EPS電機(jī)控制器的設(shè)計(jì)

1、第1章 緒 論節(jié)能、環(huán)保、舒適、廉價(jià)是廣大汽車消費(fèi)者對(duì)汽車的基本要求，也是是現(xiàn)代汽車技術(shù)追求的主要目標(biāo)，集中體現(xiàn)了現(xiàn)代汽車工業(yè)的發(fā)展方向。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能在節(jié)能、環(huán)保及舒適方面具有非常重要的作用。傳統(tǒng)的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)己不能滿足其發(fā)展的要求。隨著汽車技術(shù)的發(fā)展與電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已經(jīng)成為汽車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)展的一種趨勢(shì)。1.1 本設(shè)計(jì)研究的意義隨著汽車制造技術(shù)以及電子技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)汽車環(huán)保、節(jié)能、舒適、安全的要求越來越高，國(guó)外汽車的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器正逐步取代傳統(tǒng)液壓助力轉(zhuǎn)向器。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向技術(shù)代表了目前汽車轉(zhuǎn)向技術(shù)的發(fā)展方向，將來會(huì)在動(dòng)力轉(zhuǎn)向領(lǐng)域占據(jù)越來越重要的地位。在國(guó)內(nèi)

2、，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還處于初級(jí)階段，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的生產(chǎn)廠家還很少，市場(chǎng)上的產(chǎn)品主要被國(guó)外的公司所壟斷。國(guó)外的許多廠家除了申請(qǐng)必要的國(guó)際專利外，還在中國(guó)境內(nèi)申請(qǐng)了一些EPS專利。因此目前開發(fā)和研制用于轎車和輕型汽車的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有明顯的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，它可為汽車零部件企業(yè)的發(fā)展提供新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，也為我國(guó)汽車行業(yè)在加入WTO后參與國(guó)際汽車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)提供一種有競(jìng)爭(zhēng)力的機(jī)電一體化高新技術(shù)產(chǎn)品。同時(shí)，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對(duì)于汽車的環(huán)保、節(jié)能、安全等方面也具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。1.2本設(shè)計(jì)研究的目的電動(dòng)轉(zhuǎn)向器是一種新型的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，該系統(tǒng)能根據(jù)車輛的運(yùn)動(dòng)狀況和駕駛員的要求實(shí)行多目標(biāo)控

3、制，以獲得較強(qiáng)的路感、較輕的操縱力、較好的回正穩(wěn)定性和回正速度、較強(qiáng)的抗干擾能力和較快地響應(yīng)轉(zhuǎn)向輸入，而且這些控制是在基本上不改變硬件的條件下通過軟件即可實(shí)現(xiàn)。從汽車誕生之日起，機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)就已經(jīng)開始使用。幾十年來，機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一直在使用著，但由于人們對(duì)轉(zhuǎn)向輕便性和舒適性要求越來越高，機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足人們的需求，迫切需要一種能夠幫助駕駛員輔助轉(zhuǎn)向的一種裝置，此時(shí)液壓式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)誕生了。1953年通用汽車公司第一個(gè)使用了液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，轉(zhuǎn)向輕便性效果顯著。此后該技術(shù)得到了迅速發(fā)展, 使得助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在功耗、體積和價(jià)格等方面都取得了很大的進(jìn)步。80年代后期,出現(xiàn)了變減速比的液壓動(dòng)

4、力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，隨后又出現(xiàn)了基于液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的新的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)新產(chǎn)品, 具有代表性的產(chǎn)品是變流量泵液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。變流量泵助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在汽車處于比較高的行駛速度或者不需要轉(zhuǎn)向的情況下，泵的流量會(huì)相應(yīng)地減少，從而有利于減少不必要的功耗。電動(dòng)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向泵，由于電機(jī)的轉(zhuǎn)速可調(diào)，可以根據(jù)需要隨時(shí)關(guān)閉，所以也部分的降低了燃油消耗。由于該類轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)成熟、能提供大的轉(zhuǎn)向操縱助力, 目前在部分乘用車、大部分商用車特別是重型車輛上廣泛應(yīng)用。但是液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在系統(tǒng)布置、安裝、密封性、操縱靈敏度、能量消耗、磨損與噪聲等方面存在不足。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在上述兩種助力機(jī)構(gòu)

5、的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它采用獨(dú)立電機(jī)直接提供助力，助力大小由電控單元根據(jù)方向盤扭矩和車速信號(hào)進(jìn)行控制。它具有節(jié)能、環(huán)保、高度安全性等特點(diǎn)，目前正逐步取代液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向，像時(shí)下熱賣的雨燕、飛度、SX4、速騰等車型都采用的是這種助力機(jī)構(gòu)，而它也是未來動(dòng)力轉(zhuǎn)向技術(shù)的發(fā)展方向之一。 如圖 1.1 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)通過將裝有 EPS 和裝有 HPS 的車輛對(duì)比表明，在不轉(zhuǎn)向的情況下，EPS 能降低約為2.5%的燃油消耗；而在使用轉(zhuǎn)向情況下，燃油消耗更是降低了5.5%。此外，EPS可根據(jù)車速自動(dòng)控制轉(zhuǎn)向助力力度，有效解決一直困擾著傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的方向盤“輕”和“靈”的難題，提高了行駛安全性。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向有效地解

6、決了車輛在操縱穩(wěn)定性和方向盤轉(zhuǎn)向手感方面的問題，具有兼顧低速轉(zhuǎn)向輕便性和高速增強(qiáng)路感的優(yōu)點(diǎn)。三種助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能比較如表1.1所示。表 1.1 三種助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能比較類型EPSEHPSHPS燃油特性耗油最少介于兩者之間耗油最多獨(dú)立與發(fā)動(dòng)機(jī)工作可以可以不可以方向跟隨性很好差差路感狀況很好好差回正性能很好好差助力特性準(zhǔn)確、靈活、控制最優(yōu)靈活性、傳遞性較HPS差中等集成性能方便不方便不方便環(huán)保性能環(huán)保不環(huán)保不環(huán)保占用空間只有四個(gè)組建、結(jié)構(gòu)緊湊占用空間最小有40到50個(gè)零部件，占用空間較大有40到50個(gè)零部件，占用空間較大耐寒性耐寒不耐寒需要預(yù)熱不耐寒需要預(yù)熱重量很高中等較差效率很高中等較差1.3

