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用于EPS的非接触电磁感应式角度传感器研究

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用于EPS的非接触电磁感应式角度传感器研究

作者：那少聃东北林业大学

学位级别：硕士

当前,汽车电动助力转向(EPS)系统已经在越来越多的汽车上取代传统的液压助力转向系统。转向盘角度传感器作为EPS系统的核心技术之一,直接影响EPS系统的助力性能,是车辆在行驶过程中完成主动回正功能的必要传感器。本文通过理论分析和软... 详细信息

当前,汽车电动助力转向(EPS)系统已经在越来越多的汽车上取代传统的液压助力转向系统。转向盘角度传感器作为EPS系统的核心技术之一,直接影响EPS系统的助力性能,是车辆在行驶过程中完成主动回正功能的必要传感器。本文通过理论分析和软件仿真等方法,设计了一种非接触电磁感应式角度传感器。本文就非接触式电磁感应角度传感器进行研究,从电磁学理论出发,分析了电磁感应定律以及涡流效应原理。分析传感器内部各个结构部件及用途。论证如何通过改变传感器硬件结构从而实现传感器内部磁场的变化,以及磁场的变化如何产生变化的电压信号。利用Ansoft Maxwell电磁有限元软件对传感器的电磁耦合系统进行有限元仿真,分析电磁耦合系统内各参数对空间磁场和线圈电感的影响,基于此设计激励线圈、接收线圈和转子的结构、材料参数。并通过瞬态场分析当转子旋转时电磁耦合系统输出信号的变化规律。参照仿真结果设计激励线圈和三组接收线圈布置形式。利用模拟电子以及高频信号处理的知识,设计激励线圈震荡电路,接收线圈信号处理电路,并选择合适的MCU芯片用于处理放大后的信号并通过相应算法,按照要求输出数字或模拟的角度信号值。并借助相应EDA软件绘制40°角度测量范围的实验电路板。对实验电路板输出信号的精度以及重复性等指标进行实际检测。利用Matlab Simulink模块建立角度信号算法仿真模型。描述如何通过三组信号实现传感器40°的测量以及360°的测量。并分析当加入一路旋变编码器信号后,通过游标算法测量多圈1440°。对算法的可行性与功能性进行验证。并与仿真结果进行比对。

关键词： EPS 非接触角度传感器电磁感应耦合 Ansoft Maxwell 电路设计

改进型ADRC的感应电机定子磁场定向矢量控制

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重庆邮电大学学报（自然科学版） 2020年第4期32卷 604-610页

作者：李志鹏那少聃东北林业大学交通学院哈尔滨150040

针对感应电机定子磁场定向时,定子磁链和定子q轴电流没有完全解耦这一问题,提出改进型自抗扰控制器(active disturbance rejection controller,ADRC)的定子磁场控制方法。建立关于定子磁链和定子电流的状态空间表达式。利用线性跟踪微... 详细信息

针对感应电机定子磁场定向时,定子磁链和定子q轴电流没有完全解耦这一问题,提出改进型自抗扰控制器(active disturbance rejection controller,ADRC)的定子磁场控制方法。建立关于定子磁链和定子电流的状态空间表达式。利用线性跟踪微分器对目标定子磁链安排过渡过程,从而改善闭环控制中"快"与"准"的矛盾。建立并联型线性扩张状态观测器替代线性扩张状态观测器对实际磁链与q轴电流耦合部分进行观测。在目标磁链闭环控制环节对观测的耦合部分实施补偿,并对系统稳定性进行分析。仿真试验对比该方法与传统ADRC和解耦器控制方法时定子磁链的稳定性和电机转速响应情况。结果表明:该方法简化了矢量控制系统结构,提高了定子磁链控制的稳定性,确保电机运行过程有良好的动态响应特性和鲁棒性。

