買文檔就送 紙全套 Q 號交流 414951605 最新最全機(jī)械畢業(yè)資料 答辯優(yōu)秀 目 錄 摘 要 . . . 第 1 章 緒 論 . 設(shè)計(jì)研究的意義 . 2 動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)國內(nèi)外發(fā)展研究現(xiàn)狀 .動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點(diǎn) .設(shè)計(jì)研究的主要內(nèi)容 .第 2 章 工作原理和控制方法 . 6 力電機(jī) .磁離合器 .子控制單元 .機(jī)控制器的基本控制方式 . 助力控制 .正控制 .尼控制 .第 3 章 硬件設(shè)計(jì) .件電路結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)框圖 .感器 . 電位計(jì)式扭矩傳感器 . 車速傳感器 . 單 片機(jī)的選擇 .買文檔就送 紙全套 Q 號交流 414951605 最新最全機(jī)械畢業(yè)資料 答辯優(yōu)秀 鐘電路 .波電路 . 電源電路 .位電路 .源轉(zhuǎn)換電 路 .感器信號（車速、扭矩）處理電路 . 車速信號處理電路 .向盤扭矩信號 .機(jī)驅(qū)動器的選擇 .章小結(jié) . 4 章 軟件設(shè)計(jì) .件的總體流程 .件設(shè)計(jì) . A/D 數(shù)據(jù)采集程序設(shè)計(jì) . 電動機(jī) 制 .章小結(jié) . 5 章 試驗(yàn)分析 . 28 序下載 .驗(yàn)設(shè)備介紹 .架實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 . 無助力特性試驗(yàn) . 30 力特性試驗(yàn) . 31 正性試驗(yàn) . 33 章小結(jié) .結(jié) . 謝 . 考 文 獻(xiàn) 錄 A 外文文獻(xiàn) . 錄 B 中文譯文 文檔就送 紙全套 Q 號交流 414951605 最新最全機(jī)械畢業(yè)資料 答辯優(yōu)秀 附錄 C 電機(jī)控制器主程序 . 1 章 緒 論 節(jié)能、環(huán)保、舒適、廉價(jià)是廣大汽車消費(fèi)者對汽車的基本要求，也是是現(xiàn)代汽車技術(shù)追求的主要目標(biāo)，集中體現(xiàn)了現(xiàn)代汽車工業(yè)的發(fā)展方向。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能在節(jié)能、環(huán)保及舒適方面具有非常重要的作用。傳統(tǒng)的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)己不能滿足其發(fā)展的要求。隨著汽車技術(shù)的發(fā)展與電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已經(jīng)成為汽車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)展的一種趨勢。 設(shè)計(jì)研究的意義 隨著汽車制造技術(shù)以及電子技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對汽車環(huán)保、節(jié)能、舒適、安全的要求越來越高，國外汽車的電動助力轉(zhuǎn) 向器正逐步取代傳統(tǒng)液壓助力轉(zhuǎn)向器。電動助力轉(zhuǎn)向技術(shù)代表了目前汽車轉(zhuǎn)向技術(shù)的發(fā)展方向，將來會在動力轉(zhuǎn)向領(lǐng)域占據(jù)越來越重要的地位。 買文檔就送 紙全套 Q 號交流 414951605 最新最全機(jī)械畢業(yè)資料 答辯優(yōu)秀 買文檔就送 紙全套 Q 號交流 414951605 最新最全機(jī)械畢業(yè)資料 答辯優(yōu)秀 在國內(nèi)，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還處于初級階段，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的生產(chǎn)廠家還很少，市場上的產(chǎn)品主要被國外的公司所壟斷。國外的許多廠家除了申請必要的國際專利外，還在中國境內(nèi)申請了一些 此目前開發(fā)和研制用于轎車和輕型汽車的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有明顯的經(jīng)濟(jì)和社會效益，它可為汽車零部件企業(yè)的發(fā)展提供新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，也為我國汽車行業(yè)在加入 供一種有競爭力的機(jī)電一體化高新技術(shù)產(chǎn)品。同時，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對于汽車的環(huán)保、節(jié)能、安全等方面也具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。 