露天煤矿特种车辆转向系统EPS的设计.pdf

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1、露大米玟不2010年增刊·61·露天煤矿特种车辆转向系统EPS的设计史文宏，宋长有(1．大唐国际锡林浩特矿业有限公司，内蒙古锡林浩特026000；2．恒润科技(北京)，北京100101)摘要：介绍了矿山特种车辆电动助力转向系统的组成、助力补偿措施以及助力力矩的控制策略。该系统考虑了特种车辆的车速和转向力矩对助力转向系统力矩的影响，同时也考虑了转向系统的角速度和横摆角速度对转向系统力矩的影响。以无刷直流电机为助力电机，以DSP电机专用控制芯片TMS320LF2407A为核心控制器，进行设计特种车辆转向系统。关键词：特种车辆；电动助力转向；DS

2、P控制器；无刷直流电机中图分类号：U463．4文献标识码：B文章编号：1671—9816(2010)S1一OO61—04器、车速传感器(可与其它系统共用)、助力电动机、电磁离合器、减速器和电子控制单元(ECU)组成。转向系统是控制特种车辆行驶路线和方向的重要装置，直接影响其操纵性和稳定性。它除了要求有3电动助力转向系统控制原理较好的可靠性、操纵方便和高效节能等特点外，还能电动助力转向系统的工作原理是：当驾驶员转在各种道路尤其是矿山道路条件下使用，根据不同动方向盘带动转向轴转动时，扭矩传感器把作用于的行驶速度为驾驶人员提供最佳的路感。电动助力

3、转向轴上的扭矩转变成电信号传给微处理器，微处转向系统克服了目前矿山机械转向系统用的液压转理器根据车速传感器和扭矩传感器的信号决定电机向能耗大、路感差等缺点。作为一种新型的助力转向的旋转方向和助力电流的大小，电机的助力扭矩通系统，电动助力转向系统成为汽车转向系统的热门课过电磁离合器、减速器传递到转向机构上，完成助力题。电动助力转向系统EPS(ElectricPowerSteering转向。因此它可以很容易实现根据车速的不同而提System)是一种直接依靠电机提供助力转矩的转向供不同的助力，保证汽车在低速行驶时轻便灵活，高系统，具有高效、节能、

4、高性能、低成本等一系列优速行驶时稳定可靠。EPS还具有较好的安全性能，一点，可使驾驶员获得较强的路感、较轻的操纵力。最旦控制器和电机失效或相关信号异常时，电磁离合突出的特点是能解决纯液压动力转向系统的方向感器自动断开，可确保转向系统仍能在手动作用下正差、发飘等问题。因此，EPS已经成为现代汽车及矿常工作。显然，电动助力转向系统中的转向力矩是通山机械发展的趋势【1]。过控制电机的电流实现的，因此，助力电机的转矩特EPS是一种直接依靠电力提供辅助扭矩的动力转性、目标电流值的确定以及目标电流值的跟踪控制向系统，由电动机提供助力，助力的大小由电控单

5、元等对电动助力转向系统的性能有十分重要的影响。(ECU)控制。由于无刷直流电动机具有交流电动机3．1无刷直流电动机的特性的结构简单、运行可靠和维护方便等一系列优点，又无刷直流电动机的三相定子电压的平衡方程式具备直流电动机的运行效率高、无励磁损耗以及调速可用下列状态方程表达：性能好等诸多优点，是EPS助力电机的理想选择。fttA1fRA001f厶12电动助力转向系统的组成1【M日I=10RB0l1iBI+ucJl00RcJIJ电动助力转向系统主要由扭矩传感器、转角传感『ILc1f1『e1【且

6、L口L肥lPII+leBl(1)Lc日LcJ【ic

7、J【ecJ收稿日期：2010-01-07作者简介：史文宏(1976一)，男，内蒙古察右前旗人，工程式中，、u趴为三相定子电压，、iB、i为三相定子师，1999年毕业于太原理工大学，现任内蒙古大唐国际锡林电流，ee趴e为三相定子反电动势，、、为三浩特矿业有限公司安全高级主管。相定子自感，趴厶。、、舾、、L为三相定子间·62·鼯大米自厂玟不2010年增刊互感，地、‰、为三相定子的电阻，P为微分算子。由于电动机结构的对称性和转子磁阻不随转子方向盘转速位置的变化而变化，则式(1)经整理后可写为：电机驱动电流fUA1『Rs001『1角加速度I【I=l

8、0Rs0lJiBI+UCJ【00Rs¨icJfl￡一0ML001f1fe^1丽夏再趸卜运算模块流【—M0lPfI+IeBI(2)00L—MJ【icJ【cJ图1电机电流给定示意图电磁转矩方程为：就必需设计一个目标电流跟踪控制器。PID控制算T=(eA+e口+ec)／∞(3)法作为一种传统的控制方法以其计算量小、实时性式中：为电机转子的角速度。好、易于实现等特点广泛应用于控制系统中。在PID无刷直流电机的电磁转矩等效为翻：控制中，一个关键的问题是PID参数的整定。传统的=K，·(4)方法是在获取对象数学模型的基础上，根据某一整式中，为平均电磁转

9、矩，为等效转矩常数，为定原则来确定PID参数，然而在电动助力转向系统平均电流。的控制中，由于被控对象具有参数的时变性、非线性式(4)说明，无刷直流电动机所产生的电磁转矩等特点，这