7、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外發(fā)展研究現(xiàn)狀在國(guó)外，從1979年開始研究電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，至今已有30多年的歷史。之前一直沒有取得很大的進(jìn)展，主要是因?yàn)?EPS 的成本太高。隨著近幾年來電子技術(shù)的快速發(fā)展，EPS 的成本已大幅度降低，再加上它獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，因而越來越受到人們的重視，并迅速邁向應(yīng)用領(lǐng)域，部分取代了液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。EPS 系統(tǒng)在日本最先獲得實(shí)際應(yīng)用,1988年日本鈴木公司首次開發(fā)出一種全新的電子控制式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，并裝在其生產(chǎn)的Cervo車上，隨后又配備在Alto上。此后，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向技術(shù)得到迅速發(fā)展，其應(yīng)用范圍已經(jīng)從微型轎車向大型轎車和客車方向發(fā)展。日本的大發(fā)汽車公司、三菱汽車公司、本

8、田汽車公司，美國(guó)的Delphi公司，英國(guó)的Lucas公司，德國(guó)的ZF公司，都研制出了各自的EPS。EPS的助力形式也從低速范圍助力型向全速范圍助力型發(fā)展，并且其控制形式與功能也進(jìn)一步加強(qiáng)。日本早期開發(fā)的EPS僅低速和停車時(shí)提供助力，高速時(shí)EPS將停止工作。新一代的EPS則不僅在低速和停車時(shí)提供助力，而且還能在高速時(shí)提高汽車的操縱穩(wěn)定性。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，EPS技術(shù)日趨完善，并且其成本大幅度降低，為此其應(yīng)用范圍將越來越大。在國(guó)外，EPS已經(jīng)進(jìn)入批量生產(chǎn)階段，并成為汽車零部件高新技術(shù)產(chǎn)品。由于技術(shù)保密，很難獲得控制參數(shù)，要想實(shí)現(xiàn)技術(shù)自主創(chuàng)新，還需國(guó)人自己鉆研。在國(guó)內(nèi)，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向技術(shù)大多還處于實(shí)

9、驗(yàn)室開發(fā)研究階段，部分科研院所已經(jīng)進(jìn)行了裝車實(shí)驗(yàn)。國(guó)內(nèi)的清華大學(xué)早在1992年就開始了EPS的研究，曾研制出EPS的樣機(jī)，并在試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行了性能試驗(yàn)。2002年，經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)至少13家企業(yè)和科研院校正在研制中，如清華大學(xué)、吉林大學(xué)、江蘇大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)以及南摩股份有限公司等。2003年上海市科委科技立項(xiàng)900多萬元用于電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器的開發(fā)與研究，其中投資300多萬給同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院用于EPS控制器的開發(fā)。但大多都是在實(shí)驗(yàn)室臺(tái)架試驗(yàn)上取得了一些進(jìn)展，在試驗(yàn)車上轉(zhuǎn)向的效果有待改進(jìn)；特別是在轉(zhuǎn)向盤抖動(dòng)，以及回正控制等方面還存在著一定的問題，南摩股份有限公司(生產(chǎn)的轉(zhuǎn)向軸式EPS產(chǎn)品)能進(jìn)行小批量生產(chǎn)

10、用于汽車裝配。目前主要裝配在排量在1.3L1.6L的緊湊型轎車。目前21個(gè)國(guó)內(nèi)汽車廠家的43個(gè)品種均可裝配EPS產(chǎn)品，其中有6個(gè)廠家8個(gè)車型具有裝配 EPS 的潛力，其中有重慶長(zhǎng)安的奧拓、羚羊，吉利的美日、豪情，奇瑞的 QQ，天津豐田的威馳，悅達(dá)起亞的千里馬，東南汽車的菱帥，廣州本田的飛度等。昌河在其北斗星轎車和愛迪爾等車型上已把EPS作為選裝器件，在三星級(jí)以上轎車上作為標(biāo)準(zhǔn)配置。控制機(jī)理是EPS的核心技術(shù)之一，國(guó)內(nèi)外學(xué)者先后提出了PID、模糊PID、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等控制策略，絕大多數(shù)只進(jìn)行了模擬仿真研究，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的較少。本研究采用 PID控制策略，并進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究，取得了良好的控制效果。

11、1.4 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點(diǎn)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了車速傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器、助力電機(jī)和電子控制單元（ECU）等裝置，電機(jī)通過減速機(jī)構(gòu)作用在轉(zhuǎn)向柱上，實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)向的助力。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的結(jié)構(gòu)總成如圖1.2所示：圖1.2 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)總成圖與液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向相比，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)綜合了現(xiàn)代控制技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)及機(jī)電一體化等技術(shù)，具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）EPS能在不同車速下提供不同的助力特性。在低速行駛時(shí)，增加轉(zhuǎn)向助力，使得轉(zhuǎn)向更加輕便；在高速行駛時(shí)減少轉(zhuǎn)向助力，為了提高路感可以增加轉(zhuǎn)向阻尼。（2）EPS只有在轉(zhuǎn)向時(shí)電動(dòng)機(jī)才工作，汽車在行駛過程中大部分時(shí)間較少助力，因而很大程度上減

12、少能耗。（3）EPS取消了油泵、皮帶、皮帶輪、液壓軟管、液壓油及密封件等，其零件與 HPS相比大大減少，因而其質(zhì)量更輕、結(jié)構(gòu)更緊湊，在安裝位置選擇方面也更容易，并且能降低噪聲。（4）電動(dòng)機(jī)由蓄電池供電，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以在發(fā)動(dòng)機(jī)不工作的情況下工作，因此提高了汽車行駛安全性。（5）EPS 與液壓助力系統(tǒng)相比，裝配自動(dòng)化程度更高，而且電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以通過改變微處理器中的助力程序算法，改變助力特性很容易實(shí)現(xiàn)。（6）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占用空間小，布置方便，性能優(yōu)越，由于該系統(tǒng)具有良好的模塊化設(shè)計(jì)，為設(shè)計(jì)不同的系統(tǒng)提供了極大的靈活性。1.5 本設(shè)計(jì)研究的主要內(nèi)容本文首先對(duì)EPS的工作原理及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)