設(shè)計(jì)研究的目的 電動轉(zhuǎn)向器是一種新型的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，該系統(tǒng)能根據(jù)車輛的運(yùn)動狀況和駕駛員的要求實(shí)行多目標(biāo)控制，以獲得較強(qiáng)的路感、較輕的操縱力、較好的回正穩(wěn)定性和回正速度、較強(qiáng)的抗干擾能力和較快地響應(yīng)轉(zhuǎn)向輸入，而且這些控制是在基本上不改變硬件的條件下通過軟件即可實(shí)現(xiàn)。 從汽車誕生之日起，機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)就已經(jīng)開始使用。幾十年來，機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一直在使用著，但由于人們對轉(zhuǎn)向輕便性和舒適性要 求越來越高，機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足人們的需求，迫切需要一種能夠幫助駕駛員輔助轉(zhuǎn)向的一種裝置，此時液壓式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)誕生了。 1953年通用汽車公司第一個使用了液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，轉(zhuǎn)向輕便性效果顯著。此后該技術(shù)得到了迅速發(fā)展 , 使得助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在功耗、體積和價(jià)格等方面都取得了很大的進(jìn)步。 80年代后期 ,出現(xiàn)了變減速比的液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，隨后又出現(xiàn)了基于液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的新的動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)新產(chǎn)品 , 具有代表性的產(chǎn)品是變流量泵液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和電動液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。變流量泵助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在汽車處于比較高的行駛速度或者不需要 轉(zhuǎn)向的情況下，泵的流量會相應(yīng)地減少，從而有利于減少不必要的功耗。電動液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用電動機(jī)驅(qū)動轉(zhuǎn)向泵，由于電機(jī)的轉(zhuǎn)速可調(diào)，可以根據(jù)需要隨時關(guān)閉，所以也部分的降低了燃油消耗。由于該類轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)成熟、能提供大的轉(zhuǎn)向操縱助力 , 目前在部分乘用車、大部分商用車特別是重型車輛上廣泛應(yīng)用。但是液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在系統(tǒng)布置、安裝、密封性、操縱靈敏度、能量消耗、磨損與噪聲等方面存在不足。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在上述兩種助力機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它采用獨(dú)立電機(jī)直接提供助力，助力大小由電控單元根據(jù)方向盤扭矩和車速信號進(jìn)行控制。它 具有節(jié)能、環(huán)保、高度安全性等特點(diǎn)，目前正逐步取代液壓動力轉(zhuǎn)向，像時下熱賣的雨燕、飛度、 騰等車型都采用的是這種助力機(jī)構(gòu)，而它也是未來動力轉(zhuǎn)向技術(shù)的發(fā)展方向之一。 買文檔就送 紙全套 Q 號交流 414951605 最新最全機(jī)械畢業(yè)資料 答辯優(yōu)秀 如圖 動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 通過將裝有 裝有 車輛對比表明，在不轉(zhuǎn)向的情況下， 降低約為 燃油消耗；而在使用轉(zhuǎn)向情況下，燃油消耗更是降低了 此外， 效解決一直困擾著傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的方 向盤“輕”和“靈”的難題，提高了行駛安全性。 電動助力轉(zhuǎn)向有效地解決了車輛在操縱穩(wěn)定性和方向盤轉(zhuǎn)向手感方面的問題，具有兼顧低速轉(zhuǎn)向輕便性和高速增強(qiáng)路感的優(yōu)點(diǎn)。