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汽车电动助力转向(EPS)系统的研究与开发

王野  
【摘要】:汽车电动助力转向(EPS)系统是近些年来出现的新型动力转向系统。与传统的动力转向(PS)相比较,汽车电动助力转向系统(EPS)结构简单、成本低、灵活性好、能充分的满足汽车转向性能的要求,在转向操作的舒适性、安全性和节能、环保等方面显示出显著的优越性。 电动助力转向(EPS)系统主要由扭矩传感器、车速传感器、电子控单元、无刷直流电动机、电磁离合器和减速机构等部分组成。在相应的软件及控制算法的协助下,共同实现转向助力的功能。本文在明晰了EPS的组成和工作原理后,首先对转向系对汽车操纵稳定性的影响作了一定分析,在此基础之上,对电动助力转向(EPS)系统进行了建模,开发了EPS控制执行系统的硬件和软件。 为了便于对动力转向进行建模,本文将汽车简化成二自由度汽车模型。依据EPS系统输入信号(扭矩和车速信号),建立了电动助力转向的B氏模型,并进行了控制器的数学建模。为了提高系统的稳定性,采用H_∞控制理论对电动助力转向系统控制器进行设计。 本文的EPS系统以MSP单片机为核心,采用传感器信号采集技术和LM621无刷直流电动机专用控制芯片等,实现信号采集和助力电机的控制。在EPS系统的设计过程中,将系统的安全与保护措施渗透到系统的每一个环节。在此基础之上,对样机进行了模拟试验,验证了本系统的合理性和可靠性。


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