автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Система электромеханического усилителя рулевого управления автомобиля

На правах рукописи

КОРОЛЕВ Виталий Вячеславович

СИСТЕМА ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО УСИЛИТЕЛЯ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ

Специальность 05.09.03 - «Электротехнические комплексы и системы»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тольятти 2005

Работа выполнена в Тольяттинском государственном университете

Научный руководитель - кандидат технических наук,

доцент Ермаков Виктор Васильевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Ютт Владимир Евсеевич;

кандидат технических наук,

доцент Нигматуллин Шавкат Мухамедович.

Ведущая организация - Федеральное государственное унитарное предприятие научно-исследовательский институт автотракторного электрооборудования (ФГУП НИИАЭ)

Защита состоится 24 ноября 2005г. в 14-00 часов на заседании диссертационного совета Д.212.140.01 при Московском государственном техническом университете «МАМИ»

Отзывы в 2-х экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим направлять по адресу: 105839, г.Москва, Е-23, Б.Семеновская ул., 38, МГТУ «МАМИ», ученому секретарю.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного технического университета «МАМИ».

Автореферат разослан 24 октября 2005г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор технических наук, профессор

С.В. Бахмутов

---(7^44 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Л* g s^L/ty

Актуальность работы. При движении автомобиля водителю непрерывно приходится приводить в действие рулевое управление, что связано с затратой физической силы. Усилитель рулевого управления позволяет облегчить работу водителя при парковочных маневрах, когда приходится совершать большое количество оборотов рулевого колеса при максимальном усилии, а также в случаях, когда автомобиль преодолевает затяжной поворот. Применение усилителей на современных легковых автомобилях обеспечивает не только значительное снижение усилия на руле автомобиля, но и повышает активную безопасность управления транспортным средством. К настоящему моменту многие автопроизводители применяют усилители рулевого управления, известно большое количество типов рулевых усилителей. Каждый из типов имеет свои недостатки и преимущества. В последнее время наилучшим технико-экономическим показателям отвечают электромеханические усилители рулевого управления (ЭМУР).

В качестве основного элемента системы электромеханического усилителя руля выступает электродвигатель. В настоящее время широкое распространение получили вентильно-индукторные двигатели, которые не имеют щеточно-коллекторного узла и обмотки на роторе. Применение такого двигателя в приводе усилителя рулевого управления позволит повысить надежность, уменьшить потери и повысить КПД системы. Большой вклад в развитие теории вентильно-индукторных приводов внесли отечественные ученые Бычков М.Г., Бут Д.А., Акимов C.B., их иностранные коллеги Cossar С., Miller T.J.E.

Однако исследования электромеханических усилителей проходят либо в русле исследования электропривода для усилителя рулевого управления, где не учитываются параметры автомобиля, либо рулевого управления с электродвигателем, где не проводятся исследования самого привода.

Таким образом становится актуальной задача исследования системы электромеханического усилителя руля с вентильно-индукторным двигателем, а также взаимодействие электропривода с рулевым управлением автомобиля, что позволит улучшить технико-экономические показатели пос

Цель работы - выявление закономерностей в системе электромеханического усилителя рулевого управления, позволяющих оценить ее воздействие на показатели рулевого управления, характеризующие эксплуатационные свойства автомобиля в целом.

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:

- определены режимы эксплуатации электромеханического усилителя, обеспечивающие повышение комфортности и снижение утомляемости водителя при управлении транспортным средством за счет уменьшения прикладываемого усилия к рулевому колесу;

- разработана система электромеханического усилителя руля улучшающая технико-эксплуатационные свойства автомобиля, определяющие качество управляемого движения;

- разработаны принципы управления электромеханическим усилителем руля и алгоритмы их реализации, учитывающие требования европейских стандартов в части безопасности управления, а также устойчивости и управляемости транспортным средством;

- разработан современный вентильно-индукторный тип электропривода электромеханического усилителя руля и его система управления, позволяющие повысить надежность и технико-эксплуатационные свойства применяемых на автомобиле электроприводов;

- проведена проверка адекватности обобщенной модели и полученных экспериментальных результатов исследования электромеханического усилителя рулевого управления на стенде и на автомобиле.

Научная новизна работы заключается:

- разработана новая обобщенная модель системы электромеханического усилителя рулевого управления (ЭМУР), отличающаяся от известных учетом совместного влияния параметров автомобиля и вентильно-индукторного электропривода ЭМУР и позволяющая проводить проектирование систем ЭМУР автомобилей с целью усовершенствования законов регулирования компенсирующего воздействия;

- впервые установлена взаимосвязь между реакциями управляемых колес, моментами в рулевом управлении автомобиля и компенсационным моментом развиваемым вентильно-индукторным электроприводом, позволяющая определить необходимые компенсационные воздействия со стороны электропривода на рулевое управление в процессе движения автомобиля снабженного усилителем;

- разработана новая математическая модель вентильно-индукторного двигателя (ВИД), отличающаяся от ранее известных меньшей трудоемкостью компьютерного моделирования, и позволяющая более рационально производить построение вентильно-индукторного привода за счет уточненной взаимосвязи между удельной проводимостью воздушного зазора и взаимным расположением зубцов статора и ротора, а также проводить исследования ВИД и разработку алгоритмов их управления.

Методы исследования. В работе использованы различные методы теоретических и экспериментальных исследований: имитационное моделирование управляемого движения автомобиля на основе уравнений Лагранжа с использованием линейной модели автомобиля, уравнение электрических цепей анализируется на понятии линеаризованной индуктивности, для решения системы дифференциальных уравнений производилась замена производных функций отношениями приращений с малым шагом интегрирования, метод определения электромагнитного момента по изменению энергии системы при малом перемещении, экспериментальные исследования проводились с применением теории планирования эксперимента. Аналитические исследования взаимосвязей, процессов и закономерностей в электромеханических усилителях рулевого управления осуществлены графоаналитическим методом с использованием основных положений и теорий автомобиля, электропривода, автоматического управления, микропроцессорных систем управления и методов математического моделирования. Численные методы применялись в виде пакетов прикладных программ. Результаты и выводы работы теоретически обоснованы и подтверждены расчетами.

Научные положения и результаты выносимые на защиту:

- структура ЭМУР с вентильно-индукторным двигателем;

- обобщенная модель системы ЭМУР;

- математическая модель вентильно-индукторного двигателя;

- алгоритм работы электронного блока электромеханического усилителя рулевого управления;

- результаты исследования ЭМУР.

Достоверность полученных результатов. Обоснованность и достоверность научных положений, основных результатов и рекомендаций диссертационной работы подтверждены:

- экспериментальными исследованиями системы электромеханического усилителя рулевого управления с последующей обработкой данных численными методами математического анализа;

- адекватность разработанных математических моделей подтверждается удовлетворительным совпадением расчетных данных математических моделей с экспериментальными данными;

- результатами наблюдений за эксплуатацией системы ЭМУР, разработанной с применением основных положений диссертационной работы.

Практическая ценность работы состоит в следующем:

- разработанная система электромеханического усилителя рулевого управления (ЭМУР) позволяет повысить технико-эксплуатационные свойства автомобиля в целом и рулевого управления в частности за счет улучшения комфортности и повышения безопасности управления транспортным средством;

- разработана система электромеханического усилителя рулевого управления с более перспективным вентильно-индукторным двигателем, позволяющим улучшить технико-экономические показатели электропривода по сравнению с наиболее часто встречающимися на автомобиле двигателями постоянного тока;

- разработан алгоритм работы контроллера электромеханического усилителя руля, который можно использовать при разработке, проектировании и усовершенствовании систем электромеханических усилителей;

- рекомендовано использование вентильно-индукторного электропривода в системах вспомогательного электрооборудования автомобиля;

- рекомендовано использование датчика момента в электротехнических комплексах и системах автомобильного и неавтомобильного направления.

Работа была выполнена в рамках договора о сотрудничестве между ОАО «АвтоВАЗ» и Тольяттинским государственным университетом.

