一种线控转向系统复合位置控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种线控转向系统复合位置控制方法，将电动助力线控转向系统的位置控制调节器划分为第1位置调节器和第2位置调节器，引入可靠的电机转子位置信号参与位置控制的算法，可以有效降低由检测元件精度引起的稳态出差，大大提高了位置控制的精度；其次，改进第1位置调节器控制算法，由传统的闭环反馈PI调节改为闭环反馈+开环前馈控制，引入角度信号的一阶导数，即转速作为前馈信号补偿转速调节器给定，补偿速度误差，有效改善了转向系统的动态性能，提高了响应的快速性。提高了响应的快速性。提高了响应的快速性。

【技术实现步骤摘要】
一种线控转向系统复合位置控制方法


[0001]本专利技术属于汽车
，特别是涉及一种线控转向系统复合位置控制方法。

技术介绍

[0002]EPS线控系统是智能驾驶汽车在底盘执行端的重要部件，主要是按车辆决策层的位置控制指令实现汽车转向角度的精确控制，由于智能驾驶系统的转向角度指令是实时变化的，在不同的路况下，EPS转向执行器都必须能够快速、准确地按车辆的位置控制指令进行动作。现有EPS的转向位置控制功能主要采用转向角度
‑
扭矩双闭环控制，或者转向角度
‑
转速
‑
扭矩三闭环控制，控制的目标角度是转向器输入轴的角度（即转向角度）。
[0003]现有的控制方式在稳态控制性能和动态控制性能上都存在以下不足：位置控制系统稳态运行时，应保证转向角度最大程度的与转向角度指令相同，即系统稳定精度要求很高，产生角度误差越小越好。由于转向角度传感器精度引起的检测精度、转向系统产生的原理误差和系统的扰动误差等原因，EPS转向位置控制的稳态精度通常难以达到要求；当前主流的EPS转向位置控制系统是在速度/电流（转矩）双闭环基础上增加位置调节器，组成三闭环随动系统。该设计一般由内环到外环进行等效环节设计，为保证等效传递函数成立，外环截止频率远低于内环截止频率，作为外环的位置（角度）环截止频率设计降低会直接影响系统动态性能：快速性降低，抗扰动性能差超调增加，EPS转向位置控制系统要求转向角度在转向器空载到满载运行时快速、无/小超调跟随转向角度指令。因此常规的闭环反馈控制标定复杂，难以满足系统的快速性无超调设计要求。
[0004]为此我们提出了一种线控转向系统复合位置控制方法解决上述问题。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种线控转向系统复合位置控制方法，避免了现有的汽车控制方式在稳态控制性能和动态控制性能上都存在不足的问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种线控转向系统复合位置控制方法，包括以下步骤：S1、结合转向角度传感器信号和转子位置传感器的位置信号设计第1位置调节器和第2位置调节器。
[0007]S2、第1位置调节器根据MCU接收的转向角度指令和采集的转向角度传感器数据进行闭环调节得到；第1位置调节器根据以2ms为周期实时计算转向角度一阶导数。
[0008]S3、第1位置调节器闭环调节输出消除静态误差,以作为转速给定补偿，两者相加作为第1位置调节器输出。
[0009]S4、第2位置调节器在转向系统的转向角度接近目标位置时，根据转向角度与转向电机转子位置映射表获取转向电机的目标位置。
[0010]S5、第2位置调节器根据转向电机的目标位置和电机转子位置传感器采集的角度数据进行PI调节，调节器输出作为转速环的第2速度给定。
[0011]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述步骤S5中映射表根据EPS系统的减速机构减速比、等效转动惯量、摩擦系数、阻尼系数、齿轮半径参数进行标定。
[0012]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述步骤S6中转子位置传感器采用霍尔芯片输出数字信号，检测的转子机械角度精度高于0.01。
[0013]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述步骤S6中转向系统的MCU采集转向电机的两路转子位置信号，并与转向角度传感器的数据进行三路信号校验，确认转子位置信号数据。
[0014]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述第1位置调节器输出和第2位置调节器调输出乘以各自所占权重和，相加得出转速调节器的参考给定，两个所述调节器输出所占权重分别为：所述第1位置调节器输出和第2位置调节器调输出乘以各自所占权重和，相加得出转速调节器的参考给定，两个所述调节器输出所占权重分别为：和，所述所述所述所述，所述所述所述所述所述。
