一种汽车电动助力转向系统摩擦补偿扭矩的确定方法

摘要

本发明为一种汽车电动助力转向系统摩擦补偿扭矩的确定方法。它包括：（1）根据力矩和转动惯量之间的关系，引入与摩擦力矩相关的物理量；（2）确定输入及标定变量，在MATLAB环境下建立Simulink模型实现摩擦补偿；由于摩擦补偿力矩与助力力矩、方向盘手力力矩及角加速度有关联，并由此关系式建立数学模型。在EPS系统中采用本发明后，可以克服由于系统各环节的摩擦力对助力性能的不利影响，使电动助力转向系统的控制效果更佳，操作更舒适。

权利要求

1.一种汽车电动助力转向系统摩擦补偿扭矩的确定方法，其特征是包括：(一) 根据力矩和转动惯量之间的关系，引入与摩擦力矩相关的物理量；所述物理量的引入包括：(1)在MATLAB软件环境下建立Simulink模型实现汽车电动助力转向系统摩擦补偿；

(2)确定系统输入：

①基本助力力矩：由基本助力计算模块输出；

②方向盘手力矩：由扭矩转角传感器测得；

③车速Vs：由整车CAN获得；

④方向盘角速度：由电机角速度计算得到；

(3)查表1为基本助力和摩擦补偿力矩随车速变化的可标定的三维表，输出为摩擦补偿力矩；

(4)查表2为方向盘手力矩和摩擦补偿力矩增益随车速变化的可标定的三维表，输出为摩擦补偿力矩增益；

(5)由(3)和(4)的输出相乘得到摩擦补偿力矩1；

(6)查表3为方向盘角加速度和摩擦补偿力矩随车速变化的可标定的三维表，其中方向盘角加速度由方向盘角速度微分得到，输出为摩擦补偿力矩2；

(7)由(5)、(6)得到摩擦补偿力矩1和摩擦补偿力矩2相加得到最终的摩擦补偿力矩；

(8)系统需标定的变量有：

反应摩擦力矩随车速与基本助力矩之间变化关系的查表1；

反应摩擦力矩随车速与方向盘手力矩之间变化关系的查表2；

反应摩擦力矩随车速与角加速度之间变化关系的查表3；

(二) 确定输入及标定变量，在MATLAB环境下建立Simulink模型实现摩擦补偿；

在EPS系统中力矩与转角的关系式为： Jω’ =T_assit + T_hand – T_f其中：T_assit为基本助力力矩；

     T_hand为方向盘手力矩；

     T_f为系统摩擦力力矩；

     J为方向盘转动惯量；

     ω’为方向盘角加速度；

由上述关系式可知，摩擦补偿力矩与助力力矩、方向盘手力力矩及角加速度有关联，并由此关系式建立数学模型。

说明书

一种汽车电动助力转向系统摩擦补偿扭矩的确定方法

技术领域

[0001] 本技术涉及一种在汽车电动助力转向(EPS)系统中，电动助力转向系统摩擦补偿扭矩的确定方法。

背景技术

[0002] 有相对运动的摩擦副机构中都具有一定的摩擦力，在汽车电动助力转向(EPS, Electric Power Steering)系统中，在EPS系统的控制中，摩擦补偿的有无和大小对系统性能有着重要的影响。由于机械构件本身的差异性以及润滑手段的不同，机械运动件之间摩擦力的大小并不一致，摩擦补偿可以使系统克服这种差异，使系统具有更好的鲁棒性。同时，引入摩擦补偿可以使控制算法更加完整，达到更好的控制目的。

