用于补偿齿条力中的干扰的设备和方法与流程

本公开涉及一种用于补偿齿条力中的干扰的设备和方法。更具体地，本公开涉及一种用于补偿齿条力中的干扰的设备和方法，该设备和方法能够使获取齿条力的估计值时的延迟最小化，消除齿条力中反映的干扰，从而提升驾驶员体验的转向感的程度。

背景技术：

1、通常，为辅助驾驶员操作方向盘并为驾驶员驾驶车辆提供便利，开发和使用了动力转向系统。开发和使用的动力转向系统分为利用液压的液压转向系统、同时利用液压和电动机的电动力的电动液压转向系统、仅使用电动机的电动力的电动转向系统等。

2、近年来，已经开发和使用线控转向(steer-by-wire，sbw)系统。在sbw系统中，取消了方向盘与车轮之间的转向柱、万向节或小齿轮轴等机械连接设备，通过使用电信号控制与齿条杆连接的电动机的驱动实现车辆转向。

3、sbw系统是车辆的方向盘和驱动轮在机械上彼此断开的转向系统。在sbw系统中，通过电子控制单元(electronic control unit，ecu)接收方向盘的旋转信号，由连接至驱动轮的转向辅助电动机(以下简称“转向电动机”)基于接收到的旋转信号进行操作，从而使车辆转向。

4、sbw系统不具有现有转向系统的机械连接结构。因此，sbw系统具有可能增加随着转向系统的构造而变化的布局设计自由度、提高燃料效率、消除来自车轮的反向输入的干扰等优点。

5、为了在车辆的横向方向上的控制和转向感的程度的控制，识别轮胎内表面上的横向力(传递到齿条杆的力＝齿条力)非常重要，因为该横向力对转向感的程度控制以及对车辆的控制皆有很大的影响。

6、特别地，因为在sbw系统中，齿条杆和驾驶员之间没有物理连接，所以需要测量或估计齿条力并通知驾驶员路面信息。因此，在sbw系统中，对转向的前轮的横向力进行估计和测量。例如，可通过车辆动力学模型或使用转向系统模型估计横向力来估计齿条力。

7、在以这种方式估计的齿条力的值的情况下，由于诸如sbw系统的机构和路面状态的各种原因，可能放大特定频率信号，或者可能会发生干扰。在sbw系统中，方向盘反作用力由齿条力的估计值确定，因此这种干扰降低了驾驶员体验到的转向感的程度。

8、因此，使用了诸如低通滤波器、陷波滤波器或卡尔曼滤波器等滤波器，以便从齿条力的估计值中消除干扰。

9、然而，在相关技术中为消除干扰而使用的滤波器的缺点在于，滤波器的性能越高，延迟越大，并且因高延迟降低了转向的响应度。例如，卡尔曼滤波器在很大程度上取决于转向系统模型的准确程度。因此，卡尔曼滤波器具有难以用于齿条力估计值的缺点。

10、因此，需要开发一种技术，该技术能够使获取齿条力的估计值时的延迟最小化，消除齿条力的估计值中反映的干扰，并提升驾驶员体验的转向感的程度。

11、本公开的背景技术公开于公开号为10-2018-0007393的韩国专利申请(于2018年1月23日公开，名称为“用于控制线控转向系统中的转向的装置及其方法”)。

技术实现思路

1、旨在解决上述问题的本公开的目的是提供一种用于补偿齿条力中的干扰的设备和方法，该设备和方法能够使获取齿条力的估计值中的延迟最小化，消除齿条力的估计值中所反映的干扰，从而提升驾驶员体验的转向感的程度。

2、根据本公开的一方面，提供了一种用于补偿齿条力中的干扰的设备，所述设备包括：存储器；连接至所述存储器的处理器，其中所述处理器获取齿条力的最佳估计值，以使表示所述齿条力的实际值和所述齿条力的估计值之差的误差最小化，从所述齿条力的最佳估计值中提取特定频率分量，并用提取的所述特定频率分量补偿所述齿条力的实际值，从而消除所述齿条力的实际值中反映的干扰。

