Повышение эффективности безредукторного электромеханического усилителя рулевого управления автомобиля

• Автор: Тюрин, Максим Владимирович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 167 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ УСИЛИТЕЛЕЙ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ АВТОМОБИЛЕЙ
1. ]. Анализ современного состояния систем рулевого управления легковых автомобилей
1.2. Анализ датчиков момента, применяемых и подходящих для применения в ЭМУРа
1.3. Анализ электродвигателей для применения в составе безредукторного ЭМУРа
1.4. Цель работы и задачи исследований
2. КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ СИНХРОННЫМИ
ДВИГАТЕЛЯМИ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ
2.1. Математическое описание синхронного двигателя
магнитоэлектрического возбуждения
2.2. Упрощённая математическая модель СДМВ
2.3. Разработка классификации систем управления СДМВ
2.4. Выводы по главе
3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ В СИСТЕМЕ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ
3.1. Разработка и анализ математической модели системы рулевого
управления автомобиля с электромеханическим усилителем
3.2. Описание конструкции безредукторного ЭМУРа
3.3. Анализ математической модели безредукторного ЭМУРа
._ 3.4.—Анализ динамических свойств системы
3.5. Выводы по главе
4. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛА НА ВЫРАБОТКУ ВЫХОДНОГО МОМЕНТА БЕЗРЕДУКТОРНОГО ЭМУРа,
ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ ВЫСОКУЮ СТАТИЧЕСКУЮ И ДИНАМИЧЕСКУЮ ТОЧНОСТЬ
4.1. Пути повышения динамической точности управления
4.2. Разработка алгоритма управления, обеспечивающего
пропорциональность момента электродвигателя ЭМУРа с моментом на рулевом колесе
4.3. Разработка алгоритма формирования сигнала на выработку выходного момента безредукторного ЭМУРа с компенсацией динамического момента электродвигателя
4.4. Сравнительный анализ исходного и предложенных алгоритмов формирования сигнала на выработку выходного момента ЭМУРа
4.4. Выводы по главе
5. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ДАТЧИКА МОМЕНТА НА
ОСНОВЕ МАГНИТОУПРУГОГО ЭФФЕКТА
5.1. Предпосылки к созданию датчика момента на основе магнитоупругого эффекта
5.2. Технические требования к датчику момента
5.3. Конструктивные схемы магнитоупругих датчиков момента
5.3. Разработка и исследование магнитоупругого датчика момента на применения в составе ЭМУРа
5.5. Предпосылки к разработке датчика углового ускорения для применения в составе ЭМУР
5.6. Выводы по главе
Заключение
Список использованных источников Приложения

ВВЕДЕНИЕ
Автомобильная промышленность является одной из приоритетных отраслей экономики Российской Федерации. На поддержание конкурентоспособности данной отрасли работает законодательная база, выделяются существенные средства из федерального бюджета. В 2008г. с конвейера самого крупного отечественного производителя легковых автомобилей - АВТОВАЗ сошло более 600 тысяч машин. В процессе производства на АВТОВАЗе задействовано более 100 тысяч человек. Однако, не всякий, даже очень патриотически настроенный, гражданин готов приобрести отечественный автомобиль и отдает предпочтение импортному. На что, безусловно, имеются обоснованные причины. Тратя свои деньги и имея достаточно широкий выбор, человек, помимо средства передвижения, отвечающего его потребностям, хочет получить максимум комфорта и безопасности, а также сбалансированность затрат на покупку и текущую эксплуатацию автомобиля, т.е. стоимость владения.
Одним из направлений повышения конкурентоспособности отечественных автомобилей является использование в составе системы рулевого управления электромеханического усилителя (ЭМУР).
В мировой практике существует несколько концепций построения электромеханических систем рулевого управления. В качестве основных можно выделить три: 1) «колоночного» типа (Column - type), где элекропривод расположен на рулевой колонке; 2) «шестерёночного» типа (Pinion — type), в котором электропривод прикреплён к шестерне стойки и к шестерёночному узлу (к данному типу можно отнести и электроприводы с переменным' передаточным числом реечного механизма); 3) так называемое «управление по проводам» (Steer-by-wire), следящая система с двумя согласованными

подходов, направленных на повышение эффективности функционирования безредукторного ЭМУР.
Одним из таких аспектов является отсутствие единого подхода, позволяющего получить наглядное представление о возможных вариантах построения системы управления синхронными двигателями магнитоэлектрического возбуждения (СДМВ), и осуществить рациональный выбор такой системы. Это дает основание для разработки классификации систем управления СДМВ, которая может стать полезной для целого класса систем и явиться основой для выбора наиболее предпочтительного варианта управления синхронным двигателем в составе безредукторного ЭМУР.
Вторым аспектом является факт ухудшения самовозврата при функционировании безредукторного ЭМУР. На стадии первичной разработки одним из основных требований, предъявляемых к ЭМУР, являлось обеспечение пропорциональности между моментом, прилагаемым к рулевому колесу водителем, и выходным моментом, вырабатываемым электродвигателем. Не имея в своем составе редуктора, безредукторный ЭМУР представлялся настолько простым объектом управления, что его собственные особенности не принимались во внимание. В последующем это требование преобразовалось в следующую форму: во всем диапазоне рабочих частот должна сохраняется« пропорциональность между моментом, прилагаемым водителем к рулевому колесу, и моментом на выходном валу ЭМУРа. От точности выполнения данного требования зависит сохранение так называемого «чувства дороги», непосредственно сама точность управления автомобилем и, как-следствие, безопасность движения
Основным ограничением в выполнении данного условия является сложность прямого измерения момента, прилагаемого водителем к рулевому колесу. И, соответственно, в силу пропорциональности измеренного момента с