线控制动系统助力电机控制系统研究

作     者：杨非凡 

作者单位：湘潭大学 

学位级别：硕士

导师姓名：孟步敏

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 0838[工学-公安技术] 0802[工学-机械工程] 0835[工学-软件工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：线控制动 助力电机 电动助力制动 无刷直流电机 

摘      要：智能网联电动汽车融合人工智能、车联网与电驱动技术,是汽车产业发展的战略方向。制动系统是管控智能网联电动汽车整车能效水平的关键,也是决定整车安全性、舒适性和使用寿命的重中之重。相较于传统车辆的真空制动系统,智能网联电动汽车需要制动响应能力更好、控制更精确的线控制动系统,以实现制动线控和高效能量回收。通过助力电机提供实时可调的主动制动方案是制动系统未来发展的趋势,相关核心技术被博世,大陆等国外巨头垄断。为了解决高性能制动助力电机的控制问题,本文开展了如下几个方面工作:首先,为了解决智能网联汽车的制动安全问题,提出了一种一体化制动控制方法。通过控制器内部将制动系统分成制动、驻车、拖车等多种状态,根据不同的判据条件,执行相应的控制,提高车辆的安全性能。其次,为了解决制动系统的制动力的精确控制和快速响应。对比分析了多种电机的特点,选择无刷直流电机作为制动系统的助力电机。基于所选用的无刷直流电机,设计了电机控制器。再次,为了便于研究分析制动系统的特性和验证无刷直流电机的制动助力特性,对助力制动系统建立了数学模型,包括电机、减速增扭机构(传动机构)、制动主缸、电磁阀和轮缸模型。然后,为了实现制动助力的高动态响应和精确控制,首先提出了电机控制策略,实现无刷直流电机快速和精确地提供制动助力。由于制动力受到制动系统中的惯性和摩擦现象影响,造成制动力迟滞和抖动问题,提出了前馈补偿方法解决系统中的惯性和摩擦现象造成的影响。最后,搭建了助力电机测试台架和制动系统整体验证台架。通过电机实验测试,电机能够快速的跟随目标速度和位置,其响应速度和控制精确能够满足制动助力电机的要求。通过制动测试,制动系统的制动力能够快速跟随期望制动力,验证了助力电机和前馈补偿控制方法的有效性。