[发明专利]一种无扭矩传感器的汽车电动助力转向系统

权利要求书

1.一种无扭矩传感器的汽车电动助力转向系统，包括控制单元(ECU)、角度传感器 和助力电机；其特征在于，所述控制单元(ECU)根据建立的无扭矩传感器汽车电动助力 转向系统的状态空间数学模型，执行改进的卡尔曼观测器算法，以系统状态分量助力电机 转子角度为测量输入，观测出转向柱转角θ_c、电机电流i和齿条位移p，由式 K_c为转向柱刚度系数，r_p为小齿轮半径； 得到转向柱扭矩量T_c，由此建立起无扭矩传感器EPS闭环控制系统控制电机的助力扭矩；

所述改进的卡尔曼观测器算法是一种在线最小方差递推算法，它能一边采集数据一边 计算，实现对系统状态的实时观测，执行步骤包括：

首先初始化卡尔曼观测器算法，即给初始状态和初始方差赋值；

由检测电路先测量出k+1时刻的助力电机转子角度值y_k+1；

利用上一时刻的估计值代入中计算出此时刻的预测值u＝[T_d v]^T，再由计算出梯度矩阵G_k+1和H_k+1，并得到二者的转置矩阵和T_d作为转向盘输入转矩，v为电机端电压；系统矩阵A， 输入矩阵B以及输出矩阵C分别为：

A=0100000-KcJc-BcJc00-KcJcrp00000100000-KmJm-BmJm-kmGJmrp0kJm0000010KcMrrp0KmGMrrp0-(KtMr+KcMrrp2+KmG2Mrrp2-BrMr0000-kL00-BL,]]>

B=00001Jc000000001Jc,]]>C＝[0010000]；

其中J_c为转向柱转动惯量，B_c为转向柱阻尼系数，K_c为转向柱刚度系数，J_m为电机 轴转动惯量，B_m为电机轴阻尼系数，K_m为电机轴刚度系数，G为减速机构减速比，k为 助力电机转矩系数，M_r为齿条质量，B_r为齿条阻尼系数，K_t为齿条的弹性系数，r_p为小齿 轮半径；

用上一时刻的协方差矩阵计算出当前时刻的协方差矩阵预测值， 之后计算得到增益矩阵k_ok+1，

用估算出当前时刻的状态估计值由计算 出当前转向柱扭矩量T_ck+1；

用计算得到出当前时刻的协方差矩阵估计值。