三種助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能比較如表 表 種助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能比較 類型 油特性 耗油最少 介于兩者之間 耗油最多 獨(dú)立與發(fā)動機(jī)工作 可以 可以 不可以 方向跟隨性 很好 差 差 路感狀況 很好 好 差 回正性能 很好 好 差 助力特性 準(zhǔn)確、靈活、控制最優(yōu) 靈活性、傳遞性較 中等 集成性 能 方便 不方便 不方便 環(huán)保性能 環(huán)保 不環(huán)保 不環(huán)保 占用空間 只有四個組建、結(jié)構(gòu)緊湊占用空間最小 有 40到 50個零部件，占用空間較大 有 40到 50個零部件，占用空間較大 耐寒性 耐寒 不耐寒需要預(yù)熱 不耐寒需要預(yù)熱 買文檔就送 紙全套 Q 號交流 414951605 最新最全機(jī)械畢業(yè)資料 答辯優(yōu)秀 重量 很高 中等 較差 效率 很高 中等 較差 動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)國內(nèi)外發(fā)展研究現(xiàn)狀 在國外，從 1979年開始研究電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，至今已有 30多年的歷史。之前一直沒有取得很大的進(jìn)展，主要是因?yàn)?成本太高。隨著近幾年來電子技術(shù)的快速發(fā)展， 成本已大幅度降 低，再加上它獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，因而越來越受到人們的重視，并迅速邁向應(yīng)用領(lǐng)域，部分取代了液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 統(tǒng)在日本最先獲得實(shí)際應(yīng)用 ,1988年日本鈴木公司首次開發(fā)出一種全新的電子控制式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，并裝在其生產(chǎn)的 后又配備在 后，電動助力轉(zhuǎn)向技術(shù)得到迅速發(fā)展，其應(yīng)用范圍已經(jīng)從微型轎車向大型轎車和客車方向發(fā)展。日本的大發(fā)汽車公司、三菱汽車公司、本田汽車公司，美國的 國的 國的 研制出了各自的 全速范圍助力型發(fā)展，并且其控制形式與功能也進(jìn)一步加強(qiáng)。日本早期開發(fā)的 速時 一代的 且還能在高速時提高汽車的操縱穩(wěn)定性。隨著電子技術(shù)的發(fā)展， 且其成本大幅度降低，為此其應(yīng)用范圍將越來越大。在國外， 成為汽車零部件高新技術(shù)產(chǎn)品。由于技術(shù)保密，很難獲得控制參數(shù)，要想實(shí)現(xiàn)技術(shù)自主創(chuàng)新，還需國人自己鉆研。 在國內(nèi)，電動助力轉(zhuǎn)向技術(shù)大多還處于實(shí)驗(yàn)室開發(fā)研究階段，部分科研院所已經(jīng)進(jìn)行了裝 車實(shí)驗(yàn)。國內(nèi)的清華大學(xué)早在 1992年就開始了 研制出 在試驗(yàn)臺上進(jìn)行了性能試驗(yàn)。 2002年，經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)國內(nèi)至少 13家企業(yè)和科研院校正在研制中，如清華大學(xué)、吉林大學(xué)、江蘇大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)以及南摩股份有限公司等。 2003年上海市科委科技立項(xiàng) 900多萬元用于電動助力轉(zhuǎn)向器的開發(fā)與研究，其中投資 300多萬給同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院用于 大多都是在實(shí)驗(yàn)室臺架試驗(yàn)上取得了一些進(jìn)展，在試驗(yàn)車上轉(zhuǎn)向的效果有待改進(jìn)；特別是在轉(zhuǎn)向盤抖動，以及回正控制等方面還存在著一定的問題，南摩股份有限公 司 (生產(chǎn)的轉(zhuǎn)向軸式 能進(jìn)行小批量生產(chǎn)用于汽車裝配。目前主要裝配在排量在 前21個國內(nèi)汽車廠家的 43個品種均可裝配 中有 6個廠家 8個車型具有裝配 潛力，其中有重慶長安的奧拓、羚羊，吉利的美日、豪情，奇瑞的 津豐田的威馳，悅達(dá)起亞的千里馬，東南汽車的菱帥，廣州本田的飛度等。昌河在其北斗星轎車和愛迪爾等車型上已把 三星級以上轎車上作為標(biāo)準(zhǔn)配置。控制機(jī)理是 內(nèi)外學(xué)者先后提出了 糊 經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 等控制策買文檔就送 紙全套 Q 號交流 414951605 最新最全機(jī)械畢業(yè)資料 答辯優(yōu)秀 略，絕大多數(shù)只進(jìn)行了模擬仿真研究，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的較少。本研究采用 進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究，取得了良好的控制效果。 動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點(diǎn) 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了車速傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器、助力電機(jī)和電子控制單元（ 裝置，電機(jī)通過減速機(jī)構(gòu)作用在轉(zhuǎn)向柱上，實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)向的助力。