Материалы работы рекомендованы для специалистов в области конструкций автомобиля, специалистов автомобильного электрооборудования, специалистов в области электроприводов и электрических машин. Полученные результаты рекомендованы для доводки перспективных автомобилей и систем электромеханического усиления рулевого управления.

Апробация работы. Основные положения и результаты были доложены и одобрены на 3 Всероссийской научно-технической конференции (1 с международным участием) «Современные тенденции развития автомобилестроения в России», Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии», Международном научном симпозиуме, 49-ой Международной научно-технической конференции ААИ «Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки инженерных и научных кадров».

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 13 печатных работах. Основные результаты исследований докладывались на 9 научно-технических и научно-практических конференциях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, включающего 135 наименований и приложения. Основная часть работы изложена на 168 страницах машинописного текста. Работа содержит 68 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность и научная новизна темы диссертационной работы, формулируются цели и задачи исследования, приводятся основные положения и результаты диссертации, формулируются основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен анализ современного состояния усилителей рулевого управления, обзор систем ЭМУР, описаны основные требования, предъявляемые к рулевым усилителям, выбрана конструкция системы электромеханического усилителя рулевого управления.

Во второй главе рассмотрены силы, развиваемые на рулевом колесе автомобиля, стоящего на месте и в процессе выхода из поворота, а также внешние силы и моменты, действующие на автомобиль. Значительный вклад в исследование реакций автомобиля на управление, теорию управляемости и устойчивости, создание и уточнение математических моделей автомобиля и его рулевого управления внесли ученые Гинцбург JI.JI., Фалькевич B.C., Литвинов A.C., Катанаев Н.Т., Эл-лис Д.Р.

На рис. 1 показана выбранная модель автомобиля, схема действующих на него сил и моментов, система координат. Согласно схеме можно записать.

Сумма сил, действующих

в направлении ОХ: Рис 1 Расчетная модель автомобиля

ZFX = [(РХ +P2)-(Pfl +Pf2)\ coseF -Pfi-PfA-(Ry, +Ry2)-$mffF-Pw. (1)

Сумма сил в направлении OY: I,Fy=(Ryl + Ry2)cos0F +Ry з +Ry4 +(Pl+P2-Pfl-Pf2)-sineF. (2)

Сумма моментов относительно оси OZ: ZMz =(Ду1 +Ry2)a-cos6F-(Ry} +Ry4)b + (P} + P2- Pfx-Pfl)asmeF

-lRyX-Ryl)smeF +{P,-P2+Pf2-Pß)coseF\~-j:Ma

(3)

/=i

Сумма моментов относительно оси OX:

Шх = тп K'jy ~(CyF +CyR)-<P-(KaF +Kcr)-<P>

(4)

где: Р, - тяговые силы на колесах; Р^ - силы сопротивления качению; вг -средний угол поворота управляемых колес; /?,, - боковые реакции на колесах; а,Ь - расстояние от центра масс до передней и задней оси автомобиля; В - колея автомобиля; Мд, - стабилизирующие моменты шин автомобиля; А^, - расстояние от

центра масс до оси крена автомобиля; тп - подрессоренная масса автомобиля; (р -угол крена автомобиля; С Р, СуЯ - угловая жесткость передней и задней подвесок автомобиля; Кар,Кац - коэффициент сопротивления амортизаторов крену для передней и задней оси автомобиля.

Силу Рр, необходимую для поворота управляемых колес стоящего на горизонтальной поверхности автомобиля, находим исходя из суммарного момента на цапфах управляемых колес. При известном моменте сопротивления усилие на ободе рулевого колеса:

.,.м'а „ • ®

1рп рм лрк /ору

где: Ярк - радиус рулевого колеса; 1Р„ - передаточное число рулевого привода; 1Р„ - передаточное число рулевого механизма; Мх - суммарный момент на цапфах управляемых колес.

Усилитель рулевого управления необходим для осуществления поворота на месте без значительного усилия на рулевом колесе. При движении автомобиля на управляемые колеса всегда действуют силы, стремящиеся отклонить их от заданного положения. Устойчивость движения автомобиля обеспечивается стабилизацией управляемых колес.

Складывая все моменты, которые действуют на внутреннее и внешнее управляемые колеса, и учитывая при этом их направление, получим стабилизирующий момент Мст, приведенный к рычагу рулевой трапеции. На рулевой рычаг действует также момент Мру сил сопротивления в рулевом управлении, который противодействует движению деталей.

Располагая величиной стабилизирующего момента, определим усилие на рулевом колесе в процессе движения автомобиля:

где: т]т - обратный КПД рулевого управления; 1рп, ¡ри - передаточные числа рулевого привода и рулевого механизма; Ярк - радиус рулевого колеса.

Проведенные численные эксперименты с использованием характеристик автомобиля ВА32110 позволили определить требуемые для поворота на месте усилия на рулевом колесе, а также зависимость усилия на рулевом колесе от скорости движения автомобиля в процессе выхода его из круга, которая показана на рис.2.

Ввиду того, что требуемая эффек-

I

а а

10 20 30 40 50 Скорость автомобиля, км/час

- выход из круга Я=25м

" ' выход из круга 11= 12м Рис 2. Зависимость усилия на рулевом колесе от скорости движения автомобиля при выходе из круга

тивность усилия определяется по наиболее трудному режиму поворота колес на месте, при движении на высоких скоростях она оказывается завышенной. Поэтому с увеличением скорости автомобиля эффективность усилителя снижается в пределах допустимых усилий на рулевом колесе.

В третьей главе рассмотрены вопросы вентильно-индукторного привода; а также разработана обобщенная модель системы электромеханического усилителя рулевого управления.

Для целей проектирования ВИД разработана компьютерная модель, отличающаяся от известных возможностью ее реализации с помощью микроконтроллеров и позволяющая производить расчет электромагнитных процессов в ВИД.

Модель ВИД составляется на основе: уравнения электрических цепей, уравнения для мгновенного электромагнитного момента и уравнения движения, в которых заменяем производные функций отношениями приращений. В таком случае имеем:

и. = 1.Д + £.Д

.¿„-А

■п-1

в„-в.

(V)

л-1

о„ = д

п-1

вп-вп-Х / = 1

(М„-М')(вп-вп_х)

(9)

где: и, г, Я, Ь - соответственно напряжение, ток, активное сопротивление и индуктивность фазы ВИД; в - угловая координата поворота ротора; С2 - угловая частота вращения ротора, М - момент сопротивления нагрузки, 3 - момент инерции вращающихся частей; п, п-1 - номера точек, определяющих границы интервала, который исследуется на данном шаге алгоритма.

Уравнение электрических цепей преобразуем в систему из двух выражений используя следующий прием: в первом действии значение тока г„ рассчитывается с некоторой неточностью - !„ =/(Ь(гп,)), во втором - значение тока уточняется

"п + Ц0П>*П-\); к вп- вп-1

И —1

п еп-вп_х

ип1{вп,1п)

" + п~1

(10)

Я 0п-в.

п-1

Л 0п-еп_х

Таким образом, полная программно-ориентированная дискретная математическая модель ВИД представляет собой систему уравнений (8) - (10).

Значения Ь, характеризующие систему «обмотка - магнитная цепь» машины, рассчитываются заранее и хранятся в памяти в виде двумерного массива (матрицы). Алгоритм расчета мгновенных значений величин и„, г„, Ьп при программной реализации математической модели ВИД изображен на рис.3.

При проектировании ВИД наиболее продуктивным оказывается энергетический подход, учитывающий баланс энергии за цикл коммутации одной фазы. В координатах «потокосцепление - ток фазы» семейство кривых ц/ - /(/, в) на

рис.4 отражает изменение характеристик магнитной системы при изменении по-

11

Рис.3 Алгоритм расчета в общем виде

Рис 4 Кривые намагничивания при различных положениях ротора

ложения ротора от полностью рассогласованного положения врас (ось зубца ротора совпадает с осью паза статора) до согласованного положения всогл.

