一種無角度信號的電動助力轉向回正補償控制裝置的製作方法

2023-08-03 22:13:41 2

專利名稱：一種無角度信號的電動助力轉向回正補償控制裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種無角度信號的電動助力轉向回正補償控制裝置。
背景技術：
電動助力轉向隨著節能，精細化控制等優點近年得到了廣泛的應用，在通過對電 機實施基本助力電流，對方向盤實施基本輔助力矩，以減輕方向盤操舵力時，一般需要同時 實施在基本助力電流外的各種補償，以得到較好的動態性能。其中一項很重要的補償就是 回正補償。由於電動助力轉向的原理性缺陷，一般其回正性能較液壓助力轉向要差一些，最 大的影響是電機和減速機構的摩擦，以及電機轉子的慣性。摩擦會削減甚至抵銷輪胎的回 正力矩，使方向盤迴正變慢甚至卡滯。電機轉子的慣性會迅速降低回正加速度，使回正速度 變慢。在沒有角度信號時，由於無法知道車輛行駛方向角度信息，很難建立數學模型，得 到角度信息。如專利CN03278810提到通過對電動機的轉速積分得到方向盤轉角，以減少方 向盤轉角測量元件，這個方案即使在純理論上也是不成立的。至少有兩個原因造成它的不 成立首先，眾所周知的原因，在數學上，積分運算與微分運算不一樣，它的運算值除了積分 值以外，還包括歷史狀態值。同樣的一個算子，某個時刻的狀態不同，下一刻的積分就不同， 不知道某一時刻的角度絕對值，根本就不可能通過積分得到下一時刻的角度值；其次，即使 知道某一時刻的角度絕對值，也無法知道下一時刻的角度值，因為通過對電機的端子電壓 和電機電流，通過電磁感應的方式計算電機轉速時，只能得到一個大約的估算，其誤差非常 之大，對這樣的一個非常大的誤差進行積分，積分後的非常誇張的角度誤差積累導致這個 積分而成的角度值在數學上已經不具備實際意義，純粹只是一個文字上的概念而已。另外一種技術方案，在現有的控制器中用得比較多。通過對電動機轉速的估計，從 而估計回正趨勢狀態，根據此回正趨勢狀態，通過模糊邏輯，施加一個回正補償電流，以改 善回正。此方法確實對加快回正有明顯效果。但它也存在兩個問題。首先是方向盤開始旋 轉，旋轉和結束旋轉這幾種狀態下，對應於電機旋轉與不旋轉兩種狀態，這兩種狀態之間是 嚴重非線性或者說是臺階性質的，而在狀態切換時，輪胎回正力矩並不是臺階性質的，而是 平滑過渡的，這就導致在狀態切換時方向盤忽輕忽重，嚴重惡化手感。雖然可以通過其它 措施降低這種狀態切換時的操舵力不連續感，但這些措施本身又有可能惡化回正性能，得 不償失。其次，通過這種回正補償得到的電機補償電流，由於它與實際的輪胎回正力矩之間 非線性嚴重，在方向盤迴正時，雖然它回正了，有可能是一種」假」回正。方向盤的操舵力， 以及回正情況，表現在手感上能夠給駕駛者提供一種信息反饋，表明輪胎和地面的附著力 情況，如果強行通過電機將方向盤拉回某一個位置，和地面附著力情況完全不吻合，造成完 全」假」的回正效果，回正電流加得太大或者匹配不好時，甚至有可能造成短時間的車輛輕 微失控，雖然這種短時間的輕微失控不會帶來很嚴重的後果，但它不是完全按照駕駛者的 實際意圖工作的，嚴重時會造成駕駛者一定程度的慌亂，或者評價降低。

發明內容
本發明所要解決的技術問題在於提供一種無角度信號的電動助力轉向回正補償控制裝置，能夠提供回正補償電流，改善回正性能。為解決上述現有的技術問題，本發明採用如下方案一種無角度信號的電動助力 轉向回正補償控制裝置，包括與方向盤轉向系統輸出軸連接的電機、與電機連接的控制器， 所述控制器包括回正補償控制模塊、與回正補償控制模塊連接的驅動模塊。作為優選，所述回正補償控制模塊包括回正力矩估計模塊、與電機連接的電機旋 轉角速度估計模塊、與電機旋轉角速度估計模塊連接的電機旋轉角加速度估計模塊，所述 電機旋轉角速度估計模塊和電機旋轉角加速度估計模塊均與回正力矩估計模塊相連。作為優選，所述回正力矩估計模塊上連接有方向盤扭矩傳感器和車速傳感器。方 向盤扭矩傳感器對施加在方向盤上的扭矩進行檢測，車速傳感器對車輛的速度進行檢測， 兩者將檢測出的信號傳送給回正力矩估計模塊。有益效果本發明所要解決的技術問題在於提供一種無角度信號的電動助力轉向回正補償 控制裝置，通過對輪胎回正力矩的估計，並綜合方向盤扭矩，電機旋轉角速度和角加速度以 及車速，能夠提供回正補償電流，改善回正性能。


