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1、2007年仪表技术与传感器2007第10期InstrumentTechniqueandSensorNo110基于ARM的汽车电动助力转向系统122姜平,姜虎强,巴文厂(1.合肥工业大学机械与汽车工程学院,安徽合肥230009;2.兰州交通大学机电技术研究所,甘肃兰州730070)摘要:在阐述了电动助力转向系统(EPS)及其控制器(ECU)结构和工作原理的基础上,设计了基于ARMS3C44B0X单片机电动助力转向系统。通过方向控制电路、H桥电机驱动电路和PWM脉宽调制技术实现对电机的控制。研制的硬件控制器通过了有关的电气性能测试,对所设计的硬件系统进行了台架试验,试验结果
2、证明了硬件系统设计的正确性。关键词:EPS;ARM单片机;电机控制;扭矩传感器中图分类号:TM359.9文献标识码:A文章编号:1002-1841(2007)10-0062-03MicroprocessorControllingofVehiclePowerSteeringSystem122JIANGPing,JIANGHu2qiang,BAWen2Chang(1.SchoolofMechanicalandAutomotiveEngineering,HefeiUniversityofTechnology,Hefei230009,China;2.LanzhouJiaoton
3、gUniversity,Lanzhou730070,China)Abstract:AnembeddedEPSsystemwasdesigned,withaARMchipasthecoreofthesystem.Electricpowersteeringisanewpowersteeringtechnologyforvehicles.ThepowerconditionofamotorinanautomobileEPSsystemcanbeadjustedaccordingtoroadconditionandautomobilecondition.Experimentalr
4、esultsindicatethattheessentialfunctionsofEPScanbeoptimallywiththeproposedcontrolsystem.andmeetstherequestofelectricpowersteering.Keywords:EPS;ARMmicroprocessor;electricalmachinerycontrol;torquesensor0引言控制器根据此电流完成电流的闭环控制。汽车助力转向系统经历了以机械助力转向、液压助力转向、电控液压助力转向等为主流的阶段.目前电动助力转向系统(EPS)是汽车工程领域的热门课
5、题之一,研究的主要内容为EPS系统的控制规则和硬件控制器的设计。电动助力转向系统具有部件少、结构简单、便于安装及维护等特点。它通过电机控制转矩机构实现助力转向。EPS控制系统可根据路况及车况调整、控制电机的助力(或阻尼)状态,大大提高驾驶的转向舒适性。ARM处理器因其具有突出的优点在32位微控制器领域里得到非常广泛的应用,特别是在汽车电子领域有良好的应用图1电动助力转向系统结构简图前景。因此,设计研究了基于ARMS3C44B0X单片机的电动助111ARMS3C44BB0X力转向控制系统。设计的控制器(ECU)采用32位的ARMS3C44B0X单片机1EPS组成及工作原理
6、作为控制器的核心,由于S3C44B0X集成了丰富的硬件资源,电图1是一个典型的电动助力转向系统原理图,转向盘转矩路设计大为简化,提高了系统的可靠性,同时也为系统的扩展[1]传感器安装在转向轴上。用来检测转向盘上的转矩大小和和升级提供了方便。S3C44B0X是基于ARM7TDMI的体系结方向,控制器根据转矩传感器进行助力控制。当汽车转向时,[2]构,有丰富的外围功能模块。同时ARM单片机提供了丰富转矩传感器测出方向盘的输出转矩,送给控制器ECU,控制器的软件开发环境,有利于系统控制软件的开发和调试。再综合由车速传感器传来的信号,并根据相应的控制策略确定112EPS控制系统
7、结构一个目标电流,控制电动机转动。电动机的输出转矩通过离合控制系统结构如图2所示,ARM单片机根据力矩传感器检器、减速机构施加给转向柱输出轴,并经过转向机构的作用使测出的扭矩信号和来自总线的车速信号,计算出电动机的目标车轮偏转一定的角度,从而起到对转向系统的助力作用。根据电流,在电动机的驱动电路与电动机之间设有电流传感器,该已定的控制规则,由系统确定目标电流和电机转动的方向,并传感器检测到的实际电流反馈到ARM单片机,通过控制算法以PWM调制的方式通过H桥电路来驱动电机转动。电流传感进行相应补偿,然后单片机输出PWM信号驱动电机提供系统器
