基于ARM單片機的汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究

　　保護電路主要由MOSFET緩沖電路和系統(tǒng)的繼電器保護電路組成。開關(guān)器件在開通和關(guān)斷過程中可能同時承受過壓、過流、過大的di/dt、du/dt以及過大的瞬時功率，緩沖電路就是在開關(guān)過程中保護開關(guān)器件，抑制高電壓和大電流的防護措施。本設(shè)計采用的是RCD充、放電緩沖電路，如圖6所示。當MOSFET關(guān)斷時，經(jīng)二極管D向電容C充電，由于二極管正向?qū)〞r壓降很小，所以關(guān)斷時的過壓吸收效果與電容的吸收效果相當。當MOSFET開通時，電容C通過電阻R放電，限制了MOSFET中的開通尖峰電流。RCD緩沖電路能有效地改善開關(guān)器件的開關(guān)特性，減小開關(guān)器件本身的功耗發(fā)熱。

　　繼電器保護電路主要是用于電機的過流保護并確保EPS在設(shè)定的車速范圍內(nèi)工作。ECU通過對電機電流的采樣來確保電機工作在額定電流范圍內(nèi)。一旦電機電流高于設(shè)定的保護值，或車速超出設(shè)定范圍，ECU就會向繼電器發(fā)出一個關(guān)斷信號，切斷電機的電源，停止助力。

4 系統(tǒng)控制策略及仿真

　　國內(nèi)外學者研究了不同的EPS控制策略，如PID控制[5～6]、H_∞魯棒控制[7]、模糊控制[8]等。由于轉(zhuǎn)矩信號和車速信號的輸入特點非常適合采用模糊控制，而PD控制則具有較好的控制性能，因而綜合這兩種方法的特點，本文采用了模糊PD控制策略。其控制結(jié)構(gòu)框圖如圖7所示。

　　這里，系統(tǒng)輸入為地面反作用力矩，Tsw為方向盤把持力矩，Kp為PD控制的比例系數(shù)，Kd為PD的微分系數(shù)，Ia為目標電流，Tm為電機輸出轉(zhuǎn)矩。模糊控制器通過對轉(zhuǎn)矩傳感器信號的采集，在線整定Kp、Kd參數(shù)，用于PD控制，再由PD控制來確定系統(tǒng)的目標電流。在MATLAB環(huán)境下應(yīng)用上述控制策略對EPS系統(tǒng)進行原地轉(zhuǎn)向仿真，給定如圖8所示的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向力矩的輸入曲線，設(shè)定系統(tǒng)電流上限為30A。經(jīng)過仿真計算得到的EPS系統(tǒng)對該輸入的電流響應(yīng)如圖9所示。