[发明专利]脉冲宽度调制的伺服机构的电压补偿

说明书

本发明涉及控制传动装置用的闭环控制系统，例如车辆变速箱换档用的控制系统。

在现有技术中，控制电路已被用于驱动传动机构，例如，在此描述的本发明的优选实施例中，用于驱动变速箱换档伺服机构使之到达各种位置。然而，在现有的变速箱换挡机构中，由于随着用于驱动电动机以使换档机构运动的车辆蓄电池的电压变化，控制环路的增益变化，因而换档特性不一定总是最佳。例如当蓄电池电压为12伏时为获得良好特性所选的控制电路的增益常数，当蓄电池电压为其它值例如14伏时就不合适。不同的蓄电池电压引起电动机的不同增益。

为此，本发明的一个目的是提供一种传动机构控制系统，此系统包括一个具有用可变动率电源如蓄电池供电的电动机的闭环伺服机构，其中蓄电池电压的变化用PWM补偿，因而，电动机的功率增益与蓄电池电压无关，但它仍与伺服机构的误差信号相关。

本发明的另一个目的是提供一种传动机构控制系统，其中，伺服机构误差信号控制脉冲宽度调制信号，使电动机迅速转换成接通和断开，并且脉冲宽度也受一个响应于蓄电池电压的信号控制。

本发明的再一个目的是提供一种控制系统，其中，用于补偿电压变化的控制信号由标准电压与蓄电池瞬时电压之比的平方导出。

本发明的又一个目的是提供一种控制系统，其中，用永磁(PM)电动机驱动伺服机构，例如换档变速装置，用脉冲宽度调制信号将蓄电池转换到PM电动机的衔铁端，脉冲宽度调制信号的工作循环受来自伺服机构的误差信号和蓄电池电压两者控制。

本发明还有一个目的是提供一种控制系统，其中蓄电池电压的变化对电动机的影响通过改变加到电动机上的PWM信号的脉冲宽度加以补偿，而且闭环伺服机构的至少一个参数随换档作用的至少一个特性自动地自适应地改变。

本发明的其它目的是提供实现上述装置的功能的各种方法。

本发明解决车辆电动机可接变化电压源的情况下借助电动机所带动的车辆传动机构传动机械负载的问题。电动机根据反馈位置误差信号传动机械负载。误差信号控制脉冲宽度调制开关。虽然脉冲宽度调制开关将电动机与变化电压源连接起来，但在本发明的情况下电动机的性能基本上与电压变化无关。这是通过检测变化着的电压再处理检测结果，从而提供电压补偿信号达到的。接着根据误差信号和电压补偿信号控制开关的脉冲宽度调制工作循环，从而使电动机的性能基本上与电压源的电压变化无关。

本发明提供了一种借助车辆传动机构传动机械负载的方法，传动机构具有由电动机按传动指令驱动的机构；用于接收传动指令和来自传感器的反馈信号的控制装置，传感器读出机构的位置，以提供并处理一个误差信号；和可用脉冲宽度调制开关连接到电动机的电压可变化的电压源，其特征在于该方法包括下列步骤：读出电压源的变化的电源电压并处理其结果，并确定标准电压与变化电压之间的比率；对比率进行平方运算，产生一个经过平方的比率信号；和根据(a)来自控制装置的处理信号的误差信号和(b)经过平方的比率信号，控制开关的脉冲宽度调制的工作循环；工作循环随误差信号和电压源的电压比率的平方两者变化，因此，电动机的性能与误差信号有关，而与电压源的电压变化无关。

根据本发明的一种借助换档传动系统转换齿轮变速箱的方法，换档传动系统具有一个按传动指令由电动机驱动的换档机构；一个用于接收传动指令和来自传感器的反馈信号的控制装置，传感器读出换档机构的位置，用以提供并处理一个误差信号；和一个电压变化的电压源，该电压源由脉冲宽度调制开关连接到电动机上，其特征在于该方法包括下列步骤：读出变化的电源电压并处理其结果以提供一个电压补偿信号；根据(a)来自控制装置的处理过的误差信号和(b)电压补偿信号控制开关的脉冲宽度调制的工作循环；根据误差信号和电压补偿信号改变工作循环，电动机的性能基本上与电压源的电压变化无关；根据电压补偿信号控制工作循环的步骤包括如此控制工作循环，即，使电动机的功率增益与电源的电压变化无关；且其中，读出变化的电源电压并处理其结果的步骤包括确定标准电压对变化的电源电压的比率，根据电压补偿信号控制工作循环的步骤包括用比率的平方乘以处理过的误差信号。