发明内容

[0003] 本发明的目的是为了在汽车电动助力转向系统中，摩擦补偿的实现方法，从而可以解决控制算法不完整的问题，同时也解决了机械构件之间差异要求苛刻的问题。

[0004] 为了达到上述目的，本发明的一种汽车电动助力转向系统中主动回正扭矩的确定方法，其特征是包括：

[0005] （1）根据力矩和转动惯量之间的关系，引入与摩擦力矩相关的物理量；

[0006] （2）确定输入及标定变量，在MATLAB环境下建立Simulink模型实现摩擦补偿；

[0007] 在EPS系统中力矩与转角的关系式为：

[0008] Jω’ =T_assit + T_hand – T_f

[0009] 其中：T_assit为基本助力力矩；

[0010]      T_hand为方向盘手力矩；

[0011]      T_f为系统摩擦力力矩；

[0012]      J为方向盘转动惯量；

[0013]      ω’为方向盘角加速度；

[0014] 由上述关系式可知，摩擦补偿力矩与助力力矩、方向盘手力力矩及角加速度有关联，并由此关系式建立数学模型。

[0015] 汽车电动助力转向系统摩擦补偿扭矩的确定方法，其特征是：

[0016] (1)在MATLAB软件环境下建立Simulink模型实现汽车电动助力转向系统摩擦补偿；

[0017] (2)确定系统输入：

[0018] ①基本助力力矩：由基本助力计算模块输出；

[0019] ②方向盘手力矩：由扭矩转角传感器测得；

[0020] ③车速Vs：由整车CAN获得；

[0021] ④方向盘角速度：由电机角速度计算得到；

[0022] (3)查表1为基本助力和摩擦补偿力矩随车速变化的可以标定的三维表，输出为摩擦补偿力矩；

[0023] (4)查表2为方向盘手力矩和摩擦补偿力矩增益随车速变化的可以标定的三维表，输出为摩擦补偿力矩增益；

[0024] (5)由(3)和(4)的输出相乘得到摩擦补偿力矩1；

[0025] (6)查表3为方向盘角加速度和摩擦补偿力矩随车速变化的可以标定的三维表，其中方向盘角加速度由方向盘角速度微分得到，输出为摩擦补偿力矩2；

[0026] (7)由(5)、(6)得到摩擦补偿力矩1和摩擦补偿力矩2相加得到最终的摩擦补偿力矩；

[0027] (8)系统需标定的变量有：

[0028] 反应摩擦力矩随车速与基本助力矩之间变化关系的查表1；

[0029] 反应摩擦力矩随车速与方向盘手力矩之间变化关系的查表2(增益表格)；

[0030] 反应摩擦力矩随车速与角加速度之间变化关系的查表3。

[0031] 在EPS系统中采用本发明后，可以克服由于系统各环节的摩擦力对助力性能的不利影响，使电动助力转向系统的控制效果更佳，操作更舒适。

附图说明

[0032] 图1是汽车电动助力转向系统摩擦补偿扭矩的确定方法路径框图。

具体实施方式

[0033] 下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的描述。

[0034] 图1是汽车电动助力转向系统摩擦补偿扭矩的确定方法路径框图。

[0035] （1）根据力矩和转动惯量之间的关系，引入与摩擦力矩相关的物理量；

[0036] （2）确定输入及标定变量，在MATLAB环境下建立Simulink模型实现摩擦补偿；

[0037] 在EPS系统中力矩与转角的关系式为：

[0038] Jω’ =T_assit + T_hand – T_f

[0039] 其中：T_assit为基本助力力矩；

[0040]      T_hand为方向盘手力矩；

[0041]      T_f为系统摩擦力力矩；

[0042]      J为方向盘转动惯量；

[0043]      ω’为方向盘角加速度；

[0044] 由上述关系式可知，摩擦补偿力矩与助力力矩、方向盘手力力矩及角加速度有关联，并由此关系式建立数学模型。

[0045] 汽车电动助力转向系统摩擦补偿扭矩的确定方法，具体是：

[0046] (1)在MATLAB软件环境下建立Simulink模型实现汽车电动助力转向系统摩擦补偿；

[0047] (2)确定系统输入：

[0048] ①基本助力力矩：由基本助力计算模块输出；

[0049] ②方向盘手力矩：由扭矩转角传感器测得；

[0050] ③车速Vs：由整车CAN获得；

[0051] ④方向盘角速度：由电机角速度计算得到；

[0052] (3)查表1为基本助力和摩擦补偿力矩随车速变化的可标定的三维表，输出为摩擦补偿力矩；

[0053] (4)查表2为方向盘手力矩和摩擦补偿力矩增益随车速变化的可标定的三维表，输出为摩擦补偿力矩增益；

[0054] (5)由(3)和(4)的输出相乘得到摩擦补偿力矩1；

[0055] (6)查表3为方向盘角加速度和摩擦补偿力矩随车速变化的可标定的三维表，其中方向盘角加速度由方向盘角速度微分得到，输出为摩擦补偿力矩2；

[0056] (7)由(5)、(6)得到摩擦补偿力矩1和摩擦补偿力矩2相加得到最终的摩擦补偿力矩；

[0057] (8)系统需标定的变量有：

[0058] 反应摩擦力矩随车速与基本助力矩之间变化关系的查表1；

[0059] 反应摩擦力矩随车速与方向盘手力矩之间变化关系的查表2(增益表格)；

[0060] 反应摩擦力矩随车速与角加速度之间变化关系的查表3。