双方向盘教练车转向系统控制器的设计研究.pdf

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制造业信?化
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双方向盘教练车转向系统控制器的设计硏究
赵海艳
(山东工业职业学院机电工程系,山东淄博256414)
摘要:将EPS与原教练车机械式转向系统相结合,设计研发了双方向盘教练车转向系统。控制系统主要由控制器、助
力电机、传感器、信号处理电路、驱动逻辑电路和故障报警电路等组成。设计了以8位的C8051F00X为核心的控制器。
介绍了控制器的工作原理、硬件结构以及软件设计。通过实验表明该控制器满足工作需要
关键词:副转向;控制器;实验
中图分类号:U463.444
文献标识码:A
文章编号:1002-2333(2010)09-0102-03
Controller Development of the Steering System in Trainir-car with Dual Steering Wheels
ZHAO Hai-yan
(Department of Machinery and Electronie Engineering, Shandong Vocational College of Industry, Zibo 256414, China)
Abstract: This article designed the training cars steering system with dual steering wheels. It combined the training
cars original mechanical steering device with EPS. The controller of the steering system was developed based on a 8
bit C8051F00X. The control system consists of the controller, the electric motor, sensors, signal processing circuits,
driving circuit, alarm circuit etc. The working principles, the hardware structure, software design of the system were
introduced. The result of the test has achieved the demand of the system basically.
Key words: vice-steering; controller; test
随着我国汽车产业的迅猛发展以及人民生活水平的向轮助力转向。当学员驾驶操作失误时,教练员迅速转动
提高,越来越多的人加入到学习驾车的行列。怎样在有限副方向盘实现转向改变。控制器根据接受的信号使主方
的时间里提高学员的学习效率及保护车辆及学员的安全向盘操作失效,主方向盘只跟随副方向接状态。电动机输
是当今驾校学习中面临的问题。本文针对这种情况,将出适当的转矩并通过减速机构放大力矩,实现转向轮助
EPS12与教练车转向装置相结合,设计研发了双方向盘力转向。从而实现教练员对车辆的直接控制。系统出现故
教练车转向系统。对控制器的控制算法进行了研究,并进障时,控制器断开电磁离合器,副转向系统失效,主转向
行了台式试验。实验结果表明该装置控制精度高,能满足系统转为原机械式转向系统,从而保护了车辆及操作人
提高教学效率的要求。
员的安全。
1系统结构及工作原理
2控制器设计
本系统包括:主方向盘、主转向轴、控制器、转角传感2.1芯片介绍
器、助力电机、电磁离合器、减速机构、输出轴以及转向轮
主控芯片的选择是直接影响到控制系统的性能。本
等。副转向系统包括:副方向盘、副转向轴、转角传感器系统采用C8051FOOX系列单片机。该单片机性价比高
等。结构如图1所示。
具有丰富的硬件资源及高速运算能力,而且几乎不需系
统扩展即可满足控制系统对硬件资源的需求,极大地提
主方向盘
副方向盘
车速信号发动机转速信号
高了系统可靠性。
主转向轴
副转向轴
2.2控制原理
控制器
转角传感器
本系统硬件控制原理如图2所示。车辆启动以后,电
转角传感器
变换电路将蓄电池提供的12V直流电压变换为3.3V
减速机构
源7
转向轮
离合器电机电池
电压,以供单片机使用。电源变换电路还提供5V电压供
输出轴
其他用电设备使用。正常情况下,控制芯片根据从主转向
轴传来的转角信号进行判断,为学员的转向操作提供助
拉杆小齿轮齿条
力。在紧急状况下,控制芯片放弃来自主转向轴的转角信
号,转而根据副转向轴的转角信号进行计算,输出控制信
图1双方向盘教练车转向系统结枸图
号给电机驱动电路(如图3所示),为教练员对车辆的转
学员操纵主方向盘,教练员操纵副方向盘。学员操纵向操作提供动力。为了对电机提供保护,引入了电机电
正常时,电动助力转向系统为主转向轴提供助力,实现转压、电流检测电路,另外,系统还设置了故障检测电路,对
1021机械工程师2010年第9期