[发明专利]具有可变加权系数线性组合控制器的电动助力转向系统

说明书

技术领域

本发明属于汽车技术领域，涉及电动助力转向系统，尤其是一种具有可变 加权系数线性组合控制器的电动助力转向系统(Electric Power Steering System，简称EPS)。

背景技术

电动助力转向系统是由传统的机械转向系统(主要包括转向盘，转向轴， 转向器，转向拉杆机构，转向轮)加装扭矩传感器，电子控制单元，转向助力 电机及其减速机构组成。其中，扭矩传感器安装于转向轴上以检测驾驶员操纵 力矩；电子控制单元根据当前的车辆行驶状况以及操纵力矩大小计算出需要给 助力电机提供的驱动电流值；助力电机可安装在转向轴或转向器上，通过减速 机构给驾驶员提供助力力矩，且助力力矩大小可以由软件设置，在不同车速时 设置不同的助力增益，即可以获得理想的转向手感。一般来讲，电子控制单元 的主要控制功能模块包括力矩控制模块(包含有基本助力控制，主动回正控制， 阻尼控制等)，电机电流控制模块和故障诊断模块。

传统的电动助力转向控制系统是通过在基本助力模块中添加力矩微分控制 以达到抑制路面干扰的作用，使用传统的微分控制，需要在不同的车速下通过 反复调试或者通过切换微分增益才能达到抑制路面干扰的目的，但较难在全车 速范围内确保路感性能的要求，而且过程十分繁琐，需要设计人员具有相当的 调试经验，十分耗时。

发明内容

本发明的目的是为了改善电动助力转向系统的路感特性，提供一种具有可 变加权系数线性组合控制器的电动助力转向系统，该系统可以有效地确保电动 助力转向系统在不同车速下的转向助力性能。

为达到以上目的，本发明的技术方案是：一种具有可变加权系数线性组合 控制器的电动助力转向系统，该系统是由传统的机械转向系统(主要包括转向 盘，转向轴，转向器，转向拉杆机构，转向轮)加装扭矩传感器，电子控制单 元，转向助力电机及其减速机构组成的。其中，扭矩传感器安装于转向轴上以 检测驾驶员手上力矩；电子控制单元根据当前的车辆行驶状况以及手上力矩大 小计算出需要给助力电机提供的驱动电流值；助力电机一般安装在转向轴上， 或转向器上，通过减速机构给驾驶员提供助力力矩；一般来讲，电子控制单元 的主要控制功能模块包括力矩控制模块(包含有基本助力控制，主动回正控制， 阻尼控制等)，电机电流控制模块和故障诊断模块。该发明的特点是对基本助力 模块进行改进，设计了一种具有可变加权系数的线性组合控制器，该线性组合 控制器使电动助力转向系统在任何工况下均可以获得所期望的转向助力性能， 并可以保证电动助力转向系统在任何工况下的稳定性。

由于采用了以上技术方案，本发明的有益效果是：在不需要改动现有的电 动助力转向系统的硬件的前提下，通过控制算法的改变，保证了在不同的车速 下电动助力转向系统的转向助力性能。

附图说明

图1是本发明的具有可变加权系数线性组合控制器的电动助力转向系统原 理图。

图2是本发明的具有可变加权系数线性组合控制器的电动助力转向系统所 采用的线性参数变化控制方法(Linear Parametric Variety，简称LPV)原理图。

图3是本发明的具有可变加权系数线性组合控制器的电动助力转向系统模 型示意图。

图4是本发明的具有可变加权系数线性组合控制器的电动助力转向系统LPV 控制器设计原理图。

图5是本发明的具有可变加权系数线性组合控制器的电动助力转向系统的 LPV控制器设计加权函数伯德图。(10Hz)

图6是本发明的具有可变加权系数线性组合控制器的电动助力转向系统的 LPV闭环控制伯德图。(10Hz)

图7是本发明的具有可变加权系数线性组合控制器的电动助力转向系统的 LPV控制器设计加权函数伯德图。(6Hz)

图8是本发明的具有可变加权系数线性组合控制器的电动助力转向系统的 LPV闭环控制伯德图。(6Hz)

图9是本发明的具有可变加权系数线性组合控制器的电动助力转向系统的 鲁棒控制器设计原理图。

图10是鲁棒控制理论原理图。

图11是本发明的具有可变加权系数线性组合控制器的电动助力转向系统的 加入鲁棒控制器后闭环系统和原EPS系统伯德图。

具体实施方式

以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。