圖1為本發明的結構示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，一種無角度信號的電動助力轉向回正補償控制裝置，包括與方向盤 轉向系統輸出軸1連接的電機2、與電機2連接的控制器3，所述控制器3包括回正補償控 制模塊31、與回正補償控制模塊31連接的驅動模塊32。所述回正補償控制模塊31包括回 正力矩估計模塊311、與電機2連接的電機旋轉角速度估計模塊312、與電機旋轉角速度估 計模塊312連接的電機旋轉角加速度估計模塊313，所述電機旋轉角速度估計模塊312和 電機旋轉角加速度估計模塊313均與回正力矩估計模塊311相連。所述回正力矩估計模塊 311上連接有方向盤扭矩傳感器4和車速傳感器5。主要輸入信號有扭矩信號，車速信號，電機端子電壓，電機驅動電流。回正補償控 制模塊31由整車的回正力矩估計模塊311，電機旋轉角速度估計模塊312和電機旋轉角 加速度估計模塊313組成，根據這三個模塊的估計值，對回正補償控制電流的大小和方向 實施控制，並通過驅動模塊32，在電機上實現驅動電流，從而實現對轉向系統的回正補償控 制。電機旋轉角速度估計模塊312，為通過對測量電機端子電壓，電機驅動電流，以及 對電機直流電阻和電磁感應係數的標定而得到，設電機端子電壓V，電機驅動電流I，電機 直流電阻R，電機角速度W，電磁感應係數K。則V = R*I+K*w。其中，電機常溫下的直流電 阻R和電磁感應係數K通過實驗測量和標定，並通過控制器測溫電路按照漆包銅線的電阻 溫度曲線進行適當修正。電機端子電壓V和驅動電流I通過控制器測量得到。將輸出的電 機角速度W通過一個帶通濾波器，以濾除電機角速度估計模塊產生的最主要的直流誤差以及電機轉速不可能達到的高轉速區噪聲。電機的旋轉角加速度估計模塊313是通過對電機旋轉角速度估計模塊312得到的 旋轉角速度進行微分運算實現的，可以通過帶通濾波器代替微分運算，以降低微分或者差 分所造成的噪聲，帶通濾波器的低端截止頻率設置在方向盤通常回正速度對應的電機角加 速度附近，如零點幾赫茲，為了增加微分增益，可以採用高階帶通濾波器，以增加低端截止 頻率處曲線上升斜率。
回正補償電流是回正力矩估計模塊311輸出值和系統摩擦力矩設定值的線性組 合，隨著回正力矩估計模塊311的輸出值的增大而增大。回正補償電流隨著電機旋轉角速 度估計模塊312的輸出值的增大而減小。回正補償電流隨著方向盤扭矩的增大而減小。隨 著車速的上升，回正補償電流減小。根據方向盤扭矩傳感器4測出的方向盤扭矩、系統轉動慣量、電機旋轉角加速度 估計模塊313輸出值和系統摩擦設定值，對輪胎回正力矩進行估計。設方向盤扭矩為Tm，系 統轉動慣量折算到方向盤輸入軸後為G，電機旋轉角加速度根據減速比折算到方向盤輸入 軸後為W，輪胎回正力矩根據減速比折算到方向盤輸入軸後為Tt。系統摩擦力和摩擦力矩 折算到方向盤輸入軸後的摩擦力矩為Tf。則根據動力學原理，G*W = Tt-Tf-Tm。通過電機 旋轉角加速度估計模塊輸出值W，扭矩傳感器信號值Tm，並通過實驗測定系統轉動慣量G， 預先根據不同車型實際情況人為設定的系統摩擦力矩Tf，即可得到輪胎回正力矩Tt。得到 的輪胎回正力矩Tt，經過帶通濾波器進行濾波，以平滑摩擦以及電機旋轉角加速度估計模 塊輸出值的誤差等非線性影響。
權利要求
一種無角度信號的電動助力轉向回正補償控制裝置，包括與方向盤轉向系統輸出軸(1)連接的電機(2)、與電機(2)連接的控制器(3)，其特徵在於所述控制器(3)包括回正補償控制模塊(31)、與回正補償控制模塊(31)連接的驅動模塊(32)。
2.根據權利要求1所述的一種無角度信號的電動助力轉向回正補償控制裝置，其特徵 在於所述回正補償控制模塊(31)包括回正力矩估計模塊(311)、與電機(2)連接的電機 旋轉角速度估計模塊(312)、與電機旋轉角速度估計模塊(312)連接的電機旋轉角加速度 估計模塊(313)，所述電機旋轉角速度估計模塊(312)和電機旋轉角加速度估計模塊(313) 均與回正力矩估計模塊(311)相連。
3.根據權利要求2所述的一種無角度信號的電動助力轉向回正補償控制裝置，其特徵 在於所述回正力矩估計模塊(311)上連接有方向盤扭矩傳感器(4)和車速傳感器(5)。
全文摘要
本發明提供一種無角度信號的電動助力轉向回正補償控制裝置，包括與輸出軸連接的電機、與電機連接的控制器，所述控制器包括回正補償控制模塊、與回正補償控制模塊連接的驅動模塊。能夠提供回正補償電流，改善回正性能。
文檔編號B62D5/04GK101966855SQ20101028568
公開日2011年2月9日 申請日期2010年9月17日 優先權日2010年9月17日
發明者許正慶 申請人:杭州正強電子技術有限公司