Для включения обмотки на нее подается положительный импульс напряжения V до начала перекрытия зубцов. Команда на отключение фазы должна подаваться прежде, чем зубцы статора и ротора займут согласованное положение. При не-достаточном упреждении начала отключения ток в фазе не успевает существенно снизиться до перехода ВИД в зону торможения и в конце цикла коммутации развивается значительный тормозной момент. Более ранняя коммутация приводит, с одной стороны, к снижению движущего момента, но с другой стороны, способствует большему снижению тока к моменту перехода ВИД в зону торможения и, как следствие, к снижению тормозного момента. При некоторых параметрах коммутации средний за цикл момент достигает максимального значения. Поэтому определение рациональных условий отключения является важным этапом проектирования алгоритма управления приводом.

Обобщенная модель системы электромеханического усилителя ру-

левого управления, алгоритм работы которой изображен на рис. 5 состоит из

с

3

Ввод исходных данных ■араметры автомобиля дорожные условия параметры ВИД входные воздействия

Подмодель

ВИД

в

■

Подмодель сис-

темы управле-

ния

Подмодель рулевого управления

'ш

«V мр>

Подмодель ИИС

Рис. 5 Алгоритм работы обобщенной модели системы ЭМУР

четырех подмоделей, в каждой из которых происходит расчет соотношений соответствующей части системы ЭМУР.

Подмодель ВИП определяет основные габаритные размеры и электромагнитные параметры ВИД. Подмодель рулевого управления в соответствии с параметрами автомобиля, дорожными условиями и воздействиями водителя определяет условия работы ЭМУР. Подмодель информационно-измерительных систем (ИИС) обрабатывает сигналы с входных датчиков. Подмодель системы управления производит все необходимые рас-

четы. Результаты исследования обобщенной модели представлены на рис.6.

В четвертой главе произведена разработка структурной схемы системы ЭМУР, датчика момента, а также алгоритма работы контроллера системы электромеханического усилителя рулевого управления.

Структурная схема системы электромеханического усилителя рулевого управления, а также связи ее с рулевым управлением автомобиля изображены на рис. 7.

Система электромеханического управления состоит из трех основных блоков: вентильно-индукторного привода, контроллера и информационных датчиков. В состав вентильно-индуктор-ного

-12 "10

Момент на р\ тспоыкотссе I |м скорость автомобиля о км/час скорость автомобиля 11) кы/час скорость автомобиля 20 км/час скорость автомобиля 30 км/час скорость автомобиля 45 км/час

Рис 6. Зависимость момента компенсации от момента на рулевом валу автомобиля в процессе движения

привода входят: вентильно-индукторный двигатель (ВИД), коммутатор (К), ре-дуктор-расцепитель (Р/Р), контроллер и датчик тока (ДТ). Контроллер управляет двигателем, анализируя информацию с датчика момента (ДМ), датчика скорости автомобиля (ДСА), датчика частоты вращения (ДЧВ) и датчика тока.

Момент (Мвог)), прикладываемый водителем к рулевому колесу (PK), передается через рулевой вал и датчик момента на редуктор (Р), где складываясь с моментом компенсации (Мкот), развиваемый электроприводом (ВИП), поступает через детали рулевого привода (РП) на управляемые колеса. Датчик скорости позволяет уменьшать воздействие момента компенсации с увеличением скорости автомобиля, что соответствует требованиям безопасности. Датчик тока сигнализирует о превышении допустимого значения тока в фазной обмотке вентильно-индукторного двигателя.

Датчик частоты вращения двигателя автомобиля определяет работу всей системы электромеханического усилителя рулевого управления. В случае, когда двигатель запущен система производит инициализацию и начинает работать.

Исходя из структурной схемы системы ЭМУР, разработан алгоритм работы контроллера системы электромеханического усилителя рулевого управления.

В пятой главе проведены экспериментальные исследования системы ЭМУР на стенде и на автомобиле. При исследование на стенде характеристики максимального компенсирующего момента ЭМУР от момента на рулевом валу измерялся момент на выходном валу ЭМУР (Мвых) при заданных значениях момента на входном валу (А/^), при разных значениях скорости автомобиля (Vmm).

¡РМ |

Рис 7 Структурная схема системы электромеханического усилителя рулевого управления

Компенсирующий момент ЭМУР рассчитывался по формуле МК1пт=(Мшх-Мр„). Полученная зависимость Мк„и„~/(М[К) приводится на рис. 8

Результаты экспериментов по-

)

/

4=

-20

Момскт иа румюм мяу Нм

' скорость аетомобиляО км/час скорость автомобиля Ю км/час скорость аггомобн.'и20 км/час скорость автомобиля30 км/час

скорость автомобиля 4 5 км/час

Рис.8 Экспериментальная зависимость момента компенсации от момента на рулевом валу

казали, что: величина максимального момента компенсации достигает значений (18...19)Нм и в полной мере компенсирует величину момента, необходимого для поворота управляемых колес стоящего на месте на асфальтированной горизонтальной поверхности с полной полезной нагрузкой автомобиля; максимальный момент на рулевом валу составляет ±10Нм, при этом момент компенсации 19Нм; компенсация начинается при моменте на рулевом валу 1,5Нм.

Также проводилось исследование усилий на рулевом колесе на неподвижном и подвижном автомобилях. В случае, когда автомобиль неподвижен рулевое колесо вращалось с постоянной скоростью 80 град/с, при этом была записана зависимость момента на рулевом колесе (Мрк) от угла поворота руля (арк) Мрк=/(арь). Также были записаны те же зависимости при отключенном, т.е. неработающем ЭМУР. Результаты полученных исследований показаны на рис.9.

В результате значения моментов в центральном положении рулевого колеса при включенном

О »

800 -600 -400 200 0 200 400 Ш1 >00

Угол поворота рулевого колеса град

усилитель отключен усилитель включен

Рис.9 Экспериментальная зависимость момента на рулевом колесе от угла поворота при скорости вращения рулевого колеса 80град/с

ЭМУР оказались равными 5,9Нм при вращении вправо и 5,6Нм при вращении влево, максимальный момент - 6,6Нм при вращении вправо и 6,4Нм при вращении влево.

В случае движущегося автомобиля осуществлялось паркование вперед и назад на скорости 10 км/час.

Строились зависимости момента на рулевом колесе от угла поворота, по которым оценивались максимальный момент в крайних положениях и момент в средних положениях рулевого колеса. Результаты сведены в таблицу 1.

Таблица 1

Режимы испытаний Параметры

Момент в среднем положении Максимальны й момент на

рулевого колеса, Нм рулевом колесе, Нм

Вкл Откл Вкл Откл

1 Вращение рулевого колеса на месте

- 80 град/с 5,9 16,5 6,6 27

- 400 град/с 5,8 - 6,6 -

- 600 град/с 6 - 7 -

- 850 град/с 6,9 - 10 -

2 Порог срабатывания ЭМУР 1,5-1,6

3 Паркование

- вперед 5,5 6,6 5,8 17,3

- назад 5,5 6 5,7 17,5

Исследование стабилизации управляемых колес проводилось при выполне-

нии маневра «выход из круга». В первом случае автомобиль двигался по кругу минимального радиуса со скоростью 20км/ч. Во втором случае автомобиль двигался по кругу радиусом 25м со скоростью 40км/ч. Результаты экспериментальных исследований сведены в таблицу 2.

