毕业论文电动助力转向系统的设计

毕业论文电动助力转向系统的设计内容摘要：

，并跟踪该电流，使得电机输出相应的助力矩。 故障诊断与保护程序用来监控系统的运行，并在必要时发出警报和实施一定的保护措施。 . . . . .装..订. .线 .. . . 淄博职业学院毕业论文 第 7 页 共 16 页 第四章 电动助力转向系统控制单元概述 控制单元是实现转向系统转向控制功能、保证系统具有良好性能及可靠工作的重要部件。 其主要任务是处理系统各部分发送来的输入信号、控制电动机和继电器等实现转向系统功能。 单片机控制单元结构如图 41所示，其核心组成主要包括： 8位 P87C591型微控制器、信号处理电路、驱动逻辑电路、 H 桥驱动电路、电动机保护电路和故障报警电路等。 P87C591单片机具有内置的 6通道 A/D 转换器和 PWM 功能发生器能使控制系统结构简化。 把检测到的方向盘转角作为系统输入信号通过传输装置传送到 P87C591单片机的 ADC0脚，实际车辆转向柱转角作为系统的输出信号送到单片机的 ADC1脚，单片机对输入、输出角位移信号进行计算，并通过单片机的 PWM0、 P0． 3口控制输出到电动机的电压大小及方向。 为了控制 电动机的运行状况对电动机进行保护，引入了电源电压、电动机电流、电动机电压监测控制，电动机电流、电源电压及电动机两端电压分别由 ADC ADC3和 ADC4脚输入单片机。 当发动机没有工作时，转向系统转向将使用蓄电池中的储备电能，这是不允许的，为此我们采用光电隔离传感器对发动机输出转速进行检测，光电隔离传感器产生的脉冲信号送入 T1口进行计数。 单片机对这些信号进行判断，发生故障时切断 H 桥电源电压，并输出故障指示 [6][8]。 图 41 电动转向系统控制框图 . . . . .装..订. .线 .. . . 淄博职业学院毕业论文 第 8 页 共 16 页 第五章 信号处理电路 从角位移传感器测得的角位移信号，可以直接送到单片机的 ADC0、 ADC1口。 但是由于外界环境的电磁干扰、以及多种成分的噪声信号，虽然可以采用数字滤波器，但是如果存在高于 s/2（ s 为采样频率）的频率信号，根据采样定理，采样频谱中高于 s/2的频率分量采样后会出现在低于 s/2用的信号频段上， 这样就无法用数字滤波的方法将它们与信号分离。 为了消除这种频率混淆或假频干扰，就只有在采样之前先用一个截频 sh/2的低通滤波器把高于 s/2的频率分量滤掉，以保 证采样时被采样的频谱只包含小于 s/2的频率分量，即满足采样定理。 为此，本文采用两级二阶 Butterworth 低通滤波器，如图 51。 对输入单片机的信号进行滤波处理，以抑制不需要的杂散信号，使系统的信噪比增加。 图 51 输入信号低通滤波电路 逻辑电路主要作用是将转向控制信号 DIR、脉宽调制信号 LOCK 进行逻辑组合，由 LOCK 信号控制电动机的电流电压， DIR 信号控制电动机的正反转，形成控制 H 桥电路的控制信号，逻辑电路还具有防止 H 桥电路短路的作用。 逻辑电路由 3个或非门 (4001)和 2个两输入与门 (4081)组成 (见图 11)。 当转向控制驱动电路的输出 DIR 为高电平时，即或非门 U1C 的两个输入脚 9都为高电平时，则 U1C 的输出脚 10为低电平，由于或非门 U1A 的输入脚 2与 DIR 相同，该输入脚 为高电平，因此无论其输入脚 1为高电平还是低电平，它的输出脚 3都为低电平，或非门 U1B 的输入脚 6(或非门 U1A 的输出脚 3)为低电平，同时或非门 U1B的输入脚 5(或非门 U1C 的输出脚 10)也为低电平，则或非门 U1B 的输出为高电平，也就是与门 U2A 的输入脚 2为高电平，而与门 U2B 的输入脚 9(或非门 U1A 的输出脚 3)为低电平；反之，当 DIR 为低电平时，与门 U2A 的输入脚 2为低电平，与门U7B 的输入脚 9为高电平 [6]。 综上所述，采用图 52所示的电路保证了两个与门不可能同时输出高电平，也就不可能短路。 此外，由表 1可以 看出，两输入与门U2A、 U2B 的另一个输入信号为脉宽调制信号 LOCK。 逻辑电路的输出信号 Q3J 和. . . . .装..订. .线 .. . . 淄博职业学院毕业论文 第 9 页 共 16 页 Q4J 是 H 桥电路的场效应管的开关信号。 表 1为逻辑电路输入信号（ DIR、 LOCK）与输出信号（ Q3J、 Q4J）的工作情况表。 图 52 逻辑电路 表 1 逻辑电路。