用于估计和调节待调节的摩擦力以及控制方向盘扭矩迟滞的方法、和相应的动力转向系统技术方案

公开一种用于确定动力转向系统(1)中待调节的摩擦力(F)或用于修正施加到动力转向系统(1)的方向盘(3)的方向盘扭矩(T3)的迟滞的方法(100)，所述方法包括以下步骤：根据动力转向系统的一部分的速度(v)的测量和/或方向盘扭矩(T3)的测量确定速度(v)；根据修正的LuGre模型(LM)确定所述待调节的摩擦力(F)；所述修正的LuGre模型(LM)将所述待调节的摩擦力(F)确定为系统状态(z)的函数，所述状态(z)的时间导数根据以下形式的等式被确定为所述系统状态(z)、速度(v)、第一增益(σ0)和库仑摩擦力(F

【技术实现步骤摘要】
用于估计和调节待调节的摩擦力以及控制方向盘扭矩迟滞的方法、和相应的动力转向系统


[0001]本专利技术涉及动力转向系统领域，特别是用于调节摩擦力和改善驾驶员对方向盘的感觉的方法。

技术介绍

[0002]为了减少动力转向系统的部件之间的机械摩擦对驾驶员感觉的影响，已知通过基于LuGre模型估计摩擦力来调节摩擦力。此外，这种方法的应用还揭示了以下缺点：在恒定转弯时扭矩损失有时过于明显，以及对道路表面状况的敏感性过高。由于补偿摩擦力的大小很重要，这些缺点就更加明显。

