Разработка и исследование электроусилителя рулевого управления легковых автомобилей на основе бесконтактных двигателей

• Автор: Доманов, Андрей Викторович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Ульяновск
• Количество страниц: 135 с. : ил

Содержание
Введение
Глава 1. Условия функционирования и особенности эксплуатации электроусилителя
1.1. Современный уровень развития электроусилителя
1.2. Особенности эксплуатации и требования, предъявляемые к электроусилителю
1.3. Реакция ЭУР на нагрузку
1.4. Обоснование применения вентильного двигателя в электроусилителе
1.5. Обоснование использования цифровой системы управления
в электроусилителе
Выводы
Глава 2. Анализ основных элементов электроусилителя
2.1. Передаточная функция вентильного двигателя
2.2. Способы управления вентильными двигателями
2.3. Выбор ДПР. Анализ его влияния на работу ВД в ЭУР
2.4. Анализ влияния угла установки ДХ на характеристики ДПР..
2.5. Анализ влияния ДПР на пульсации электромагнитного момента
2.6. Выбор управляющей части ЭУР. Синтез основных алгоритмов управления
2.7. Влияние квантования в цифровой системе управления
Выводы
Глава 3. Синтез системы управления электроусилителя
3.1. Варианты построения систем управления рулевых механизмов
3.2. Синтез системы управления ЭУР
3.3. Применение упреждающей коррекции в схеме ЭУР
3.4. Синтез системы управления электропривода рулевого
механизма
Выводы
Глава 4. Исследование электроусилителя
4.1. Функциональная диагностика вентильного электропривода
4.2. Моделирование ЭУР
4.3. Разработка испытательного стенда
4.4. Реализация основных элементов ЭУР
Выводы
Заключение
Литература
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Современные электромеханические системы, которые в зависимости от областей применения называются электроприводами, электромеханизмами, электромеханическими устройствами и т.п., все более широко внедряются в новые объекты или области применения, в частности в автомобильное электрооборудование. Такие системы используются в целях повышения комфортности автомобиля (стеклоподъемники, стеклоочистители, вентиляторы, электроприводы капотов, изменения конфигурации кузова и т.п.), в системе топливоподачи (бензонасос, электромеханизмы подготовки и впрыска топлива), в системах смазки и охлаждения, а также и в системах управления движением автомобиля. В современных автомобилях устанавливается более 30 электроприводов.
Одним из наиболее перспективных с точки зрения повышения надежности управления автомобилем электромеханизмов является электромеханический усилитель руля (ЭУР), которому в последнее время отдается предпочтение по сравнению с гидравлическим усилителем руля (ГУР) практически всеми известными в мире производителями автомобилей. Достоинства и недостатки ЭУР и ГУР общеизвестны и связаны с особенностями получения и подвода энергии к приводным двигателям сервомеханизмов. До конца XX века преобладало;преимущество гидродвигателей над электродвигателями в части массогабаритных показателей, хотя по КПД гидродвигатели существенно уступают электродвигателям исходя из фундаментальных принципов своего функционирования. Поэтому на рубеже XX и XXI веков, когда достижения полупроводниковой электроники позволили получать регулируемые электроприводы от любых источников питания с применением бесконтактных электродвигателей последних модификаций, преимущества гидроприводов перед электроприводами замет-

и реверсивном питании. При таком соединении и реверсивным дискретным управлении момент двигателя возрастает в 2,55 раза [6]. При этом, однако, возникают пульсации момента, которые можно оценить с помощью коэффициента:
<2'6>

где МСР - средний момент двигателя;
- максимальный момент двигателя в данном режиме.
Точное значение Кп определяется по формуле:
V N • я ^ -ч
кп=— > (2.7)

где N - число тактов коммутации.
Для рассматриваемого случая (двухфазный двигатель) Кп = 0,9.
2.2. Способы управления вентильными двигателями
Анализ, проведенный в главе 1, показал, что в ЭУР целесообразно использовать электродвигатель, способный развивать высокие моменты при минимальных весогабаритных показателях. Ранее отмечалось, что вентильные двигатели серии ДБМ хорошо подходят для данного устройства. Они характеризуются высокими технико-экономическими показателями и надежностью. Основными составными узлами ВД являются: синхронный двигатель, датчик положения ротора (ДПР) и электронный коммутатор, управляемый сигналами ДПР. Поэтому исследование различных способов построения и управления ВД позволяет определить наиболее приемлемый вариант двигателя для ЭУР.
Для регулируемого и следящего электропривода необходимо обеспечить непрерывный закон коммутации ВД: В некоторых схемах [78, 80] для этих целей в качестве ДПР используются вращающиеся трансформаторы, полюсность которых совпадает с полюеностью