电子动力转向系统的研究与设计【18800字】【优秀机械毕业设计论文】

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关键词：: 电子动力转向系统研究钻研设计优秀优良机械毕业设计论文

资源描述：

文档包括:
说明书一份,40页,18800字左右.
开题报告一份.
任务书一份.
PPT答辩稿一份.
外文翻译一份.

图纸EPS.SCHDOC

目录
1 引言 1
1.1 汽车电动助力转向系统的特点 1
1.2 电动助力转向系统国内外的研究现状 2
1.3 EPS的发展趋势和急待解决的核心技术 2
1.4 本课题研究的目的与意义 3
2 电动助力转向系统方案确定及其工作原理 4
2.1 电动助力转向系统的工作原理 5
2.2 电动助力转向系统的数学模型 7
2.3 电动助力转向系统的主要部分 11
3 电动助力转向系统的硬件设计 16
3.1 电子动力转向系统控制器的总体结构 16
3.2 控制器微处理芯片的选择 17
3.3 控制器输入通道的设计 20
3.4 控制器输出通道的设计 23
3.5 系统供电电源电路设计 28
3.6 系统硬件抗干扰措施 28
4 电子动力转向系统的软件设计 30
4.1 EPS.的控制策略 30
4.2 电子动力转向系统各功能模块的软件设计 32
5 总结 38
参考文献 39
致谢 40

摘要
电动助力转向系统(Electric Power Steering System，简称EPS)，是汽车工程领域的热门课题之一。本文在研究了电动助力转向系统工作原理的基础上，设计开发了EPS的电子控制单元ECU (Electronic Control Unit)的硬件电路和相应的控制软件框图。
本文详细分析了电动助力转向系统电子控制单元的功能，研究开发了以89c51单片机为微处理器的电子控制单元。控制单元具有实时数据信号采集和系统控制功能，根据采集的数据信号，确定电动机输出的目标电流，利用PWM脉宽调制技术，通过H桥式电路控制电动机的输出电流和转动方向，实现助力转向功能。
在研制了实验用ECU装置后，开发了相应的控制软件。控制软件分为控制策略的实现和数据信号采集与分析两部分。整个软件系统采用了模块化的设计思想。在数据信号采集与控制部分，设计了系统主程序、A/D采集程序、车速信号采集程序和PWM控制程序。
本文所设计的EPS电子控制单元性能稳定，结构合理，与整车匹配性能好，可保证EPS实现良好的转向助力效果。

关键词
电动助力转向电子控制单元单片机控制策略

Abstract

Electric Power Steering System (EPS) is one of the focuses research in automotive engineering.This paper is based on the principles of EPS to study the operation, designed and developed the Electronic Control Unit (ECU) and the soft ware diagram of the ECU.
The thesis Considers the functions of the electronic control unit of EPS, studied and developed the hardware that adopted 89c51 as its microprocessor. The control unit was able to realize real-time data/signal acquisition and system control. The target current of motor output could be determined by the obtained data; and utilizing the Pulse-Width Modulation (PWM) technology, power could be provided to the steering system by controlling the output current and rotation direction through H-bridge circuit.
The software program, which was divided into the realization of control strategy and the acquisition&control of data/signal, was developed in modular after thedesign of experimental ECU was completed. And the main program, A/D acquisition program, speed signal acquisition program and PWM control program are developed in the second part.
The result showed that the electronic control unitdesigned was with stable performance, appropriate structure and excellent matchingcondition, and the excellent power steering effect could be ensured by EPS.

Key words: Electric Power Steering System (EPS) Electronic Control Unit
Single-Chip Microprocessor Control Strategy

毕业设计（论文）任务书

设计内容
动力转向装置用来减轻驾驶者在转向和低速时转向盘的操舵力,利用转矩加力器实现较轻的转向操纵。而在高速行驶时，为保证安全，希望助力减轻。因此研究设计电子动力转向系统有实际意义。通过本项目的设计，培养学生查阅相关资料，结合专业知识，解决工程实际问题，锻炼学生动手能力和综合应用能力。
本系统硬件包括控制系统微处理器模块及周围电路、电动机驱动与保护电路、电流、扭矩等传感器输入信号的处理电路、电磁离合器与显示电路以及系统供电电源电路等。在完成硬件电路的前提下，设计主程序及各子程序流程图，并以汇编语言或C语言为开发工具进行了软件编程。
工艺条件及主要技术指标
1、汽车行驶最高时速200公里/小时；
2、转矩加力器根据汽车速度输出何时的转矩；
3、测速传感器具有抗震动性能。

设计的基本要求 1、研究汽车转矩加力器工作原理；
2、设计系统硬件电路原理图；
3、用PROTEL99画原理图；
4、能用MCS-51汇编语言或C语言编程，并进行部分调试；
5、完成设计（论文）一份，要求用A4纸打印，并有中、英文摘要；
6、完成与设计内容有关的外文资料翻译，外文翻译不少于原文单词3000。

