基于自动代码生成的EPS电机电流跟随控制研究

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相对液压助力转向,EPS除了在空间和油耗方面具有优势外,重要的是能在低速时改善转向轻便型,高速时改善操舵感觉和力输入横摆稳定性。为更好地实现EPS功能,需要对EPS控制方式进行研究和改善。基于自动代码生成技术的开发模式和传统开发模式相比,能有效提高研发效率,缩短开发周期。Matlab2006a支持Freescale HC12系列芯片的自动代码生成,但提供的驱动模块种类较少,本文开发出了适合MC9S12XDP512芯片的CAN、PWM、ECT等驱动模块。在此基础上,通过图形化编程开发,探讨了EPS控制方法。实践表明,与传统裸板编程方法相比,该开发方法加快了设计进度,提高了研发效率。固定PID参数控制方法,不能达到期望的助力电机电流跟随控制效果。目标电流发生较大改变时,要求电机能快速响应,这时需要较大P值,较小I值;稳态时,需要电机电流波动小,这时较小P值,较大I值的控制效果较好。本文采用变增益PI控制方法,使PI参数值能随着误差大小变化。模糊PI控制不需要系统精确模型,能实现PI参数值随误差大小变化,但是利用Simulink模糊模块实现变增益PI控制,生成代码量大。为达到相同跟随效果,降低代码数量,本文利用模糊编辑器获取PI参数随误差大小变化的曲线,通过查表实现变增益PI控制。试验结果表明,与固定PID参数控制相比,变增益PI控制能实现较好的电机电流跟随控制效果。转向系统惯量对助力效果影响较大,当驾驶员突然转向时,可感到明显的转向滞后。由于系统惯性力矩和角加速度有关,为克服系统惯量对操舵力的影响,可加入以转向盘角加速度为输入量的补偿控制,但在实际试验中,角加速度信号中干扰噪声所占比重较大,这使该方法可行性降低。突然转向时系统惯量会引起操舵力突变,通过观察,这时力矩频率较高成份所占比重较大,力矩微分能获取操舵力矩高频成份。台架试验表明,连续往复转向时,力矩微分和角加速度在时域上有明显相关性,而且,和角加速度信号相比,力矩微分中干扰噪声明显减少。为此本文采用力矩微分进行惯性补偿,并提出一种补偿增益确定方法:连续往复转向时,通过力矩微分值和惯性力矩的对应关系,依据力矩和电流关系曲线,获取力矩微分值和补偿电流关系曲线,进而获取补偿系数。EPS台架试验表明,用力矩微分进行惯性补偿能有效降低系统惯性对操舵力的影响。
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