電動助力轉(zhuǎn)向的結(jié)構(gòu)總成如圖 圖 動助力轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)總成圖 與液壓動力轉(zhuǎn)向相比，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)綜合了現(xiàn)代控制技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)及機(jī)電一體化等技術(shù)，具有以下優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 低速行駛時，增加轉(zhuǎn)向助力，使得轉(zhuǎn)向更加輕便；在高速行駛時減少轉(zhuǎn)向助力，為了提高路感可以增加轉(zhuǎn)向阻尼。 （ 2） 車在行駛過程中大部分時間較少助力，因而很 大程度上減少能耗。 （ 3） 帶、皮帶輪、液壓軟管、液壓油及密封件等，其零件與 而其質(zhì)量更輕、結(jié)構(gòu)更緊湊，在安裝位置選擇方面也更容易，并且能降低噪聲。 （ 4）電動機(jī)由蓄電池供電，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以在發(fā)動機(jī)不工作的情況下工作，因此提高了汽車行駛安全性。 （ 5） 液壓助力系統(tǒng)相比，裝配自動化程度更高，而且電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以通過改變微處理器中的助力程序算法，改變助力特性很容易實(shí)現(xiàn)。 （ 6）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，占用空間小，布置方便，性能優(yōu)越，由于該系統(tǒng)具有良好的模塊化設(shè)計(jì) ，為設(shè)計(jì)不同的系統(tǒng)提供了極大的靈活性。 設(shè)計(jì)研究的主要內(nèi)容 買文檔就送 紙全套 Q 號交流 414951605 最新最全機(jī)械畢業(yè)資料 答辯優(yōu)秀 本文首先對 立了 體分析 時介紹電動轉(zhuǎn)向中的三種控制模式：助力控制，回正控制和阻尼控制。最后得出本文結(jié)論及其展望。所做工作如下： 1、理論分析。分析電動助力轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器的主要結(jié)構(gòu)及工作原理，研究電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制策略。 2、控制器硬件及軟件設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制器的硬件電路，繪制圖紙，研究了單片機(jī)資源和編程原理，并進(jìn)行了硬件和軟件調(diào)試。 3、實(shí)驗(yàn)研究。在實(shí)驗(yàn)臺架上進(jìn)行轉(zhuǎn)向輕便性試驗(yàn)、轉(zhuǎn)向回正性能等試驗(yàn)，驗(yàn)證自主開發(fā)控制器的性能。 第 2 章 機(jī)控制器的結(jié)構(gòu)原理和控制方法 作原理及結(jié)構(gòu)組成 電動助力轉(zhuǎn)向系電機(jī)控制器主要由機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、轉(zhuǎn)矩傳感器、車速傳感器、控制單元（ 離合器、助力電動機(jī)及減速機(jī)構(gòu)等組成。工作原理：汽車在運(yùn)行過程中，扭矩傳感器、車速傳感器及電機(jī)電流傳感器會產(chǎn)生各自的電信號，這些信號經(jīng)過濾波、信號電平調(diào)整后傳給 現(xiàn)對助力電機(jī) 扭矩控制。 力電機(jī)、電磁離合器、電位計(jì)式扭矩傳感器、車速傳感器和電子控制單元。 力電機(jī) 本設(shè)計(jì)開發(fā)的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)選用的助力電機(jī)為直流永磁有刷電機(jī)，額定電流買文檔就送 紙全套 Q 號交流 414951605 最新最全機(jī)械畢業(yè)資料 答辯優(yōu)秀 為 30A,額定電壓為 12V，額定轉(zhuǎn)速為 1050r/定輸出功率為 170W，m。 由于汽車轉(zhuǎn)向過程中電機(jī)助力的大小是通過 此要求電動機(jī)要有很好的機(jī)械特性和調(diào)速特性。考慮到對原機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的影響，要求電動機(jī)具有噪聲低、低轉(zhuǎn)速大扭矩、波動小、轉(zhuǎn)動慣量小、尺寸 小和質(zhì)量輕等特點(diǎn)，以便達(dá)到良好的動態(tài)特性和可靠性。 磁離合器 電磁離合器的結(jié)構(gòu)主要由電磁線圈，主動輪，從動輪和壓板等部件構(gòu)成。工作原理：當(dāng)電磁線圈中有電流通過時，電磁線圈產(chǎn)生的吸力吸引壓板與主動輪接合。這樣，電動機(jī)的動力就經(jīng)過主動輪、壓板、花鍵輸出到從動軸上。當(dāng)線圈中沒有電流流過時，電磁線圈就不會產(chǎn)生電磁吸力，壓板和主動輪之間就沒有接觸壓力，因此電動機(jī)的動力傳遞路線就被切斷，助力停止。 電磁離合器的作用有以下兩個方面：第一，防止動力過載。