基于ARM單片機(jī)的汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究

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

　　繼電器保護(hù)電路主要是用于電機(jī)的過(guò)流保護(hù)并確保EPS在設(shè)定的車速范圍內(nèi)工作。ECU通過(guò)對(duì)電機(jī)電流的采樣來(lái)確保電機(jī)工作在額定電流范圍內(nèi)。一旦電機(jī)電流高于設(shè)定的保護(hù)值，或車速超出設(shè)定范圍，ECU就會(huì)向繼電器發(fā)出一個(gè)關(guān)斷信號(hào)，切斷電機(jī)的電源，停止助力。

4 系統(tǒng)控制策略及仿真

　　國(guó)內(nèi)外學(xué)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(hào)和車速信號(hào)的輸入特點(diǎn)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(diǎn)，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(biāo)電流，Tm為電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩。模糊控制器通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)矩傳感器信號(hào)的采集，在線整定Kp、Kd參數(shù)，用于PD控制，再由PD控制來(lái)確定系統(tǒng)的目標(biāo)電流。在MATLAB環(huán)境下應(yīng)用上述控制策略對(duì)EPS系統(tǒng)進(jìn)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(guò)仿真計(jì)算得到的EPS系統(tǒng)對(duì)該輸入的電流響應(yīng)如圖9所示。