电气自动化专业毕业设计-电子动力转向系统的研究与设计.docx
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1、毕业设计(论文)电子动力转向系统的研究与设计ElectonicpowersteeingsystemResearchandDesign学生姓名:学历层次:本科指导教师:教师职称:教授完成时间:2008年6月29日摘要电动助力转向系统(EleCtriCPowerSteeringSystem,简称EPS),是汽车工程领域的热门课题之一。本文在研究了电动助力转向系统工作原理的基础上,设计开发了EPS的电子控制单元ECU(EleCtrOniCControlUnit)的硬件电路和相应的控制软件框图。本文详细分析了电动助力转向系统电子控制单元的功能,研究开发了以89c51单片机为微处理器的电子控制单元。控制
2、单元具有实时数据信号采集和系统控制功能,根据采集的数据信号,确定电动机输出的目标电流,利用PWM脉宽调制技术,通过H桥式电路控制电动机的输出电流和转动方向,实现助力转向功能。在研制了实验用ECU装置后,开发了相应的控制软件。控制软件分为控制策略的实现和数据信号采集与分析两部分。整个软件系统采用了模块化的设计思想。在数据信号采集与控制部分,设计了系统主程序、A/D采集程序、车速信号采集程序和PWM控制程序。本文所设计的EPS电子控制单元性能稳定,结构合理,与整车匹配性能好,可保证EPS实现良好的转向助力效果。关键词电动助力转向电子控制单元单片机控制策略AbstractElectricPowerS
3、teeringSystem(EPS)isoneofthefocusesresearchinautomotiveengineering.ThispaperisbasedontheprinciplesofEPStostudytheoperation,designedanddevelopedtheElectronicControlUnit(ECU)andthesoftwarediagramoftheEeU,ThethesisConsidersthefunctionsoftheelectroniccontrolunitofEPS,studiedanddevelopedthehardwarethatad
4、opted89c51asitsmicroprocessor.Thecontrolunitwasabletorealizereal-timedata/signalacquisitionandsystemcontrol.Thetargetcurrentofmotoroutputcouldbedeterminedbytheobtaineddata;andutilizingthePulse-WidthModulation(PWM)technology,powercouldbeprovidedtothesteeringsystembycontrollingtheoutputcurrentandrotat
5、iondirectionthroughH-bridgecircuit.Thesoftwareprogram,whichwasdividedintotherealizationofcontrolstrategyandtheacquisition&controlofdatasignal,wasdevelopedinmodularafterthedesignofexperimentalECUwascompleted.Andthemainprogram,A/Dacquisitionprogram,speedsignalacquisitionprogramandPWMcontrolprogramared
6、evelopedinthesecondpart.TheresultshowedthattheelectroniccontrolUnitdesignedwaswithstableperformance,appropriatestructureandexcellentmatchingcondition,andtheexcellentpowersteeringeffectcouldbeensuredbyEPS.KeyWordsiElectricPowerSteeringSystem(EPS)ElectronicControlUnitSingle-ChipMicroprocessorControlSt
7、rategy1引言1.1 汽车电动助力转向系统的特点由于动力转向系统具有转向操纵灵活、轻便、并可吸收路面对前轮产生的冲击等优点,自20世纪50年代以来在各国汽车上开始普遍应用。现今液压助力转向器(HPS)是以内燃机作为动力的汽车助力转向器的主流。但是传统的HPS需要持续的能量消耗,降低了汽车的燃油经济性。同时其复杂的液压系统具有助力特性不可调整、污染环境、维修不便等缺点。20世纪80年代开始研究的汽车上电能为动力的电动助力转向系统(EPS)。和HPS相比,它具有更为突出的优点:1.EPS能在各种行驶工况下提供最佳助力,减少由路面不平所引起的对转向系统的扰动,改善汽车的转向特性,减少汽车低速行驶
8、时的转向操纵力,提高汽车高速行驶时的转向稳定性,进而提高汽车的主动安全性。并且可通过设置不同的转向手力特性来满足不同对象使用的需要。2 .提高了汽车的燃油经济性。液压动力转向系统需要发动机带动液压油泵,使液压油不停地流动,浪费了部分能量。相反电动转向系的EPS需要转向操作时才需要电机提供的能量,是真正的“按需供能型(ondemand)系统。装有电动转向系统的车辆和装有液压助力转向系统的车辆对比实验表明,在不转向情况下、装有电动转向系统的车辆燃油消耗降低2.5%;在使用转向情况下,燃油消耗降低了5.5%。3 .增强了转向跟随性。在EPS中,电动机与助力机构直接相连以使其能量直接用于车轮的转向。这
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