[发明专利]汽车电动助力转向系统电机角度计算方法

摘要

本发明为汽车电动助力转向系统电机角度计算方法。包括：用一固定频率的正弦信号作为激励信号输入到电机的旋变器，固定频率的正弦激励信号Asin(ωt)加到旋变器初级绕组R1‑R2时，在次级绕组上会产生一个感应信号，由于次级绕组机械错位90度，两路正弦输出信号彼此间的相位相差90度，旋变器输入和输出电压之间的关系式，对输出信号进行采样，再根据最小二乘法计算出电机角度θ。在EPS系统中采用本技术后，用软件方法实现了电机角度的计算，替代了使用硬件电路实现的方法，从而降低了硬件成本。同时采用软件解码方式降低了对硬件和底层代码的依赖，从而缩短了开发周期。

主权项

1.汽车电动助力转向系统电机角度计算方法，其特征是包括：用一固定频率的正弦信号作为激励信号输入到电机的旋变器，固定频率的正弦激励信号Asin(ωt)加到旋变器初级绕组R1‑R2时，在次级绕组上会产生一个感应信号，由于次级绕组机械错位90度，两路正弦输出信号彼此间的相位相差90度，旋变器输入和输出电压之间的关系如下：UR1R2＝Asin(ωt)‑‑‑‑‑‑‑‑(1)US1S3＝T×Asin(ωt)sinθ‑‑‑‑(2)US2S4＝T×Asin(ωt)cosθ‑‑‑‑(3)其中：A是激励信号幅值；T是旋变器转换比；ω是激励信号频率；θ是电机角度；对输出信号进行采样，再根据最小二乘法就可以计算出电机角度θ；所述最小二乘法的计算方法是：(A)基于系统时钟产生一频率为ω的正弦激励信号Asin(ωt)作为电机旋变器的输入；(B)对旋变器的输入激励Asin(ωt)和输出T×Asin(ωt)sinθ同时采样分别记为Xi,Yi；对输入激励Asin(ωt)和输出T×Asin(ωt)cosθ同时采样，分别记为Xi,Zi，则有如下关系：Yi＝K1*Xi；Zi＝K2*Xi；其中，i＝0,1,2,…，n；T是旋变器旋变比；K1，K2为常数；(C)基于最小二乘法计算K1,K2，具体过程如下：对采样信号Xi,Yi应满足如下关系：Yi＝K1*Xi,i＝0,1,2,…,n令根据最小二乘法原理求出使M取得最小值时的K1，把M看作自变量K1的函数，由多元函数取得最值条件，可通过求解方程Mk1(K1)＝0计算K1的值，同样K2的值也通过此过程求解；令可得：由于Xi,Yi,Zi为采样值，代入(4)(5)式即可求得K1,K2；(D)由步骤(C)可以得到：Yi＝K1*Xi＝T×Asin(ωt)sinθZi＝K2*Xi＝T×Asin(ωt)cosθ则有：Yi/Zi＝K1/K2＝sinθ/cosθ＝tgθ所以，电机角度θ＝arctg(K1/K2)，其中K1,K2由步骤(C)求得,至此电机角度θ计算完成。