如果電動機(jī)產(chǎn)生的扭矩過大，主動輪就會克服在電磁吸力作用下 ，主動輪和壓板之間產(chǎn)生的摩擦力，從而打滑，保證電動機(jī)給系統(tǒng)的助力不致過大；第二，在電機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生故障時，電磁離合器可以切斷電動機(jī)和機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的連接，保證轉(zhuǎn)向系統(tǒng)仍能夠進(jìn)行轉(zhuǎn)向操作。 子控制單元 電子控制單元是電子控制系統(tǒng)中最重要的元件之一，其性能在一定程度上決定著電子系統(tǒng)的性能，選擇優(yōu)良的控制器對取得良好的控制效果非常重要。結(jié)合 制系統(tǒng)的特點(diǎn)，盡可能的減少外圍電路元件和降低成本，而且處理單元還要具備功能模塊多，運(yùn)算速度快，所以該系統(tǒng)選用了飛思卡爾公司生產(chǎn)的汽車級 芯片 單片機(jī)是基于 16位 核及 性能 使用了鎖相環(huán)技術(shù)或內(nèi)部倍頻技術(shù)，使內(nèi)部總線速度大大高于時鐘產(chǎn)生器的頻率，在同樣速度下所使用的時鐘頻率較同類單片機(jī)低很多，因而高頻噪聲低，抗干擾能力強(qiáng)，更適合于汽車內(nèi)部惡劣的環(huán)境，其主頻高達(dá) 96 時片上還集成了多個汽車用標(biāo)準(zhǔn)模塊。其主要性能如下： 1. 具有在線背景調(diào)試模式（ 2. 2個異步串行通信口 3. 1個同步串行通信口 4. 8通道輸人捕捉 /輸出比較定時器； 5. 8通道 12位 A/10位 A/轉(zhuǎn)換結(jié)果有左對齊和買文檔就送 紙全套 Q 號交流 414951605 最新最全機(jī)械畢業(yè)資料 答辯優(yōu)秀 右對齊模式，可作為普通 I/ 6. 1個 8通道 8位脈寬調(diào)制模塊（ 可以設(shè)置成 4通道 16位 空比可以從 0 100%設(shè)置； 7. 具有片內(nèi)電壓調(diào)整模塊； 時器溢出時間從 13 （其中 20個具有外部中斷及喚醒功能）； 容 協(xié)議，具有標(biāo)準(zhǔn)和擴(kuò)展數(shù) 據(jù)幀模式，通信速率最快可達(dá) 1 288源十分豐富； 40 125 本上適應(yīng)汽車復(fù)雜環(huán)境。 機(jī)控制器的 基本控制方式 機(jī)控制器 根據(jù)車速、轉(zhuǎn)矩和電機(jī)電流來執(zhí)行控制策略，提高轉(zhuǎn)向靈敏度。因而系統(tǒng)有三種控制方式：助力控制、回正控制和阻尼控制。在正常的轉(zhuǎn)向過程中，通常是助力控制。當(dāng)駕駛員釋放方向盤后，作用在方向盤上的力減小，且小于助力控制的門限值，同時，系統(tǒng)判斷此時檢測轉(zhuǎn)矩大 小的加速度和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動方向是否相異，如果兩者相異，系統(tǒng)就執(zhí)行回正控制。 速機(jī)構(gòu)以及轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)等都有很大的摩擦力與慣性力矩，這些都構(gòu)成了汽車的回正阻力矩，當(dāng)回正阻力矩過大，阻止車輪回正時，使用回正控制，利用電機(jī)提供輔助回正力矩。為了防止提供的輔助回正力矩過大，產(chǎn)生回正過頭現(xiàn)象或在回正過程中出現(xiàn)擺振現(xiàn)象，在車輪將要回到中間位置時要施加阻尼，此時選用阻尼控制模型。 力控制 助力控制是指在轉(zhuǎn)向過程中為了減輕方向盤的操縱力 ,通過減速機(jī)構(gòu)把電動機(jī)轉(zhuǎn)矩作用在轉(zhuǎn)向小齒輪上的一種基本控制模式。 利用電動機(jī)轉(zhuǎn)矩和電動機(jī)電流成正比的特性采用控制電動機(jī)電樞電流的方法實(shí)現(xiàn)助力控制。助力控制是 是電動助力轉(zhuǎn)向控制內(nèi)容中的“重頭戲”電動助力轉(zhuǎn)向的名字正是由此而來。駕駛員都希望車輛轉(zhuǎn)向時有助力轉(zhuǎn)向力“輕”些 (可減少駕駛員的體力消耗 );但又不能太“輕” ,太“輕”則意味著太“靈” ,路感較差。汽車轉(zhuǎn)向中的“輕”與“靈”成為一對需要調(diào)和的矛盾體。在設(shè)計(jì)電動轉(zhuǎn)向時 ,一方面必須保證駕駛員操縱的輕便性 ,另一方面還要使駕駛員獲得良好的路感。 正控制 在 是在操縱方向盤轉(zhuǎn)向時提供助力 ,所以助力控制是 機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)沒有回正控制 ,買文檔就送 紙全套 Q 號交流 414951605 最新最全機(jī)械畢業(yè)資料 答辯優(yōu)秀 駕駛時將方向盤回正后 ,輪胎的自動回位主要靠轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù) (主銷后傾角和主銷內(nèi)傾角 )來保證?；卣刂频膶?shí)現(xiàn)與助力控制類似 ,即 正力矩的大小可用電流大小來表示 ,回正控制時 ,助力電動機(jī)的參考輸出電流。 尼控制 汽車高速行駛時，如果轉(zhuǎn)向過于靈敏，會影響汽車的行駛穩(wěn)定性。為了提高直線行駛的穩(wěn)定性，提出在死區(qū)范圍內(nèi)進(jìn)行阻尼控 制，適當(dāng)加重轉(zhuǎn)向盤的阻力，最終體現(xiàn)在高速駛時手感的“穩(wěn)重”。