关键词：感应电机数学模型自抗扰控制器定子磁场定向

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主动转向系统的变传动比设计及电机控制研究

重庆理工大学学报（自然科学） 2018年第5期32卷 19-26页

作者：李志鹏单长伟那少聃奚文龙东北林业大学交通学院哈尔滨150040 东北林业大学机电工程学院哈尔滨150040

针对传统变传动比曲线会造成电机角加速度波动的问题以及主动转向系统需满足响应速度快、鲁棒性强的要求,首先采用基于函数模型拟合的思路,构造反正切函数模型,通过最小二乘法对基于固定稳态转向系统增益的变传动比曲线进行局部拟合,使... 详细信息

针对传统变传动比曲线会造成电机角加速度波动的问题以及主动转向系统需满足响应速度快、鲁棒性强的要求,首先采用基于函数模型拟合的思路,构造反正切函数模型,通过最小二乘法对基于固定稳态转向系统增益的变传动比曲线进行局部拟合,使得两者在中速段达到最佳逼近。然后根据拟合变传动比曲线设计了全局快速Terminal滑模鲁棒控制律,实现对电机角位移信号跟踪。最后建立Matlab/Simulink仿真模型。与PID算法的对比实验结果表明:全局快速Terminal滑模控制算法响应快、无超调、无抖振,在各种工况下能准确、快速跟踪位置信号。由此可见:拟合变传动比曲线能明显改善电机角加速度的波动;全局快速Terminal滑模算法适用于主动转向系统的角位移控制。

关键词：主动转向变传动比反正切函数最小二乘法全局快速Terminal滑模

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拖拉机转向跟踪复合模糊PID控制研究

安徽农业科学 2014年第25期42卷 8843-8845页

作者：王猛李志鹏那少聃史松卓东北林业大学交通学院黑龙江哈尔滨150040

为提高拖拉机在自主导航行驶中转向跟踪控制的响应特性和稳定性,设计了以拖拉机前轮转角偏差和偏差变化率为输入,以电机控制电压和PID 3个控制参数为输出的模糊控制器,结合PID控制器实现前轮转角偏差大于10°时采用模糊控制和转角偏差... 详细信息

为提高拖拉机在自主导航行驶中转向跟踪控制的响应特性和稳定性,设计了以拖拉机前轮转角偏差和偏差变化率为输入,以电机控制电压和PID 3个控制参数为输出的模糊控制器,结合PID控制器实现前轮转角偏差大于10°时采用模糊控制和转角偏差小于等于10°时采用自适应模糊PID控制。仿真结果表明,采用复合模糊PID控制器在前轮转角偏差较大变化范围内均能实现快速和准确的转向跟踪。

关键词：拖拉机复合模糊PID 转向跟踪

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EPS用立式扭矩传感器的电磁分析

电子测量技术 2016年第10期39卷 150-153页

作者：郭艳玲常子凡那少聃东北林业大学机电工程学院机械电子工程系哈尔滨150040 哈尔滨力盛达机电科技有限公司哈尔滨150040

扭矩传感器是汽车电动助力转向系统(EPS)中的核心部件,根据电磁感应原理设计了一种新型立体磁电式扭矩传感器,首先介绍了传感器的圆柱式结构及工作原理,然后采用Ansoft Maxwell对传感器的电磁感应系统进行建模,通过静态分析,得到在使用... 详细信息

扭矩传感器是汽车电动助力转向系统(EPS)中的核心部件,根据电磁感应原理设计了一种新型立体磁电式扭矩传感器,首先介绍了传感器的圆柱式结构及工作原理,然后采用Ansoft Maxwell对传感器的电磁感应系统进行建模,通过静态分析,得到在使用电流为100mA时系统磁场分布状态及静态输出电压,并利用瞬态模块模拟传感器工作过程,得到其动态输出信号为幅值随系统相对位置做呈正弦变化的高频感生电压,最后根据输出信号的特点设计了相应加法检波处理的原理电路。

关键词：扭矩传感器电磁感应 Ansoft Maxwell仿真信号处理

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立式扭矩传感器磁场与输出电压分析

传感器与微系统 2017年第2期36卷 18-20,24页

作者：郭艳玲常子凡那少聃东北林业大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150040

扭矩传感器是汽车电动助力转向(EPS)系统中的核心部件,基于电磁感应原理提出了一种新型扭矩传感器。介绍了传感器的结构和工作原理,运用电磁场理论推导了立式扭矩传感器的磁场计算公式和输出电压数学模型。采用Ansoft Maxwell对传感器... 详细信息