Таблица 2

Режим испытаний Оценочные показатели

Начальный угол рулевого колеса, град Время стабилиза ции, с Скорость стабилизации, град/с Количество колебаний Остаточный угол,град

Вкл Откл Вкл Откл Вкл Откл Вкл Откл Вкл Откл

Выход из круга min радиуса вправо -654 -654 1,8 1,8 344 344 0 0 -34 -34

влево 654 654 2 2 325 317 0 0 5 19

Выход из круга радиусом 25м вправо -160 -160 1,8 1,9 70 66 0 1 -34 -34

влево 144 144 1 1 144 144 0 2 -1 -7

Анализ таблицы свидетельствует, что при стабилизации управляемых ко-

лес вправо время стабилизации для включенного усилителя и для отключенного одинаково для обоих радиусов движения, а соответственно средняя скорость ста-

билизации тоже приблизительно равны Отсутствуют переходы рулевого колеса через нейтральное положение. Эксперименты свидетельствуют, что не ощущаются пульсации крутящего момента, отсутствуют стуки при вращении рулевого колеса как для включенного, так и для отключенного ЭМУР.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Обоснована необходимость улучшения эксплуатационных свойств автомобиля, в части удобства и комфорта при управлении транспортным средством, и за счет уменьшения усилий на рулевом колесе, повышение безопасности движения и легкости маневрирования.

2. Обоснована конструкция системы электромеханического усилителя рулевого управления с более современным и имеющим лучшие технические показатели электродвигателем, набором необходимых датчиков и современным микроконтроллером.

3. Программно-ориентированная модель вентильно-индукторного двигателя, отличающаяся от ранее известных возможностью реализации ее на основе микроконтроллеров и предназначенная для исследования режимов работы вентильно-индукторного привода позволяет рационализировать построение систем управления данным приводом и использовать в контроллере системы электромеханического усилителя рулевого управления.

4. Алгоритм работы системы электромеханического усилителя рулевого управления автомобиля позволяет учитывать основные режимы движения автомобиля и производить корректировку программы, заложенной в контроллер, с целью выбора наилучших законов компенсации момента развиваемого на рулевом колесе для разных марок автомобилей.

5. Разработанная обобщенная модель системы электромеханического усилителя рулевого управления, учитывающая конструктивные параметры автомобиля, условия движения и тип электропривода, позволила установить зависимость момента компенсации от момента на рулевом валу и значение требуемого момента компенсации, развиваемого электродвигателем, которое достигает величины 20Нм.

6. Экспериментальные исследования подтвердили, что использование системы электромеханического усилителя руля с предложенным электродвигателем привело к уменьшению усилий на рулевом колесе, необходимых для управления автомобилем, до значений 5,5...6,9Нм, порог включения усилителя составляет 1,5...1,6Нм, а также выявили, что компенсация усилий прекращается при превышении автомобилем скорости 90км/час.

7. Проведенные испытания системы электромеханического усилителя рулевого управления на автомобиле показали, что стабилизация рулевого колеса улучшается на 6%, отсутствуют колебания рулевого колеса при выходе автомобиля из круга, что позволяет говорить о стабильности характеристик компенсации.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. В.В.Королев, В.В.Ермаков, В.Н.Лата. Электронный блок управления системы электромеханического усилителя рулевого управления автомобиля // Москва: ПТИС, 2001, с.41-43.

2. В.В.Королев, В.В.Ермаков, В.Н.Лата, Н.А.Болоян. Обзор датчиков момента, применяемых в электроусилителях руля // Автотракторное электрооборудование, 2002, №2, с.29-31.

3. В.В.Королев, В.В.Ермаков, В.Н.Лата, А.М.Кондаков. Математическая модель электромеханического усилителя руля // Прогрессивные техпроцессы в машиностроении: Сборник трудов всероссийской конференции с международным участием, Тольятти: ТГУ, Вестник №1, 2002, с.106-108.

4. В.В.Королев, В.В.Ермаков, А.М.Кондаков. К определению проводимостей воздушного зазора вентильно-индукторного двигателя // Прогрессивные техпроцессы в машиностроении: Сборник трудов всероссийской конференции с международным участием, Тольятти: ТГУ, Вестник №1, 2002, с.109-110.

5. В.В.Королев, В.В.Ермаков. Вентильно-индукторный привод электроусилителя руля // Автотракторное электрооборудование, 2004, №12, с.26-28

6. В.В.Королев, А.С.Перминов. Система электромеханического усилителя рулевого управления // Автотракторное электрооборудование, 2004, №3, с.14-17.

7. В.В.Королев, В.В.Ермаков, А.С.Перминов Алгоритм работы электромеханического усилителя руля // Автомобильная промышленность, 2004, №10, с.21-24.

8. В.В.Королев, А.С.Перминов, Е.Л.Румянцева. Перспективы применения бездатчикового вентильно-индукторного привода на автомобиле // Современные тенденции развития автомобилестроения в России: Материалы Всероссийской научно-технической конференции с международным участием, Тольятти: ТГУ,

2004.

9. В.В.Королев. Способы бездатчиковой самокоммутации вентильно-индукторного привода // Проблемы электроники, электроэнергетики и электротехнологии: Материалы Всероссийской научно-технической конференции, часть 2, Тольятти: ТГУ, 2004, с.79-81.

10. В.В.Королев, В.Н.Лата, В.В.Ермаков. Моделирование управляемого движения автомобиля с электроусилителем руля // Проблемы электроники, электроэнергетики и электротехнологии: Материалы Всероссийской научно-технической конференции, часть1, Тольятти: ТГУ, 2004, с.37-40.

11. В.В.Королев. Система управления электроусилителя руля // Проблемы электроники, электроэнергетики и электротехнологии: Материалы Всероссийской научно-технической конференции, часть 1, Тольятти: ТГУ, 2004, с.44-46.

12. В.В.Королев. Возможности использования вентильно-индукторных приводов во вспомогательном электрооборудовании автомобилей // Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки инженерных и научных кадров: Материалы Международного научного симпозиума, 49-ой Международной научно-технической конференции, Москва: МГТУ «МАМИ», 2005, с.37-40.

13. В.В.Королев, В.Н.Лата, В.В.Ермаков. Определение усилий на рулевом колесе при движении автомобиля с электроусилителем руля // Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки инженерных и научных кадров: Материалы Международного научного симпозиума, 49-ой Международной научно-технической конференции ААИ, Москва: МГТУ «МАМИ»,

2005, с.43-45.

N2210 64

РНБ Русский фонд

2006-4 17344

Разрешено к печати диссертационным советом Д.212.140.01

Заказ. №98 Формат 60x84 1/16.

_Печать офсетная. Уч. -изд. л. 1,0. Тираж 100 экз._

Тольяттинский государственный университет Издательство ТГУ 445020, г. Тольятти, ул. Белорусская, 14.

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ УСИЛИТЕЛЕЙ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

1.1 Анализ требований, предъявляемых к рулевому управлению транспортных средств.

1.2 Анализ современного состояния усилителей рулевого управления транспортных средств.

1.3 Особенности конструкций электромеханических усилителей рулевого управления транспортных средств.

1.3.1 Обзор электромеханических усилителей рулевого управления.

1.3.2 Анализ датчиков момента, применяемых в электромеханических усилителях рулевого управления.

1.3.3 Анализ приводов электроусилителей рулевого управления.

1.4 Цель и задачи исследований.

2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ В СИСТЕМЕ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ.

2.1 Внешние силы и моменты, действующие на автомобиль.

2.2 Математическое моделирование поворота управляемых колес на месте.

2.3 Математическое моделирование стабилизации управляемых колес при выходе автомобиля из поворота.

2.4 Выводы по главе.

3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО УСИЛИТЕЛЯ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ

3.1 Математическое моделирование привода системы усилителя.

3.1.1 Дискретная математическая модель вентильно-индукторного двигателя.

3.1.2 Моделирование коммутатора напряжения.

3.1.3 Исследование модели магнитной системы вентильно-индукторного двигателя.

3.2 Исследование системы управления вентильно-индукторного двигателя.

3.2.1 Управление и коммутация вентильно-индукторного двигателя.

3.2.2 Бездатчиковое управление вентильно-индукторным двигателем.

3.3 Обобщенная модель системы электромеханического усилителя рулевого управления.

3.4 Выводы по главе.

4. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО УСИЛИТЕЛЯ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ.

4.1 Разработка структурной схемы системы электромеханического усилителя рулевого управления.

4.2 Разработка и исследование датчика момента.

4.3 Разработка алгоритма работы электронного блока системы электромеханического усилителя рулевого управления.

