一种汽车电动助力转向系统的阻尼控制器的制作方法

本发明涉及一种控制技术，特别是一种汽车电动助力转向系统的阻尼控制器。

背景技术：

汽车电动转向系统控制中，为抑制回正超调、提高汽车的操稳性，现有技术是在电机电流控制环上增加一控制环。一般的机械产品确定后，系统结构的摩擦系数就无法更改了，电动助力转向系统需要对该摩擦系数进行软件匹配，可实现静态的阻尼控制。因为实际上汽车在各个车速下，所需的阻尼并非一成不变，根据驾驶习惯的统计，随着车速的增加，阻尼电流需要提升；而实际上，传统的阻尼控制往往只注重随车速变化的趋势，而忽略了另外一个重要因素，而导致阻尼控制不合理。本文考虑了另外一个重要因素，即助力转矩对阻尼电流的影响，通常是把它作为阈值处理，当大于某一设定阈值，则关闭阻尼电流。而传统的阻尼控制偏向硬着陆，所以存在以下问题：

1、稳定性问题和安全问题；低速手力过沉或高速手力偏轻，所以会带来一定的安全隐患；

2、任何非必要的阻尼可能导致：惯性或粘滞的转向感觉，回位时会超调或回位过慢。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种在不同车速下转向手力稳定和转向回位准确的一种汽车电动助力转向系统的阻尼控制器。

实现本发明目的的技术方案是，包括助力扭矩阈值模块、粘滞阻尼模块、车速阻尼限幅模块和乘法器一的串联电路，其特征在于：低通滤波器D6与助力扭矩变化率窗函数串联电路的输入、输出端分别与助力扭矩信号和乘法器二连接，助力扭矩窗函数的输入端和输出端分别与助力扭矩信号和所述乘法器二连接，所述乘法器二的输出端与解藕滤波器的输入端连接，所述解藕滤波器的输出端与所述乘法器一的另一端连接，该乘法器一的输出端与电机连接。

本发明与现有技术比较具有不同车速下转向手力稳定和转向复位准确的显著优点。

附图说明

图1是本发明方框原理图；图2是本发明阻尼控制模块图；图3是助力扭矩窗函数输入输出特性示意图；图4是助力扭矩变化率窗函数输入输出特性示意图；图5是不同车速条件下阻尼电流曲线示意图。

具体实施方式

为了克服现有技存在的上述缺陷，本发明采用下述技术方案，如图2-5所示，本发明电动助力转向系统的阻尼控制技术方案由两部分组成：阻尼控制方框结构和助力扭矩变化率窗函数原理结构。

阻尼控制方框结构8为现有控制技术，它由助力扭矩阈值模块11、粘滞阻尼模块12和车速阻尼限幅模块13组成。汽车在不同车速下所需要的阻尼并非一成不变，根据驾驶实际统计，随着车速的提高，阻尼电流需要提升，然而现有技术对阻尼的控制只注重车速变化的因素，而未考虑助力转矩对阻尼电流的影响，虽然对此有所考虑，但通常是对其作为阈值处理，当大于设定的某一阈值时，才关闭阻尼电流，这种粗放式的阻尼控制导致背景技术中转向稳定性不好和回位超调或回位过慢的缺限。为解决此问题，在现有技术阻尼控制框图结构基础上增加如下控制结构，如图2所示，低通滤波器D6与助力扭矩变化率窗函数模块10连接，助力扭矩窗函数模块9与上述低通滤波器和助力扭矩变化率窗函数模块串联电路相并联，助力扭矩信号分别与上述串联电路和并联电路的输入端连接，该串联电路和并联电路的输出端分别与乘法器二连接，该乘法器二的另一端与解藕滤波器的输入端连接，乘法器一的两个输入端分别与所述车速阻尼限幅模块的输出端和所述解藕滤波器的输出端连接，该乘法器一的输出端输出阻尼电流。

本发明控制电路中的下路电路8的阻尼电流值为：

本发明控制电路中的上路电路分支的计算如下：9为助力扭矩窗函数，如图3为助力扭矩输入后，对其大小进行处理，得到阻尼扭矩因子1，其计算公式如下：

10为助力扭矩变化率窗函数，其输入输出特性如图4，即上路分支管柱转速变化率的处理，因为驾驶员在驾驶过程中使用的手力存在变化。其计算公式如下：

低通滤波器(其截止频率为D6)和解耦滤波器(其截止频率为D5)，其表达式均为：

当前时刻为滤波后的阻尼扭矩因子；前一时刻为滤波后的阻尼扭矩因子的前一个值再进行下一次计算时，前一时刻会存储当前时刻计算的值；滤波器可调参数是指D5,D6；FS为滤波器迭代该函数的迭代率。

实施例

对涉及的输入变量设计如下：

助力扭矩：3Nm

管柱转速：10Revs/s

车速：8km/h

下路电路分支计算：

1.5×(10-0)²+1.5×(10-0)＝150+15＝165

因为计算结果165大于D2＝0.8，所以改进前的阻尼电流最终结果为0.8A的阻尼电流

上路电路分支计算：

对助力扭矩先滤波的目的是使得输入没有其他参杂的抖动，为了排除毛刺信号，考虑到输入是3Nm，计算的信息并不是足够的，需要考虑到扭矩在单位时间的变化量，在这里在给个设定：助力扭矩变化率为40Nm/s

所以最后进入到滤波器的阻尼扭矩因子

阻尼扭矩因子＝0.5×0.24＝0.12

如果是快打方向盘(频率在20Hz以上)，则上路分支被完全抑制，则最后的阻尼因子＝0，

而如果是慢打方向盘(频率在20Hz以内)，则上路分支的最后阻尼因子为0.12,所以改进后的阻尼电流应为0.8×0.12＝0.096A。

本发明的优点是，从上面实例可以对比出——改进前后的阻尼电流差异，如果是传统的，则会对正常的助力产生明显的阻碍，对低速转向的轻便不利，而改进后，明显弱化了阻尼电流，起到了随车速随助力扭矩变化，实现更加合理的阻尼控制。