發(fā)布時(shí)間：2023-04-08 19:55

　　隨著社會(huì)發(fā)展,汽車“新四化”已成為整個(gè)行業(yè)的追求目標(biāo),實(shí)現(xiàn)主動(dòng)轉(zhuǎn)向的電控智能化控制可以提高駕駛特性與操縱穩(wěn)定性、安全性。本文主要針對(duì)轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(jī)控制算法、控制器功能安全分析、主動(dòng)后輪轉(zhuǎn)向(ARS)策略、實(shí)驗(yàn)臺(tái)架測試等幾大方面開展研究,為ARS系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)執(zhí)行器。依托于永磁同步電機(jī)(PMSM)數(shù)學(xué)模型,通過坐標(biāo)變換解耦轉(zhuǎn)矩、勵(lì)磁電流,完成解耦控制。根據(jù)矢量控制(FOC)原理,討論不同控制策略:id*=0控制、最大轉(zhuǎn)矩電流比(MTPA)、恒磁鏈、弱磁控制。另外,詳細(xì)分析了空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)技術(shù),搭建了SVPWM模型。針對(duì)電機(jī)三閉環(huán)FOC算法,基于傳統(tǒng)PI控制,建立了三閉環(huán)PI控制器,之后依據(jù)三步非線性法原理改進(jìn)FOC算法,建立了三步法的電流控制、轉(zhuǎn)速控制、位置控制。同時(shí),建立了電壓、電流極限圓,MTPA,最大輸出功率(MTPV)方程,以此搭建弱磁控制的最優(yōu)軌跡決策算法。最后,搭建模型并完成仿真實(shí)驗(yàn),通過對(duì)比三步法與傳統(tǒng)PI控制,分別得到了電流、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角等曲線,同時(shí)弱磁控制仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了弱磁擴(kuò)速算法的合理性。結(jié)果驗(yàn)證了三步法的控制效果:更快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度,穩(wěn)態(tài)波動(dòng)小,其控制效果...

【文章頁數(shù)】：123 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究意義
    1.2 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)展
    1.3 ARS基本原理及組成
        1.3.1 ARS基本工作原理
        1.3.2 ARS組成結(jié)構(gòu)
        1.3.3 ARS用執(zhí)行電機(jī)簡介
    1.4 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
        1.4.1 主動(dòng)后輪轉(zhuǎn)向技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
        1.4.2 轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(jī)控制技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
    1.5 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 ARS轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(jī)控制數(shù)學(xué)模型及機(jī)理分析
    2.1 永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型
        2.1.1 靜止三相坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型
        2.1.2 靜止兩相坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型
        2.1.3 同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型
    2.2 永磁同步電機(jī)矢量控制策略
        2.2.1 矢量控制原理
        2.2.2 電流內(nèi)環(huán)矢量控制策略
    2.3 SVPWM控制原理
    2.4 本章小結(jié)
第3章 ARS轉(zhuǎn)向電機(jī)三閉環(huán)控制算法研究
    3.1 基于傳統(tǒng)PI控制的典型三閉環(huán)控制策略
        3.1.1 電流環(huán)PI控制器設(shè)計(jì)
        3.1.2 轉(zhuǎn)速環(huán)PI控制器設(shè)計(jì)
        3.1.3 位置環(huán)PI控制器設(shè)計(jì)
    3.2 基于三步法的三閉環(huán)控制研究
        3.2.1 電流環(huán)模型離散化
        3.2.2 基于三步法設(shè)計(jì)電流環(huán)控制策略
        3.2.3 基于三步法設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速環(huán)控制策略
        3.2.4 基于三步法設(shè)計(jì)位置環(huán)控制策略
    3.3 基于最優(yōu)軌跡設(shè)計(jì)的弱磁控制策略研究
        3.3.1 電壓極限圓與電流極限圓
        3.3.2 最大輸出功率曲線
        3.3.3 弱磁控制的最優(yōu)電流軌跡設(shè)計(jì)
    3.4 仿真分析驗(yàn)證
        3.4.1 電流環(huán)算法對(duì)比仿真驗(yàn)證
        3.4.2 轉(zhuǎn)速環(huán)算法對(duì)比仿真驗(yàn)證
        3.4.3 弱磁控制算法仿真驗(yàn)證
        3.4.4 位置環(huán)算法對(duì)比仿真驗(yàn)證
    3.5 本章小結(jié)
第4章 ARS轉(zhuǎn)向電機(jī)控制功能安全設(shè)計(jì)分析
    4.1 電機(jī)控制器功能安全分析
        4.1.1 危險(xiǎn)事件分析
        4.1.2 ARS系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)
        4.1.3 硬件設(shè)計(jì)與安全分析
    4.2 基于芯片TLE9180D的預(yù)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)與分析
        4.2.1 預(yù)驅(qū)動(dòng)電路硬件設(shè)計(jì)
        4.2.2 基于預(yù)驅(qū)芯片開發(fā)的驅(qū)動(dòng)電路功能安全分析
    4.3 診斷響應(yīng)策略設(shè)計(jì)
        4.3.1 預(yù)驅(qū)芯片正常工作的上電過程
        4.3.2 電壓源故障診斷響應(yīng)方案設(shè)計(jì)
        4.3.3 驅(qū)動(dòng)橋故障診斷響應(yīng)方案設(shè)計(jì)
        4.3.4 預(yù)驅(qū)芯片故障診斷響應(yīng)方案設(shè)計(jì)
        4.3.5 基于周期調(diào)度的軟件程序設(shè)計(jì)
    4.4 本章小結(jié)
第5章 主動(dòng)后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制策略開發(fā)研究
    5.1 ARS汽車動(dòng)力學(xué)模型建立與分析
        5.1.1 車輛線性二自由度四輪轉(zhuǎn)向動(dòng)力學(xué)模型
        5.1.2 輪胎側(cè)偏特性
    5.2 ARS系統(tǒng)常用控制策略
        5.2.1 基于前輪轉(zhuǎn)角成比例的后輪轉(zhuǎn)角控制
        5.2.2 比例控制+橫擺角速度反饋PI控制
    5.3 ARS系統(tǒng)LQR控制策略
        5.3.1 LQR最優(yōu)控制數(shù)學(xué)模型
        5.3.2 主動(dòng)后輪轉(zhuǎn)向LQR控制器設(shè)計(jì)
    5.4 基于權(quán)系數(shù)設(shè)計(jì)最優(yōu)控制律
    5.5 控制策略仿真分析
        5.5.1 角階躍輸入工況
        5.5.2 雙移線工況1
        5.5.3 雙移線工況2
    5.6 本章小結(jié)
第6章 電機(jī)控制算法硬件在環(huán)實(shí)驗(yàn)研究
    6.1 ARS執(zhí)行電機(jī)硬件設(shè)計(jì)
        6.1.1 主動(dòng)后輪轉(zhuǎn)向機(jī)改造
        6.1.2 電機(jī)控制器設(shè)計(jì)
        6.1.3 行程位移傳感器設(shè)計(jì)
    6.2 ARS轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(jī)臺(tái)架實(shí)驗(yàn)
        6.2.1電機(jī)堵轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)
        6.2.2弱磁擴(kuò)速實(shí)驗(yàn)
        6.2.3位置跟隨控制實(shí)驗(yàn)
        6.2.4 ARS-HIL實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    6.3 本章小結(jié)
第7章 全文總結(jié)與展望
    7.1 全文總結(jié)
    7.2 全文展望
參考文獻(xiàn)
附錄
致謝



本文編號(hào)：3786376