4.4 Выводы по главе.

5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО УСИЛИТЕЛЯ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ

5.1 Объект испытаний.

5.2 Оборудование для проведения испытаний.

5.3 Исследование системы электромеханического усилителя рулевого управления.

5.3.1 Исследование ЭМУР на стенде и оценка результатов испытаний.

5.3.2 Исследование ЭМУР на автомобиле и оценка результатов испытаний.

5.4 Выводы по главе.

Актуальность темы. В условиях нарастания транспортных потоков, разнообразия конструкций и характеристик современных автомобилей повышается значимость обеспечения надежной управляемости и устойчивости движения [9, 27]. При движении автомобиля водитель периодически управляет сцеплением, коробкой передач, тормозной системой, световой и звуковой сигнализацией и в тоже время необходимо непрерывно вести контроль ситуации на дороге и приводить в действие рулевое управление, что связано с затратой физической силы. Величина и динамика изменения момента на рулевом колесе (характеристики силового взаимодействия водителя и рулевого управления) являются важной для водителя информацией, используемой для прогноза поведения автомобиля [9, 14]. Водителю постоянно через рулевое колесо передается информация о силовых воздействиях дороги на управляемые колеса.

Легкость управления, правильность и точность поворота колес, способность возвращаться в исходное положение и сохранять заданное направление движения автомобиля, минимальная передача обратных ударов на рулевое колесо, полная надежность механизмов рулевого управления в работе, долговечность и безотказность действия в течение всего срока службы автомобиля, удобство в эксплуатации - таковы основные требования, которым должно отвечать рулевое управление [17]. Решением поставленных задач может выступать применение на автомобиле усилителя рулевого управления. В настоящее время усилители являются не только средством облегчения управления, но и инструментом улучшения ряда эксплуатационных характеристик автомобиля [9]. Одним из основных и неоспоримых преимуществ рулевого усилителя является облегчение работы рук при парковочных маневрах, когда приходится совершать большое количество оборотов рулевого колеса при максимальном усилии, а также в случаях, когда автомобиль преодолевает затяжной поворот [13]. Помимо этого рулевой усилитель обладает еще одним полезным свойством. При прохождении участков дорог с множеством неровностей на руль передаются удары, которые и вызываются этими неровностями. Рулевой усилитель в этих случаях является неким демпфером, устройством, гасящим такие удары [9, 13]. Применение усилителей на современных легковых автомобилях обеспечивает значительное снижение усилия на руле автомобиля при низких скоростях движения, сменах типа дорожного покрытия и парковке [22]. Усилитель создает противодействующий момент, нагружая рулевое колесо, при высоких скоростях движения обеспечивая таким образом безопасность движения, так как на высоких скоростях рулевое управление становится слишком чувствительным к поворотам руля [11, 27]. Повышается комфортность управления автомобилем.

К настоящему моменту известно большое количество типов рулевых усилителей [13]. Каждый из типов имеет свои недостатки и преимущества. В последнее время наилучшим технико-экономическим показателям отвечают электромеханические усилители рулевого управления [27].

В качестве основного элемента системы электромеханического усилителя руля выступает электродвигатель. В настоящее время широкое распространение получили вентильно-индукторные двигатели [33, 34], которые не имеют щеточно-коллекторного узла и обмотки на роторе. Применение такого двигателя в приводе усилителя рулевого управления позволит повысить надежность, уменьшить потери и повысить КПД системы [73].

Большой вклад в развитие теории вентильно-индукторных приводов внесли отечественные ученые Бычков М.Г. [69, 75, 77, 78], Бут. Д.А. [33, 34, 76], Акимов С.В. [6], их иностранные коллеги Cossar С. [93], Miller T.J.E [93, 94, 96, 99]. Значительный вклад в исследование реакций автомобиля на управление, теорию управляемости и устойчивости внесли ученые Гинцбург

Jl.JI. [23], Фалькевич B.C. [17], Литвинов A.C. [27], Катанаев H.T. Огромное время исследованиям математических моделей рулевого управления посвятил Эллис Д.Р. [9]

Однако исследования электромеханических усилителей проходят либо в русле исследования электропривода для усилителя рулевого управления, где не учитываются параметры автомобиля, либо рулевого управления с электродвигателем, где не проводятся исследования самого привода.

Таким образом становится актуальной задача исследования системы электромеханического усилителя руля с вентильно-индукторным двигателем, а также взаимодействие электропривода с рулевым управлением автомобиля, что позволит улучшить технико-экономические показатели последнего.

Цель работы - выявление закономерностей в системе электромеханического усилителя рулевого управления, позволяющих оценить ее воздействие на показатели рулевого управления, характеризующие эксплуатационные свойства автомобиля в целом.

Научная новизна работы заключается:

- разработана новая обобщенная модель системы электромеханического усилителя рулевого управления (ЭМУР), отличающаяся от известных учетом совместного влияния параметров автомобиля и вентильно-индукторного электропривода ЭМУР и позволяющая проводить проектирование систем ЭМУР автомобилей с целью усовершенствования законов регулирования компенсирующего воздействия;

- впервые установлена взаимосвязь между реакциями управляемых колес, моментами в рулевом управлении автомобиля и компенсационным моментом развиваемым вентильно-индукторным электроприводом, позволяющая определить необходимые компенсационные воздействия со стороны электропривода на рулевое управление в процессе движения автомобиля снабженного усилителем;

- разработана новая математическая модель вентильно-индукторного двигателя (ВИД), отличающаяся от ранее известных меньшей трудоемкостью компьютерного моделирования, и позволяющая более рационально производить построение вентильно-индукторного привода за счет установленной взаимосвязи между удельной проводимостью воздушного зазора и взаимным расположением зубцов статора и ротора, а также проводить исследования ВИД и разработку алгоритмов их управления.

Методы исследования. В работе использованы различные методы теоретических и экспериментальных исследований: имитационное моделирование управляемого движения автомобиля на основе уравнений Лагранжа с использованием линейной модели автомобиля, уравнение электрических цепей анализируется на понятии линеаризованной индуктивности, для решения системы дифференциальных уравнений производилась замена производных функций отношениями приращений с малым шагом интегрирования, метод определения электромагнитного момента по изменению энергии системы при малом перемещении, экспериментальные исследования проводились с применением теории планирования эксперимента. Аналитические исследования взаимосвязей, процессов и закономерностей в электромеханических усилителях рулевого управления осуществлены графоаналитическим методом с использованием основных положений и теорий автомобиля, электропривода, автоматического управления, микропроцессорных систем управления и методов математического моделирования. Численные методы применялись в виде пакетов прикладных программ. Результаты и выводы работы теоретически обоснованы и подтверждены расчетами.

Достоверность полученных результатов. Обоснованность и достоверность научных положений, основных результатов и рекомендаций диссертационной работы подтверждены:

- экспериментальными исследованиями системы электромеханического усилителя рулевого управления с последующей обработкой данных численными методами математического анализа;

- адекватность разработанных математических моделей подтверждается удовлетворительным совпадением расчетных данных математических моделей с экспериментальными данными;

- результатами наблюдений за эксплуатацией системы ЭМУР, разработанной с применением основных положений диссертационной работы. t

Практическая ценность работы состоит в следующем:

1. Разработанная система электромеханического усилителя рулевого управления (ЭМУР) позволяет повысить технико-эксплуатационные свойства автомобиля в целом и рулевого управления в частности за счет улучшения комфортности и снижения безопасности управления транспортным средством.

2. Разработана система электромеханического усилителя рулевого управления с более перспективным вентильно-индукторным двигателем, позволяющим улучшить технико-экономические показатели электропривода по сравнению с наиболее часто встречающимися на автомобиле двигателями постоянного тока.

3. Разработан алгоритм работы контроллера электромеханического усилителя руля, который можно использовать при разработке, проектировании и усовершенствовании систем электромеханических усилителей.

4. Рекомендовано использование вентильно-индукторного электропривода в системах вспомогательного электрооборудования автомобиля.