13、狀作分析，建立了EPS的數(shù)學(xué)模型，具體分析EPS的動(dòng)態(tài)特性中的助力特性，同時(shí)介紹電動(dòng)轉(zhuǎn)向中的三種控制模式：助力控制，回正控制和阻尼控制。最后得出本文結(jié)論及其展望。所做工作如下：1、理論分析。分析電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器的主要結(jié)構(gòu)及工作原理，研究電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制策略。2、控制器硬件及軟件設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制器的硬件電路，繪制圖紙，研究了單片機(jī)資源和編程原理，并進(jìn)行了硬件和軟件調(diào)試。3、實(shí)驗(yàn)研究。在實(shí)驗(yàn)臺(tái)架上進(jìn)行轉(zhuǎn)向輕便性試驗(yàn)、轉(zhuǎn)向回正性能等試驗(yàn)，驗(yàn)證自主開發(fā)控制器的性能。 第2章 EPS電機(jī)控制器的結(jié)構(gòu)原理和控制方法2.1工作原理及結(jié)構(gòu)組成電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系電機(jī)控制器主要由機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

14、、轉(zhuǎn)矩傳感器、車速傳感器、控制單元（ECU）、離合器、助力電動(dòng)機(jī)及減速機(jī)構(gòu)等組成。工作原理：汽車在運(yùn)行過程中，扭矩傳感器、車速傳感器及電機(jī)電流傳感器會(huì)產(chǎn)生各自的電信號(hào)，這些信號(hào)經(jīng)過濾波、信號(hào)電平調(diào)整后傳給ECU，ECU經(jīng)過分析處理后輸出 PWM信號(hào)給電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)助力電機(jī)扭矩控制。EPS電機(jī)控制器的主要組成部件主要有：助力電機(jī)、電磁離合器、電位計(jì)式扭矩傳感器、車速傳感器和電子控制單元。助力電機(jī)本設(shè)計(jì)開發(fā)的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)選用的助力電機(jī)為直流永磁有刷電機(jī)，額定電流為30A,額定電壓為12V，額定轉(zhuǎn)速為1050r/min，額定輸出功率為170W，額定轉(zhuǎn)矩為1.48N·m。由于汽車轉(zhuǎn)

15、向過程中電機(jī)助力的大小是通過PWM進(jìn)行調(diào)整的，因此要求電動(dòng)機(jī)要有很好的機(jī)械特性和調(diào)速特性。考慮到對(duì)原機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的影響，要求電動(dòng)機(jī)具有噪聲低、低轉(zhuǎn)速大扭矩、波動(dòng)小、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、尺寸小和質(zhì)量輕等特點(diǎn)，以便達(dá)到良好的動(dòng)態(tài)特性和可靠性。 電磁離合器電磁離合器的結(jié)構(gòu)主要由電磁線圈，主動(dòng)輪，從動(dòng)輪和壓板等部件構(gòu)成。工作原理：當(dāng)電磁線圈中有電流通過時(shí)，電磁線圈產(chǎn)生的吸力吸引壓板與主動(dòng)輪接合。這樣，電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力就經(jīng)過主動(dòng)輪、壓板、花鍵輸出到從動(dòng)軸上。當(dāng)線圈中沒有電流流過時(shí)，電磁線圈就不會(huì)產(chǎn)生電磁吸力，壓板和主動(dòng)輪之間就沒有接觸壓力，因此電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞路線就被切斷，助力停止。電磁離合器的作用有以下兩個(gè)方面：

16、第一，防止動(dòng)力過載。如果電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的扭矩過大，主動(dòng)輪就會(huì)克服在電磁吸力作用下，主動(dòng)輪和壓板之間產(chǎn)生的摩擦力，從而打滑，保證電動(dòng)機(jī)給系統(tǒng)的助力不致過大；第二，在電機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生故障時(shí)，電磁離合器可以切斷電動(dòng)機(jī)和機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的連接，保證轉(zhuǎn)向系統(tǒng)仍能夠進(jìn)行轉(zhuǎn)向操作。 電子控制單元電子控制單元是電子控制系統(tǒng)中最重要的元件之一，其性能在一定程度上決定著電子系統(tǒng)的性能，選擇優(yōu)良的控制器對(duì)取得良好的控制效果非常重要。結(jié)合 EPS 控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，盡可能的減少外圍電路元件和降低成本，而且處理單元還要具備功能模塊多，運(yùn)算速度快，所以該系統(tǒng)選用了飛思卡爾公司生產(chǎn)的汽車級(jí)MC9S12系列微處理芯片MC9S12XS128

17、單片機(jī)。該單片機(jī)是基于16位S12XSCPU 內(nèi)核及0.5m制造工藝的高速、高性能5.0V FLASH微控制器，它使用了鎖相環(huán)技術(shù)或內(nèi)部倍頻技術(shù)，使內(nèi)部總線速度大大高于時(shí)鐘產(chǎn)生器的頻率，在同樣速度下所使用的時(shí)鐘頻率較同類單片機(jī)低很多，因而高頻噪聲低，抗干擾能力強(qiáng)，更適合于汽車內(nèi)部惡劣的環(huán)境，其主頻高達(dá)96 MHz，同時(shí)片上還集成了多個(gè)汽車用標(biāo)準(zhǔn)模塊。其主要性能如下：1. 具有在線背景調(diào)試模式（BDM）；2. 2個(gè)異步串行通信口SCI；3. 1個(gè)同步串行通信口SPI；4. 8通道輸人捕捉/輸出比較定時(shí)器；5. 8通道12位A/D轉(zhuǎn)換模塊（10位A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間只需要7us），轉(zhuǎn)換結(jié)果有左對(duì)齊和右對(duì)

