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基于PMSM的电动助力转向系统设计及控制特性研究
摘要
本篇论文针对电动助力转向系统进行了设计及控制特性研究。基于永磁同步电动机（PMSM）实现了转向系统的助力功能，并采用闭环控制方法实现转向系统的控制。通过实验和仿真分析，研究了电动助力转向系统的控制特性及其对转向系统行驶性能的影响。研究结果表明，电动助力转向系统可以显著提高车辆的操控性能和稳定性，并能够在实现转向助力的同时，提高转向系统的能效性能。因此，在电动汽车的发展中，电动助力转向系统具有很大的应用潜力。
关键词：PMSM、电动助力转向系统、闭环控制、操控性能、能效性能
Abstract
Thispaperfocusesonthedesignandcontrolcharacteristicsoftheelectricpowersteeringsystem.Basedonthepermanentmagnetsynchronousmotor(PMSM),thepowersteeringfunctionofthesteeringsystemisrealized,andtheclosed-loopcontrolmethodisusedtocontrolthesteeringsystem.Throughexperimentsandsimulationanalysis,thecontrolcharacteristicsoftheelectricpowersteeringsystemanditsinfluenceonthedrivingperformanceofthesteeringsystemarestudied.Theresearchresultsshowthattheelectricpowersteeringsystemcansignificantlyimprovethevehicle'shandlingperformanceandstability,andcanimprovetheenergyefficiencyperformanceofthesteeringsystemwhileachievingsteeringassistance.Therefore,inthedevelopmentofelectricvehicles,electricpowersteeringsystemshavegreatpotentialforapplication.
Keywords:PMSM,electricpowersteeringsystem,closed-loopcontrol,handlingperformance,energyefficiencyperformance
1.引言
近年来，随着电动汽车的不断普及和推广，电动汽车的性能和安全性已成为人们关注的焦点。在电动汽车的转向系统中，电动助力转向系统具备较好的实用性和发展潜力。电动助力转向系统使用电机作为转向助力源，能够快速调整转向助力大小，提高车辆的操控性能和稳定性。此外，电动助力转向系统通过转向助力的电动控制，可以实现转向系统的能效化，提高电动汽车的续航能力。因此，对电动助力转向系统的设计及其控制特性进行研究，对于推进电动汽车的发展具有重要意义。
2.电动助力转向系统的设计
2.1PMSM的基本原理
永磁同步电动机（PMSM）是电动助力转向系统中常用的电机类型之一。PMSM的转子由永磁体构成，具有较高的效率和稳定性能。PMSM的基本原理是通过交变磁场的作用，使转子上的永磁体产生磁力和磁矩，从而实现转子的旋转。PMSM的转速与电机的供电频率和转子极对数有关。
2.2电动助力转向系统的设计
电动助力转向系统可以将PMSM引入转向系统中，通过调节电机的电流和转速，实现转向助力的控制。电动助力转向系统由电机、转向机构、功率电子器件和控制电路等组成。其中，电机是转向助力的源头，控制电路实现对电机电流和转速的控制，功率电子器件则用于调节电机的电流和电压，从而保证系统的稳定性和效率。
3.电动助力转向系统的控制
3.1闭环控制的基本原理
在电动助力转向系统中，控制电路采用闭环控制方法进行控制。闭环控制的基本原理是通过反馈电路从系统输出端获取实际输出的信息，并将其与期望输出进行比较得到误差信号，再经过比例、积分和微分等处理，调节系统的输出信号，使其稳定在期望值附近。
3.2电动助力转向系统的控制策略
电动助力转向系统的控制策略一般采用扭矩控制方法。在此方法中，通过检测转向轮的转向角度和转速信息，计算出转向系统所需扭矩，再通过反馈控制，控制PMSM的输出扭矩，使其等于期望扭矩。由于转向系统扭矩的大小与车速、路面情况和转向轮角度等因素相关，因此在扭矩控制中需要进行PID参数的调节，以保证控制系统的鲁棒性和稳定性。
4.实验与仿真分析
通过实验和仿真分析