软件是其核心技术之。本文首先分析了各种助力转向系统的特点，重点研究了电动助力转向系统的结构和动力学模型。本文重点设计了电动助力转向系统的控制器硬件及控制软件。硬件设计方面主要包括选取了飞思卡尔系列单片机作为系统，设计了单片机最小系统电路包括时钟电路滤波电路电源电路复位电路等采用芯片设计了稳压电源电路方向盘转矩传感器信号和车速信号调理电路助力电机驱动电路以及通信电路等。助力电机驱动电路由电机专用驱动芯片驱动通信电路主要由串口通信和总线通信组成，实现与机和整车通信控制软件方面主要编写了单片机的转换程序模块和脉冲捕捉模块程序以及相关寄存器配置方法。为了验证控制器硬件和软件的可靠性，在本设计中进行了实验研究，主要包括无助力与有助力对比方向盘回正控制等试验，结果表明，控制器硬件部分性能良好工作稳定可靠软件控制效果较好，助力特性符合设计要求。转向系统稳定性较好，同时方向盘上无明显抖动，手感良好，为下步的装车试验做好了准备。关键词传感器单片机电机电路第章绪论节能环保舒适廉价是广大汽车消费者对汽车的基本要求，也是是现代汽车技术追求的主要目标，集中体现了现代汽车工业的发展方向。汽车转向系统的性能在节能环保及舒适方面具有非常重要的作用。传统的助力转向系统己不能满足其发展的要求。随着汽车技术的发展与电子技术的不断进步，电动助力转向系统已经成为汽车助力转向系统发展的种趋势。.本设计研究的意义随着汽车制造技术以及电子技术的不断发展，人们对汽车环保节能舒适安全的要求越来越高，国外汽车的电动助力转向器正逐步取代传统液压助力转向器。电动助力转向技术代表了目前汽车转向技术的发展方向，将来会在动力转向领域占据越来越重要的地位。在国内，电动助力转向系统还处于初级阶段，拥有自主知识产权的生产厂家还很少，市场上的产品主要被国外的公司所垄断。国外的许多厂家除了申请必要的国际专利外，还在中国境内申请了些专利。因此目前开发和研制用于轿车和轻型汽车的具有自主知识产权的电动助力转向系统具有明显的经济和社会效益，它可为汽车零部件企业的发展提供新的经济增长点，也为我国汽车行业在加入后参与国际汽车市场竞争提供种有竞争力的机电体化高新技术产品。同时，电动助力转向系统对于汽车的环保节能安全等方面也具有积极的现实意义。.本设计研究的目的电动转向器是种新型的汽车转向系统，该系统能根据车辆的运动状况和驾驶员的要求实行多目标控制，以获得较强的路感较轻的操纵力较好的回正稳定性和回正速度较强的抗干扰能力和较快地响应转向输入，而且这些控制是在基本上不改变硬件的条件下通过软件即可实现。从汽车诞生之日起，机械式转向系统就已经开始使用。几十年来，机械式转向系统直在使用着，但由于人们对转向轻便性和舒适性要求越来越高，机械式转向系统已经不能满足人们的需求，迫切需要种能够帮助驾驶员辅助转向的种装置，此时液压式助力转向系统诞生了。年通用汽车公司第个使用了液压助力转向系统，转向轻便性效果显著。此后该技术得到了迅速发展,使得助力转向系统在功耗体积和价格等方面都取得了很大的进步。年代后期,出现了变减速比的液压动力转向系统，随后又出现了基于液压转向系统的新的动力转向系统新产品,具有代表性的产品是变流量泵液压动力转向系统和电动液压助力转向系统。变流量泵助力转向系统在汽车处于比较高的行驶速度或者不需要转向的情况下，泵的流量会相应地减少，从而有利于减少不必要的功耗。电动液压转向系统采用电动机驱动转向泵，由于电机的转速可调，可以根据需要随时关闭，所以也部分的降低了燃油消耗。