EPS电机控制器的设计【含CAD图纸】

EPS电机控制器的设计【含CAD图纸】

摘要
由于电动助力转向系统具有环保节能、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一，其中，电子控制器硬件开发和控制软件是其核心技术之一。
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模块和脉冲捕捉模块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，为下一步的装车试验做好了准备。

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本章小结..................................................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本章小结..................................................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本章小结..................................................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