汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制策略初探

張明

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國汽車行業(yè)步入了高速發(fā)展期，而基礎(chǔ)的汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對于汽車的運(yùn)行質(zhì)量來說具有重要的意義，相關(guān)汽車生產(chǎn)企業(yè)要優(yōu)化整體系統(tǒng)的控制工作。文章對于汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及建模進(jìn)行了分析，并對整體系統(tǒng)控制方案以及策略進(jìn)行了闡釋。

關(guān)鍵詞：汽車制造；電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；控制策略；運(yùn)行質(zhì)量；系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：U461 文章編號：1009-2374（2016）20-0109-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.20.054

1 汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和基本建模內(nèi)涵

1.1 汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)

汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在汽車運(yùn)行過程中，由于基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和位置的不同，主要包括轉(zhuǎn)向軸助力結(jié)構(gòu)、齒輪助力結(jié)構(gòu)以及齒條助力結(jié)構(gòu)，雖然各自位置不同，但是基礎(chǔ)工作原理都很相近，其中最為典型的就是轉(zhuǎn)向軸助力結(jié)構(gòu)，整體的工作原理如圖1所示：

主要依托輸入軸和輸出軸的動力，通過基礎(chǔ)傳動機(jī)構(gòu)引導(dǎo)整體轉(zhuǎn)向拉桿進(jìn)行車輪的轉(zhuǎn)向，另外還要保證駕駛員在實體操作過程中，輸入軸產(chǎn)生規(guī)定化的角位移，車速的基礎(chǔ)傳感器能對基本車速進(jìn)行測試，并將整體運(yùn)行信號進(jìn)行有效傳輸，實現(xiàn)電控單元的信號收取，從而判斷整體助力以及助力的方向。汽車內(nèi)部基礎(chǔ)系統(tǒng)會計算出相應(yīng)助力轉(zhuǎn)矩的數(shù)值并及時輸出相應(yīng)的控制信號，指導(dǎo)驅(qū)動電路進(jìn)行電壓和電流的供給，在電動機(jī)輸出基本轉(zhuǎn)矩的過程中推動整體轉(zhuǎn)向軸起到助力轉(zhuǎn)向作用，實現(xiàn)整體實時控制。針對故障和超速情況，就會根據(jù)基礎(chǔ)控制系統(tǒng)的要求，保證在離合器切斷的基礎(chǔ)上將系統(tǒng)轉(zhuǎn)為人工操作。另外，汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還包括基礎(chǔ)信號傳感器、助力轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)以及ECU等項目，能實現(xiàn)整體信號和運(yùn)行措施的升級。汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一般為減速結(jié)構(gòu)，在電動機(jī)力矩輸出的運(yùn)行中減速增扭，以實現(xiàn)助力系統(tǒng)的完善。

1.2 汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)建模內(nèi)涵

要對基本汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行合理化的受力分析，駕駛員在基礎(chǔ)轉(zhuǎn)向運(yùn)行時，主要的作用力在方向盤上，在汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的輔助下，通過基礎(chǔ)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對整體阻力矩實現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)向操作。這就需要相關(guān)駕駛?cè)藛T充分掌握基礎(chǔ)操縱力、汽車的阻力矩以及電機(jī)的助力矩。在進(jìn)行基礎(chǔ)建模的過程中，會根據(jù)直流電動機(jī)驅(qū)動以及基礎(chǔ)電壓控制進(jìn)行系統(tǒng)分析，如圖2所示：

要根據(jù)基本的轉(zhuǎn)向系動力學(xué)方程和直流電動機(jī)模型進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)值的測算，在建模過程中實現(xiàn)整體轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的動態(tài)規(guī)劃和分析，從而實現(xiàn)單位反饋系統(tǒng)的升級。

2 汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)計方案

2.1 汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主控軟件

在汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中基本的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)使用單片機(jī)系統(tǒng)，對基本的信號處理使用的也是微處理器，實現(xiàn)對主控芯片的集成性功能優(yōu)化。在基礎(chǔ)設(shè)計中，不僅要保證設(shè)計的控制系統(tǒng)短小精干，基礎(chǔ)項目成本符合實際，也要對保證汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)子系統(tǒng)的集成結(jié)構(gòu)合理，對整體軟件開發(fā)的要求就是程序有效并且周期縮短，只有實現(xiàn)整體控制結(jié)構(gòu)的性能優(yōu)化，才能保證整體性能指標(biāo)的優(yōu)化。

2.2 汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)執(zhí)行電動結(jié)構(gòu)

在汽車內(nèi)部的汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能實現(xiàn)基本低轉(zhuǎn)速大扭矩的結(jié)構(gòu)，波動也比較小，整體轉(zhuǎn)動慣量和尺寸都要求較高，并且也要提升可靠性能的基礎(chǔ)要求?；镜墓ぷ髟碇兄绷麟妱訖C(jī)要根據(jù)無刷和有刷結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步的工作要求，實現(xiàn)整體運(yùn)行原理的統(tǒng)一化。

2.3 汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)扭矩傳感器結(jié)構(gòu)

在汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，扭轉(zhuǎn)傳感器主要用于檢測轉(zhuǎn)向盤中基礎(chǔ)扭轉(zhuǎn)的數(shù)值和方向，整體的結(jié)構(gòu)非常簡單，整體工作性能的可靠性也十分高，基本的精確度數(shù)值也比較適中。非接觸扭轉(zhuǎn)傳感器在運(yùn)行中，雖然基本的精確度比較高，但是整體價格偏高，能將負(fù)載扭轉(zhuǎn)矩引起的扭轉(zhuǎn)角位移在電器上的電阻值變化，并且要對基本的滑環(huán)傳輸出的基本傳感器信號進(jìn)行優(yōu)化整理，保證試驗運(yùn)行中電壓以及加載轉(zhuǎn)矩的數(shù)據(jù)合理化。