3、在所述设备中，所述处理器可以在朝使所述误差最小化的方向上执行优化算法，从而可以获得所述齿条力的最佳估计值。

4、在所述设备中，所述处理器可以基于所述误差来定义目标函数，可以将所述优化算法应用于所述目标函数的梯度，从而可以获得所述齿条力的最佳估计值。

5、在所述设备中，所述齿条力的最佳估计值可以包括线性分量和振动分量，所述特定频率分量可以是所述齿条力的最佳估计值中包括的所述振动分量。

6、在所述设备中，所述处理器可以执行从所述齿条力的实际值中减去所述振动分量的算术运算，从而可以消除所述齿条力的实际值中的干扰。

7、根据本公开的另一方面，提供了一种用于补偿齿条力中的干扰的方法，所述方法包括：处理器计算表示齿条力的实际值与齿条力的估计值之差的误差；所述处理器获取用于使所述误差最小化的齿条力的最佳估计值；所述处理器通过执行从所述齿条力的实际值中减去所述齿条力的最佳估计值中包括的特定频率分量的算术运算，消除所述齿条力的实际值中反映的干扰。

8、在所述方法中，在所述处理器获取所述齿条力的最佳估计值时，所述处理器可以朝使所述误差最小化的方向执行优化算法，从而可以获取所述齿条力的最佳估计值。

9、在所述方法中，在所述处理器获取所述齿条力的最佳估计值时，所述处理器可基于所述误差来定义目标函数，可将所述优化算法应用于所述目标函数的梯度，从而可以获得所述齿条力的最佳估计值。

10、在所述方法中，所述齿条力的最佳估计值可以包括线性分量和振动分量，所述特定频率分量可以是所述齿条力的最佳估计值中包括的所述振动分量。

11、根据本公开的一方面的用于补偿齿条力中的干扰的设备和根据本公开的另一方面的用于补偿齿条力中的干扰的方法使用了优化算法。因此，与使用现有滤波器时相比，更多地减少了延迟。此外，与使用现有滤波器时相比，更有效地减少了期望频带中的干扰。这样，可以使齿条力估计值的延迟最小化，同时可以消除期望频率处的干扰。因此，可以提升转向感的程度。

技术特征：

1.一种用于补偿齿条力中的干扰的设备，所述设备包括：

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述处理器朝使所述误差最小化的方向执行优化算法，从而获取所述齿条力的最佳估计值。

3.根据权利要求2所述的设备，其中所述处理器基于所述误差来定义目标函数，将所述优化算法应用于所述目标函数的梯度，从而获取所述齿条力的最佳估计值。

4.根据权利要求1所述的设备，其中所述齿条力的最佳估计值包括线性分量和振动分量，

5.根据权利要求4所述的设备，其中所述处理器执行从所述齿条力的实际值中减去所述振动分量的算术运算，从而从所述齿条力的实际值中消除所述干扰。

6.一种用于补偿齿条力中的干扰的方法，所述方法包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述处理器获取所述齿条力的最佳估计值时，

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述处理器获取所述齿条力的最佳估计值时，所述处理器基于所述误差来定义目标函数，将所述优化算法应用于所述目标函数的梯度，从而获取所述齿条力的最佳估计值。

9.根据权利要求6所述的方法，其中所述齿条力的最佳估计值包括线性分量和振动分量，

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述处理器执行从所述齿条力的实际值中减去所述振动分量的算术运算，从而从所述齿条力的实际值中消除所述干扰。

技术总结
提出了一种用于补偿齿条力中的干扰的设备和方法。所述设备包括存储器和连接至所述存储器的处理器，其中所述处理器获取齿条力的最佳估计值以使表示齿条力的实际值与齿条力的估计值之差的误差最小化，从所述齿条力的最佳估计值中提取特定频率分量，并补偿性地从所述齿条力的实际值中减去提取的所述特定频率分量，从而消除所述齿条力的实际值中反映的干扰。

技术研发人员：金智晟
受保护的技术使用者：现代摩比斯株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17