5. Рекомендовано использование датчика момента в электротехнических комплексах и системах автомобильного и неавтомобильного направления.

Работа была выполнена в соответствии с договором о сотрудничестве между ОАО «АвтоВАЗ» и Тольяттинским государственным университетом.

Материалы работы могут быть рекомендованы для специалистов в области конструкций автомобиля, специалистов автомобильного электрооборудования, специалистов в области электроприводов и электрических машин. Полученные результаты можно рекомендовать для доводки перспективных автомобилей и систем электромеханического усиления рулевого управления.

Апробация работы. Основные положения и результаты были доложены и одобрены на 3 Всероссийской научно-технической конференции (1 с международным участием) «Современные тенденции развития автомобилестроения в России», Всероссийской научно-технической' конференции «Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии», Международном научном симпозиуме, 49-ой Международной научно-технической конференции ААИ «Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки инженерных и научных кадров».

Публикации.

Основные положения диссертации опубликованы в 13 печатных работах. Основные результаты исследований докладывались на 9 научно-технических и научно-практических конференциях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, включающего 135 наименований и приложения. Основная часть работы изложена на 168 страницах машинописного текста. Работа содержит 68 рисунков.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Обоснована необходимость улучшения эксплуатационных свойств автомобиля, в части удобства и комфорта при управлении транспортным средством, и за счет уменьшения усилий на рулевом колесе, повышение безопасности движения и легкости маневрирования.

2. Определены усилия на рулевом колесе, необходимые для управления движением автомобиля, которые в системе электромеханического усилителя частично компенсируются, и как следствие выявлены режимы и условия, при которых происходит компенсация усилий с помощью развиваемого электродвигателем дополнительного воздействия.

3. Обоснована конструкция системы электромеханического усилителя рулевого управления с более современным и имеющим лучшие технические показатели электродвигателем, набором необходимых датчиков и современным микроконтроллером.

4. Разработана программно-ориентированная модель вентильно-индукторного двигателя, позволяющая исследовать режимы работы и производить рациональное построение ВИП за счет более точно установленной взаимосвязи между удельной проводимостью воздушного зазора и взаимным расположением зубцов статора и ротора, отличающаяся от ранее известных возможностью реализации ее на основе микроконтроллеров.

5. Разработан алгоритм работы' системы электромеханического усилителя рулевого управления автомобиля, учитывающий основные режимы движения автомобиля и позволяющий производить корректировку программы, заложенной в контроллер, с целью выбора наилучших законов компенсации момента развиваемого на рулевом колесе для разных марок автомобилей.

6. Разработана обобщенная модель системы электромеханического усилителя рулевого управления учитывающая конструктивные параметры автомобиля, условия движения и тип электропривода, что позволяет внедрить электромеханический усилитель руля в конструкцию автомобиля, выпускаемого в массовом производстве без существенных доработок.

7. Проведены испытания системы электромеханического усилителя рулевого управления на стенде и на автомобиле, позволяющие судить о стабильности характеристик компенсации и соответствии системы требованиям, предъявляемым к рулевому управлению автомобиля.

1. СеменчукВ.А. Разработка высокоэффективных микроконтроллерных модульных систем управления вентильно-индукторными двигателями и базового комплекта программного обеспечения. Дисс. на соискание ученой степени канд. техн. наук, МЭИ, 1998г. -120с.

2. Крайнов Д.В. Вентильно-индукторный электропривод. Алгоритмы и микропроцессорные системы управления. Дисс. на соискание ученой степени канд. техн. наук, ЮРГТУ, 2001г. -154с.

3. Дроздов П.А. Разработка новых алгоритмов управления вентильно-индукторных электроприводов. Дисс. на соискание ученой степени канд. техн. наук, МЭИ, 2002г. -127с.,

4. Лата В.Н. Выбор и исследование критериев управляемости автомобиля по частотным характеристикам его реакций на управление. Дисс. на соискание ученой степени канд. техн. наук, МАМИ, 2002г.

5. Ютт В.Е. Электрооборудование автомобилей. М., Транспорт, 2001г. -287с.

6. Акимов С.В., Боровских Ю.И., Чижков Ю.П. Электрическое и электронное оборудование автомобилей. М., Машиностроение, 1988г. -276с.

7. Чижков Ю.П., Акимов С.В. Электрооборудование автомобилей. Учебник для ВУЗов. М., Издательство «За рулем», 1999г. -384с.

8. Теория, конструкция и расчет автотракторного электрооборудования: Учебник для техникумов / Л.В. Копылова, В.И. Коротков, и др.; Под ред. М.Н. Фесенко. -М., Машиностроение, 1979г. -344с.

9. Д.Р. Эллис Управляемость автомобиля. М., Машиностроение, 1975г. -216с.

10. Г.А. Гаспарянц Конструкция, основы теории и расчета автомобиля, -М., Машиностроение, 1978г.-351с.

11. Раймпель Й. Шасси автомобиля: Рулевое управление. М.: Машиностроение, 1987г. -221 с.

12. Чайковский И.П., Соломатин П.А. Рулевые управления автомобилей. -М.: Машиностроение, 1987г. -175с.

13. Лысов М.И. Рулевые управления автомобилей. М.: Машиностроение, 1972г. -344с.

14. Смирнов Г.А. Теория движения колесных машин. М.: Машиностроение, 1990г. -352с.

15. Ю.В. Пирковский, Н.Ф. Бочаров, С.Б. Шухман Влияние конструкционных показателей полноприводных автомобилей на сопротивление движению по деформируемому грунту. Ред. МГТУ им.Баумана, 1996г. -72с.

16. Ю.В. Пирковский, Н.Ф. Бочаров, С.Б. Шухман Основы теории колесного движителя. Ред. МГТУ им.Баумана, 1996г. -93 с.

17. Автомобили: конструкция, конструирование и расчет. Системы управления и ходовая часть. Под ред. А.И. Гришкевича, Минск, Выш. шк., 1987г.-200с.

18. Артамонов М.Д., Иларионов В.А., Морин М.М. Основы теории и конструкции автомобиля. М.: Машиностроение, 1974г. -288с.

19. Ротенберг Р.В. Основы надежности системы В АД. М.: Машиностроение, 1986г.-214с.

20. Поляк Д.Г., Есеновский-Лашков Ю.К. Электроника автомобильных систем управления. М.: Машиностроение, 1987г. -198с.

21. Овчинников Ю.В. Расчет подвески, тормозного и рулевого управления автомобиля. Саратов, Политехи, ин-т, 1986г. -52с.

22. Бахмутский М.М., Каплин В.И. Тенденции развития автомобильных рулевых механизмов с гидравлическим усилителем. М., НИИАВТОПРОМ, 1986г.

23. Гинцбург JI.JI. Гидравлические усилители рулевого управления автомобилей. М.: Машиностроение, 1972г. -121с.

24. Кравец В.Н. Проектирование автомобиля. Горький, 1983г. -95с.

25. В.Н. Лата Моделирование управляемого движения автомобиля. -Учебное пособие, Тольятти, 2003г.

26. Малкин B.C. Особенности проектирования рулевого управления автомобиля с учетом свойств эластичных шин. — Учебное пособие, Куйбышев, КуАИ, 1983г.ч

27. Литвинов А.С. Управляемость и устойчивость автомобиля. М.: Машиностроение, 1971г. -416с.

28. Илларионов В.А. Эксплуатационные свойства автомобиля. М.: Машиностроение, 1966г.

29. Дискретный электропривод с шаговыми двигателями. Б.А. Ивоботенко, В.П. Рубцов, Л.А. Садовский и др. - М.: Энергия, 1971г. -624с.

30. Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины. М.: Энергия, 1980г.-927с.

31. Иванов-Смоленский А.В., Абрамкин Ю.В., Власов А.И., Кузнецов В. А. Универсальный метод расчета электромагнитных процессов в электрических машинах. М.: Энергоатомиздат, 1986г.

32. Иванов-Смоленский А.В. Электромагнитные силы и преобразование энергии в электрических машинах. М.: Высшая школа, 1989г. -311с.