2.4 汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主功率逆變器結(jié)構(gòu)

在汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中采用的是基礎(chǔ)直流電動機(jī)，并且要利用基本調(diào)解電樞電壓實現(xiàn)脈沖效能的優(yōu)化。在PWM技術(shù)運(yùn)行中，基本的蓄電池直流電壓變成基礎(chǔ)的電壓脈沖，能促進(jìn)整體系統(tǒng)的運(yùn)行順暢，并且保證整體轉(zhuǎn)向能力的優(yōu)化升級。另外在汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主功率逆變器結(jié)構(gòu)中，H型逆變器的基礎(chǔ)控制方式是雙極式、單極式以及受限單極式，相關(guān)工作人員要對基本的電路構(gòu)成特點進(jìn)行集中的管理和控制，并對基礎(chǔ)脈沖信號進(jìn)行集中的測算和管理，要求在基礎(chǔ)周期內(nèi)保證單極式變換器的脈沖結(jié)構(gòu)和波形形成統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。

3 汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制策略分析

3.1 汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基礎(chǔ)助力控制

在汽車轉(zhuǎn)向過程中，要運(yùn)算回正力矩和傳動比的關(guān)系，轉(zhuǎn)向力不能過小，要實現(xiàn)摩擦力的有效控制，減小反沖帶來的行車壓力。另外，在液壓動力轉(zhuǎn)向器中，基礎(chǔ)的液壓助力基數(shù)是固定的，這就需要相關(guān)人員在運(yùn)行過程中對于扭桿的剛度和基礎(chǔ)過流面積進(jìn)行控制，保證汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中助力特性和基礎(chǔ)策略的運(yùn)行完整。

3.2 汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩控制

汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本輸出轉(zhuǎn)矩主要依據(jù)電流控制算法以及電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制組成，需要駕駛員對基礎(chǔ)方向盤進(jìn)行力矩和車速的控制，并對目標(biāo)電流和電機(jī)反饋電流進(jìn)行實際轉(zhuǎn)矩的優(yōu)化計算和閉環(huán)控制，實現(xiàn)整體數(shù)據(jù)的收集和匯總，對實際輸出轉(zhuǎn)矩和目標(biāo)轉(zhuǎn)矩的關(guān)系進(jìn)行精細(xì)化的整合?；镜南到y(tǒng)輸出轉(zhuǎn)矩控制結(jié)構(gòu)如圖3所示：

基礎(chǔ)控制系統(tǒng)要依據(jù)實際駕駛?cè)藛T施加在鍵盤上的力矩和車速進(jìn)行分析，保證基本預(yù)制助力特性能實現(xiàn)對電機(jī)目標(biāo)助力大小和方向的控制，要針對汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本特征進(jìn)行轉(zhuǎn)向力矩的靈敏度控制，保證助力電機(jī)不會因為負(fù)荷過大而導(dǎo)致故障的產(chǎn)生。

3.3 汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基礎(chǔ)控制方法

隨著科技的進(jìn)步，引進(jìn)了汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，整體微控制器也得到了有效的升級，促進(jìn)了整體汽車的輕便性能和高速轉(zhuǎn)向性能的優(yōu)化提高，也實現(xiàn)了整體汽車結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。在基礎(chǔ)控制方法中主要包括助力控制和阻尼控制。在助力控制中，基本控制結(jié)構(gòu)的項目是在轉(zhuǎn)向過程中進(jìn)行的，能有效減輕整體方向盤的控制阻力，有效地將減速結(jié)構(gòu)對轉(zhuǎn)向性能的控制維系在基礎(chǔ)控制結(jié)構(gòu)中。

在汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)軟件設(shè)計方案運(yùn)行中，要根據(jù)基本的單片機(jī)軟件編程語言能進(jìn)行高級語言和低級語言的區(qū)分，并利用C語言等技術(shù)進(jìn)行匯編語言程序的升級，主要的運(yùn)用結(jié)構(gòu)要根據(jù)實際運(yùn)行情況而定。在汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，基本的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計要求非常細(xì)化，對于整體故障檢測以及處理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的細(xì)化分析，對信號采集及處理模塊進(jìn)行技術(shù)分析，并對助力特性算法模塊進(jìn)行必要的運(yùn)算監(jiān)控，強(qiáng)化電機(jī)控制模塊的基本運(yùn)行，以保證根據(jù)實際情況進(jìn)行的電機(jī)助力控制以及阻尼控制。只有實現(xiàn)接口電路和斬波電路的合理化運(yùn)行，才能實現(xiàn)對整體系統(tǒng)進(jìn)行的優(yōu)化控制。在汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)軟件設(shè)計過程中，基本的轉(zhuǎn)向設(shè)計也要符合實時性、可靠性以及可維護(hù)性，保證整體軟件的設(shè)計能進(jìn)行優(yōu)化的調(diào)試和修改，實現(xiàn)有機(jī)的完善過程。并且相關(guān)管理人員要對相應(yīng)汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行定期的數(shù)據(jù)處理和收集，保證整體軟件能實現(xiàn)優(yōu)化的補(bǔ)充維護(hù)結(jié)構(gòu)。

4 結(jié)語

總而言之，汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能確定基本電動機(jī)的目標(biāo)電流，并對基本目標(biāo)電流進(jìn)行實效性的跟蹤，能從根本上提升整體車輛的運(yùn)行穩(wěn)定度，促進(jìn)車輛無論是低速還是高速都實現(xiàn)便捷靈活的行車特征，為駕駛?cè)藛T帶來更好的駕駛體驗。

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