18、齊模式，可作為普通I/O口使用；6. 1個(gè)8通道8位脈寬調(diào)制模塊（PWM），可以設(shè)置成4通道16位PWM信號(hào)，占空比可以從0100%設(shè)置；7. 具有片內(nèi)電壓調(diào)整模塊；8.1個(gè)低電壓?jiǎn)拘讯〞r(shí)器，定時(shí)器溢出時(shí)間從0.2ms13s之間設(shè)置；9.49個(gè)獨(dú)立數(shù)字I/0口（其中20個(gè)具有外部中斷及喚醒功能）；10.1個(gè) MSCAN模塊，兼容CAN2.OA/B協(xié)議，具有標(biāo)準(zhǔn)和擴(kuò)展數(shù)據(jù)幀模式，通信速率最快可達(dá)1Mbps；11.片內(nèi)擁有128KB的Flash EEPROM，8KB的RAM，資源十分豐富；12.芯片正常工作溫度范圍在40°C到 125°C之間，基本上適應(yīng)汽車復(fù)雜環(huán)境。2.2 E

19、PS 電機(jī)控制器的基本控制方式EPS 電機(jī)控制器根據(jù)車速、轉(zhuǎn)矩和電機(jī)電流來執(zhí)行控制策略，提高轉(zhuǎn)向靈敏度。因而系統(tǒng)有三種控制方式：助力控制、回正控制和阻尼控制。在正常的轉(zhuǎn)向過程中，通常是助力控制。當(dāng)駕駛員釋放方向盤后，作用在方向盤上的力減小，且小于助力控制的門限值，同時(shí)，系統(tǒng)判斷此時(shí)檢測(cè)轉(zhuǎn)矩大小的加速度和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向是否相異，如果兩者相異，系統(tǒng)就執(zhí)行回正控制。EPS系統(tǒng)中的電機(jī)、減速機(jī)構(gòu)以及轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)等都有很大的摩擦力與慣性力矩，這些都構(gòu)成了汽車的回正阻力矩，當(dāng)回正阻力矩過大，阻止車輪回正時(shí)，使用回正控制，利用電機(jī)提供輔助回正力矩。為了防止提供的輔助回正力矩過大，產(chǎn)生回正過頭現(xiàn)象或在回正過程中出

20、現(xiàn)擺振現(xiàn)象，在車輪將要回到中間位置時(shí)要施加阻尼，此時(shí)選用阻尼控制模型。 助力控制助力控制是指在轉(zhuǎn)向過程中為了減輕方向盤的操縱力,通過減速機(jī)構(gòu)把電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩作用在轉(zhuǎn)向小齒輪上的一種基本控制模式。利用電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和電動(dòng)機(jī)電流成正比的特性采用控制電動(dòng)機(jī)電樞電流的方法實(shí)現(xiàn)助力控制。助力控制是EPS系統(tǒng)控制的主要內(nèi)容,是電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制內(nèi)容中的“重頭戲”電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的名字正是由此而來。駕駛員都希望車輛轉(zhuǎn)向時(shí)有助力轉(zhuǎn)向力“輕”些(可減少駕駛員的體力消耗);但又不能太“輕”,太“輕”則意味著太“靈”,路感較差。汽車轉(zhuǎn)向中的“輕”與“靈”成為一對(duì)需要調(diào)和的矛盾體。在設(shè)計(jì)電動(dòng)轉(zhuǎn)向時(shí),一方面必須保證駕駛員操縱的輕便性

21、,另一方面還要使駕駛員獲得良好的路感。 回正控制在EPS取代HPS的初期, EPS的任務(wù)就是在操縱方向盤轉(zhuǎn)向時(shí)提供助力,所以助力控制是EPS研制初期的全部控制內(nèi)容。純機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)沒有回正控制,駕駛時(shí)將方向盤回正后,輪胎的自動(dòng)回位主要靠轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)(主銷后傾角和主銷內(nèi)傾角)來保證?；卣刂频膶?shí)現(xiàn)與助力控制類似,即ECU控制電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生一個(gè)與方向盤轉(zhuǎn)角相反的適當(dāng)?shù)幕卣??；卣氐拇笮】捎秒娏鞔笮肀硎?回正控制時(shí),助力電動(dòng)機(jī)的參考輸出電流。 阻尼控制汽車高速行駛時(shí)，如果轉(zhuǎn)向過于靈敏，會(huì)影響汽車的行駛穩(wěn)定性。為了提高直線行駛的穩(wěn)定性，提出在死區(qū)范圍內(nèi)進(jìn)行阻尼控制，適當(dāng)加重轉(zhuǎn)

22、向盤的阻力，最終體現(xiàn)在高速駛時(shí)手感的“穩(wěn)重”。汽車高速行駛時(shí)，由于路面偶然因素的干擾引起的側(cè)向加速度較大，傳到方向盤的力矩比低速行駛時(shí)要大，為了抑制這種橫擺振動(dòng)，必須采用阻尼控制；此外，轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向后回到中間位置時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)的慣性存在，在不加其他控制情況下，助力系統(tǒng)的慣性比機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的慣性大，轉(zhuǎn)向回正時(shí)不容易收斂，此時(shí)，也需采用阻尼控制。采用阻尼控制時(shí)，一般情況下只需將電動(dòng)機(jī)輸出為制動(dòng)狀態(tài)，就可使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生阻尼效果。第3章 硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件電路是實(shí)現(xiàn)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的基礎(chǔ)，EPS硬件電路設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性，直接關(guān)系到EPS系統(tǒng)的控制效果。本章主要研究EPS硬件的設(shè)計(jì)，主要的有單片機(jī)、電源轉(zhuǎn)換

23、電路、傳感器、電機(jī)、蓄電池和繼電器等。3.1硬件電路圖及系統(tǒng)框圖 圖3.1硬件系統(tǒng)電路圖EPS系統(tǒng)主要硬件電路包括：（1）單片機(jī)的選擇（2）電源（3）傳感器（4）驅(qū)動(dòng)器的選擇（5）電機(jī)蓄電池驅(qū)動(dòng)電路助力電機(jī)驅(qū)動(dòng)及功率電路電池模塊電磁離合器助力電機(jī)MC9S12XS128方向盤扭矩信號(hào)處理電路故障指示燈電壓處理電路圖 3.2 EPS 控制系統(tǒng)框圖本系統(tǒng)主要工作流程為：首先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，確保系統(tǒng)各部分工作正常。然后單片機(jī)采集各傳感器信號(hào)，經(jīng)過分析運(yùn)算后，判斷是否提供助力，如果實(shí)施助力控制，啟動(dòng)繼電器驅(qū)動(dòng)電路，輸出PWM信號(hào)控制助力電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，進(jìn)而輔助駕駛員轉(zhuǎn)向；否則進(jìn)行其他相應(yīng)控制。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)

