机动车辆转向控制系统及转向控制方法技术方案

一种机动车辆转向控制系统，用以执行一转向控制方法，以对一机动车辆的转向轮进行转向。转向控制方法包含：接收一转向参考角度以及一实际转向角度，依据转向参考角度及实际转向角度计算一控制力矩；依据实际转向角度及转向参考角度于一取样时间内的变化，而得到一实际转向角速度以及一转向参考角速度，并依据实际转向角速度以及转向参考角速度，以得到一摩擦力矩补偿；估测转向后产生的一回正力矩估测；以及依据控制力矩、摩擦力矩补偿以及回正力矩估测计算辅助力矩，输出辅助力矩。

Steering control system and method of motor vehicle

【技术实现步骤摘要】
机动车辆转向控制系统及转向控制方法
本专利技术有关于机动车辆转向的电动辅助转向模块，特别是关于一种机动车辆转向控制系统及一种转向控制方法。
技术介绍
随着机动车辆的车重以及车速的提升，机动车辆转向所需要的转向力矩，已经超过人力所能提供的控制力矩，因此需要辅助转向系统提供额外的力矩辅助。现有的电动辅助转向系统(ElectricalPowerSteering，EPS)可以提供较精确的辅助力矩以及转向角度，且容易与行车计算机建立联机以供行车计算机介入以进行机动车辆动态控制，例如辅助进行车道维持。为了提供精确的辅助力矩，需有正确的干扰评估，以提供足够的辅助力矩，太小的辅助力矩无法适时满足控制力矩的需求，过大的辅助力矩产生的转向角速度过大而影响车身稳定性。然而，辅助力矩的运算需考虑各种干扰，从而消除干扰输入对于控制结果的相关影响，达到有效的消除干扰输入以精确控制车辆的行驶。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术提出一种机动车辆转向控制系统以及一转向控制方法，通过估测控制力矩的外部干扰，提供更精确的辅助力矩。为了达成上述目的，本专利技术提出一种机动车辆转向控制系统，用于对一机动车辆的转向轮进行转向，包含一电动辅助转向模块、一马达驱动电路、一角度感知器以及一控制器。电动辅助转向模块用于对转向轮输出一辅助力矩。马达驱动电路用以接收一控制命令，并根据控制命令输出对应的一马达驱动电流以驱动电动辅助转向模块输出辅助力矩。角度感知器用于检测的一实际转向角度。控制器用以产生控制命令。其中控制器接收一转向参考角度，依据转向参考角度及实际转向角度计算控制力矩；控制器依据实际转向角度及转向参考角度于一取样时间内的变化，而得到一实际转向角速度以及一转向参考角速度，并依据实际转向角速度以及转向参考角速度，以得到一摩擦力矩补偿；控制器估测转向后的转向轮回正产生的一回正力矩估测；以及控制器依据控制力矩、摩擦力矩补偿以及回正力矩估测计算辅助力矩，而产生控制命令。本专利技术还提出一种转向控制方法，用于对一机动车辆的转向轮进行转向，包含：接收一转向参考角度以及一实际转向角度，依据转向参考角度及实际转向角度计算一控制力矩；依据实际转向角度及转向参考角度于一取样时间内的变化，而得到一实际转向角速度以及一转向参考角速度，并依据实际转向角速度以及转向参考角速度，以得到一摩擦力矩补偿；估测转向后产生的一回正力矩估测；以及依据控制力矩、摩擦力矩补偿以及回正力矩估测计算一辅助力矩，输出辅助力矩。本专利技术以感知器直接检测电动辅助转向模块的变化，取得各项必要参数以计算辅助力矩，使得计算出来的结果有较佳的可靠性。附图说明图1为本专利技术实施例的系统方块图。图2为本专利技术实施例中，信息流程的示意图。图3为本专利技术实施例的方法流程图。图4为图3中，步骤Step120的细部流程图。图5为图3中，干扰估测以估测回正力矩的示意图。图6为本专利技术实施例的回授控制架构图。图7、图8、图9为本专利技术不同具体应用例的示意图。其中附图标记为：100电动辅助转向模块(EPS模块)200控制器300马达驱动电路400角度感知器500扭矩感知器600电流感知器V,V’机动车辆B障碍物θref转向参考角度θm实际转向角度Ta回正力矩回正力矩估测值Tm辅助力矩Tc控制力矩C转移函数摩擦力矩补偿估测的库伦摩擦力矩Δθm实际转向角速度Δθref转向参考角速度Lp估测增益矩阵ε1第一门槛值ε2第二门槛值具体实施方式请参阅图1所示，为本专利技术实施例所揭露的一种机动车辆转向控制系统，用以执行一转向控制方法，以对一机动车辆V的转向轮进行转向。机动车辆转向控制系统包含有一电动辅助转向模块100(ElectricPowerSteeringModule，EPS)、一控制器200、一马达驱动电路300、一角度感知器400、一扭矩感知器500以及一电流感知器600。如图1所示，EPS模块100包含方向机柱以及辅助马达。方向机柱系连接方向盘、机动车辆V转向轮以及辅助马达，用于在驾驶人对方向机柱施加的驾驶力矩之外提供一辅助力矩Tm，以使方向机柱对机动车辆V转向轮提供足够的转向力矩。EPS模块100已经是机动车辆工程领域中发展成熟的技术，其基本组成与运作原理为具有通常知识得依据先前技术据以实施，因此以下不再详细描述其技术细节。马达驱动电路300连接于EPS模块100，用以依据控制器200的控制命令，输出对应的马达驱动电流以驱动EPS模块100输出对应辅助力矩Tm。方向机柱的旋转动态可用旋转动态方程式表示如下：其中，I是方向机柱的转动惯量；为转向机柱角加速度；Td是驾驶力矩(驾驶人提供的转向力矩)；Tm是辅助马达对方向机柱施加的辅助力矩；Tf是方向机柱内部的摩擦力矩；Ta是转向后的转向轮回正产生的回正力矩。上述的摩擦力矩Tf，主要与角速度ω相关，可表示为角速度ω的方程式Tf(ω)。Tf(ω)可以采取LuGre静态摩擦模型仿真之，可区分为库伦摩擦、黏滞摩擦以及Stribeck效应以及动摩擦等四种主要的摩擦力效应，而角速度ω为零时，摩擦力矩为零，因此Tf(ω)可以表示为：其中，α0为库伦摩擦力矩系数；α1为静摩擦力矩系数；α2为黏滞摩擦系数；ωs为Striebeck速度。上述的α0、α2可以通过系统量测别得到，例如已知文献提供的最小平方法(L.Ljung,“SystemIdentification,”Signalanalysisandprediction.Boston,pp.163-173,1998.)；α1、ωs可参考已知文献提供的数值(例如S.S.Ge,T.H.Lee,andS.X.Ren,“Adaptivefrictioncompensationofservomechanisms,”Int.J.Syst.Sci.,vol.32,no.4,pp.523–532,Jan.2001.)。上述方程式(2)的LuGre静态摩擦模型载系统有作动时进一步简化，忽略静摩擦力，以利系统判别：Tf(ω)＝Tf,c+Tf,b＝α0sgn(ω)+α2ω(3)其中，Tf,c为库伦摩擦力矩；Tf,b为黏滞摩擦力矩。将简化后的LuGre静态摩擦模型方程式(3)带入旋转动态方程式(1)后，则可在简化旋转动态方程式(1)为方程式(4)。上述即为使转向轮产生预定方向转向所需要的转向力矩；Tm以及Td分别为EPS模块100提供的辅助力矩以及驾驶人转动方向盘产生的驾驶力矩；其余部分则为摩擦力矩以及回正力矩Ta等干扰，需要调整辅助力矩Tm的输出以进行补偿。方程式(4)依据方程式(3)可以简化表示如下：Tf,c为EPS模块100内部的库伦摩擦力矩，也是需要估算本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机动车辆转向控制系统，用于对一机动车辆的转向轮进行转向，其特征在于，包含：/n一电动辅助转向模块，用于对该转向轮输出一辅助力矩；/n一马达驱动电路，用以接收一控制命令，并根据该控制命令输出一马达驱动电流以驱动该电动辅助转向模块输出该辅助力矩；/n一角度感知器，用于检测一实际转向角度；以及/n一控制器，用以产生该控制命令，其中/n该控制器接收一转向参考角度，依据该转向参考角度及该实际转向角度计算一控制力矩；/n该控制器依据该实际转向角度及该转向参考角度于一取样时间内的变化，而得到一实际转向角速度以及一转向参考角速度，并依据该实际转向角速度以及该转向参考角速度，以得到一摩擦力矩补偿；/n该控制器估测转向后的该转向轮回正产生的一回正力矩估测；以及/n该控制器依据该控制力矩、该摩擦力矩补偿以及该回正力矩估测计算该辅助力矩，而产生该控制命令。/n