由于该类转向系统技术成熟能提供大的转向操纵助力,目前在部分乘用车大部分商用车特别是重型车辆上广泛应用。但是液压助力转向系统在系统布置安装密封性操纵灵敏度能量消耗磨损与噪声等方面存在不足。电动助力转向系统是在上述两种助力机构的基础上发展起来的，它采用独立电机直接提供助力，助力大小由电控单元根据方向盘扭矩和车速信号进行控制。它具有节能环保高度安全性等特点，目前正逐步取代液压动力转向，像时下热卖的雨燕飞度速腾等车型都采用的是这种助力机构，而它也是未来动力转向技术的发展方向之。如图.电动助力转向系统通过将装有和装有的车辆对比表明，在不转向的情况下，能降低约为.的燃油消耗而在使用转向情况下，燃油消耗更是降低了.。此外，可根据车速自动控制转向助力力度，有效解决直困扰着传统转向系统的方向盘“轻”和“灵”的难题，提高了行驶安全性。电动助力转向有效地解决了车辆在操纵稳定性和方向盘转向手感方面的问题，具有兼顾低速转向轻便性和高速增强路感的优点。三种助力转向系统性能比较如表.所示。表.三种助力转向系统性能比较类型燃油特性耗油最少介于两者之间耗油最多独立与发动机工作可以可以不可以方向跟随性很好差差路感状况很好好差回正性能很好好差助力特性准确灵活控制最优灵活性传递性较差中等集成性能方便不方便不方便环保性能环保不环保不环保占用空间只有四个组建结构紧凑占用空间最小有到个零部件，占用空间较大有到个零部件，占用空间较大耐寒性耐寒不耐寒需要预热不耐寒需要预热重量很高中等较差效率很高中等较差.电动助力转向系统国内外发展研究现状在国外，从年开始研究电动助力转向系统，至今已有多年的历史。之前直没有取得很大的进展，主要是因为的成本太高。随着近几年来电子技术的快速发展，的成本已大幅度降低，再加上它独特的优点，因而越来越受到人们的重视，并迅速迈向应用领域，部分取代了液压动力转向系统。系统在日本最先获得实际应用,年日本铃木公司首次开发出种全新的电子控制式电动助力转向系统，并装在其生产的车上，随后又配备在上。此后，电动助力转向技术得到迅速发展，其应用范围已经从微型轿车向大型轿车和客车方向发展。日本的大发汽车公司三菱汽车公司本田汽车公司，美国的公司，英国的公司，德国的公司，都研制出了各自的。的助力形式也从低速范围助力型向全速范围助力型发展，并且其控制形式与功能也进步加强。日本早期开发的仅低速和停车时提供助力，高速时将停止工作。新代的则不仅在低速和停车时提供助力，而且还能在高速时提高汽车的操纵稳定性。随着电子技术的发展，技术日趋完善，并且其成本大幅度降低，为此其应用范围将越来越大。在国外，已经进入批量生产阶段，并成为汽车零部件高新技术产品。由于技术保密，很难获得控制参数，要想实现技术自主创新，还需国人自己钻研。在国内，电动助力转向技术大多还处于实验室开发研究阶段，部分科研院所已经进行了装车实验。国内的清华大学早在年就开始了的研究，曾研制出的样机，并在试验台上进行了性能试验。年，经调查发现国内至少家企业和科研院校正在研制中，如清华大学吉林大学江苏大学同济大学以及南摩股份有限公司等。年上海市科委科技立项多万元用于电动助力转向器的开发与研究，其中投资多万给同济大学汽车学院用于控制器的开发。但大多都是在实验室台架试验上取得了些进展，在试验车上转向的效果有待改进特别是在转向盘抖动，以及回正控制等方面还存在着定的问题，南摩股份有限公司生产的转向轴式产品能进行小批量生产用于汽车装配。目前主要装配在排量在的紧凑型轿车。