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如何搭建simulink模型?
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Simulink
如何搭建simulink模型?
EPS系统的工作原理是什么?
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(1)
余煌木
2021-10-20 10:21:20
本文以转向柱型EPS系统为例,主要介绍下系统的理论公式,并搭建对应的simulink模型。分为如下四个部分
1、方向盘动态公式
2、扭矩传感器模块
3、电机模块
4、齿轮齿条模块
关于EPS具体结构、工作原理,参考之前博客
EPS系统建模
方向盘动态公式
Td:驾驶员作用在方向盘上的转向力矩
Ts:扭矩传感器的输出值
Jsw:方向盘转动惯量
Csw:方向盘阻尼
Ksw:方向盘刚度
theta_sw:方向盘转角
扭矩传感器模块
Cs:扭转杆阻尼
Ks:扭转杆刚度
theta_ss:扭矩传感器下端转向柱转角(转动轴转动时形成的夹角)
电机模块
直流电机电磁学方程:
La:助力电机电感
Ra:助力电机电阻
i:电流
Ke:反电动势系数
theta_m:电机转角
U:电压
电机动力学方程:
Jm:电机转动惯量
Cm:电机阻尼系数
Tm:电机电磁转矩
Ta:电机扭矩(经过减速器后的扭矩)
Kt:电机力矩常数
齿轮齿条模块
Jrp:齿条和小齿轮的惯性
Crp:齿条和小齿轮的阻尼
Cfr:转向齿条上的摩擦力
Mz:轮胎的回正力矩
theta_p:theta_p=theta_m/N;前轮等效到转向轴转角
simulink建模
整体模型如下:
方向盘动态模块
输入Ts和Td,驾驶员扭矩和扭矩传感器扭矩,基于方向盘动态公式,通过传递函数法,反推出Theta_sw。
扭矩传感器模型
扭矩传感器内部模块如下:
电机模块模型
通过扭矩传感器得到实际电流,实际电流减去理想的电流做PID控制,通过调节电压的占空比来控制。得到电压减去反电动势,通过电磁学方程得到理想的电流。进一步得到Ta
齿轮齿条模型
得到Ta之后,结合Ts和Mz,建立齿轮齿条系统方程,反推theta_p。
总结
通过上述的理论公式及模型,总结如下:
1、基于方向盘动态公式和扭矩传感器模块得到Ts
2、基于电磁学和电机动力学方程,得到理想电流curent,通过PID控制调节电压的占空比来控制电流。
进一步得到电磁转矩Tm和电机转矩Ta
3、基于齿轮齿条动力学方程,得到最终的theta_p,最终形成闭环控制。
本文以转向柱型EPS系统为例,主要介绍下系统的理论公式,并搭建对应的simulink模型。分为如下四个部分
1、方向盘动态公式
2、扭矩传感器模块
3、电机模块
4、齿轮齿条模块
关于EPS具体结构、工作原理,参考之前博客
EPS系统建模
方向盘动态公式
Td:驾驶员作用在方向盘上的转向力矩
Ts:扭矩传感器的输出值
Jsw:方向盘转动惯量
Csw:方向盘阻尼
Ksw:方向盘刚度
theta_sw:方向盘转角
扭矩传感器模块
Cs:扭转杆阻尼
Ks:扭转杆刚度
theta_ss:扭矩传感器下端转向柱转角(转动轴转动时形成的夹角)
电机模块
直流电机电磁学方程:
La:助力电机电感
Ra:助力电机电阻
i:电流
Ke:反电动势系数
theta_m:电机转角
U:电压
电机动力学方程:
Jm:电机转动惯量
Cm:电机阻尼系数
Tm:电机电磁转矩
Ta:电机扭矩(经过减速器后的扭矩)
Kt:电机力矩常数
齿轮齿条模块
Jrp:齿条和小齿轮的惯性
Crp:齿条和小齿轮的阻尼
Cfr:转向齿条上的摩擦力
Mz:轮胎的回正力矩
theta_p:theta_p=theta_m/N;前轮等效到转向轴转角
simulink建模
整体模型如下:
方向盘动态模块
输入Ts和Td,驾驶员扭矩和扭矩传感器扭矩,基于方向盘动态公式,通过传递函数法,反推出Theta_sw。
扭矩传感器模型
扭矩传感器内部模块如下:
电机模块模型
通过扭矩传感器得到实际电流,实际电流减去理想的电流做PID控制,通过调节电压的占空比来控制。得到电压减去反电动势,通过电磁学方程得到理想的电流。进一步得到Ta
齿轮齿条模型
得到Ta之后,结合Ts和Mz,建立齿轮齿条系统方程,反推theta_p。
总结
通过上述的理论公式及模型,总结如下:
1、基于方向盘动态公式和扭矩传感器模块得到Ts
2、基于电磁学和电机动力学方程,得到理想电流curent,通过PID控制调节电压的占空比来控制电流。
进一步得到电磁转矩Tm和电机转矩Ta
3、基于齿轮齿条动力学方程,得到最终的theta_p,最终形成闭环控制。
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