用于控制电致动器的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于对电致动器进行控制的方法，其中通过控制器确定伺服电动机的操纵变量T1，以从作为状态变量的实际位置X开始到达作为目标位置的目标位置Xd，以及其中基于所述操纵变量T1计算所述电致动器的控制值，其中，利用公式(I)和公式(II)通过使用所述目标位置的二阶时间导数d

Method for controlling an electric actuator

The invention relates to a method for controlling electric actuator, which is determined by the controller of servo motor control variables T1, from the actual position of X as the state variable as the target location Xd began arriving at the target location, and the calculation of the electric actuator control variable T1 to manipulate the values, based on which, the use of the formula (I) and formula (II) by the two order time derivative using the target position by D

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制电致动器的方法
本专利技术涉及具有权利要求1前序部分特征、用于对电致动器进行控制的方法，以及在优选实施例中，涉及用于对具有权利要求17前序部分特征、用于机动车辆的机电转向系统进行控制的方法。
技术介绍
针对例如在机动车辆的操作中产生的动态干扰变量和最小控制偏差，利用P控制器、PI控制器或PID控制器的传统控制方法不能很好地适用于高动态需求。在具有电动辅助的转向系统(也称为电伺服转向系统)中，例如，使用循环球式机构以将电动机的转动运动转换为齿条的轴向运动。除了方向盘和齿条之间的机械连接外，电动机还可以用作电辅助驱动器或用于线控转向式转向。在线控转向式转向系统中，由驾驶员对方向盘设定的转向需求并非在直接机械路径上而是在电路径或液压路径上传递到可转向车轮。根据现有技术，通过转向转矩传感器对驾驶员施加到方向盘的转向转矩进行测量。根据源于转向转矩传感器的与转向转矩有关的信息，将控制指令传递到电动机的致动装置。在线控转向式转向系统的情形中，对驾驶员施加的转向角度(而非施加的转向转矩)进行测量并且由该转向角度确定用于电动机的控制指令以致动转向。控制算法计算电动机的所需转矩以将齿条移动到期望位置中。优选地，控制算法或控制方法设计为使得在控制电伺服转向系统的情形中与齿条的位置对应的电驱动器的位置遵循预定目标值，该预定目标值具有尽可能小的时间延迟以及没有过大的摆动。此外，期望位置控制具有对内部和外部干扰变量不太敏感的稳健的控制响应。传统上，利用P、PI或PID控制器建立前文提到的传统控制系统上的这些控制算法，这些控制算法基于对车辆转向的线性、时不变的数学描述。控制的质量主要取决于数学模型的准确性和系统的线性度。在用于机动车辆的转向系统的情形中，这些传统控制方法一般不适于满足机动车辆操作的高动态需求。传统控制系统仅仅能在有限程度内处理系统的线性度偏差或与时间有关的错误(例如，由取决于道路和负荷状态等的车辆动力学中的改变引起的线性度偏差或与时间有关的错误)。这些内部和外部干扰变量对转向系统的稳定性和控制准确性具有显著影响。
技术实现思路
因此，本专利技术的目标是提供具有改善的控制准确性和较小的过大摆动的、用于对电致动器进行控制的控制方法以及相应的控制算法。通过具有权利要求1特征的方法以及具有权利要求17特征的转向系统实现上述目标。本专利技术的有益改进在从属权利要求中进行阐释。因此，一种用于控制电致动器的方法，其包括以下步骤：-通过控制器确定致动电动机的操纵变量T1，-以从作为状态变量的位置X开始，-到达作为目标位置的目标位置Xd，以及其中-基于所述操纵变量T1计算所述电致动器的控制值，其中，通过使用所述目标位置的二阶时间导数d2Xd/dt2和实现的控制改变ΔX|T-ΔX|0计算所述致动电动机的所述操纵变量T1，其中ΔX|τ＝目标位置-时间τ处的实际位置，以及ΔX|0＝目标位置-时间t＝t0处的实际位置。目标位置Xd不应当理解为静态值而是取决于相应行驶状态的值。具体地，输入的转向角度在行程期间是可变的，因此，可以由时间的函数表示。通过该控制，致动器以具有改善的控制准确性和较低的过大摆动的方式被致动。可以设置为通过使用所述实际位置的时间导数dX/dt计算所述致动电动机的所述操纵变量T1。还可以设置为通过使用在所述目标位置Xd和所述实际位置X之间的偏差ΔX的时间积分计算所述致动电动机的所述操纵变量T1。在优选实施例中，对所述操纵变量T1进行如下计算其中，Y是总和并且具有被加数P＝μ*a1*K1*(ΔX-ΔX|0)和以及其中对变量进行如下定义：UV＝传动比或控制器增益，K1，a1＝调谐参数，F2＝加权函数，U2＝加权因数，μ＝加权因数。可以设置为变量X具有被加数其中，变量a2是调谐参数以及η是加权因数。所有加权因数(例如已经介绍的加权因数μ和η)对在软件中的实施仅仅起到次要作用。它们可以容易地具有数值1。物理上，它们用于适应量纲单位。此外，为了改善控制性能，可以设置为变量Y具有被加数和/或其中U1是加权因数以及F1是加权函数。优选地，可以设置为变量Y具有两个被加数和变量Y还可以具有被加数此外，变量Y还可以具有被加数其中，β1是调谐参数。此外，变量Y可以具有被加数其中，U3是另外的加权因数以及F2是另外的加权函数。在优选实施例中，所述致动电动机的所述操纵变量T1进行如下计算且Y＝P+DD+I1+D1+D2+I2+S。可以设置为F1和/或F2是常数函数。此外，可以设置为通过cos(ω3*t)+λ*|ΔX|*[e(-q1*(t-t0)-q2*|ΔX|)+cos(ω2*t)]和/或sin(ω3*t)+λ*|ΔX|*[e(-q1*(t-t0)-q2*|ΔX|)+sin(ω2*t)]确定F1和/或F2，其中，q1和q2是另外的加权因数。提出的用于对电致动器进行控制的方法特别适用于对机电转向系统进行控制。优选地，所述致动器的状态变量X是齿条的位置和/或车轮的枢转角度。在有益的实施例中，所述致动器是通过齿轮机构(例如滚珠丝杠传动装置或蜗轮机构)将驱动转矩传递到所述齿条的电动机。在优选实施例中，所述操纵变量T1是所述致动电动机的转矩输出，其中，基于所述操纵变量T1确定供应到所述致动电动机的目标电流值和/或目标电压值。然而，还可以想到并且可行的是，直接使用被供应到电动机的绕组的电流和/或电压作为操纵变量。然后，必须在以上介绍的计算规则中设置相应的转换因数。如权利要求1至3中阐释的控制方法还适用对用于机动车辆的转向运动的期望转矩进行控制。在该情形中，可以使用抵消驾驶员施加在方向盘上的转向运动的相反转矩(＝恢复转矩或实际转矩)作为表示状态变量的位置X，该相反转矩作为对驾驶员引入方向盘的转向运动的反应而与驾驶员对抗。然后，致动电动机的转矩输出或被供应到电动机的电流用作操纵变量T1。因此，想要对抗转向运动的期望目标转矩被相应地用作目标位置Xd。期望的目标转矩可以由例如转向轴的转速和/或转向轴的转速的变化得出。此外，例如机动车辆的速度等其他参数可以用于确定目标转矩。该值可以存储成预定表格形式或在运行时间利用函数计算。该值可以通过使用现有技术中的已知转矩传感器直接确定。还提供机电电动机车辆转向系统，其具有被设定为实施至少一个前述方法的控制器。附图说明以下，将通过附图更详细地阐释本专利技术的优选实施例，其中：图1和图3示出机电转向系统的示意图，根据图1在方向盘和可转向车轮之间具有机械联接以及根据图3在方向盘和可转向车轮之间具有线控转向式设计而没有机械联接，以及图2示出图1或图3的机电转向系统的控制的示意图。具体实施方式图1示出具有电动辅助的转向系统1的示意图，该转向系统具有方向盘2、转向柱3a和3b、托架4、致动器5和齿条6。在该示例中示出机电动力转向系统，其中，存在从方向盘2到转向机构20以及最终到车轮8的机械通道。方向盘2连接到转向柱3a。转向柱3a安装在托架4中使得该转向柱能够轴向地和竖直地移动。经由可转动地固定联接到转向柱3a的下转向柱3b，将方向盘的转动传递到转向机构20中，通过该方式实施齿条6的轴向移动以及因此车轮8的枢转。为了辅助转向运动，使用致动器5(其经由控制器21驱动)的电动辅助并且辅助车轮8的枢转。在托架4中还布置转向传感器(未示出)，该转向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对电致动器进行控制的方法，其包括以下步骤：‑通过控制器确定致动电动机的操纵变量T1，‑以从作为状态变量的位置X开始，‑到达作为目标位置的目标位置Xd，以及其中‑基于所述操纵变量T1计算所述电致动器的控制值，其特征在于，通过使用所述目标位置的二阶时间导数d