24、故障時(shí)，電磁離合器與電機(jī)脫離，助力電機(jī)停止工作，故障指示燈點(diǎn)亮。3.2傳感器 電位計(jì)式扭矩傳感器扭矩傳感器主要用來測(cè)量方向盤上力矩的大小，扭力桿是它的主要的測(cè)力元件。扭力桿的信號(hào)測(cè)量方式有電位計(jì)式、差動(dòng)式和光電式三種。其中差動(dòng)式和光點(diǎn)式的成本高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要用于高速測(cè)量。本論文中采用的是導(dǎo)電塑料電位計(jì)式扭矩傳感器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性好，使用壽命在3000萬次以上，適合于方向盤扭矩的測(cè)量。電位計(jì)式的主要工作原理如圖3.2所示。傳感器的兩個(gè)輸入端分別是VCC和GND(分別是輸入端1和4)。當(dāng)轉(zhuǎn)向盤處于中間位置時(shí)，傳感器的兩個(gè)輸出端T1和T2上的電壓均為2.5V；當(dāng)轉(zhuǎn)向盤向右旋轉(zhuǎn)時(shí)，其輸出端T1上

25、的電壓大于2.5V，輸出端T2上的電壓小于2.5V；當(dāng)轉(zhuǎn)向盤向左旋轉(zhuǎn)時(shí)，恰好相反。因此，輸出電壓T1減去輸出電壓T2得到的差動(dòng)電壓值就可以用來表示轉(zhuǎn)矩的大小和方向。差動(dòng)輸出電壓有利于提高傳感器的靈敏度，消除靜態(tài)誤差。電子控制單元根據(jù)扭矩傳感器輸出差動(dòng)電壓的大小和正負(fù)，就可以判斷轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)矩大小和轉(zhuǎn)動(dòng)方向。圖3.3 電位計(jì)式扭矩傳感器原理圖 車速傳感器大多數(shù)汽車上裝載的車速傳感器一般是磁感應(yīng)式車速傳感器，如圖3.4所示。該傳感器穩(wěn)定性較好，經(jīng)過簡(jiǎn)單的信號(hào)調(diào)理就可以轉(zhuǎn)成方波信號(hào)，供單片機(jī)采集?？紤]到目前決大部分汽車都有電子儀表板，有現(xiàn)成的車速信號(hào)，可以直接使用。但是在實(shí)驗(yàn)室中，較難采集到實(shí)際的車速

26、信號(hào)，一般用信號(hào)發(fā)生器模擬車速信號(hào)。 圖3.4 磁感應(yīng)式車速傳感器3.3 ECU單片機(jī)的選擇 圖3.5 MC9S12XS128 單片機(jī)如圖3-4MC9S12XS128單片機(jī)最小系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，需要考慮電磁兼容、晶振電路設(shè)計(jì)技巧，以及防干擾濾波電路設(shè)計(jì)技巧等。 時(shí)鐘電路原理時(shí)鐘電路在單片機(jī)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)中往往是一個(gè)關(guān)鍵部分，由于晶振體的工作頻率很高，設(shè)計(jì)不當(dāng)很有可能使其工作時(shí)產(chǎn)生的高頻信號(hào)對(duì)其他電路造成干擾，尤其是對(duì) A/D 轉(zhuǎn)矩輸入信號(hào)的干擾；甚至導(dǎo)致晶振體不工作，導(dǎo)致整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)無法正常運(yùn)行。MC9S12XS128單片機(jī)的時(shí)鐘輸入接口在34（EXTAL）和35 (XTAL)引腳上，

27、通常接一個(gè) 16MHZ晶振體。外部晶振體的連接分為串聯(lián)型、并聯(lián)型和使用外部有源晶振器3種方式。但是在實(shí)際應(yīng)用電路設(shè)計(jì)中一般采用并聯(lián)型方式。時(shí)鐘電路如圖3.6所示。圖3.6 時(shí)鐘電路 濾波電路原理濾波電路常用來濾去電壓中的紋波，保證系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性，它一般由電抗元件組成,如負(fù)載電阻兩端并聯(lián)電容器C，或者負(fù)載串聯(lián)電感器L，以及由電容、電感組成的各種復(fù)式濾波電路。MC9S12XS128單片機(jī)內(nèi)部帶有電壓調(diào)整器，它主要負(fù)責(zé)為單片機(jī)的內(nèi)部提供不同的電壓。主要濾波引腳有9（VDDF）、49（VDD）、33(VSSPLL)和36(VDDPLL)。 電源電路MC9S12XS128單片機(jī)的外部供電電壓為5V，分

28、別為單片機(jī)的內(nèi)部電壓調(diào)整器，IO端驅(qū)動(dòng)器、A/D轉(zhuǎn)換器提供電源。為了充分提高供電電路的電磁兼容性，去除高頻噪聲，在各供電電路中串接一個(gè)電感元件。電源引腳有59（VDDA）、77（VDDX1）和29（VDDX2）引腳。其中，VDDA的電源電路如圖3.7所示，其他引腳電路類似。圖3.7 電源電路 復(fù)位電路單片機(jī)需要在上電之后給其一個(gè)復(fù)位信號(hào)才能正常工作，在開發(fā)和調(diào)試單片機(jī)系統(tǒng)時(shí)需要對(duì)它進(jìn)行手動(dòng)復(fù)位，而且當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)供電電壓過低時(shí)，程序的運(yùn)行會(huì)出現(xiàn)非正常的情況，要求在低壓時(shí)也要對(duì)單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位，所以必須要設(shè)計(jì)一個(gè)復(fù)位電路。XS128單片機(jī)的RESET引腳為低電平有效，其復(fù)位電路如圖3.8所示。INP

