Повышение эффективности безредукторного электромеханического усилителя рулевого управления автомобиля
Одним из основных требований, предъявляемых в настоящее время к ЭМУР, является обеспечение пропорциональности между моментом, прикладываемым к рулевому колесу водителем, и моментом на выходном валу ЭМУР. От точности выполнения данного требования зависит сохранение так называемого «чувства дороги», непосредственно сама точность управления автомобилем и, как следствие, безопасность движения… Читать ещё >
Содержание
- 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ УСИЛИТЕЛЕЙ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ АВТОМОБИЛЕЙ
- 1. 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. 64 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.
Список литературы
- Андреенко С.Н., Ворошилов М. С., Петров Б. А. Проектирование приводов манипуляторов. — Л.: Машиностроение (Ленинградское отделение), 1975. 312 с.
- Беллман Р., Заде Л. Принятие решений в расплывчатых условиях // Вопросы анализа и процедуры принятия решений: Сб. М.: Мир, 1976. -С. 172−215.
- Бесекерский В. А., Попов Е. П. Теория систем автоматического регулирования. М.: Наука, 1975. — 768 с.
- Бесекерский В.А. Цифровые автоматические системы. М.: Наука, 1976. — 576 с.
- Боченков Б.М. Бесконтактные двухзонные электроприводы с синхронными двигателями магнитоэлектрического возбуждения для металлорежущих станков: Диссертация канд. техн. наук: 05.09.03 / Боченков Борис Михайлович Новосибирск, 1988 г. -177 с.
- Боченков Б.М., Тюрин М. В. Разработка и исследование алгоритмов управления электромеханическим усилителем руля. //Электроприводы переменного тока: Материалы международной научно-технической конференции, Екатеринбург: УГТУ, 2005. С. 215−219.
- Боченков Б.М., Тюрин М. В. Способы формирования сигнала на выработку компенсирующего момента электромеханического усилителяруля автомобиля. // Мехатроника, автоматизация, управление. 2006. -№ 10.-С. 31−35.
- Боченков Б.М., Тюрин М. В. Пути повышения динамической точности управления электромеханическим усилителем руля автомобиля // Сборник научных трудов НГТУ.-2006.-№ 3(45). С.3−10.
- Брованов C.B., Харитонов С. А. Реализация векторной ШИМ в трехфазном трехуровневом выпрямителе // Электротехника, 2008.-№ 6.-С. 33−38.
- Бродовский В.Н., Иванов Е. С. Приводы с частотнотоковым управлением. Москва «Энергия» 1974 169 с.
- Бургин Б.Ш. Анализ и синтез двухмассовых электромеханических систем.//Новосибирск 1992 200 с.
- Важнов А.И. Переходные процессы в машинах переменного тока. Д.: Энергия, 1980.-256 с.
- Варламов A.B. Автомобиль. М.: Машиностроение, 1992. — 353с.
- Вейнгер А.М. Регулируемые синхронные электроприводы. М.: Энергоатомиздат, 1985.-224с.
- Воевода A.A. Синтез дискретных ПИД регуляторов методом разделения движений // Автоматика. 1992. — № 4. — С.68 — 73.
- Вольдек А.И., Электрические машины. М.: Энергия, 1974. — 839 с.
- Востриков A.C. Управление динамическими объектами: Учеб. пособие. Новосибирск: Новосиб. электротехн. ин-т., 1979. 112 с.
- Востриков A.C. Теория автоматического управления. Принцип локализации: Учеб. пособие. Новосибирск: Новосиб. электротехн. ин-т., 1988. 79 с.
- Вукобратович М., Стокич Д., Кирчански Н. Неадаптивное и адаптивное управление манипуляционными роботами: Пер. с англ. М.: Мир, 1989. -376 с.
- Гуманюк М.Н. Магнито-упругие датчики в автоматике. — Киев: Техника, 1965 г. 130 с.
- Гинзбург В.Б. Магнитоупругие датчики. М.: Энергия. 1970 г. — 71 с.
- Гицбург JI.JI. Гидравлические усилители рулевого управления автомобилей. М.: Машиностроение, 1972 г. -121с.
- Данов Б. А., Рогачев В. Д. Электронные приборы автомобилей. М.: Транспорт, 1985. — 96с.
- Данов Б. А., Рогачев В. Д. Электронные приборы автомобилей 2. — М.: Транспорт, 1985.-96с.
- Динамика системы дорога дорога — шина — автомобиль — водитель. Под ред. A.A. Хачатурова. М.: Машиностроение, 1976. — 535 с.
- Зайцев Н.В. Справочник автомеханика (легковые автомобили). — М.: Транспорт, 1993. 191с.
