号和车速信号，通过电子控制装置使助力电机产生相应大小和方向的辅助力，协助驾驶员进行转向操作，并获得最佳转向特性的伺服系统。电动助力转向系统电流伺服系统跟传统的电机调速系统相比，要求更快的响应速度，更小的电机轴输出扭矩波动，更高的车载蓄电池利用率和更强的扰动抑制能力。本文针对管柱式助力电动助力转向系统和小齿轮助力式电动助力转向系统所选用的直流电机和永磁同步电机进行了电流伺服系统的研究设计工作。针对管柱助力式电动助力转向系统

2、采用直流电机电流伺服系统，首先在Matlab／Simulink中建立了电流伺服系统的仿真模型，以理论推导和实验调试结合的方式实现了PI控制，接着提出了一种用于电流环的内模二自由度控制器的设计方法，试验结果表明其在目标跟随和扰动及噪声抑制方面都能达到比PI算法更好的性能，能够满足转向系统的要求。针对小齿轮助力式电动助力转向系统用永磁同步电机电流伺服系统，为了充分利用车载蓄电池母线电压，本文在深入了解目前的研究热点SVPWM基础上，作了简化算法的研究，使其更适合在数字式控制系统中的应用，并在仿真模型和硬件上得到了实现。在逆变器死区补偿的研

3、究中，在不改动控制器硬件的前提下，选用了电流反馈补偿法，针对传统电流反馈补偿法电流过零点检测难度大导致不精确的缺点，采用了改进型的补偿方法，通过坐标变换得到电流的空间矢量角度，以此作为电流过零点的判断依据，实验结果证明了其有效性，能够很好的减小电机输出轴的扭矩波动。关键词：电动助力转向电流伺服系统内模二自由度控制空间矢量死区补偿AbstractABSTRACTEPSisthehitofthemodemautomobilesteeringsystem．Itisbasedonthemechanicalsteeringsystemandhe

4、lpdrivertosteerbetteraccordingtothetorquesensorsignalandthevelocity．TheactuatoristhemotorwhichiscontrolledbytheECU．Comparedtotheconventionalmotorspeed·servosystem，theEPScurrent—servosystemdemandsfasterresponse，smallertorqueripple，higherbaReryusageandhigherperformanceofd

5、isturbancesuppression．Thisdissertationfocusesontheresearchinthecurrent-servosystemfortheC—EPSandP-EPSsystem．，TheDC-motorcurrent-servosystemisdesignedfortheC—EPSsystem．First，thecurrent-servosystemmodelisbuiltinMatlab／SimulinkandthePImethodisappliedonthefoundationoftheory

6、andexperimentation．ThentheTDOFcontrolstrategyisproposed．TheexperimentshowsthatitisbetterthanPIcontrolmethodindisturbancesuppressionandreferencetrackingperformance．It啪satisfytheEPSsystemrequirement．．ThePMSMcurrent-servosystemisdesignedfortheP-EPSsystem．InordertotakefullU

7、seofthebusbarvoltageofthebaHery,thispapersimplifiesthealgorithmofSVPWMfortheapplicationinthedi西talcontrolsystem，andthealgorithmachievesgoodeffectinthesimulationmodelandEaJ．KeyWords：EPS，current-servosystem，TDOF,SVPWM，DeadCompensationll目录第一章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．11．1课题背景⋯⋯⋯⋯⋯

8、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．11．1．1EPS概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．11．1．2EPS用助力用电机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯31．1．3EPS工作原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．41．2