基于PMSM的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計及控制特性研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代控制技術(shù)的飛速發(fā)展，以提高車輛行駛安全性、操縱穩(wěn)定性和乘坐舒適性為目標的電控系統(tǒng)已成為當前車輛工程領(lǐng)域的研究熱點。針對傳統(tǒng)EPS系統(tǒng)存在轉(zhuǎn)矩脈動較大及助力轉(zhuǎn)矩響應滯后等問題，本文通過對基于空間矢量脈寬調(diào)制(Space Vector Pulse Width Modulation，SVPWM)技術(shù)的永磁同步電機(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)直接轉(zhuǎn)矩控制策略(Direct Torq

2、ue Control, DTC)和助力轉(zhuǎn)矩補償控制策略的EPS系統(tǒng)的控制特性分析，研究表明采用該新型控制方法的EPS系統(tǒng)可以更好地減小助力電機的轉(zhuǎn)矩脈動，并提高轉(zhuǎn)矩響應速率。
　　本文結(jié)合重慶市教委科研基金項目“融合主動轉(zhuǎn)向功能的新型電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制機理與關(guān)鍵技術(shù)研究(KJ120415)”的研究內(nèi)容，在綜合國內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對永磁同步助力電機進行了結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化與分析，同時對基于PMSM的EPS傳動系統(tǒng)進行結(jié)構(gòu)設(shè)計匹配

3、，并對基于SVPWM的PMSM直接轉(zhuǎn)矩控制策略和轉(zhuǎn)矩補償控制策略的EPS系統(tǒng)控制特性進行仿真對比分析。具體研究內(nèi)容如下:
　　1)針對本文EPS系統(tǒng)助力特性需求，對PMSM進行結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化設(shè)計。結(jié)合Ansoft Maxwell2D有限元模塊，分析比較并確定PMSM的磁路;參考EPS系統(tǒng)助力需求及電機設(shè)計理論，分析PMSM的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)并建立PMSM基本模型;應用RMxprt優(yōu)化模塊對PMSM基本模型進行結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化，提高PMSM

4、性能。
　　2)對基于PMSM的EPS系統(tǒng)的傳動機構(gòu)進行結(jié)構(gòu)匹配設(shè)計。以優(yōu)化PMSM為設(shè)計基礎(chǔ)，結(jié)合EPS系統(tǒng)動力傳動方案，分析基于PMSM的EPS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù);在基于PMSM的前提下，對EPS系統(tǒng)傳動機構(gòu)中的減速機構(gòu)進行結(jié)構(gòu)匹配設(shè)計;通過結(jié)合相關(guān)控制部件、優(yōu)化設(shè)計的PMSM及減速機構(gòu)，建立EPS系統(tǒng)傳動總成。
　　3)建立EPS系統(tǒng)動力學模型，結(jié)合新型控制策略對EPS系統(tǒng)進行仿真分析。深入分析PMSM的控制策略及EPS系

5、統(tǒng)助力特性、阻尼特性和回正特性，并設(shè)計EPS系統(tǒng)助力特性曲線;結(jié)合PMSM動力學模型，建立基于SVPWM的PMSM直接轉(zhuǎn)矩控制的仿真模型，驗證了該控制策略對PMSM良好的控制性能;結(jié)合EPS系統(tǒng)助力轉(zhuǎn)矩補償控制策略及PMSM仿真子模型，應用Matlab/Simulink仿真軟件搭建EPS系統(tǒng)仿真模型，分析比較了經(jīng)典PID控制策略及新型控制策略下EPS系統(tǒng)對助力電機轉(zhuǎn)矩的控制特性。仿真分析表明:基于新型控制策略下的EPS系統(tǒng)，實現(xiàn)了對PM