29、UTRESETGND圖3.8 復(fù)位電路3.4 電源轉(zhuǎn)換電路由于該系統(tǒng)中，單片機(jī)和傳感器需要電壓為5V的直流電源，以及通信傳輸?shù)姆€(wěn)定性對(duì)電源要求較高，所以考慮了工業(yè)界常用的電源轉(zhuǎn)換芯片LM2576。其輸出電流可達(dá) 3A，輸入電壓范圍較寬，具有優(yōu)良的線性調(diào)節(jié)與負(fù)載調(diào)節(jié)，只需極少的外部元件，就可以做成優(yōu)良的電源轉(zhuǎn)換電路，所輸出的電流完全可以滿足對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的供電。電源轉(zhuǎn)換電路如圖3.9所示。Vin ON/OFF FBGND OUT 圖3.9 電源轉(zhuǎn)換電路圖3.5 傳感器信號(hào)（車速、扭矩）處理電路 車速信號(hào)處理電路通常車速信號(hào)都是從車輪轉(zhuǎn)速經(jīng)過計(jì)算都得出的，而且輪速信號(hào)一般幅值為1V的正弦模擬信號(hào)，所以

30、一般首先對(duì)車速信號(hào)經(jīng)過濾波、放大和整形后方能被單片機(jī)獲得。車速信號(hào)處理電路如圖3.10所示。輪速信號(hào)經(jīng)過AD823放大后幅值為5V，經(jīng)過比較器 LM393輸出方波信號(hào)，供單片機(jī)采集。 圖3.10 車速信號(hào)處理電路 方向盤扭矩信號(hào)我們用扭矩傳感器測(cè)量方向盤上扭矩信號(hào)的大小，扭矩傳感器輸出信號(hào)為電壓信號(hào)，為了保證其信號(hào)的可靠性，必須對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波，濾波之后送單片機(jī)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。扭矩信號(hào)濾波電路，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波，主要消除扭矩中的高頻信號(hào)。實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)電平的處理，最后輸出兩路信號(hào)送給單片機(jī)兩個(gè)A/D轉(zhuǎn)換口。3.6電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的選擇圖3.12 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器實(shí)物直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)得到廣

31、泛應(yīng)用。直流電動(dòng)機(jī)具有良好的起制動(dòng)性能和調(diào)速性能，易于在大范圍內(nèi)平滑調(diào)速，且調(diào)速后的效率很高，因此，采用硬件邏輯電路實(shí)現(xiàn)的 PWM 控制系統(tǒng)已在實(shí)踐中廣泛應(yīng)用。但是，這種方法的硬件電路比較復(fù)雜，一般也無計(jì)算機(jī)接口而本文介紹的電機(jī)驅(qū)動(dòng)是采用電機(jī)專用驅(qū)動(dòng)芯片 TD340實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)調(diào)速的，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以大大簡(jiǎn)化硬件電路在本系統(tǒng)中采用脈寬調(diào)制（PWM）控制H橋電路實(shí)施對(duì)直流電動(dòng)機(jī)的控制，由4個(gè)功率MOSFET組成，如圖3-13所示。采用PWM伺服控制方式，MOSFET功率管的驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，工作頻率高，可工作在上百千赫的開關(guān)狀態(tài)下。系統(tǒng)采用4個(gè)International Rectifier公司生產(chǎn)的I

32、RF3205型 MOSFET功率管組成H橋路的4個(gè)臂。IRF3205僅有8m導(dǎo)通電阻，而且功耗小，耐壓達(dá)55V，最大直流電流可達(dá)110A，滿足EPS系統(tǒng)對(duì)MOSFET功率管低壓（正常工作不超過15V）大電流（額定電流30A）的要求。圖中所示，4個(gè)MOSFET管的基極驅(qū)動(dòng)電壓分為兩組，其中Q1和Q4為一組，當(dāng)Q1接收PWM信號(hào)導(dǎo)通時(shí)，Q4常開；而Q2和Q3截止這時(shí)，電機(jī)兩端得到電壓而旋轉(zhuǎn)，而且占空比越大，轉(zhuǎn)速越高由于直流電機(jī)是一個(gè)感性負(fù)載，當(dāng)MOS關(guān)斷時(shí)，電機(jī)中的電流不能立即降到零，所以必須給這個(gè)電流提供一條釋放通路，否則將產(chǎn)生高壓破壞器件處理這種情況的通常方法是在MOSFET管旁邊并聯(lián)一個(gè)高速

33、開關(guān)二極而本系統(tǒng)采IRF3205型MOS管，該MOS管內(nèi)部已經(jīng)并聯(lián)二極管，所以外部并聯(lián)的高速開關(guān)二極管可以省略。圖3.13 H橋電路在本系統(tǒng)中選用TD340高端智能直流電機(jī)控制芯片，TD340驅(qū)動(dòng)器芯片是ST微電子公司推出的一種用于直流電機(jī)的控制器件，可用于驅(qū)動(dòng)N溝道MOSFET管。該芯片具有控制簡(jiǎn)單，外圍電路相對(duì)較少，控制靈敏的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛采用。TD340采用雙列貼片式封裝的引腳分布，各引腳的功能如下：TD340芯片是N溝道功率MOS管驅(qū)動(dòng)器，適合于直流電機(jī)控制。該器件內(nèi)集成有可驅(qū)動(dòng)N溝道高邊功率 MOS 管的電荷泵和內(nèi)部PWM發(fā)生器，可進(jìn)行速度和方向控制而且功耗很低，同時(shí)具有過壓(>

34、20V)、欠壓(<6.2V)保護(hù)功能，以及反向電源有源保護(hù)功能。TD340內(nèi)含可調(diào)的頻率開關(guān)(025kHz)及待機(jī)模式，且集成有看門狗和復(fù)位電路。除此之外，TD340芯片還具有H橋直流電機(jī)部分和微控制器之間的必要接口。直流電機(jī)的速度和方向可由外界輸入給TD340的信號(hào)來控制。TD340與MOS管的電路連接，TD340芯片L1、L2管腳控制H橋MOS管驅(qū)動(dòng)電路的下橋臂，H1、H2管腳控制H橋MOS管驅(qū)動(dòng)電路的上橋臂，IN1引腳為PWM信號(hào)輸入端，控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，IN2引腳為方向控制端，CF引腳為模擬模式或數(shù)字模式選擇端，CF引腳接地為TD340在數(shù)字模式工作。TD340在數(shù)字模式下的功能表如