汽車高速行駛時，由于路面偶然因素的干擾引起的側(cè)向加速度較大，傳到方向盤的力矩比低速行駛時要大，為了抑制這種橫擺振動，必須采用阻尼控制；此外，轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向后回到中間位置時，由于電動機(jī)的慣性存在，在不加其他控制情況下，助力系統(tǒng)的慣性比機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的慣性大，轉(zhuǎn)向回正時不容易收斂，此時，也需采用阻尼控制。 采用阻尼控制時，一般情況下只需將電動機(jī)輸出為制動狀態(tài)，就可使電動機(jī)產(chǎn)生阻尼效果。 第 3 章 硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件電路是實(shí)現(xiàn)電動助力轉(zhuǎn)向的基礎(chǔ)， 接關(guān)系到 章主要研究 要的有單片機(jī)、電源轉(zhuǎn)換電路、傳感器、電機(jī)、蓄電池和繼電器等。 件電路圖及系統(tǒng)框圖 買文檔就送 紙全套 Q 號交流 414951605 最新最全機(jī)械畢業(yè)資料 答辯優(yōu)秀 圖 件系統(tǒng)電路圖 （ 1）單片機(jī)的選擇 （ 2）電源 （ 3）傳感器 （ 4）驅(qū)動器的選擇 （ 5）電機(jī) 圖 制系統(tǒng)框圖 本系統(tǒng)主要工作流程為：首先對系統(tǒng)進(jìn)行自動檢測，確保系統(tǒng)各部分工作正常 。蓄電池 驅(qū)動電路 助力電機(jī)驅(qū)動及功率電路 電池模塊 電磁離合器 助力電機(jī) 向盤扭矩 信號處理電路 故障指示燈 電壓處理電路 買文檔就送 紙全套 Q 號交流 414951605 最新最全機(jī)械畢業(yè)資料 答辯優(yōu)秀 然后單片機(jī)采集各 傳感器信號，經(jīng)過分析運(yùn)算后，判斷是否提供助力，如果實(shí)施助力控制，啟動繼電器驅(qū)動電路，輸出 而輔助駕駛員轉(zhuǎn)向；否則進(jìn)行其他相應(yīng)控制。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，電磁離合器與電機(jī)脫離，助力電機(jī)停止工作，故障指示燈點(diǎn)亮。 感器 位計(jì)式扭矩傳感器 扭矩傳感器主要用來測量方向盤上力矩的大小，扭力桿是它的主要的測力元件。扭力桿的信號測量方式有電位計(jì)式、差動式和光電式三種。其中差動式和光點(diǎn)式的成本高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要用于高速測量。本論文中采用的是導(dǎo)電塑料電位計(jì)式扭矩傳感器，其結(jié)構(gòu)簡 單，可靠性好，使用壽命在 3000萬次以上，適合于方向盤扭矩的測量。 電位計(jì)式的主要工作原理如圖 感器的兩個輸入端分別是 別是輸入端 1和 4)。當(dāng)轉(zhuǎn)向盤處于中間位置時，傳感器的兩個輸出端 2上的電壓均為 轉(zhuǎn)向盤向右旋轉(zhuǎn)時，其輸出端 出端 轉(zhuǎn)向盤向左旋轉(zhuǎn)時，恰好相反。因此，輸出電壓 2得到的差動電壓值就可以用來表示轉(zhuǎn)矩的大小和方向。差動輸出電壓有利于提高傳感器的靈敏度，消除靜態(tài)誤差。電子控制單元根據(jù)扭矩 傳感器輸出差動電壓的大小和正負(fù)，就可以判斷轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)矩大小和轉(zhuǎn)動方向。 圖 位計(jì)式扭矩傳感器原理圖 速傳感器 買文檔就送 紙全套 Q 號交流 414951605 最新最全機(jī)械畢業(yè)資料 答辯優(yōu)秀 大多數(shù)汽車上裝載的車速傳感器一般是磁感應(yīng)式車速傳感器，如圖 傳感器穩(wěn)定性較好，經(jīng)過簡單的信號調(diào)理就可以轉(zhuǎn)成方波信號，供單片機(jī)采集?？紤]到目前決大部分汽車都有電子儀表板，有現(xiàn)成的車速信號，可以直接使用。但是在實(shí)驗(yàn)室中，較難采集到實(shí)際的車速信號，一般用信號發(fā)生器模擬車速信號。 圖 感應(yīng)式車速傳感器 單片機(jī)的選擇 圖 片機(jī) 如圖 3要考慮電磁兼容、晶振電路設(shè)計(jì)技巧，以及防干擾濾波電路設(shè)計(jì)技巧等。 買文檔就送 紙全套 Q 號交流 414951605 最新最全機(jī)械畢業(yè)資料 答辯優(yōu)秀 鐘電路 原理 時鐘電路在單片機(jī)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)中往往是一個關(guān)鍵部分，由于晶振體的工作頻率很高，設(shè)計(jì)不當(dāng)很有可能使其工作時產(chǎn)生的高頻信號對其他電路造成干擾，尤其是對 A/D 轉(zhuǎn)矩輸入信號的干擾；甚至導(dǎo)致晶振體不工作，導(dǎo)致整個單片機(jī)系統(tǒng)無法正常運(yùn)行。 4（ 35 (腳上，通常接一個 16部晶振體的連接分為串聯(lián)型、并聯(lián)型和使用外部有源晶振器 3種方式。但是在實(shí)際應(yīng)用電路設(shè)計(jì)中一般采用并聯(lián)型方式。時鐘電路如圖 圖 鐘電路 波電路 原理 濾波電路常用來濾去電壓中的紋波，保證系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性，它一般由電抗元件組成 ,如負(fù)載 電阻兩端并聯(lián)電容器 C，或者負(fù)載串聯(lián)電感器 L，以及由電容、電感組成的各種復(fù)式濾波電路。 