扭矩传感器是汽车电动助力转向(EPS)系统中的核心部件,基于电磁感应原理提出了一种新型扭矩传感器。介绍了传感器的结构和工作原理,运用电磁场理论推导了立式扭矩传感器的磁场计算公式和输出电压数学模型。采用Ansoft Maxwell对传感器的电磁感应系统进行了建模仿真,仿真结果表明:气隙磁场强度沿圆周方向呈类似方波分布,输出电压信号类似于正弦曲线,磁场分布和输出电压的仿真结果与理论计算吻合。

关键词：扭矩传感器电磁感应数学建模 Ansoft Maxwell仿真

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竞赛驱动下的车辆工程创新人才培养模式改革

创新创业理论研究与实践 2023年第10期6卷 133-135页

作者：蔡玲陈克岳峰丽张昕那少聃沈阳理工大学汽车与交通学院辽宁沈阳110159

随着汽车产业技术的迅速变革,车辆工程专业人才培养模式需要进行改革。基于“双创”竞赛平台,从行业发展和能力需求出发,对专业课程体系建设进行优化改革,将大学生创新竞赛项目融入相关课程,采用项目化教学,搭建线上线下创新平台,提升... 详细信息

随着汽车产业技术的迅速变革,车辆工程专业人才培养模式需要进行改革。基于“双创”竞赛平台,从行业发展和能力需求出发,对专业课程体系建设进行优化改革,将大学生创新竞赛项目融入相关课程,采用项目化教学,搭建线上线下创新平台,提升学生的创新意识和工程实践能力,提高车辆工程专业高水平应用型创新人才的综合素质。

关键词：车辆工程赛教融合项目式教学教学改革人才培养模式创新平台

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基于ANSYS的汽车排气消声器改进设计

黑龙江工程学院学报 2013年第4期27卷 55-58页

作者：朱荣福臧杰那少聃王瑛璞黑龙江工程学院汽车与交通工程学院黑龙江哈尔滨150050 东北林业大学交通学院黑龙江哈尔滨150046

建立消声器的ANSYS仿真模型,分析原消声器的消声性能,通过建立三维仿真模型,研究两腔串联的复杂式结构消声器的消声性能,结果表明,改进后增加了消声器低频带的宽度和中频范围内的消声量,同时稳定高频振荡,但在1 550Hz和2 300Hz仍存在问... 详细信息

建立消声器的ANSYS仿真模型,分析原消声器的消声性能,通过建立三维仿真模型,研究两腔串联的复杂式结构消声器的消声性能,结果表明,改进后增加了消声器低频带的宽度和中频范围内的消声量,同时稳定高频振荡,但在1 550Hz和2 300Hz仍存在问题,加入端部共振腔后,低频段的消声量明显增加,2 300Hz高频带得到改善。

关键词：消声器数值分析有限元

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基于滑模观测器的感应电机力矩伺服系统研究

重庆理工大学学报（自然科学） 2017年第10期31卷 198-203,210页

作者：李志鹏李万宝那少聃杨传英东北林业大学交通学院哈尔滨150040

针对传统磁链观测方式对电机参数变化敏感、鲁棒性差影响感应电机力矩伺服系统稳定性的问题,建立了在静止两相坐标系下感应电机数学模型,采用滑模观测器观测感应电机定子磁链,利用定、转子磁链间的关系,得到转子磁链,并完成了滑模观测... 详细信息

针对传统磁链观测方式对电机参数变化敏感、鲁棒性差影响感应电机力矩伺服系统稳定性的问题,建立了在静止两相坐标系下感应电机数学模型,采用滑模观测器观测感应电机定子磁链,利用定、转子磁链间的关系,得到转子磁链,并完成了滑模观测器下的感应电机力矩伺服系统仿真。仿真结果表明:滑模观测器下的感应电机力矩伺服系统的力矩跟随性能满足力矩伺服系统的性能要求,且鲁棒性较高。

关键词：感应电机滑模观测器力矩跟随