- Зиновьев Г. С. Основы силовой электроники: Учебник. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1999.41 — 199с.
- Каган В.Г. Электроприводы с предельным быстродействием для систем воспроизведения движений. М.: Энергия, 1975. — 240 с.
- Квартальнов Б.В. Динамика автоматизированных электроприводов с упругими механическими связями. — М.: Энергия, 1965. 88 с.
- Ключев В.И., Терехов В. М. Электропривод и автоматизация общепромышленных механизмов: Учебник для вузов. М.: Энергия, 1980.-360 с.
- Колесников A.A. Последовательная оптимизация нелинейных агрегированных систем управления. М.: Энергоатомиздат, 1987. — 160 с.
- Коренев Г. В. Введение в механику человека. М.: Наука, 1977. — 264с.
- Крутько П. Д. Обратные задачи динамики управляемых систем: Нелинейные модели. М.: Наука, 1988. — 328 с.
- Кузовков Н.Т. Модальное управление и наблюдающие устройства. М.: Машиностроение, 1976. — 184 с.
- Кулешов B.C., Лакота H.A. Динамика систем управления манипуляторами.- М.: Энергия, 1971. 304 с.
- Кулюткин Ю.Н. Эвристические методы в структуре решений. М.: Педагогика, 1970. — 231 с.
- Лысов М.И. Рулевое управление автомобилей. М.: Машиностроение, 1972.-344 с.
- MATLAB. Имитационное моделирование в среде Windows: Практ. пособие. СПб.: КОРОНА принт, 1999. — 288 с.
- Малинин Л. И. Динамические силы в электромеханических системах / Л. И. Малинин, В. Ю. Нейман // Доклады АН ВШ РФ. -2004. № 1(2). -С.53−66.
- Мееров М.В. Синтез структур систем автоматического регулирования высокой точности. — М.: Гос. Изд.-во физ.-мат. Лит., 1959. — 284 с.
- Мелихов А.Н., Баронец В. М. Проектирование микропроцессорных средств обработки нечеткой информации. Ростов-н/Д: Изд — во Рост. Университета, 1990 г.— 125 с.
- Менский Б.М. Принцип инвариантности в автоматическом регулировании и управлении. М.: Машиностроение, 1972. — 248 с.
- Методы анализа, синтеза и оптимизации нестандартных систем автоматического управления: Учеб. Пособие / Под ред. Н. Д. Егупова. -М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1999. 684 с.
- Методы робастного, нейро-нечеткого и адаптивного управления / Под ред. Н. Д. Егупова. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2001. — 744 с.
- Мирошкин И.В., Никифоров В. О., Фрадков A.JL Нелинейное и адаптивное управление сложными динамическими системами. — СПб.: Наука, 200. 549 с.
- Монмолен М.Д. Системы «человек машина»: Пер. с фр. / Под. Д. А. Ошанина. — М.: Мир, 1973. — 256 с.
- Мучкин B.C. Расчет структур дискретного управления на основе принципа локализации // Автоматическое управление объектами с переменными характеристиками. Новосибирск: Новосиб. электротехн. ин-т, 1989. С.94−98.
- Никулин Г. Д., Французова Г. А. Преобразование математической модели электроусилителя руля автомобиля // Сборник научных трудов НГТУ.-2005.-№ 3(41). -С.11−16.
- Никулин Г. Л., Французова Г. А. Упрощенная математическая модель электроусилителя руля автомобиля // Сборник научных трудов НГТУ.-2005.-№ 1(39). С.15−20.
- Никулин Г. Л., Французова Г. А. Система управления для электромеханического усилителя рулевого управления // Мехатроника, автоматизация, управление. 2006. — № 10. — С. 21−26.
- Помизовский А.Н. Краткий автомобильный справочник. — М.: Транспорт, 1984. 270 с.
- Раймпель Й. Шасси автомобиля. М.: Машиностроение, 1983. -356 с.
- Раймпель И. Шасси автомобиля: Рулевое управление. М.: Машиностроение, 1987. -227 с.
- Раймпель Й. Шасси автомобиля: Элементы подвески. М.: Машиностроение, 1987. -288 с.
- Рудаков В.В., Столяров И. М. Дартау В.А. Асинхронные электроприводы с векторным управлением. Л.: Энергоатомиздат, 1987. -136 с.
- Соколов H.H. Аналитический метод синтеза линеаризованных систем автоматического регулирования. М.: Машиностроение, 1966. — 328 с.
- Справочник по теории автоматического управления / Под ред. A.A. Красовского. М.: Наука, 1987. 712 с.
- Синтез систем управления в условиях неполной информации / http://avt.cs.nstu.ru/~yurkev.