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.01 DE 102014014313.9;2015.05.22 DE 10201501.一种用于对电致动器进行控制的方法，其包括以下步骤：-通过控制器确定致动电动机的操纵变量T1，-以从作为状态变量的位置X开始，-到达作为目标位置的目标位置Xd，以及其中-基于所述操纵变量T1计算所述电致动器的控制值，其特征在于，通过使用所述目标位置的二阶时间导数d2Xd/dt2和实现的控制改变ΔX|T-ΔX|0计算所述致动电动机的所述操纵变量T1，其中ΔX|τ＝目标位置-时间τ处的实际位置，以及ΔX|0＝目标位置-时间t＝t0处的实际位置。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过使用所述实际位置的时间导数dX/dt计算所述致动电动机的所述操纵变量T1。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过使用在所述目标位置Xd和所述实际位置X之间的偏差ΔX的时间积分计算所述致动电动机的所述操纵变量T1。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述操纵变量T1进行如下计算其中，Y是总和并且具有被加数P＝μ*a1*K1*(ΔX-ΔX|0)和以及其中对变量进行如下定义：UV＝传动比或控制器增益，K1，a1＝调谐参数，F2＝加权函数，U2＝加权因数，μ＝加权因数。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，变量X具有被加数其中，变量a2是调谐参数以及η是加权因数。6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，变量Y具有被加数和/或其中U1是加权因数以及F1是加权函数。7.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：米歇尔·锡吉洛，
申请(专利权)人：蒂森克虏伯普利斯坦股份公司，
类型：发明
国别省市：列支敦士登,LI