目前个国内汽车厂家的个品种均可装配产品，其中有个厂家个车型具有装配的潜力，其中有重庆长安的奥拓羚羊，吉利的美日豪情，奇瑞的，天津丰田的威驰，悦达起亚的千里马，东南汽车的菱帅，广州本田的飞度等。昌河在其北斗星轿车和爱迪尔等车型上已把作为选装器件，在三星级以上轿车上作为标准配置。控制机理是的核心技术之，国内外学者先后提出了模糊神经网络等控制策略，绝大多数只进行了模拟仿真研究，进行实验研究的较少。本研究采用控制策略，并进行了理论和实验研究，取得了良好的控制效果。.电动助力转向系统的特点电动助力转向系统是在机械转向系统的基础上增加了车速传感器转矩传感器助力电机和电子控制单元等装置，电机通过减速机构作用在转向柱上，实现对转向的助力。电动助力转向的结构总成如图.所示图.电动助力转向结构总成图与液压动力转向相比，电动助力转向系统综合了现代控制技术现代电子技术及机电体化等技术，具有以下优点能在不同车速下提供不同的助力特性。在低速行驶时，增加转向助力，使得转向更加轻便在高速行驶时减少转向助力，为了提高路感可以增加转向阻尼。只有在转向时电动机才工作，汽车在行驶过程中大部分时间较少助力，因而很大程度上减少能耗。取消了油泵皮带皮带轮液压软管液压油及密封件等，其零件与相比大大减少，因而其质量更轻结构更紧凑，在安装位置选择方面也更容易，并且能降低噪声。电动机由蓄电池供电，电动助力转向系统可以在发动机不工作的情况下工作，因此提高了汽车行驶安全性。与液压助力系统相比，装配自动化程度更高，而且电动助力转向系统可以通过改变微处理器中的助力程序算法，改变助力特性很容易实现。系统结构简单，占用空间小，布置方便，性能优越，由于该系统具有良好的模块化设计，为设计不同的系统提供了极大的灵活性。.本设计研究的主要内容本文首先对的工作原理及国内外研究现状作分析，建立了的数学模型，具体分析的动态特性中的助力特性，同时介绍电动转向中的三种控制模式助力控制，回正控制和阻尼控制。最后得出本文结论及其展望。所做工作如下理论分析。分析电动助力转向电机控制器的主要结构及工作原理，研究电动助力转向系统的控制策略。控制器硬件及软件设计。设计电动助力转向系统控制器的硬件电路，绘制图纸，研究了单片机资源和编程原理，并进行了硬件和软件调试。实验研究。在实验台架上进行转向轻便性试验转向回正性能等试验，验证自主开发控制器的性能。第章电机控制器的结构原理和控制方法.工作原理及结构组成电动助力转向系电机控制器主要由机械转向系统转矩传感器车速传感器控制单元离合器助力电动机及减速机构等组成。工作原理汽车在运行过程中，扭矩传感器车速传感器及电机电流传感器会产生各自的电信号，这些信号经过滤波信号电平调整后传给，经过分析处理后输出信号给电机驱动模块，实现对助力电机扭矩控制。电机控制器的主要组成部件主要有助力电机电磁离合器电位计式扭矩传感器车速传感器和电子控制单元。助力电机本设计开发的电动助力转向系统选用的助力电机为直流永磁有刷电机，额定电流为,额定电压为，额定转速为，额定输出功率为，额定转矩为.•。由于汽车转向过程中电机助力的大小是通过进行调整的，因此要求电动机要有很好的机械特性和调速特性。考虑到对原机械转向系统的影响，要求电动机具有噪声低低转速大扭矩波动小转动惯量小尺寸小和质量轻等特点，以便达到良好的动态特性和可靠性。电磁离合器电磁离合器的结构主要由电磁线圈，主动轮，从动轮和压板等部件构成。工作原理当电磁线圈中有电流通过时，电磁线圈产生的吸力吸引压板与主动轮接合。这样，电动机的动力就经过主动轮压板花键输出到从