主要参考文献
1、冯英肖生发李春茂。电子控制式电动助力转向系统的控制。汽车研究与开发。2001年第6期
2、林逸施国标皱常丰。电动助力转向助力控制策略的研究。汽车技术。2002年12月
3、潘新民。微型计算机控制技术。北京：高等教育出版社，2003年2月
4、胡寿松，自动控制原理，国防工业出版社。2005年3月
5、何立民。单片机应用技术。北京：北京航空航天大学出版社，1991年2月
6、汪吉鹏。微机原理与接口技术，北京：高等教育出版社，2002年7月
阶段计划安排
日期内容
4.41
至
4.20
调研、查阅中外文献，自己初步确定设计方案，给出框图
4.21
至
4.27
撰写开题报告，进行外文翻译，完成外文翻译
4.28
至
5.4
指导教师讨论确定系统设计方案
完成开题报告

5.5
至
5.11
设计原理框图和硬件原理图，采用PROTEL99画出原理图
5.12
至
5.18
编写程序流程图和软件程序
5.19
至
5.25
调试软件和硬件
修改软件及硬件

5.26
至
6.1
技术理论分析
6.2
至
6.8 搜集资料，整理相关数据、图纸等
按照学院统一要求撰写毕业设计（论文）
6.9
至
6.15
指导教师修改毕业论文
6.16
至
6.22
指导教师、评阅教师评阅论文，分别给出成绩
6.23
至
6.29
装订论文，准备10分钟PPT演讲稿
参加答辩

内容简介：: 电子动力转向系统的研究与设计指导教师：刘文洲学生：隋成平专业：自动化内容简介本课题将通过合适的控制方法，设计合适的控制系统，以提高汽车转向系统的操纵稳定性和路感。即可使汽车在低速行驶时需要“较轻”的转向力；在高速行驶时提高操纵的稳定性，增强了“路感”，不会让驾驶员有“发飘”的感觉。第一方案主要内容：以单片机为核心，对直流电机输出的各种参数信号进行实时监控，从而在不同的工况下输出不同的转向助力。第二方案电子动力转向系统硬件包括 (1)控制系统微处理器及其周围电路 (2)电流转矩等传感器输入信号的处理电路 (3)电动机驱动与保护电路 (4)电磁离合器以及系统供电电源电路 P T 21P T 2E R T I N T 012P I N T 113P T 014P T 115P W R A L 218X T A L 119V S A 821P A 922P A 1023P A 1124P A 1225P A 1326P A 1427P A 1528P S E / V P A D 732P A D 633P A D 534P A D 435P A D 336P A D 237P A D 138P A D 039V C 51+ 5V +5021A 1123A 122C S 126V C 21 S 37 3+5V C 9，才能与之连接。电动机的反馈电流流由霍尔电流传感器采集车速信号是从车速里程表引出的，采用脉冲发生器来模拟车速信号，输入到单片机。具体的工作情形是 :来自89407后加在0脚和 2脚，同时这一脉冲信号经由7406获得的电平相反的信号加在 2脚和 0脚，经实现了在 Q 1. 2. 从而驱动电机 A -+BM ot 12V c R 21 10V c R 21 10+ 1212406+5 33 912+ 12 10 m + 当系统输出控制信号（高电平），经反相驱动变为低电平，使光耦导通，从而使继电器吸合，接通电磁离合器的电源。反之，继电器断开，切断离合器电源。其中的 12片机控制系统需要 52路中的运算放大器等器件需要 P T 21P T 2E R T I N T 012P I N T 113P T 014P T 115P W R A L 218X T A L 119V S A 821P A 922P A 1023P A 1124P A 1225P A 1326P A 1427P A 1528P S E / V P A D 732P A D 633P A D 534P A D 435P A D 336P A D 237P A D 138P A D 039V C 接霍尔传感器?M ot 12V c R 21 10V c R 21 10+ 1212电动机控制电路电机电流采集电路451011N C ( G U A R D )6N C ( G U A R D )3E X T C L K T C L K T / C L K I T / C L K O U N C L / E X L 76 50 C P 3车速信号车速信号处理电路15 5V +5021A 1123A 122C S 126V C 21 S 37 312 +5霍尔传感器+15 5 F ( - )15S T A R F ( + )5I N 713I N 612I N 511I N 410I N 39I N 28I N 17I N 06V c C 08 09+5扭矩传感器输出信号 78 12 +5 P +2C A P C 76 6010 +5系统供电电源7406 7406 33 912+ 12 10 m ? K?B T ?B a t t e r -+B?M ot 本文主要取得了以下成果 : (1)对电动助力转向系统的结构进行了简化，列出了系统各部件的动力学方程，对系统进行了动力学分析，讨论了系统的控制策略。 (2)选取了控制器的控制主芯片，确定了电动机的驱动方案，绘制了系统各部分的电路图，探讨了减少外界干扰的措施。致谢首先要感谢我的指导教师，感谢老师对本论文的选题、研究到最后定稿给予的悉心指导和全力帮助。同时还要感谢电信学院为我们毕业生提供了良好的学习环境

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