33. Бут Д.А. Бесконтактные электрические машины. М.: Высшая школа, 1990г. -415с.

34. Бертинов А.И., Бут Д.А., Мизюрин С.Р., Алиевский Б.Л., Синева Н.В. Специальные электрические машины, кн.2. М.: Энергоатомиздат, 1993г.

35. Бергер А.Я. Выбор главных размеров электрических машин. М.: Энергия, 1972г.

36. Балагуров В.А. Проектирование специальных электрических машин переменного тока. М.: Высшая школа, 1982г. -272с.

37. Управляемые бесконтактные двигатели постоянного тока. Под ред. Адволоткина Н.П. — Л.: Энергоатомиздат, 1984г. -160с.

38. Ветлинский В.Н. Бортовые автономные системы управления автомобилем. — М.: Транспорт, 1984г. -189с.

39. Лутидзе Ш.П. Основы теории электрических машин с управляющим полупроводниковым коммутатором. -М.: Энергоатомиздат, 1968г. -303 с.

40. Уайт Д.С., Вудсон Г.Х. Электромеханическое преобразование энергии. М.: Энергоатомиздат, 1964г. -528с.

41. Дискретный электропривод с шаговыми двигателями. Под общ. ред. М.Г. Чиликина. - М.: Энергия, 1971г. -160с.

42. Шмитц Н., Новотный Введение в электромеханику. М.: Энергия, 1969г.-160с.

43. Кононенко Е.В. Синхронные реактивные машины. М.: Энергия, 1990г.-130с.

44. Ивоботенко Б.А., Ильинский Н.Ф., Копылов И.П. Планирование эксперимента в электромеханике. М.: Энергия, 1975г. -185с.

45. Андреев В.П., Сабинин Ю.А. Основы электропривода. — М.: Госэнергоиздат, 1963г. -722с.

46. Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода: Учебник для вузов. 6-е изд., доп. и перераб. - М.: Энергоиздат, 1981г. -576с.

47. Хрущев В.В. Электрические микромашины автоматических устройств. М.: Энергия, 1976г. -384с.

48. Завалишин Д.А., Певзнер О.Б., Фролов Б.В. Электрические машины малой мощности. М.: Госэнергоиздат, 1973г. -432с.

49. Кулесский Р.А., Шубенко В.А. Электроприводы постоянного тока с цифровым управлением. М.: Энергия, 1973г. -208с.

50. Батоврин А.А. и др. Цифровые системы управления электроприводами. Л.: Энергия, 1977г. -287с.

51. А.И. Вольдек Электрические машины. Издание второе перераб. и доп. Издательство «Энергия» Ленинградское отделение, 1974г. -830с.

52. Костенко М.П., Пиотровский Л.М. Электрические машины. 4.1. Машины постоянного тока. Трансформаторы. — Л.: Энергия, 1973г. -543с.

53. Костенко М.П. Электрические машины, специальная часть. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1959г. -712с.

54. Важнов А.И. Электрические машины. Л.: Энергия, 1969г. -768с.и

55. Хрущев В.В. Электрические микромашины. Л.: Энергия, 1969г. -278с.

56. Адлер Ю.П. Введение в планирование эксперимента. — М.: Металлургия, 1969г.-158с.

57. Барабащук В.И. Планирование эксперимента в технике. К.: Техника, 1984г. -200с.

58. Микаэлян Б.Г., Росницкий О.В. Математическое планирование эксперимента при разработке и анализе сложных электронных схем. М.: Наука, 1979г. -326с.

59. Румшинский Л.З. Математическая обработка результатов4эксперимента. М.: Наука, 1971г. -192с.

60. Финни Д. Введение в теорию планирования эксперимента / Пер. с англ. под ред. Ю.В. Линника. М.: Наука, 1970г. -287с.

61. Джонсон Н., Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке: Методы планирования эксперимента. М.: Мир, 1981г. -520с.

62. Игараси И., Такэути Т. Современное состояние и проблемы связанные с разработкой электронных датчиков для автомобилей. / Денси гидзюцу. 1975г. -т.1-7. -№12. -19-25. // Перевод ВИНИТИ №52505.

63. Микропроцессоры и микропроцессорные комплекты интегральных микросхем: Справочник./ Под ред. В.А. Шахнова. Т.1. М.: Радио и связь, 1987г. -367с.

64. Микропроцессоры и микроЭВМ в системах автоматического управления: Справочник./ Под ред. С.Т. Хвоща. — Д.: Машиностроение, 1987г. -640с.

65. Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы: Справочник./ Под ред. С.В. Якубовского. — М.: Радио и связь, 1984г. -432с.

66. Завьялов А.С. Обработка результатов измерений. — Томск, 1980г.63с.

67. Новые направления развития регулируемых электроприводов М.Г. Бычков, JI.M. Миронов, В.Ф. Козаченко и др. Приводная техника, 1997, №5.

68. Болоян Н.А., Михеев Ю.В. Математическая модель электроусилителя руля. 2-4 Международная и практическая конференция «Проблемы развития автомобилестроения в России», сборник докладов, 1998г.

69. Бычков М.Г. Анализ вентильно-индукторного электропривода с учетом локального насыщения магнитной системы. — Электричество, 1998, №6. с.50-53.

70. Бычков М.Г., Сусси Риах Самир Расчетные соотношения для определения главных размеров вентильно-индукторной машины. -Электротехника, 2000, №3. с. 15-19.

71. Кузнецов В.А., Матвеев А.В. Дискретная математическая модель вентильно-индукторного двигателя. Электричество, 2000, №8.с.22-27.

72. Кузнецов В.А., Матвеев А.В. К вопросу определения числа витков обмотки фазы вентильного индукторного двигателя. Электротехника, 2000, №3. с.10-15.

73. Ильинский Н.Ф. Перспективы применения вентильно-индукторного электропривода в современных технологиях. Электротехника, 1997, №2. с.1-3.

74. Козаченко В.Ф., Обухов Н.А., Миколаенко В.П., Семенчук В.А., Шишов Н.Н. Универсальный контроллер для встроенных систем управления индукторными вентильными двигателями. Электротехника, 1997, №2. с.7-11.

75. Бычков М.Г. Алгоритм проектирования вентильно-индукторного электропривода и его компьютерная реализация. — Электротехника, 1997, №2. с.11-15.

76. Бут Д.А. Модификации вентильно-индукторных двигателей и особенности их расчетных моделей. Электричество, 2000, №7. с.34-44.

77. Бычков М.Г. Элементы теории вентильно-индукторного' электропривода. Электричество, 1997, №8. с.35-44.

78. Бычков М.Г., Кисельникова А.В., Семенчук В.А. Экспериментальное исследование шума и вибраций в вентильно-индукторном электроприводе. -Электричество, 1997, №12. с.40-46.

79. Бычков М.Г., Ильинский Н.Ф., Кисельникова А.В. Расчет механических характеристик ВИЛ. М.: МЭИ, 1997.

80. Бычков М.Г., Макаров JI.H., Кисельникова А.В. Экспериментальные исследования опытного образца вентильно-индукторного двигателя в статических режимах. -М.: МЭИ, 1996.

81. Бычков М.Г. Оптимизация режимов вентильно-индукторного электропривода средствами управления. М.: Вестник МЭИ, 1998, №3. с.73-81.

82. Гаинцев Ю.В. Еще раз о вентильно-индукторном электроприводе. -Электротехника, 1998, №6. с.25-27.

83. Воронин С.Г. Управление коммутацией вентильного двигателя по сигналам ЭДС вращения. Электричество, 2000, №9. с.53-59.

84. Красовский А.Б. Анализ процесса отключения фазной обмотки вентильно-индукторного двигателя при локальном насыщении зубцовой зоны. Электричество, 2001, №5. с.41-47.

85. Кузнецов В.А., Садовский JI.A., Виноградов В.Л., Лопатин В.В. Особенности расчета индукторных двигателей для вентильного электропривода. Электротехника, 1998, №6. с.35-43.

