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基于DSP的电动助力转向系统的设计

发布时间:2020-06-30 23:50:01 阅读: 来源:花岗岩厂家

摘要:电动助力转向(EPS)是一种新型的汽车动力转向技术。设计了一种基于TMS320LF2407A DSP控制的汽车电动助力转向系统,介绍了其硬件组成及软件结构,采用PID控制策略对电机电流进行闭环控制,利用PWM技术控制电机的电压,以调节助力电流达到助力转向的目的。并做了Matlah仿真实验,仿真结果表明,该系统具有良好的助力特性。关键词:汽车;电动助力转向;TMS320LF2407A;脉宽调制0 引言 电动助力转向(Electric Power Steering,EPS)系统是一种依靠电动机直接提供辅助转矩的动力转向系统,将最新电力电子技术与电机控制技术应用于汽车转向系统,大大提高了汽车的经济性、动力性和机动性,适应了现代汽车技术的要求,并且节约燃料,有利于环保,已成为目前世界汽车技术发展的研究热点和前沿技术之一。与传统的液压转向系统相比,EPS系统可较容易地实现在车速不同时电动机提供的助力也不同,保证汽车在低速行驶时转向轻便灵活,高速行驶时转向稳定可靠。本文基于电动助力转向原理,采用了PID控制策略,设计了一种基于TMS320LF2407A DSP控制的EPS系统,仿真结果表明采用PID控制方法可以达到较好的转向性能。1 EPS系统结构和工作原理 图1所示为典型的齿轮一齿条式电动助力转向系统示意图,其基本组成包括扭矩传感器、车速传感器、电子控制单元(ECU)、电动机、减速机构及齿轮齿条转向器等。当汽车转向时,扭矩传感器测出方向盘的输出扭矩,送给电子控制单元(ECU),电子控制单元再综合车速传感器送来的车速信号,并根据相应的控制策略确定一个目标电流,控制电动机转动。电动机的输出转矩通过离合器、减速机构的作用使车轮偏移一定的角度,从而起到对转向系统的助力作用。电子控制单元对传感器检测到的上述信号进行运算分析后,向驱动单元送出合理的控制信号,控制电机的电流大小和方向,同时将电压的电流信号作为反馈信号送到电子控制单元,形成闭环控制方式。

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2 电动助力转向系统硬件设计2.1 控制原理 EPS系统硬件控制原理如图2所示,该系统是利用电流反馈技术建立起来的,其控制核心为TMS320LF2407A DSP。当汽车点火时,接通蓄电池电源,DSP上电后对EPS系统进行自检,自检通过后,闭合继电器和离合器,EPS系统开始工作。当驾驶员转动方向盘,即把扭矩传感器检测到方向盘的扭矩和转动方向信号,车速传感器检测到车速信号,经过处理之后送到TMS32LF2407A相应端口,DSP根据方向盘扭矩,通过PWM口发出电流指令和相应的转向控制端口发出转向命令,通过驱动电路及由4个MOSFET组成的H桥电路驱动电机转向。在此过程中,DSP检测到有故障发生时,将驱动警示灯发亮进行报警提示,同时断开继电器,恢复到机械转向状态。

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