【技术特征摘要】
1.一种机动车辆转向控制系统，用于对一机动车辆的转向轮进行转向，其特征在于，包含：
一电动辅助转向模块，用于对该转向轮输出一辅助力矩；
一马达驱动电路，用以接收一控制命令，并根据该控制命令输出一马达驱动电流以驱动该电动辅助转向模块输出该辅助力矩；
一角度感知器，用于检测一实际转向角度；以及
一控制器，用以产生该控制命令，其中
该控制器接收一转向参考角度，依据该转向参考角度及该实际转向角度计算一控制力矩；
该控制器依据该实际转向角度及该转向参考角度于一取样时间内的变化，而得到一实际转向角速度以及一转向参考角速度，并依据该实际转向角速度以及该转向参考角速度，以得到一摩擦力矩补偿；
该控制器估测转向后的该转向轮回正产生的一回正力矩估测；以及
该控制器依据该控制力矩、该摩擦力矩补偿以及该回正力矩估测计算该辅助力矩，而产生该控制命令。


2.如权利要求1所述的机动车辆转向控制系统，其特征在于，更包含：
一扭矩感知器，连接于该电动辅助转向模块，用以检测一驾驶人输入的驾驶力矩，以供该控制器判断该驾驶人的转向意图。


3.如权利要求1或2所述的机动车辆转向控制系统，其特征在于，更包含：
一电流感知器，连接于该马达驱动电路，用以检测该马达驱动电流并回授给该控制器。


4.如权利要求1所述的机动车辆转向控制系统，其特征在于，
该控制器依据该转向参考角度以及该实际转向角度计算一转向角度差，该控制器以该转向角度差乘以一转移函数得到该控制力矩。


5.如权利要求1所述的机动车辆转向控制系统，其特征在于，
该控制器比较该实际转向角速度的绝对值是否大于一第一门槛值，若该实际转向角速度的绝对值大于该第一门槛值，该控制器以该实际转向角速度计算该摩擦力矩补偿；
若该实际转向角速度的绝对值不大于该第一门槛值，该控制器比较该转向参考角速度的绝对值是否大于一第二门槛值；且若该转向参考角速度的绝对值大于该第...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈柏全，李旻贞，陈韦仲，林育民，陈元骏，顾迪，
申请(专利权)人：华创车电技术中心股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;TW