[0015]与现有技术相比，本专利技术能达到的有益效果是：1、本专利技术通过将电动助力转向（EPS）的位置控制调节器分为第1位置调节器和第2位置调节器，并且引入可靠的电机转子位置信号参与位置控制的算法，可以有效降低由检测元件精度引起的稳态出差，大大提高了位置控制的精度。
[0016]2、本专利技术通过改进第1位置调节器控制算法，由传统的闭环反馈PI调节改为闭环反馈+开环前馈控制，引入角度信号的一阶导数转速作为前馈信号补偿转速调节器给定，补偿速度误差，有效改善了转向系统的动态性能，提高了响应的快速性。
附图说明
[0017]图1为本专利技术的基于EPS系统的方向盘转角位置控制框图；图2为本专利技术的第1位置调节器框图；图3为本专利技术的实施例2原理框图。
具体实施方式
[0018]为了使本专利技术实现的技术手段；创作特征；达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术，但下述实施例仅仅为本专利技术的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本专利技术的保护范围。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中所用的材料；试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
[0019]如图1
‑
图3所示的一种线控转向系统复合位置控制方法，包括以下步骤：S1、结合转向角度传感器信号和转子位置传感器的位置信号设计第1位置调节器和第2位置调节器。
[0020]S2、第1位置调节器根据MCU接收的转向角度指令和采集的转向角度传感器数据进行闭环调节得到；第1位置调节器根据以2ms为周期实时计算转向角度一阶导数。
[0021]S3、第1位置调节器闭环调节输出消除静态误差,以作为转速给定补偿，两者相加作为第1位置调节器输出。
[0022]S4、第2位置调节器在转向系统的转向角度接近目标位置时，根据转向角度与转向电机转子位置映射表获取转向电机的目标位置。
[0023]S5、第2位置调节器根据转向电机的目标位置和电机转子位置传感器采集的角度数据进行PI调节，调节器输出作为第2位置调节器输出。
[0024]实施例1所述位置控制环的控制方法包括以下步骤：A1、结合转向角度传感器信号和转子位置传感器的角度信号，将位置调节器分为第1位置调节器和第2位置调节器；A2、第1位置调节器按照目标转角指令和转向角度传感器的差值进行比例积分调节输出第1位置调节器输出，乘以第1位置调节器输出权重，得到第1目标转速；第2位置调节器按照目标转角指令转换的目标电机转子位置和电机转子位置调节输出第2位置调节器输出，乘以第2位置调节器输出权重，得到第2目标转速，两者叠加为转速调节器的目标转速输入；A3、根据公式，。
[0025]且反向相关：当时，，；当时，，；当
时，当转向角度进入到小角度（）范围内，位置控制全部交由转子角度进行闭环调节；A4、转向角度和电机转子角度的映射关系与电机拖动的负载、转向系统的转动方向相关，根据转向角度传感器数据、电机转子位置数据、减速机构减速比、系统转动惯量、阻尼系数摩擦系数等进行标定。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种线控转向系统复合位置控制方法，其特征在于,包括以下步骤：S1、结合转向角度传感器信号和转子位置传感器的位置信号设计第1位置调节器和第2位置调节器；S2、第1位置调节器根据MCU接收的转向角度指令和采集的转向角度传感器数据进行闭环调节得到；第1位置调节器根据以2ms为周期实时计算转向角度一阶导数；S3、第1位置调节器闭环调节输出消除静态误差,以作为转速给定补偿，两者相加作为第1调节器输出；S4、第2位置调节器在转向系统的转向角度接近目标位置时，根据转向角度与转向电机转子位置映射表获取转向电机的目标位置；S5、第2位置调节器根据转向电机的目标位置和电机转子位置传感器采集的角度数据进行PI调节，调节器输出作为转速环的第2位置调节器输出。2.根据权利要求1所述的一种线控转向系统复合位置控制方法，其特征在于：所述步...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢涛娟，王豪，李志杰，
申请(专利权)人：天津德科智控股份有限公司，
类型：发明
国别省市：