主要負(fù)責(zé)為單片機(jī)的內(nèi)部提供不同的電壓。主要濾波引腳有 9（ 49（ 33( 36( 源電路 V，分別為單片機(jī)的內(nèi)部電壓調(diào)整器， A/了充分提高供電電路的電磁兼容性，去除高頻噪聲，在各 供電電路中串接一個電感元件。電源引腳有 59（ 77（ 29（ 腳。其中， 他引腳電路類似。 買文檔就送 紙全套 Q 號交流 414951605 最新最全機(jī)械畢業(yè)資料 答辯優(yōu)秀 圖 源電路 位電路 單片機(jī)需要在上電之后給其一個復(fù)位信號才能正常工作，在開發(fā)和調(diào)試單片機(jī)系統(tǒng)時需要對它進(jìn)行手動復(fù)位，而且當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)供電電壓過低時，程序的運(yùn)行會出現(xiàn)非正常的情況，要求在低壓時也要對單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位，所以必須要設(shè)計(jì)一個復(fù)位電路。電平有效，其復(fù)位電路如圖 圖 位電路 源轉(zhuǎn)換電路 由于該系統(tǒng)中，單片機(jī)和傳感器需要電壓為 5及通信傳輸?shù)姆€(wěn)定性對電源要求較高，所以考慮了工業(yè)界常用的電源轉(zhuǎn)換芯片 輸出電流可達(dá) 3A，輸入電壓范圍較寬，具有優(yōu)良的線性調(diào)節(jié)與負(fù)載調(diào)節(jié)，只需極少的外部元件，就可以做成優(yōu)良的電源轉(zhuǎn)換電路，所輸出的電流完全可以滿足對整個系統(tǒng)的供電。電源轉(zhuǎn)換電路如圖 文檔就送 紙全套 Q 號交流 414951605 最新最全機(jī)械畢業(yè)資料 答辯優(yōu)秀 圖 源轉(zhuǎn)換電路圖 感器信號（車速、扭矩）處理電路 速信號處理電路 通常車速信號都是從車輪轉(zhuǎn)速經(jīng)過計(jì)算都得出的，而且輪速信號一般幅值為 1以一般首先對車速信號經(jīng)過濾波、放大和整形后方能被單片機(jī)獲得。車速信號處理電路如圖 速信號經(jīng)過 V，經(jīng)過比較器 單片機(jī)采集。 圖 速信號處理電路 向盤扭矩信號 我們用扭矩傳感器測量方向盤上扭矩信號的大小，扭矩傳感器輸出信號為電壓信號，為了保證其信號的可靠性，必須對信號進(jìn)行濾波，濾波之后送單片機(jī)進(jìn)行 A/矩信號濾波電路，對輸入信號進(jìn)行濾波，主要消除扭矩中的高頻信號。實(shí)現(xiàn)對信號電平的處理，最后輸出兩路信號送給單片機(jī)兩個 A/ 機(jī)驅(qū)動器的選擇 B 文檔就送 紙全套 Q 號交流 414951605 最新最全機(jī)械畢業(yè)資料 答辯優(yōu)秀 圖 機(jī)驅(qū)動器實(shí)物 直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。直流電動機(jī)具有良好的起制動性能和調(diào)速性能，易于在大范圍內(nèi)平滑調(diào)速，且調(diào)速后的效率很高，因此，采用硬件邏輯電路實(shí)現(xiàn)的 制系統(tǒng)已在實(shí)踐中廣泛應(yīng)用。但是，這種方法的硬件電路比較復(fù)雜，一般也無計(jì)算機(jī)接口而本文介紹的電機(jī)驅(qū)動是采用電機(jī)專用驅(qū)動芯片 驅(qū)動系統(tǒng)可以大大簡化硬件電路在本系統(tǒng)中采用脈寬調(diào)制（ 制 4個功率 圖 3采用 作頻率高，可工作在上百千赫的開關(guān)狀態(tài)下。系統(tǒng)采用 4個 橋路的 4個臂。 且功耗小，耐壓達(dá) 55V，最大直流電流可達(dá) 110A，滿足 常工作不超過15V）大電流（額定電流 30A）的要求。圖中所示， 4個 中 4為一組，當(dāng) ；而 3截止這時，電機(jī)兩端得到電壓而旋轉(zhuǎn)，而且占空比越大，轉(zhuǎn)速越高由于直流電機(jī)是一個感性負(fù)載，當(dāng)機(jī)中的電流不能立即降到零，所以必須給這個電流提供一條釋放通路，否則將產(chǎn)生高壓破壞器件處理這種情況的通常方法是在 以外部并聯(lián)的高速開關(guān)二極管可以省略。 買文檔就送 紙全套 Q 號交流 414951605 最新最全機(jī)械畢業(yè)資料 答辯優(yōu)秀 圖 橋電路 在本系統(tǒng)中選用 器件，可用于驅(qū)動 芯片具有控制簡單，外圍電路相對較少，控制靈敏的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛采用。 引腳的功能如下： 溝道功率 合于直流電機(jī)控制。該器件內(nèi)集成有可驅(qū)動 的電荷泵和內(nèi)部 進(jìn)行速度和方向控制而且功耗很低，同時具有過壓 (20V)、欠壓 (2); ; ，通道 1 ,轉(zhuǎn)矩信號 T1 /等待 A/= = = = 2); 動機(jī) 制 大多數(shù)直流電動機(jī)采用開關(guān)驅(qū)動方式。開關(guān)驅(qū)動方式是使半導(dǎo)體器件工作在開關(guān)狀態(tài)，通過脈寬調(diào)制 控制電動機(jī)電樞電壓，實(shí)現(xiàn)調(diào)速。利用開關(guān)管對直流電動機(jī)進(jìn)行 速控制的原理圖和輸入輸出電壓波形。