- Таран A.B., Г.Л. Французова Г.А. Подход к построению математической модели электромеханического усилителя руля // Сборник научных трудов НГТУ.-2003.-№ 2(32). С.47−60.
- Таран А. В., Французова Г. А., Харитонов С. А. Двухконтурная система управления ЭМУРом рулевой колонки автомобиля // Тр. межд. научно-техн. конф. Информационные Системы и Технологии (ИСТ2003).- Т.1
- Теория автоматического управления: Нелинейные системы, управления при случайных воздействиях: Учебник для вузов / Под ред. A.B. Нетушила. М.: Высшая школа, 1983. — 432 с.
- Теория систем с переменной структурой / Под ред. C.B. Емельянова. -М.: Наука, 1970.-592 с.
- Уланов Г. М. Динамическая точность и компенсация возмущений в системах автоматического управления. -М.: Машиностроение, 1970. -260 с.
- Уткин В.И. Скользящие режимы в задачах оптимизации и управления. -М.: Наука, 1981.-368 с.
- Уткин В.И., Востриков A.C. К синтезу алгоритмов управления многосвязными объектами на основе принципа локализации // Исследование по теории многосвязных систем. М.: Наука, 1982. -С.36−41.
- Уткин В.И. Скользящие режимы и их применение в системах с переменной структурой. — М.: Наука, 1974. — 272 с.
- Фельдбаум А. А Основы теории оптимальных автоматических систем. — М.: Наука, 1966.-552 с.
- Фрадков A.JI. Адаптивное управление в сложных системах: беспоисковые методы. — М.: Наука, 1990. — 296 с.
- Фрадков A.JI. Разделение движений в адаптивных системах. М.: Наука, 1985.-480 с.
- Французова Г. А. Синтез систем управления многосвязными объектами с неполной информацией // Информация, системы и моделирование: Сб. тр. Новосибирск: Новосиб. электротехн. ин-т, 1982. С. 25−32.
- Цыпкин ЯЗ. Основы теории автоматических систем. М.: Наука, 1977. -560 с.
- Чиликин М. Г. Сандлер А.С. Общий курс электропривода. М.: Энергоиздат, 1981.-576 с.
- Эйкпофф П. Современные методы идентификации систем. М.: Машиностроение, 1983. -400 с.
- Электромеханический усилитель рулевого управления с приводом, параллельным оси рулевой рейки (АРА). Программа самообучения 339 // http://volkswagen.msk.ru/steering/elmehusaparus.pdf
- Юркевич В.Д., Французова Г. А., Востриков А. С. Об условиях организации инвариантных движений в линейных многосвязных системах // Управление при неполной информации: Межвуз. Сб. Новосибирск: Новосиб. электротехн. ин-т, 1984. С. 103−106.
- Юркевич В.Д. Синтез нелинейных нестандартных систем управления с разнотемповыми процессами. — СПб.: Наука, 2000. — 288 с.
- Boris Bochenkov, Maksim Tyurin, Vasiliy Krinichnyi. To a question about ways of forming a signal for producing additional torque of electric power steering system. //IFOST 2006. Uslan. P. 272−273.
- Badawy A., Zuraski J., Bolourchi F. Modeling and analysis Electric Power Steering System //Automotive Engineering. 1998. — Septemper. — p. 25−31
- Utkin V.I. Sliding mode control in discrete — time and difference systems // Variable Strusture ands Lyapunov Cotrol / Ed/ by A.S. Zinober. Springer/ -Verlag. — 1994.
- Takayuki K., Shunichi W. An Electric power steering system // Technical reports. Mitsubishi Electric Advance. № 3.1997. P.20−23.
- Yuji K., Goro H., Shoro S., Yasuhiko M. Electric power steering (ERS) // Motion & Control. № 6. 1999. P. 9 15.
- Column type electric power steering with titl mechanism // Motion & Control. № 11.2001. P. 39−40.
- E STEER™ electric power steering // www.delphi.com.
- Патент US 6 029 767. МПК В 62 D 5/04. Electric power steering system. / Kifuku Т. Заявлено 02.21.2000. Опубл. 3.09.2002.
- Патент ЕР 1 228 941 А2 European Patent Office. МПК В 62 D 5/04. A user configurable steering control for steer — by — wire systems / Byers, Michael D., Murray, Brian Т., Amberkar, Sanset Suresh. Заявлено 08.01.2002. Опубл. 07.08.2002. Бюл. № 2002/32.
- Патент US 6,445,151, B1 USA. МПК В 62 D 5/04. Controller for motor -driven power steering mechanism / Jiro Nakano, Okazaki, Ichiro Nagashima, Nagoya. Заявлено 03.31.2000. Опубл. 3.09.2002.
