基于tms320f2812的電動助力轉向系統的研究
楊新華，陳超，楊麗
（遼寧工程技術大學電氣與控制工程學院，葫蘆島125105）
摘要：電動助力轉向(eps)是一種新型的汽車動力轉向技術。設計了一種基于tms320f2812 dsp控制的汽車電動助力轉向系統；介紹了其硬件組成及軟件結構；采用pid控制策略對電機電流進行閉環控制；利用pwm技術控制電機的電壓，以調節助力電流，達到助力轉向。實驗結果表明，該系統具有較高的可靠性和良好的助力特性。
關鍵詞：汽車；電動助力轉向；tms320f2812；脈寬調制
中圖分類號：tp271+．4 文獻標志碼：a 文章編號：1001-6848( 2010) 02-0074-03
0引 言
電動助力轉向(eps)系統足一種依靠電動機直接提供輔助轉矩的動力轉向系統，與傳統的液壓轉向系統相比，eps系統可較容易地實現在車速不同時電動機提供的助力也不同，保證汽車在低速行駛時轉向輕便靈活，高速行駛時轉向穩定可靠，并且節約燃料，有利于環保，已成為目前世界汽車技術發展的研究熱點之一。電動助力轉向將****電力電子技術與電機控
制技術應用于汽車轉向系統，大大提高了汽車的經濟性、動力性和機動性，適應了現代汽車技術的要求。本文基于電動助力轉向原理，制定了相關控制策略，設計了一種基于tms320f2812 dsp控制的eps系統。試驗結果表明該系統具有較好的轉向性能。
1 eps系統結構
圖1所示為典型的齒輪一齒條式電動助力轉向系統示意圖，其基本組成包括扭矩傳感器、車速傳感器、電子控制單元( ecu)、電動機、減速機構及齒輪齒條轉向器等組成。當汽車轉向時，扭矩傳感器測出方向盤的輸出扭矩，送給電子控制單元( ecl)，電子控制單元在綜合車速傳感器送來的車速信號等，并根據相應的控制策略確定一個目標電流，控制電動機轉動。電動機的輸出轉矩通過離合器、減速機構的作用使車輪偏移一定的角度，從而起到財轉向系統的助力作用。電子控制單元對傳感器檢測到的上述信號進行運算分析后，向驅動單元送給合理的控制信號，控制電機的電流大小和方向，同時將電流信號作為反饋信號送到電子控制單元，形成閉環控制方式。
2 電動助力轉向系統硬件設計
2。1控制原理
eps系統硬件控制原理如圖2所示，該系統是利用電流反饋技術建立起來的。系統的控制核心為tms320f2812 dsp114。當汽車點火時。dsp上電后對eps系統進行自檢，白檢通過后，閉合繼電器和離合器，eps系統開始工作。當駕駛員轉動方向盤，扭矩傳感器檢測到方向盤的扭矩和轉動方向，車速傳感器檢測到車速信號，這些信號經過信號處理之后送到tms320f2812相應端口，dsp根據方向盤扭矩，通過tms320f2812的pwm口發出電流指令和相應的轉向控制端口發出轉向命令，通過驅動電路及由4個mosfet組成的h橋電路驅動電機進行轉向。在工作過程中，dsp檢測到有故障發生時，將驅動警示燈發亮進行報警提示，同時斷開繼電器，恢復到機械轉向狀態。
2。2 tms320f2812電源電路
由于tms320f2812芯片的核心電壓為1.8 v，i/o口電壓為3.3 v，而實際控制電壓采用5v，所以必須使用電源轉換芯片。本系統采用tps7333q和tps73018芯片，他們使用pmos晶體管傳送電流，pmos元件的柵極由電壓驅動，工作電流較低且在負載范圍內不變。同時他們還具有內部電流限制和過熱保護特點，把輸出電流限制到大約ia。具體電路如圖3和圖4所示。
3控制策略
控制策略原理如圖5所示。eps控制系統助力輸出轉矩，由電動機目標助力控制算法和電動機轉矩控制算法兩部分組成。前者根據駕駛員對方向盤施加的力矩和車速確定電機助力目標電流；后者根據電機目標電流和電機反饋電流對電機實際輸出轉矩進行閉環控制。
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