技术实现思路

[0003]因此，本专利技术的目的是提出对所有或部分这些问题的解决方案。
[0004]为此，本专利技术涉及一种用于确定动力转向系统中待调节的摩擦力F的方法，该方法包括以下步骤：
[0005]根据对动力转向系统的一部分的速度v的测量和/或从施加到动力转向系统的方向盘的方向盘扭矩的测量来确定速度v；
[0006]根据修正的LuGre模型确定待调节的摩擦力，
[0007]所述修正的LuGre模型将所述待调节的摩擦力确定为系统状态z的函数，所述系统状态z的时间导数根据以下形式的等式被确定为所述状态和速度v、第一增益σ0、第二增益β和库仑摩擦力F
c
的函数：
[0008]【数学式1】
[0009][0010]其中：
[0011]【数学式2】
[0012][0013]其中，符号(z)是数量z的符号，符号(v)是数量v的符号，并且其中，
[0014]【数学式3】
[0015][0016]其中，
[0017]【数学式4】
[0018][0019]并且其中，
[0020]【数学式5】
[0021]z
ba
＝β
·
z
max
。
[0022]根据这些规定，可以对系数β的值进行调节，以便在调节摩擦力后，恒定转弯时的扭矩损失不那么明显，并且在调节摩擦力后，对路面状况的敏感性不那么强，特别是当系数β的值接近于1时。
[0023]根据一种实施方式，本专利技术单独或以技术上可接受的组合包括以下一个或多个特征。
[0024]根据一种实施方式，按下式将待调节的摩擦力F确定为状态z的函数：
[0025]【数学式6】
[0026]F＝σ0z
[0027]根据一种实施方式，按下式将待调节的摩擦力F确定为状态z的函数：
[0028]【数学式7】
[0029][0030]其中σ1是第二增益，代表微阻尼。
[0031]根据一种实施方式，按下式将待调节的摩擦力F确定为状态z的函数：
[0032]【数学式8】
[0033][0034]其中σ2是第三增益，代表粘度系数。
[0035]根据一种实施方式，速度是动力转向系统的助力马达的角速度。
[0036]根据一种实施方式，速度由辅助马达的角速度传感器测量。
[0037]根据一种实施方式，速度由方向盘的角速度传感器测量。
[0038]根据一种实施方式，速度是两部分之间的相对速度。
[0039]根据一种实施方式，库仑摩擦力F
c
和/或第一增益σ0、和/或第二增益β根据以下变量中的一个或多个而变化：车辆的纵向速度、车辆的横向加速度、车辆的角速度、方向盘角度或动力转向马达角度、方向盘或动力转向马达的速度、动力转向系统的温度、外部温度、方向盘扭矩、马达扭矩。
[0040]根据一种实施方式，确定速度的步骤包括通过辅助马达的角速度传感器测量第一
速度v1和从方向盘扭矩的测量中估计第二速度，所述方向盘扭矩的测量由扭矩传感器执行，确定的速度是第一速度和第二速度之和。
[0041]根据这些规定，第一速度和第二速度之和可以考虑驾驶员通过第二速度在方向盘上施加的低应力，以及通过第一速度从滚动表面上升并直接偏置齿条的低应力。
[0042]根据一种实施方式，待调节的摩擦系数F是根据中间摩擦率来确定的，中间摩擦率w是根据修正的LuGre模型和速度v来确定的，待调节的摩擦力F是根据计算中间摩擦率与估计的动态摩擦力和期望的动态摩擦力之差的乘积的步骤是确定的，估计的动态摩擦力是至少根据中间摩擦率来估计的。
[0043]根据一种实施方式，期望的动态摩擦力是根据在开发阶段定义的映射来确定的。
[0044]根据一种实施方式，所述第二速度的估计包括以下步骤：
[0045]使用配置为测量方向盘和电动转向齿条之间的方向盘扭矩的扭矩传感器测量方向盘扭矩，
[0046]对方向盘扭矩测量进行时间推导，
[0047]将时间导数乘以刚度系数，以得到第二速度，称为扭矩速度。
[0048]本专利技术还涉及一种用于调节动力转向系统中待调节的摩擦力或用于修正应用于动力转向系统的方向盘的方向盘扭矩迟滞的方法，该方法包括以下步骤：
[0049]使用根据上述任何实施方法的方法估计待调节的摩擦力，
[0050]控制辅助马达以施加目标方向盘扭矩，所述目标方向盘扭矩调节在前一步骤中估计的所述待调节的摩擦力。
[0051]根据一种实施方式，控制辅助马达的步骤包括以下步骤：
[0052]根据待调节的摩擦力的估计值与齿条力估计量或代表一组与齿条力估计量或代表与运动相反的一组力的“齿条力估计量”之间的差异，确定目标方向盘扭矩；
[0053]基于目标方向盘扭矩和测量的方向盘扭矩对辅助马达进行闭环控制。
[0054]根据一种实施方式，目标方向盘扭矩由对应表确定，所述对应表也称为映射，在待调节的摩擦力的估计值与齿条力估计量之间的一组差值以及目标方向盘扭矩的一组对应值之间建立对应关系。
[0055]根据这些规定，齿条力估计量的迟滞将呈现受控和期望的迟滞，这也将在目标扭矩产生的水平上影响迟滞。
[0056]本专利技术还涉及一种用于控制方向盘扭矩迟滞的方法，该方法通过将第一目标方向盘扭矩与根据本专利技术的方法确定的摩擦力相加来修正目标方向盘扭矩迟滞，根据上述的一个实施方式，所述方法包括以下步骤：
[0057]根据上述实施方式之一，使用根据本专利技术的确定待调节摩擦力的方法来确定待调节的摩擦力，
[0058]通过将所述待调节的摩擦力与第一目标方向盘扭矩相加来确定目标方向盘扭矩，所述第一目标方向盘扭矩是根据方向盘的角度来确定的，
[0059]基于目标方向盘扭矩和测量的方向盘扭矩对辅助马达进行闭环控制。
[0060]根据一种实施方式，目标方向盘扭矩是根据对应表或映射来确定的，所述对应表或映射在方向盘角度之间的一组差值与目标方向盘扭矩的一组相应值之间建立对应关系。
[0061]本专利技术还涉及一种动力转向系统，其被配置为根据上述实施方式之一实施用于确
定待调节的摩擦力的方法，或根据上述实施模式之一实施用于调节摩擦力的方法，或者，根据上述实现方法之一，通过修正目标方向盘扭矩迟滞来实现控制方向盘扭矩本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于确定动力转向系统(1)中待调节的摩擦力(F)的方法(100)，所述方法包括以下步骤：根据对所述动力转向系统的一部分的速度(v)的测量和/或从施加到所述动力转向系统(1)的方向盘(3)的方向盘扭矩(T3)的测量来确定速度(v)；根据修正的LuGre模型(LM)确定所述待调节的摩擦力(F)，所述修正的LuGre模型(LM)将所述待调节的摩擦力(F)确定为系统状态(z)的函数，所述状态(z)的时间导数根据以下形式的等式被确定为所述系统状态(z)、所述速度(v)、第一增益(σ0)、第二增益(β)和库仑摩擦力(F
c
)的函数：【数学式1】其中：【数学式2】其中，符号(z)是数量z的符号，符号(v)是数量v的符号，并且其中，【数学式3】其中，【数学式4】并且其中，【数学式5】z
ba
＝β
·
z
max
。2.根据权利要求1所述的方法(100)，其中所述库仑摩擦力F
c
和/或第一增益σ0、和/或第二增益β根据以下变量中的一个或多个而变化：车辆的纵向速度、车辆的横向加速度、车辆的角速度、方向盘角度或动力转向马达角度、方向盘速度或动力转向马达速度、动力转向系统的温度、外部温度、方向盘扭矩、马达扭矩。3.根据权利要求1所述的方法(100)，确定速度的步骤包括通过辅助马达(12)的角速度传感器(24)测量第一速度(v1)和从方向盘扭矩(T3)的测量中估计第二速度(v2)，所述方向盘扭矩的测量由扭矩传感器(14)执行，确定的速度(v)是所述第一速度(v1)和第二速度(v2)之和。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法(100)，其中所述待调节的摩擦力(F)是根据中间摩擦率(w)来确定的(150)，所述中间摩擦率(w)是根据所述修正的LuGre模型(LM)和所述速度(v)来确定的，所述待调节的摩擦力(F)是根据计算所述中间摩擦率(w)与估计的动态摩擦力(FRI)和期望的动态摩擦力(FRC)之间的差的乘积的步骤(150)来确定的，所述估计的动态摩擦力(FRI)是至少根据所述中...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼古拉斯，
申请(专利权)人：捷太格特欧洲公司，
类型：发明
国别省市：