35、表3.1所示。表3.1 TD340在數(shù)字模式下的功能表STBYIN1IN2H1H2L1L2 描述0XXOFFOFFOFFOFF備用模式下電機(jī)關(guān)閉100OFFOFFONON下MOS管電機(jī)制動(dòng)101ONONOFFOFF上MOS管電機(jī)制動(dòng)1PWM0ONPWMOFFPWM電機(jī)x%占空比正轉(zhuǎn)1PWM1PWMONPWMOFF電機(jī)x%占空比反轉(zhuǎn)110ONOFFOFFON電機(jī)100%占空比正轉(zhuǎn)111OFFONONOFF電機(jī)100%占空比反轉(zhuǎn)注：表中“0”表示低電平信號(hào)，“1”表示高電平信號(hào)，“x”表示任意電平信號(hào)，：PWM”表示單片機(jī)輸出PWM信號(hào)，“OFF”表示關(guān)閉，“ON”表示開啟。本文所設(shè)計(jì)的直流電機(jī)調(diào)

36、速系統(tǒng)由信號(hào)輸入電路、TD340和H橋電路組成其中信號(hào)輸入電路由單片機(jī)輸出PWM信號(hào)，TD340用于構(gòu)成PWM發(fā)生器，功率放大電路是由4個(gè)MOSFET管組成的H橋電路。3.7本章小結(jié)本章主要設(shè)計(jì)開發(fā)了EPS系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，包括單片機(jī)、電源轉(zhuǎn)換電路、傳感器、助力電機(jī)和電機(jī)電流采集電路，并提出了硬件抗干擾的相關(guān)措施。第4章 軟件設(shè)計(jì)4.1 EPS 軟件的總體流程圖 5.9 方向盤扭矩與電機(jī)電流關(guān)系圖(30Km/h)圖 5.10 方向盤扭矩與電機(jī)電流關(guān)系圖(60Km/h)圖 5.11 方向盤扭矩與電機(jī)電流關(guān)系圖(90Km/h)圖 5-8、圖 5-9、圖 5-10和圖5-11是車速分別在 0Km/h、3

37、0Km/h、60Km/h 和 90Km/h時(shí)，方向盤扭矩與電機(jī)電流之間的關(guān)系曲線圖。從圖中可以看出，隨著車速的增加，電機(jī)電流在減小，從而驗(yàn)證助力在減小。在同一車速下，方向盤扭矩在死區(qū)范圍內(nèi)時(shí)，電機(jī)不提供助力，而當(dāng)方向盤扭矩超過中間值時(shí)，助力電流隨其規(guī)則變化。以上采集到的四組方向盤扭矩與電機(jī)電流的關(guān)系曲線基本符合系統(tǒng)助力特性曲線。盡管實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)存在一定程度的干擾，但基本上達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)的效果。 回正性試驗(yàn)將方向盤轉(zhuǎn)過一定角度后松手，單片機(jī)根據(jù)轉(zhuǎn)矩信號(hào)的變化趨勢(shì)，確定為方向盤處于回正趨勢(shì)，從而斷開電機(jī)離合器和電機(jī)電源，電機(jī)電流迅速變?yōu)?，由于方向盤的慣性導(dǎo)致方向盤向相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，單片機(jī)檢測(cè)到方向盤轉(zhuǎn)矩

38、信號(hào)大于中間位置，給電機(jī)離合器和電機(jī)電源上電，此時(shí)電機(jī)電流很小，不足以驅(qū)動(dòng)方向盤，方向盤振蕩一段時(shí)間后保持在零位?；卣龑?shí)驗(yàn)中方向盤轉(zhuǎn)矩與電機(jī)電流的關(guān)系如圖5-12所示。由于條件和時(shí)間限制，回正控制和阻尼控制沒有明顯的體現(xiàn)出來，還需日后進(jìn)一步優(yōu)化改進(jìn)，這也是今后研究的重點(diǎn)。圖 5.12 回正試驗(yàn)5.4 本章小結(jié)本章主要進(jìn)行了EPS的試驗(yàn)研究，包括無助力、有助力和回正性能等典型工況的實(shí)驗(yàn)，通過對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理分析，結(jié)果表明設(shè)計(jì)的控制器硬件工作可靠、性能穩(wěn)定；軟件控制效果良好，能夠根據(jù)方向盤轉(zhuǎn)矩及車速信號(hào)較準(zhǔn)確控制助力電機(jī)電流的大小，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求?？?結(jié)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）作為一項(xiàng)高新技術(shù)產(chǎn)

39、品，它涉及到汽車動(dòng)力學(xué)、輪胎力學(xué)、電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)、電力電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代控制理論等諸多領(lǐng)域，因此對(duì)它的研究不可能一蹴而就。盡管已有一些EPS系統(tǒng)已投入使用，但是其應(yīng)用范圍和功能有一定的局限性。以上工作都是在借鑒前人研究的基礎(chǔ)上對(duì)控制系統(tǒng)的性能進(jìn)行重新設(shè)計(jì)、優(yōu)化而完成的。盡管在一些功能上還不夠完善，如方向盤抖動(dòng)、回正和阻尼控制還不夠理想，但本控制器可以做為以后研究EPS控制系統(tǒng)的開發(fā)平臺(tái)，以便在該系統(tǒng)上做進(jìn)一步的研究工作，節(jié)省設(shè)計(jì)與開發(fā)的時(shí)間。致 謝由于個(gè)人能力不足和時(shí)間所限，論文中難免存在疏漏和不足，懇請(qǐng)各位專家、學(xué)者和老師給予批評(píng)指正，以求在以后的工作中得到進(jìn)一步的提高。

40、在本論文完成之際，我首先要感謝導(dǎo)師張金柱教授。在我這幾個(gè)月做畢業(yè)論文的生活中，得到了張金柱老師無微不至的關(guān)懷和教誨，在此謹(jǐn)表示衷心的感謝張金柱老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的知識(shí)和敏捷的思維給我留下了深刻的印象，使我受益匪淺。導(dǎo)師對(duì)學(xué)術(shù)孜孜不倦的追求和對(duì)事業(yè)的執(zhí)著，時(shí)刻激勵(lì)著我奮發(fā)向上，催我前進(jìn)。在課題研究中，得到實(shí)驗(yàn)室老師的熱情幫助，幫我解決了試驗(yàn)方面所遇到的困難，本人深表謝意。 最后，我要特別感謝我的父母和親人，是他們的無私奉獻(xiàn)使我的學(xué)業(yè)得以順利完成。參 考 文 獻(xiàn)1 王常友，董愛杰. 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)J. 北京汽車. 2007，3：710.2 苗立東，何仁，徐建平，徐勇剛. 汽車電

