張明

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)汽車行業(yè)步入了高速發(fā)展期，而基礎(chǔ)的汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對(duì)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(duì)于汽車電動(dòng)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(duì)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(dòng)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(shí)碼：A

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

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

汽車電動(dòng)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(dòng)力，通過基礎(chǔ)傳動(dòng)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(shí)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(duì)基本車速進(jìn)行測(cè)試，并將整體運(yùn)行信號(hào)進(jìn)行有效傳輸，實(shí)現(xiàn)電控單元的信號(hào)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(huì)計(jì)算出相應(yīng)助力轉(zhuǎn)矩的數(shù)值并及時(shí)輸出相應(yīng)的控制信號(hào)，指導(dǎo)驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行電壓和電流的供給，在電動(dòng)機(jī)輸出基本轉(zhuǎn)矩的過程中推動(dòng)整體轉(zhuǎn)向軸起到助力轉(zhuǎn)向作用，實(shí)現(xiàn)整體實(shí)時(shí)控制。針對(duì)故障和超速情況，就會(huì)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(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還包括基礎(chǔ)信號(hào)傳感器、助力轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)以及ECU等項(xiàng)目，能實(shí)現(xiàn)整體信號(hào)和運(yùn)行措施的升級(jí)。汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一般為減速結(jié)構(gòu)，在電動(dòng)機(jī)力矩輸出的運(yùn)行中減速增扭，以實(shí)現(xiàn)助力系統(tǒng)的完善。

1.2 汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)建模內(nèi)涵

要對(duì)基本汽車電動(dòng)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(shí)，主要的作用力在方向盤上，在汽車電動(dòng)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(duì)整體阻力矩實(shí)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(huì)根據(jù)直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)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(dòng)力學(xué)方程和直流電動(dòng)機(jī)模型進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)值的測(cè)算，在建模過程中實(shí)現(xiàn)整體轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)規(guī)劃和分析，從而實(shí)現(xiàn)單位反饋系統(tǒng)的升級(jí)。

2 汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案

2.1 汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主控軟件

在汽車電動(dòng)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(duì)基本的信號(hào)處理使用的也是微處理器，實(shí)現(xiàn)對(duì)主控芯片的集成性功能優(yōu)化。在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，不僅要保證設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)短小精干，基礎(chǔ)項(xiàng)目成本符合實(shí)際，也要對(duì)保證汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)子系統(tǒng)的集成結(jié)構(gòu)合理，對(duì)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(shí)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(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)執(zhí)行電動(dòng)結(jié)構(gòu)

在汽車內(nèi)部的汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)基本低轉(zhuǎn)速大扭矩的結(jié)構(gòu)，波動(dòng)也比較小，整體轉(zhuǎn)動(dòng)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?dòng)機(jī)要根據(jù)無(wú)刷和有刷結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步的工作要求，實(shí)現(xiàn)整體運(yùn)行原理的統(tǒng)一化。

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

在汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，扭轉(zhuǎn)傳感器主要用于檢測(cè)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(jiǎn)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(jià)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(duì)基本的滑環(huán)傳輸出的基本傳感器信號(hào)進(jìn)行優(yōu)化整理，保證試驗(yàn)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(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主功率逆變器結(jié)構(gòu)

在汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中采用的是基礎(chǔ)直流電動(dòng)機(jī)，并且要利用基本調(diào)解電樞電壓實(shí)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(jí)。另外在汽車電動(dòng)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(duì)基本的電路構(gòu)成特點(diǎn)進(jìn)行集中的管理和控制，并對(duì)基礎(chǔ)脈沖信號(hào)進(jìn)行集中的測(cè)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(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制策略分析

3.1 汽車電動(dòng)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(dòng)比的關(guān)系，轉(zhuǎn)向力不能過小，要實(shí)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(dòng)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(duì)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(dòng)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(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩控制

汽車電動(dòng)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(duì)基礎(chǔ)方向盤進(jìn)行力矩和車速的控制，并對(duì)目標(biāo)電流和電機(jī)反饋電流進(jìn)行實(shí)際轉(zhuǎn)矩的優(yōu)化計(jì)算和閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)整體數(shù)據(jù)的收集和匯總，對(duì)實(shí)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。基本的系統(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(shí)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(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)目標(biāo)助力大小和方向的控制，要針對(duì)汽車電動(dòng)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(huì)因?yàn)樨?fù)荷過大而導(dǎo)致故障的產(chǎn)生。

3.3 汽車電動(dòng)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(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，整體微控制器也得到了有效的升級(jí)，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(shí)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(xiàng)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(duì)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(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方案運(yùn)行中，要根據(jù)基本的單片機(jī)軟件編程語(yǔ)言能進(jìn)行高級(jí)語(yǔ)言和低級(jí)語(yǔ)言的區(qū)分，并利用C語(yǔ)言等技術(shù)進(jìn)行匯編語(yǔ)言程序的升級(jí)，主要的運(yùn)用結(jié)構(gòu)要根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況而定。在汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，基本的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)要求非常細(xì)化，對(duì)于整體故障檢測(cè)以及處理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的細(xì)化分析，對(duì)信號(hào)采集及處理模塊進(jìn)行技術(shù)分析，并對(duì)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(shí)際情況進(jìn)行的電機(jī)助力控制以及阻尼控制。只有實(shí)現(xiàn)接口電路和斬波電路的合理化運(yùn)行，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)整體系統(tǒng)進(jìn)行的優(yōu)化控制。在汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)過程中，基本的轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)也要符合實(shí)時(shí)性、可靠性以及可維護(hù)性，保證整體軟件的設(shè)計(jì)能進(jìn)行優(yōu)化的調(diào)試和修改，實(shí)現(xiàn)有機(jī)的完善過程。并且相關(guān)管理人員要對(duì)相應(yīng)汽車電動(dòng)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(shí)現(xiàn)優(yōu)化的補(bǔ)充維護(hù)結(jié)構(gòu)。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能確定基本電動(dòng)機(jī)的目標(biāo)電流，并對(duì)基本目標(biāo)電流進(jìn)行實(shí)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(wú)論是低速還是高速都實(shí)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(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 王玲.基于模糊ARTMAP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)農(nóng)用汽車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制[J].山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015，46（3）.

[2] 劉俊.基于信號(hào)濾波及動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)碾妱?dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制研究[J].汽車技術(shù)，2007，14（2）.

[3] 劉文文.融合主動(dòng)轉(zhuǎn)向功能的新型汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制特性研究[D].重慶交通大學(xué)，2014.