當(dāng)開關(guān)管 柵極輸入高電平時，開關(guān)管導(dǎo)通，直流電動機(jī)電樞繞組兩端有電壓 極輸入變?yōu)榈碗娖?，開關(guān)管截止，電動機(jī)電樞電壓為 0。 極輸入重新變?yōu)楦唠娖?，開關(guān)管的動作重復(fù)前面的過程。這樣，對應(yīng)著輸入的電平高低。直流電動機(jī)電樞繞組兩端的電壓波形。電動機(jī)的電樞繞組兩端的電 壓平均值 占空比表示了在一個周期 T 時間內(nèi)，開關(guān)管導(dǎo)通的時間與周期的比值。的變買文檔就送 紙全套 Q 號交流 414951605 最新最全機(jī)械畢業(yè)資料 答辯優(yōu)秀 化范圍為 0 1。上式可知，當(dāng)電源電壓 樞的端電壓的平均值決于占空比的值，改變的值就可以改變端電壓的平均值，從而達(dá)到調(diào)速的目的。 在 空比是一個重要參數(shù)，有三種方法可以改變占空比的值。 （ 1） 定寬調(diào)頻法：保持 改變 周期 （ 2） 調(diào)頻調(diào)寬法：保持不變 改變 周期 （ 3） 定頻調(diào)寬法：保持 時改變 前兩種方法由于在調(diào)速時改變了控制脈沖的周期，當(dāng)控制脈沖的頻率與系統(tǒng)的固有頻率接近時，將會引起系統(tǒng)振蕩，因此這兩種方法很少使用。目前，在直流電動機(jī)的控制中，主要使用定頻調(diào)寬法。 路 8位 構(gòu)成 4路 16位 通過初始化設(shè)置，便能夠自動發(fā)出 需要增加驅(qū)動電路就可以實(shí)現(xiàn)對電機(jī)助力大小的控制。下面是 8位數(shù)據(jù)的 號為例說明， 中所示， 位計(jì)數(shù)器 周期寄存器， 期寄存器和占空比寄存器設(shè)置完以后，在總線時鐘信號的驅(qū)動下 ,8位計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，同時 8位計(jì)數(shù)器的值等于 8位計(jì)數(shù)器的值等于 時計(jì)數(shù)器清 0，計(jì)數(shù)器重開開始計(jì)數(shù)。 下面簡單介紹 （ 1） 初始化 制 寄存器（ 7 6 5 4 3 2 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 此寄存器可以實(shí)現(xiàn)把 8個 8位 個 16位 （ 2） 初始化 7 6 5 4 3 2 1 0 0 0 0 0 0 0 0 此寄存器控制每個 道輸出波形的對齊方式，可以是左對齊或者居中對 齊。 買文檔就送 紙全套 Q 號交流 414951605 最新最全機(jī)械畢業(yè)資料 答辯優(yōu)秀 如果 ，則對應(yīng)通道的輸出波形為居中對齊方式；如果 ，則為左對齊方式。在設(shè)置此寄存器前，必須把對應(yīng)通道禁止輸出。 （ 3） 初始化 性寄存器（ 7 6 5 4 3 2 1 0 0 0 0 0 0 0 0 此寄存器控制著每個 時，對應(yīng)的 占空比計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)完后，再變?yōu)榈碗娖?；而?dāng) 時 ，波形恰好相反。 圖 對齊 （ 4） 初始化 7 6 5 4 3 2 1 0 0 0 0 0 0 0 0 （ 5） 初始化 7 6 5 4 3 2 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 買文檔就送 紙全套 Q 號交流 414951605 最新最全機(jī)械畢業(yè)資料 答辯優(yōu)秀 時鐘 的預(yù)分頻因子選擇表如表 表 鐘 的預(yù)分頻因子選擇表 時鐘頻率 0 0 0 總線頻率 0 0 1 總線頻率 /2 0 1 0 總線頻率 /4 0 1 1 總線頻率 /8 1 0 0 總線頻率 /16 1 0 1 總線頻率 /32 1 1 0 總線頻率 /64 1 1 1 總線頻率 /128 （ 6） 初始化 周期寄存器（ 7 6 5 4 3 2 1 0 5 4 3 2 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 此寄存器中的數(shù)值大小對應(yīng) （ 7） 初始化 7 6 5 4 3 2 1 0 5 4 3 2 1 1 1 1 1 1 1 1 （ 8） 初始化 7 6 5 4 3 2 1 0 0 0 0 0 0 0 0 此寄存器中的每位都控制著對應(yīng)的 以通過設(shè)置相應(yīng)的控制位來開始或者停止 買文檔就送 紙全套 Q 號交流 414951605 最新最全機(jī)械畢業(yè)資料 答辯優(yōu)秀 ,構(gòu)成一個 16 位 道 ; /正極性輸出 、 1 通道的時鐘給助力電機(jī) ; /; /始不輸出 (電機(jī)沒有轉(zhuǎn)速 ) 章小結(jié) 本章首先闡述了傳感器信號的 A/動機(jī) 給出了 A/根據(jù) 買文檔就送 紙全套 Q 號交流 414951605 最新最全機(jī)械畢業(yè)資料 答辯優(yōu)秀 第 5 章 試驗(yàn)分析 序下載 將單片機(jī) 電腦連接，用 進(jìn)行軟件編程的設(shè)置： 1、點(diǎn)擊 件。 2、新建工程 ,選擇 圖 選擇 、選擇 圖 擇非在線編程 買文檔就送 紙全套 Q 號交流 414951605 最新最全機(jī)械畢業(yè)資料 答辯優(yōu)秀 4、選擇 動兼容程序 5、選擇浮點(diǎn)數(shù)據(jù)類型。 圖 擇浮點(diǎn)運(yùn)算 6、選擇 擇全芯片模擬和 文檔就送 紙全套 Q