EPS用無位置傳感器式無刷直流電機直接轉(zhuǎn)矩控制研究.pdf

1、轉(zhuǎn)向系作為汽車的一個重要組成部分，對汽車駕駛的主動安全性有著決定性作用。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Electric Power Steering System，即EPS）具有結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量小、安裝及維護方便、環(huán)保等優(yōu)點，而且應(yīng)用電機助力，基于電機的特性能實現(xiàn)助力隨車速的變化而變化。助力電機在EPS中的作用不言而喻，特別是隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，無刷直流電機以其特有的體積小、功率密度大、調(diào)速范圍寬及低速轉(zhuǎn)矩大等優(yōu)點，越來越多的應(yīng)用在EPS系統(tǒng)中。

2、
　　 無刷直流電機在EPS系統(tǒng)應(yīng)用過程中，要克服轉(zhuǎn)矩波動并且能滿足EPS的助力特性要求。本文提出一種基于無位置傳感器式無刷直流電機直接轉(zhuǎn)矩控制的EPS系統(tǒng)，主要研究了EPS系統(tǒng)仿真建模，無位置傳感器時電機轉(zhuǎn)子位置的檢測以及直接轉(zhuǎn)矩控制策略的實現(xiàn)方法，并且進行試驗的方法加以驗證，為改善助力電機轉(zhuǎn)矩波動和EPS系統(tǒng)響應(yīng)打下基礎(chǔ)。本文研究主要內(nèi)容如下:
　　 在分析了國內(nèi)外EPS控制技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)EPS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及對

3、助力特性的要求，設(shè)計了直線型助力特性曲線;對EPS三種控制策略分析，提出了依據(jù)車速、方向盤轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速以及方向盤上力矩來判斷的控制策略開關(guān)條件。
　　 研究了無刷直流電機在無位置傳感器狀態(tài)下轉(zhuǎn)子位置檢測的方法，分析了反電動勢過零點轉(zhuǎn)子位置檢測法，對以往采用檢測電機各相反電動勢過零點為開關(guān)標志的方法進行了改進，提出了根據(jù)反電動勢差值過零點來判斷轉(zhuǎn)子位置的實現(xiàn)方法;針對常用的電機電流反饋間接控制法，本文提出了對無刷直流電機進行轉(zhuǎn)矩的直

4、接控制，設(shè)計了直接轉(zhuǎn)矩控制的流程。
　　 根據(jù)EPS系統(tǒng)動力學關(guān)系，建立了相應(yīng)的數(shù)學模型以及整車兩自由度模型;基于Matlab/Simulink建立了系統(tǒng)仿真模型，設(shè)計了電機轉(zhuǎn)子位置檢測和直接轉(zhuǎn)矩控制的仿真模塊;對系統(tǒng)進行階躍輸入仿真，分析了原地轉(zhuǎn)向方向盤轉(zhuǎn)角-轉(zhuǎn)矩的關(guān)系曲線、無刷直流電機的轉(zhuǎn)矩波動以及不同車速下轉(zhuǎn)向的輕便性和“路感”關(guān)系。
　　 最后，將經(jīng)過仿真驗證的控制器在實車上進行試驗，進行了蛇行試驗、自動回正試驗