41、動(dòng)轉(zhuǎn)向技術(shù)發(fā)展綜述J. 長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，24(1)：7984.3 林逸，施國(guó)標(biāo). 汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)J. 公路交通科技. 2001，18（3）：7982，87.4 劉占峰. 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究D. 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文，2006.5 孫同景，陳桂友. Freescale 9S12 十六位單片機(jī)原理及嵌入式開發(fā)技術(shù)M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.6 張喆. 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的仿真及性能分析D. 吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文，2008.7 王若平，楊國(guó)榮. 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力特性的仿真研究J. 拖拉機(jī)與農(nóng)業(yè)運(yùn)輸車，2008，35(4)：9394，97.8 劉照，

42、楊家軍，廖道訓(xùn). 基于動(dòng)態(tài)分析的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究J. 華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）.2001（12）：24-26.9 劉照. 汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析與控制方法研究D. 華中科技大學(xué)博士論文，2004.10 張文泰. 汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)研究與開發(fā)D. 吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文，2006.11 陳利利. 某轎車 EPS 系統(tǒng)電機(jī)控制策略的仿真研究D. 吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文，2008.12 徐建平，何仁等. 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)回正控制算法研究J. 汽車工程，2004，26（5）：557-559.13 童詩(shī)白，華成英. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)M. 第三版. 北京：高等教育出版社，2003

43、.14 錢俊鋒. 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)D. 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文，2005.15 余永權(quán)，汪明慧，黃英. 單片機(jī)在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用M. 北京：電子工業(yè)出版社，2003.16 黃立培. 電動(dòng)機(jī)控制M. 北京：清華大學(xué)出版社，2003.17 黃曉明. 電動(dòng)機(jī)的單片機(jī)控制M. 第二版. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2002.18 劉金琨. 先進(jìn) PID 控制 MATLAB 仿真M. 第二版. 北京：電子工業(yè)出版社，2007.19 陳錫輝，張銀鴻. LabVIEW8.20程序設(shè)計(jì)從入門到精通M. 北京：清華大學(xué)出版社，2007.20 李振華. EPS 系統(tǒng)控制性能建模與仿真研究D.山東大學(xué)碩士

44、學(xué)位論文，2008.21 趙燕，周斌，張仲甫. 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)J.汽車研究與開發(fā)，2003，2：2224.22 胡春花. 汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)J.常州工學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，22（4）：5357.23 李翔晟, 張春花, 李小青, 鄧海英.汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)回正特性控制邏輯分析J中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，28（6）：122126.24 孫祖明. 汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)路感特性分析J.農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2009，8：1517.25 吳亦君. 汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的建模與仿真J.傳動(dòng)技術(shù)，2008，22（1）：2024.附 錄A 外文文獻(xiàn)Overview ofDevelop

45、ment on Vehicle EPS System AbstractThe currentdevelopment of an electric power steering(EPS) system in an automobile is explicated. The structure, types and characteristics of electric power steering system are introduced. The modeling technologies for electric power steering system and control stra

46、tegies are analyzed and compared. The development trend of electric power steering system in an automobile is also discussed. It is pointed that the electric power steering technology is one orientation ofpower steering technologies in the future, and whichwill occupy a predominantposition in power

47、steering field.Key words:Automobile; Electric power steering system; Development trend1 EPS system types and characteristics1.1 EPS system classificationThe early development of EPS system is low in steering type car。Present 4 types of EPS system are based on rack-and pinion steering system,The inst

48、allation position according to power motors can be divided into different:Type booster steering、Small gear power type、Double small gear power type and Rack power type。The steering the instrumentality of motor power type EPS installed in the steering,Motor power torque through increased after worm wo

49、rm gear deceleration in the steering directly added twist。Its advantage is motor can be installed in any position hacking,Relative to other several types minimum cost;The drawback to motor torque ripple effects of driver feel bigger。The drawback to motor torque ripple effects of driver feel bigger,T

50、he instrumentality of torque motor added in small gear axle directly。Advantage: rigid, steering road to feel strong。Double pinion steering rack boosts type EPS are installed on two small gear, A small gear and steering plate connected, power motors through another pinion and rack meshing, provide po

51、wer for rack. Advantage: can provide relatively large pow.1.2 EPS system merit EPS system and the traditional hydraulic power steering system has the following advantages compared（1)EPS in various riding condition can provides the best efforts。In the car or parking at Treasury and low-speed steering

52、 provide enough power for the driver，In high-speed steering made drivers have good road feeling，And reduce caused by pavement of rough disturbance of steering system，Improving auto steering characteristics。（2）Improve the car fuel economy，Urban conditions can improve fuel economy. (3) the average 5%,

53、 saving fuel 3. EPS system only when the vehicle steering only provide power, Unlike traditional hydraulic power steering system even in don't turn,Pumps have been running.（3）EPS system structure is compact, parts, convenient in installation and smaller number to assemble, enhanced the labor pro

54、ductivity due to tell the packed in engine pulleys and oil pump, set aside of the space can be used to install other parts of FIAT Punto production company adopted DELPHI company developed the electric power steering system, loading time reduced around 80 percent.（4）EPS system cancelled hydraulic lo

55、op, there is no oil leakage and oil leakage problem, reduce the pollution to the environment, and save a lot of steering oil.（5）EPS system has the function of self diagnosis, convenient in maintenance and maintenance.（6） EPS system has good low temperature performance, even in 40 environment, EPS sy

56、stem also can work very well, has higher reliability and safety.（7） EPS system's biggest advantage is the performance of the whole system can not changing the system structure of the cases, by changing the system control strategy of programming realize, in order to meet different models and different driving feel the need, greatly reduced the development cost and improve the efficiency of development.2 EPS System Key