EPS电机控制器的设计（毕业设计含电路图CAD图纸+2.1万字说明书+开题报告+外文翻译）

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EPS电机控制器的设计（毕业设计含CAD图纸）
目 录

摘 要....Ⅰ
ABSTRACT....Ⅱ
第1章 绪 论....1
1.1 本设计研究的意义............................................1
1.2本设计研究的目的............................................ 2
1.3 电动助力转向系统国内外发展研究现状..........................3
1.4 电动助力转向系统的特点......................................4
1.5 本设计研究的主要内容........................................5
第2章 工作原理和控制方法..6
2.1工作原理及结构组成.......................................... 6
2.1.1 助力电机...............................................6
2.1.2 电磁离合器.............................................6
2.1.3 电子控制单元...........................................6
2.2 EPS 电机控制器的基本控制方式..............................7
2.2.1 助力控制..........................................8
2.2.2 回正控制..........................................8
2.2.3 阻尼控制..........................................8
第3章 硬件设计..........9
3.1硬件电路结构及系统框图....................................9
3.2传感器....................................................10
3.2.1 电位计式扭矩传感器...................................10
3.2.2 车速传感器..........................................10
3.3 ECU.......................................................11
3.3.1单片机的选择..........................................11
3.3.2 时钟电路..............................................11
3.3.3 滤波电路..............................................12
3.3.4 电源电路..............................................13
3.3.5 复位电路...............................................13
3.4 电源转换电路..............................................13
3.5 传感器信号（车速、扭矩）处理电路..........................14
3.5.1 车速信号处理电路......................................14
3.5.2 方向盘扭矩信号........................................15
3.6 电机驱动器的选择..........................................15
3.7本章嗅..................................................17
第4章 软件设计....18
4.1 EPS 软件的总体流程....................................18
4.2软件设计..................................................19
4.2.1 A/D 数据采集程序设计.................................19
4.2.2 电动机 PWM 控制....................................23
4.3 本章嗅..................................................27
第5章 试验分析... 28
5.1 程序下载..............................................28
5.2 实验设备介绍..............................................30
5.3 台架实验结果与分析........................................30
5.3.1 无助力特性试验....................................... 30
5.3.2 助力特性试验......................................... 31
5.3.3 回正性试验........................................... 33
5.4 本章嗅..................................................34
总结. .35
致 谢... .36
参 考 文 献.37
附录A外文文献. .39
附录B中文译文 .43
附录C电机控制器主程序 ...49
由于电动助力转向系统具有环壁能、助力特性可调、安全性高等优点，许多汽车企业和研究单位已经将其做为重点研发项目之-，其中，电子控制器硬件开发和控制软件是其核心技术之-。
本文首先分析了各种助力转向系统的特点，重点研究了电动助力转向系统的结构和动力学模型。
本文重点设计了电动助力转向系统的控制器硬件及控制软件。硬件设计方面主要包括：选取了飞思卡尔 MC9S12 系列单片机作为 EPS 系统 CPU，设计了单片机最小系统电路（包括时钟电路、滤波电路、电源电路、复位电路等）；采用 LM2576 芯片设计了稳压电源电路；方向盘转矩传感器信号和车速信号调理电路、助力电机驱动电路以及通信电路等。助力电机驱动电路由电机专用驱动芯片 TD340 驱动；通信电路主要由串口通信和 CAN 总线通信组成，实现与 PC 机和整车通信；控制软件方面主要编写了单片机的 A/D转换程序、PWM 拈和脉冲捕捉拈程序以及相关寄存器配置方法。
为了验证控制器硬件和软件的可靠性，在本设计中进行了实验研究，主要包括无助力与有助力对比、方向盘回正控制等试验，结果表明，控制器硬件部分性能良好、工作稳定可靠；软件控制效果较好，助力特性符合设计要求。转向系统稳定性较好，同时方向盘上无明显抖动，手感良好，为下-步的装车试验做好了准备。
1.2本设计研究的目的
电动转向器是-种新型的汽车转向系统，该系统能根据车辆的运动状况和驾驶员的要求实行多目标控制，以获得较强的路感、较轻的操纵力、较好的回正稳定性和回正速度、较强的抗干扰能力和较快地响应转向输入，而且这些控制是在基本上不改变硬件的条件下通过软件即可实现。
从汽车诞生之日起，机械式转向系统就已经开始使用。几十年来，机械式转向系统-直在使用着，但由于人们对转向轻便性和舒适性要求越来越高，机械式转向系统已经不能满足人们的需求，迫切需要-种能够帮助驾驶员辅助转向的-种装置，此时液压式助力转向系统诞生了。1953年通用汽车公司第-个使用了液压助力转向系统，转向轻便性效果显著。此后该技术得到了迅速发展， 使得助力转向系统在功耗、体积和价格等方面都取得了很大的进步。80年代后期，出现了变减速比的液压动力转向系统，随后又出现了基于液压转向系统的新的动力转向系统新产品， 具有代表性的产品是变流量泵液压动力转向系统和电动液压助力转向系统。变流量泵助力转向系统在汽车处于比较高的行驶速度或者不需要转向的情况下，泵的流量会相应地减少，从而有利于减少不必要的功耗。电动液压转向系统采用电动机驱动转向泵，由于电机的转速可调，可以根据需要随时关闭，所以也部分的降低了燃油消耗。由于该类转向系统技术成熟、能提供大的转向操纵助力， 目前在部分乘用车、大部分商用车特别是重型车辆上广泛应用。但是液压助力转向系统在系统布置、安装、密封性、操纵灵敏度、能量消耗、磨损与噪声等方面存在不足。电动助力转向系统是在上述两种助力机构的基础上发展起来的，它采用独立电机直接提供助力，助力大小由电控单元根据方向盘扭矩和车速信号进行控制。它具有节能、环保、高度安全性等特点，目前正逐步取代液压动力转向，像时下热卖的雨燕、飞度、SX4、速腾等车型都采用的是这种助力机构，而它也是未来动力转向技术的发展方向之-。
1.5 本设计研究的主要内容
本文首先对EPS的工作原理及国内外研究现状作分析，建立了EPS的数学模型，具体分析EPS的动态特性中的助力特性，同时介绍电动转向中的三种控制模式：助力控制，回正控制和阻尼控制。最后得出本文结论及其展望。所做工作如下：
1、理论分析。分析电动助力转向电机控制器的主要结构及工作原理，研究电动助力转向系统的控制策略。
2、控制器硬件及软件设计。设计电动助力转向系统控制器的硬件电路，绘制图纸，研究了单片机资源和编程原理，并进行了硬件和软件调试。
3、实验研究。在实验台架上进行转向轻便性试验、转向回正性能等试验，验证自主开发控制器的性能。