基于DSP的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
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2．2 TMS320LF2407A芯片介紹
該系統(tǒng)的微處理器采用TI公司生產(chǎn)的TMS320LF2407A芯片。它是目前國際市場上較先進(jìn)、功能較強(qiáng)大的16 b定點(diǎn)DSP芯片之一。TMS320LF 2407A是集成CAN通信接口的低成本數(shù)字處理器，面向電機(jī)的數(shù)字控制，運(yùn)用于汽車電子領(lǐng)域。它采用高性能靜態(tài)CMOS技術(shù)，具有低功耗和高速度的特點(diǎn)，工作電壓為3．3 V，減少了控制器的功耗，40 MIPS的執(zhí)行速度，提高了控制器的實(shí)時(shí)控制能力，片內(nèi)32 KB的FLASH程序存儲器，205 KB的數(shù)據(jù)／程序RAM，544 B雙口RAM和2 KB的單口RAM，16通道10位A／D轉(zhuǎn)換器，2組事件管理器：EVA、EVB，每個(gè)包括2個(gè)16 b通用定時(shí)器和8個(gè)16 b的PWM輸出通道，改進(jìn)的哈佛總線結(jié)構(gòu)，支持動(dòng)態(tài)改變鎖相環(huán)的倍頻系數(shù)，看門狗定時(shí)模塊等，系統(tǒng)可靠穩(wěn)定。同時(shí)該芯片對C語言的高編譯效率，使得軟件的開發(fā)周期大大縮短。
2．3 TMS320LF2407A電源電路
本系統(tǒng)選用5 V蓄電池電源，由于TMS320LF2407A芯片的工作電壓為3．3 V，所以必須使用電源轉(zhuǎn)換芯片。本系統(tǒng)采用TI公司的TPS7333Q電源轉(zhuǎn)換芯片完成5 V到3．3 V的轉(zhuǎn)換。該芯片使用PMOS晶體管傳送電流，其柵極由電壓驅(qū)動(dòng)，工作電流低且在全負(fù)載內(nèi)不變，具有內(nèi)部電流限制和過熱保護(hù)的特點(diǎn)，同時(shí)該芯片提供上電復(fù)位信號。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/150492.htm
3 控制策略
利用電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和電流成正比的特性，采用控制電動(dòng)機(jī)電樞電流的方法，實(shí)現(xiàn)助力控制。助力控制是在轉(zhuǎn)向過程中為減輕方向盤的操縱力，通過渦輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)把電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩作用在轉(zhuǎn)向軸上的一種基本控制模式。將方向盤轉(zhuǎn)矩傳感器檢測到的轉(zhuǎn)矩信號和車速傳感器檢測到的車速信號輸入到DSP控制器中，根據(jù)“扭矩-電動(dòng)機(jī)助力目標(biāo)電流”，確定電動(dòng)機(jī)助力的目標(biāo)電流，輸入到電動(dòng)機(jī)，然后將霍爾電流傳感器檢測到的實(shí)際電流和目標(biāo)電流進(jìn)行比較，利用PID調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)節(jié)，然后輸出PWM信號到驅(qū)動(dòng)電路，進(jìn)行電動(dòng)機(jī)助力，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)的基本控制過程如圖4所示。
3．1 電機(jī)助力控制算法
控制系統(tǒng)根據(jù)駕駛員加在方向盤上的力矩和當(dāng)時(shí)的車速，按照預(yù)制助力特性確定電機(jī)目標(biāo)助力電流的大小和方向。助力變化區(qū)域中，方向盤輸入力矩與助力矩按線性規(guī)律變化。其函數(shù)表達(dá)為：
式中：I為電動(dòng)機(jī)目標(biāo)電流；Imax為電動(dòng)機(jī)最大工作電流；Td為方向盤輸入轉(zhuǎn)矩；k(v)為助力特性曲線的梯度，隨車速增加而減??；Td0為系統(tǒng)開始助力時(shí)的方向盤輸入力矩；Tdmax為系統(tǒng)提供最大助力時(shí)的方向盤輸入力矩。
本系統(tǒng)采用直線型助力特性曲線，橫坐標(biāo)為方向盤輸入扭矩(單位：N·m)，縱坐標(biāo)為助力電流Im，其中，Td0=±1 N·m，Tdmax=±7 N·m，Vmax=80 km／h，方向盤轉(zhuǎn)矩工作在-10～+10 N·m之間，進(jìn)入-7～+7 N·m后電動(dòng)機(jī)電流達(dá)到飽和，電動(dòng)機(jī)的最大工作電流小于20 A。隨著車速的增加，電機(jī)電流減小，助力斜率減小，手感由輕轉(zhuǎn)重，方向盤順時(shí)針轉(zhuǎn)向和逆時(shí)針轉(zhuǎn)向時(shí)曲線對稱。
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