一种基于高精度高响应扭矩闭环的模拟赛车装置及算法的制作方法

本发明涉及模拟赛车，尤其涉及一种基于高精度高响应扭矩闭环的模拟赛车装置及算法。

背景技术：

1、在全球，模拟赛车系统的数目呈指数增长，近三年来，其年增长率达 30%左右，到2022 年，模拟赛车基座的销售数量估计是50万台以及其他周边配套产品。未来将有越来越多的玩家进入市场，外资和中国本土模拟赛车供应商之间的竞争将会越来越激烈，未来的增长潜力巨大。

2、模拟赛车基座普遍存在由于转矩开环，导致转矩不精准，动态响应差的问题，而这种问题正是模拟赛车基座的关键技术，许多企业也需要迫切解决这项问题，市场需求大。

3、要想实现扭矩闭环，传统的那种在机器人上用的扭矩传感器，属于动态扭矩传感器，随着电机的转动而测量扭力，但不能对外界施加的力进行精准测量。本发明自行设计静态扭矩传感器，能精确感知方向盘的力反馈，精度为0.1%。

4、扭矩闭环有加力反馈单元，可感知方向盘的力输出，属于闭环控制。常常被使用在机械臂玻璃磨边等需要对力进行精准控制的场合。同时由于模拟赛车基座的局限性，对相应的结构，硬件以及算法提出了巨大的挑战。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于高精度高响应扭矩闭环的模拟赛车装置及算法。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种基于高精度高响应扭矩闭环的模拟赛车装置及算法，包括快拆模块、电机模块、传感模块和套筒；所述电机模块一端与所述传感模块连接，所述传感模块置于所述套筒内；所述套筒一端设置有一连接座，所述连接座一端与所述套筒连接，所述连接座另一端置于所述快拆模块内；所述快拆模块一端与方向盘连接。

4、优选的，所述快拆模块包括固定座、外罩和快拆控制板，所述固定座一端与所述方向盘连接，所述连接座一端置于所述固定座内；所述外罩套设于所述固定座上，所述快拆控制板置于所述固定座内；所述方向盘内设置有方向盘控制板，所述快拆控制板与所述方向盘控制板电性连接。

5、优选的，所述电机模块包括电机主体，所述电机主体两端分别设置有前盖和后盖；所述电机主体内设置有一电机轴，所述电机轴一端穿过所述电机主体并置于所述套筒内并与所述传感模块连接。

6、优选的，所述传感模块包括扭力传感器、膨胀套和转接套；所述膨胀套套设于所述电机轴上，所述转接套套设于所述膨胀套上；所述扭力放大器套设于所述转接套上并分别于所述转接套和所述套筒连接。

7、优选的，所述传感模块还包括信号放大器，所述信号放大器置于所述扭力传感器一侧；所述信号放大器一端与所述扭力传感器连接，所述信号放大器另一端与所述快拆控制板连接。

8、优选的，所述电机主体一侧还设置有滑环，所述滑环与所述电机主体连接；所述滑环包括定子、转子，所述定子套设于所述转子上；所述定子与所述电机主体连接，所述转子与所述电机轴连接；所述转子上设置有滑环信号线，所述滑环信号线穿过所述电机轴和所述连接座并与所述快拆控制板连接。

9、优选的，所述滑环还包括一滑环头，所述滑环头一端与所述转子连接；所述电机主体一侧位于所述后盖内设置有一电机控制板，所述电机控制板上设置有一编码器，所述滑环头与所述编码器位置相对应。

10、一种基于高精度高响应扭矩闭环的算法，包括：静态扭力传感器检测方向盘扭力；快拆控制板进行信号放大以及数据转换；通过滑环和滑环信号线进行数据传输；电机控制板接收扭力数据进行扭矩闭环算法实现。

11、与现有技术相比，本发明的有益效果是:

12、本发明设计一种基于高精度高响应扭矩闭环的模拟赛车装置及算法，扭矩传感器安装在方向盘与电机之间的电机轴上，靠近方向盘，能精准感知方向盘的力，从而进行控制；静态扭力传感器检测方向盘扭力，快拆控制板进行信号放大以及数据转换，通过滑环和滑环信号线进行数据传输，电机控制板接收扭力数据进行扭矩闭环算法实现；转矩闭环采用增量式pi调节输出，与转矩前馈进行累加输出给定电流，对电流进行限幅处理，组成整个转矩闭合，跟电流闭环组合双闭环的形式，提高转矩精度控制，从而使在模拟赛车的时候，能够真实的模拟出跑车在过路肩，草地，沙地，装完等情况下，给人以真实的感觉，从而提高用户的使用体验，特别是针对赛车手带来极致的体验。

技术特征：

1.一种基于高精度高响应扭矩闭环的模拟赛车装置，其特征在于，包括快拆模块、电机模块、传感模块和套筒；所述电机模块一端与所述传感模块连接，所述传感模块置于所述套筒内；所述套筒一端设置有一连接座，所述连接座一端与所述套筒连接，所述连接座另一端置于所述快拆模块内；所述快拆模块一端与方向盘连接。

2.根据权利要求1所述一种基于高精度高响应扭矩闭环的模拟赛车装置，其特征在于，所述快拆模块包括固定座、外罩和快拆控制板，所述固定座一端与所述方向盘连接，所述连接座一端置于所述固定座内；所述外罩套设于所述固定座上，所述快拆控制板置于所述固定座内；所述方向盘内设置有方向盘控制板，所述快拆控制板与所述方向盘控制板电性连接。

3.根据权利要求2所述一种基于高精度高响应扭矩闭环的模拟赛车装置，其特征在于，所述电机模块包括电机主体，所述电机主体两端分别设置有前盖和后盖；所述电机主体内设置有一电机轴，所述电机轴一端穿过所述电机主体并置于所述套筒内并与所述传感模块连接。

4.根据权利要求3所述一种基于高精度高响应扭矩闭环的模拟赛车装置，其特征在于，所述传感模块包括扭力传感器、膨胀套和转接套；所述膨胀套套设于所述电机轴上，所述转接套套设于所述膨胀套上；所述扭力放大器套设于所述转接套上并分别于所述转接套和所述套筒连接。

5.根据权利要求4所述一种基于高精度高响应扭矩闭环的模拟赛车装置，其特征在于，所述传感模块还包括信号放大器，所述信号放大器置于所述扭力传感器一侧；所述信号放大器一端与所述扭力传感器连接，所述信号放大器另一端与所述快拆控制板连接。

6.根据权利要求5所述一种基于高精度高响应扭矩闭环的模拟赛车装置，其特征在于，所述电机主体一侧还设置有滑环，所述滑环与所述电机主体连接；所述滑环包括定子、转子，所述定子套设于所述转子上；所述定子与所述电机主体连接，所述转子与所述电机轴连接；所述转子上设置有滑环信号线，所述滑环信号线穿过所述电机轴和所述连接座并与所述快拆控制板连接。

7.根据权利要求6所述一种基于高精度高响应扭矩闭环的模拟赛车装置，其特征在于，所述滑环还包括一滑环头，所述滑环头一端与所述转子连接；所述电机主体一侧位于所述后盖内设置有一电机控制板，所述电机控制板上设置有一编码器，所述滑环头与所述编码器位置相对应。

8.一种基于高精度高响应扭矩闭环的算法，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了一种基于高精度高响应扭矩闭环的模拟赛车装置及算法，包括快拆模块、电机模块、传感模块和套筒；电机模块一端与传感模块连接，传感模块置于套筒内；套筒一端设置有一连接座，连接座一端与所述套筒连接，连接座另一端置于快拆模块内；快拆模块一端与方向盘连接；转矩闭环采用增量式PI调节输出，与转矩前馈进行累加输出给定电流，对电流进行限幅处理，组成整个转矩闭合，跟电流闭环组合双闭环的形式，提高转矩精度控制，从而使在模拟赛车的时候，能够真实的模拟出跑车在过路肩，草地，沙地，装完等情况下，给人以真实的感觉，从而提高用户的使用体验，特别是针对赛车手带来极致的体验。

技术研发人员：李金全
受保护的技术使用者：深圳市速魔科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15