86. Смирнов Ю.В. Электромагнитный вентильно-индукторный двигатель. Электротехника, 2000, №3. с.20-22.

87. Смирнов Ю.В. Определение основных параметров электромагнитного вентильно-индукторного двигателя. — Электротехника, 2002, №11. с.32-36.

88. Чернова Е.Н. Приближенная математическая модель вентильно-индукторного двигателя. М.: МЭИ, 1999.

89. Рубцов В.П. Анализ перспективности разработки и применения вентильно-индукторного электропривода. М.: МЭИ, 1996.

90. Садовский Л.А., Черенков А.В. Разработка математической модели ВИП. М.: МЭИ, 1997. с.30-40.

91. Cossar С., Miller T.J.E. Electromagnetic testing of switched reluctancefmotors / International Conference on Electrical Machines, Manchester, 1992, September 15-17.

92. Miller T.J.E. Switched Reluctance Motors and Their Control. Oxford: Magna Physics Publishing and Clarendon Press, 1993.

93. Stephenson J., EI. Khazendar M. Saturation in doubly salient R.M. IEE Proc., 1989, vol. 136, №1.

94. Miller T.J.E., McGilp M. Nonlinear theory of the SRM for rapid computeraided. IEE Proc., vol. 137, №6, 1990.

95. Lawrenson P.J. Brief Status Rewiew of Switched Reluctance Drives. -EPE Journal, vol. 2, №3, 1992.

96. Lawrenson P. e.a. Variable-Speed switched reluctance motors. IEE Proc., vol. 127, №4, 1990.

97. Harris M.R., Miller T.J.E. Comparison of design and performance in switched reluctance and induction motors. / Proc. Record of Fourth international conference on Electrical Machines and Drives, Sept. 1989. '

98. Orthmann R., Krautstrunk A., Schoner H.P. Overload Protection and Maximum Power Operating Point Control of Switched Reluctance Motor Drives / Proc. EPE Conference'97. Trondheim, 1997.

99. IGBT Designer's Manual. Publ. by International Rectifier California, 90245, 1994.

100. Hopper E. The development of SRM Application // PCIM Europe. Sept/Oct. 1995.

101. Патент 4862982 США №62-2167 U. Япония Датчик крутящего момента, 1991/ Mitsubishi Denki К. К.

102. Патент 4885944 США №62-045818 Япония Датчик крутящего момента, 1991 / Honda Giken Kogyo К. К.

103. Патент 4966041 США №62-308650 Япония Датчик системы электрического рулевого управления, 1991 / Nippon Seiko К. К.

104. Патент 48644873'США №62-72851 Япония Датчик момента, 1991 / Toyoda Koki К. К.

105. Патент 4865143 США №62-25228 Япония Датчик момента, 19917 Aisin Seiki К. К.

106. Патент 5046372 США №62-167137 Япония Датчик электроусилителя руля, 1993 / Коуо Seiko Со, Ltd.

107. Заявка 2705449 Датчик системы управления усилителем рулевого управления, 1996 / Valeo Systemes d'Essuyage / Францияt

108. Патент 5465627 США Датчик крутящего момента, 1998 / Magnetoelastic devices, Inc.

109. Патент 5585573 США №62-76592 Датчик крутящего момента, 2000 /NCK, Ltd.

110. ЕР 68789 А Оптический датчик крутящего момента / Lucas industries public limited company.

111. DE 4441070 A1 Емкостной датчик момента вращения / Blumenauer, Juergen.

112. Патент 4874053 США №62-155061 Япония Система замера крутящего момента, 1991 / Hitachi, Ltd.

113. JP6063876 В4 Способ изготовления магнитострикционного датчика крутящего момента, 1997 / Nissan Motor.

114. Патент 4959787 США Электродвигатель рулевого управления с датчиком положения, 1990 / Mitsubishi Denki К.К.

115. Патент 5381869 США Электроусилитель с датчиками момента,1995 /Peter Norton.

116. Патент 5481457 США Система рулевого управления автомобиля,1996 / Honda Giken Kogyo К.К.

117. Патент 5480000 США Устройство электроусилителя рулевого управления, 1994 /Коуо Seiko Со.

118. Патент 5327986 США Электродвигатель системы рулевого управления, 1993 /Unisia Jesa Corp.

119. Патент 4875539 США Система управления электродвигателем рулевого управления, 1988 /Hitachi Automotive Engineering Co.

120. Патент 5517415 Система управления электроусилителем руля, 1994 / США TRW Inc.

121. В.В. Королев, В.В. Ермаков, В.Н. Дата. Электронный блок управления системы электромеханического усилителя рулевого управления автомобиля // Москва: ПТИС, 2001, с.41-43.

122. В.В. Королев, В.В. Ермаков, В.Н. Лата, Н.А. Болоян. Обзор датчиков момента, применяемых в электроусилителях руля // Автотракторное электрооборудование, 2002, №2, с.29-31.

123. В.В. Королев, В.В. Ермаков. Вентильно-индукторный привод электроусилителя руля // Автотракторное электрооборудование, 2004, № 12, с.26-28.

124. В.В. Королев, В.В. Ермаков, А.С. Перминов. Система электромеханического усилителя рулевого управления // Автотракторное электрооборудование, 2004, №3, с. 14-17.

125. В.В. Королев, В.В. Ермаков, А.С. Перминов. Алгоритм работы электромеханического усилителя руля // Автомобильная промышленность, 2004, №10, с.21-24.

126. В.В Королев. Способы бездатчиковой самокоммутации вентильно-индукторного привода // Проблемы электротехники, электроэнергетики иэлектротехнологии: Материалы всероссийской научно-технической конференции, Тольятти: ТГУ, 2004, с.79-81.

127. В.В. Королев. Система управления электроусилителя руля // Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии: Материалы всероссийской научно-технической конференции, Тольятти: ТГУ, 2004, с.44-46.

128. Vdss = 30V RDS(on) = 0.006П b = 140A<5>1. Parameter Max. Units1.@TC = 25'C Continuous Drain Current, Vgs @ 10V 140®lD@Tc = 100eC Continuous Drain Current, VGs @ 10V 98© A1.m Pulsed Drain Current Ф 470

129. Pd@Tc = 25'C Power Dissipation 200 W1.near Derating Factor 1.3 wrc

130. Vgs Gate-to-Source Voltage ±16 V

131. Eas Single Pulse Avalanche Energy © 610 mJ1.r Avalanche Current® 71 A

132. Ear Repetitive Avalanche Energy® 20 mJdv/dt Peak Diode Recovery dv/dt ® 5.0 V/ns

133. Tj Operating Junction and -55 to + 175

134. Tstg Storage Temperature Range •c

135. Soldering Temperature, for 10 seconds 300 (1.6mm from case)

136. Mounting torque, 6-32 or M3 screw. 10 Ibf-in (1.1N*m)1. Thermal Resistance

137. Parameter Min. Тур. Max. Units

138. Rejc Junction-to-Case - 0.75 °c/w

139. Rocs Case-to-Sink, Flat, Greased Surface 0.50 -

140. Ultrafast, Soft Recovery Diode1. VR = 600V VF(typ.)*= 1.4Vlf(av) = 8.0A Qrr (typ.)= 65nC1.rm = 5.0A tn(typ.)= 18ns di(rec)M/dt(typ.) = 240A/ps1. TO-22QAC1. Parameter Max. Units

141. Vr Cathode-to-Anode Voltage 600 V1. @ To = 25*C Continuous Forward Current A1.@TC= 100'C Continuous Forward Current 8.0fsm Single Pulse Forward Current 601.rm Maximum Repetitive Forward Current 241.r® Maximum Single Pulse Avalanche Current 0.5

142. PD @ Tc = 25"C Maximum Power Dissipation 36 W

143. Pd@Tc = 100'C Maximum Power Dissipation 14

144. Tj Tstg Operating Junction and Storage Temperature Range -55 to+150 С125'C4/8/97