[发明专利]电动助力转向系统的转向控制方法和设备

说明书

一种电动助力转向系统的转向控制方法和设备，该方法可以包括：由控制器设置包括设在方向盘和齿条之间的反作用力设备的虚拟转向模型；由该控制器导出用于该虚拟转向模型的状态方程，该状态方程将方向盘、反作用力设备和齿条的动量表示为状态方程的状态变量；由该控制器通过该状态方程的数值积分来确定作用于该反作用力设备中的目标转向扭矩；以及由该控制器反馈控制该电动助力转向系统的转向电机控制量，以使得该电动助力转向系统的转向扭矩与该目标转向扭矩一致。

技术领域

本发明涉及电动助力转向系统的转向控制方法和设备，其中，使用虚拟转向模型对转向系统的特性进行多种改变，以预测转向性能，从而提高转向控制技术的开发效率。

背景技术

对于现有的开环电动助力转向(MDPS)控制，可以通过分配硬件的方式来改变性能，并且需要重复进行调谐来获得期望的目标转向性能。

然而，可以通过闭环反馈控制来克服开环控制的问题。

也就是说，根据查表法进行的反馈控制生成并反馈控制目标转向扭矩作为待控制对象，并且对其进行反馈，从而与开环控制相比提高控制鲁棒性和调谐效率。

然而，对于反馈控制，在映射出反馈控制器的初始阶段，难以预测控制逻辑性能。因而，需要提高开发效率的方法。

在本发明的该背景技术部分中公开的信息仅用于增强对本发明的整体背景的理解，并且可不被视为承认或任何形式地暗示该信息构成对于本领域技术人员而言已知的现有技术。

发明内容

本发明的各方面旨在提供电动助力转向系统的转向控制方法和设备，其中，使用虚拟转向模型对转向系统的特性进行多种改变以预测转向性能，从而提高转向控制技术的开发效率。

根据本发明的各个方面，提供了一种电动助力转向系统的转向控制方法和设备，该转向控制方法包括：由控制器设置包括设在方向盘和齿条之间的反作用力设备的虚拟转向模型；由控制器导出用于虚拟转向模型的状态方程，该状态方程将方向盘、反作用力设备和齿条的动量表示为状态方程的状态变量；由控制器通过状态方程的数值积分来确定作用于该反作用力设备中的目标转向扭矩；以及由控制器对电动助力转向系统的转向电机控制量进行反馈控制，以使得电动助力转向系统的转向扭矩与目标转向扭矩一致。

在虚拟转向模型中，转向角速度和齿条力可以被用作该虚拟转向模型的输入变量；方向盘的惯性、作为反作用力设备的扭杆的刚性、扭杆阻尼器、柱摩擦力、小齿轮半径和齿条的重量可以被用作虚拟转向模型的系统特征参数；并且由虚拟转向模型的输入变量与虚拟转向模型的系统特征参数之间的关系确定的目标转向扭矩可以被用作虚拟转向模型的输出变量。

可通过使用键合图导出虚拟转向模型的状态方程。

可通过将扭杆的扭转位移、齿条动量、方向盘动量和齿条位移设置为状态方程的状态变量来导出状态方程。

目标转向扭矩可以由以下等式确定：

T_{q_ref}：目标转向扭矩

K_t：扭杆的刚性

q₅：扭杆的扭转位移

B_t：扭杆阻尼器的阻尼常数

扭杆的扭转位移的微分值。

辅助增益可以乘以目标转向扭矩，并且可以根据等式所示的辅助增益来改变目标转向扭矩。

这里，0辅助增益(K_a)≤1。

可通过改变虚拟转向模型的系统特征参数中的至少一个来改变目标转向扭矩。