- Патент US 2002/116 105 A1 USA. МПК В 62 D 5/04. Controller for motor power steering system / Hui Chen, Snuji Endo. Заявлено 05.14.2001. Опубл. 22.08.2002.
- Патент US 2003/14 169 A1 USA. МПК В 62 D 5/04. Steer by — wire drive control system with operating element home position updating function / Hironori Kato, Yoshio Sanpei, Noriyuki Fukushima. Заявлено 07.09.2002. Опубл. 16.01.2003.
- Патент US 2002/84 137 A1 USA. МПК В 62 D 5/04. System for controlling electric power steering / Yoshiori Kogiso, Hisazumi Ishikawa. Заявлено 12.27.2001 Опубл. 04.07.2002.
- Патент US 4 862 982 МПК G 01 L 3/10/ Torque detector for motor-driven power steering system / Naoki Saito (Japan)/ Mitsubishi Denki К. K. Заявлено 11.01.1988. Опубл. 05.09.1989.
- Патент US 4 885 944 МПК G 01 L 3/10/ Torque sensor / Honda Giken KogyoK. К. Заявлено 28.02.1988. Опубл. 12.12.1989.
- Патент 4 966 041 США № 62−308 650 Япония Датчик системы электрического рулевого управления, 1991 / Nippon Seiko К. К.
- Патент 48 644 873 США № 62−72 851 Япония Датчик момента, 1991 / Toyota Koki К. К.
- Патент 4 365 143 США № 62−25 228 Япония Датчик момента, 1991 / Aisin Seiki К. К.
- Патент 5 046 372 США № 62−167 137 Япония Датчик электроусилителя руля, 1993 / Коуо Seiko Со, Ltd.
- Заявка 2 705 449 Датчик системы управления усилителем рулевого управления, 1996 / Valeo Systemes d’Essuyage / Франция
- Патент 5 465 627 США Датчик крутящего момента, 1998 / Magnetoelastic devices, Inc.
- Патент 5 585 573 США № 62−76 592 Датчик крутящего момента, 2000 / NCK, Ltd.
- Патент ЕР 68 789 А Оптический датчик крутящего момента / Lucas industries public limited company.
- Патент DE 4 441 070 Al Емкостной датчик момента вращения / Blumenauer, Juergen.
- Патент 4 874 053 США № 62−155 061 Япония Система замера крутящего момента, 1991 / Hitachi, Ltd.
- Патент JP60063876 В4 Способ изготовления магнитострикционного датчика крутящего момента, 1997 / Nissan Motor.
- Патент 4 959 787 США Электродвигатель рулевого управления с датчиком положения, 1990 /Mitsubishi Denki К.К.
- Патент 5 381 869 США Электроусилитель с датчиками момента, 1995 / Peter Norton.
- Патент 5 481 457 США Система рулевого управления автомобиля, 1996 / Honda Giken Kogyo К.К.
- Патент 5 480 000 США Устройство электроусилителя рулевого управления, 1994 /Коуо Seiko Со.
- Патент 5 327 986 США Электродвигатель системы рулевого управления1993 / Unisia Jesa Corp.
- Патент 5 517 415 США Система управления электроусилителем руля, 1994 / TRW Inc.1. И-г 1
- На рис. П.1Л приняты следующие обозначения: 1 статор, 2 — вал рулевой колонки, 3 — ротор, 4 — датчик момента, 5 — измерительные катушки, 6 — чувствительная пленка.800
- Рис. П. 2.1. Результаты испытания макетного образца ЭМУРа с алгоритмом, отвечающим условиюдв ~ ^ ', при вращению рулевого колеса соскоростью 480 град/сек.моментмоме нтскоростьинамич250 002 000 010 000 15 000положение300(
- Рис. П. 3.1. Результаты испытания макетного образца ЭМУРа с алгоритмом, отвечающим условиюдв ~ & *, при вращению рулевого колеса соскоростью 120 град/сек.п1. УТВЕРЖДАЮк1. АКТоб использовании результатов кандидатской диссертационной работы
- Генеральный директор ООО <�хНИИ-Автоматики и1. У г < * «силоврйэлектроники"1. Е.В. Мухина11. Ж ««Ъус&Щ 2009 г. 1. V ««1. АКТо внедрении результатов кандидатской диссертационной работы Тюрина Максима Владимировича
- Научный руководитель работы К.Т.н/, ДОЦ0НТ1. Б.М. Боченков7рственныи исполнитель М.В. Тюрин
- Заместитель генерального директора по развитию '^^И.Е. Деряжный