CN110239617B - 电动助力转向系统中的抖动噪声管理 - Google Patents

电动助力转向系统中的抖动噪声管理 Download PDF

Info

Publication number
CN110239617B
CN110239617B CN201910181561.9A CN201910181561A CN110239617B CN 110239617 B CN110239617 B CN 110239617B CN 201910181561 A CN201910181561 A CN 201910181561A CN 110239617 B CN110239617 B CN 110239617B
Authority
CN
China
Prior art keywords
filter
motor
parameters
torque
parameter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910181561.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110239617A (zh
Inventor
P·普拉莫德
M·艾克霍尔特
K·纳姆布利
M·A·汤姆金斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Steering Solutions IP Holding Corp
Original Assignee
Steering Solutions IP Holding Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Steering Solutions IP Holding Corp filed Critical Steering Solutions IP Holding Corp
Publication of CN110239617A publication Critical patent/CN110239617A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110239617B publication Critical patent/CN110239617B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/046Controlling the motor
    • B62D5/0463Controlling the motor calculating assisting torque from the motor based on driver input
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/046Controlling the motor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/0481Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/008Control of feed-back to the steering input member, e.g. simulating road feel in steer-by-wire applications
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/02Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to vehicle speed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/08Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to driver input torque

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)

Abstract

描述了减弱转向系统中抖动噪声的技术方案。示例方法包括计算多个滤波器参数,每个滤波器参数基于转向系统中的对应信号。该方法还包括通过仲裁多个滤波器参数从多个滤波器参数确定至少一个最终滤波器参数。该方法还包括使用至少一个最终滤波器参数动态配置滤波器。此外,该方法包括使用滤波器滤波马达转矩指令,滤波的马达转矩指令被施加到马达以产生相应的转矩量。

Description

电动助力转向系统中的抖动噪声管理
技术领域
本申请总体涉及电动助力转向系统中的抖动噪声管理。
背景技术
抖动噪声是指通常存在于电动助力转向(EPS)系统中的低频噪声。现有证据表明,抖动噪声的主要来源是EPS系统中使用的手握式方向盘转矩传感器。由于感测的模拟信号中的固有噪声、数字传感器和A/D转换器中的量化噪声,所以感测的转矩信号具有噪声。抖动噪声引起EPS操作者的不适。因此,如果不能完全消除的话,希望降低EPS中的抖动噪声。
发明内容
根据一个或多个实施例,一种减弱转向系统中抖动噪声的方法包括计算多个滤波器参数,每个滤波器参数基于转向系统中的对应信号。该方法还包括通过仲裁多个滤波器参数从多个滤波器参数确定至少一个最终滤波器参数。该方法还包括使用至少一个最终滤波器参数动态配置滤波器。此外,该方法包括使用滤波器滤波马达转矩指令,滤波的马达转矩指令被施加到马达以产生相应的转矩量。
根据一个或多个实施例,一种管理转向系统中抖动噪声的装置包括滤波器模块,其基于输入转矩指令产生滤波的马达转矩指令,滤波的马达转矩指令被施加到马达以产生相应的转矩量。该装置还包括滤波器参数确定模块,其计算多个滤波器参数,每个滤波器参数基于转向系统中的相应信号。该装置还包括仲裁模块,其通过仲裁多个滤波器参数从多个滤波器参数确定至少一个最终滤波器参数,并使用至少一个最终滤波器参数动态地配置滤波器模块。
在一些实施例中,滤波器模块是带通滤波器。
根据一个或多个实施例,一种转向系统包括马达,其产生对应于马达转矩指令的转矩量。转向系统还包括滤波器模块,其基于输入转矩指令产生滤波的马达转矩指令,滤波的马达转矩指令被施加到马达以产生相应的转矩量。转向系统还包括滤波器参数确定模块,其计算多个滤波器参数,每个滤波器参数基于转向系统中的相应信号。转向系统还包括仲裁模块,其通过仲裁多个滤波器参数从多个滤波器参数确定至少一个最终滤波器参数,并使用至少一个最终滤波器参数动态地配置滤波器模块。
在一些实施例中,分别基于马达速度、马达加速度、车辆速率和手握式方向盘转矩来确定所述多个滤波器参数。
在一些实施例中,滤波器模块是低通滤波器。
在一些实施例中,滤波器模块是带通滤波器。
从以下结合附图的描述,这些和其他优点和特征将变得更加明显。
附图说明
在说明书结尾处的权利要求中特别指出并清楚地声明了本发明的主题。通过以下结合附图的详细描述,本公开的前述和其他特征及优点将变得显而易见。其中:
图1是根据一个或多个实施例的电动助力转向系统的示例性实施例;
图2描绘了根据一个或多个实施例的具有抖动噪声管理的EPS控制系统;
图3描绘了根据一个或多个实施例的转矩调节块提供的抖动噪声管理的数据流框图;
图4A和图4B描绘了根据一个或多个实施例的用于抖动噪声管理的滤波器实现的示例;
图5描绘了根据一个或多个实施例的滤波器参数调度与马达速度的关系;
图6描绘了根据一个或多个实施例的滤波器参数调度与手握式方向盘转矩幅度的关系;
图7描绘了根据一个或多个实施例的滤波器参数调度与手握式方向盘转矩频率含量的关系;
图8描绘了根据一个或多个实施例的管理电动助力转向系统中抖动噪声的方法的流程图。
具体实施方式
现在参考附图,其中,将参考特定实施例描述本公开,但不限制本公开,应当理解,所公开的实施例仅仅是对本公开的说明,其可以以各种方式和替代方式实施。这些附图不一定按比例;某些特征可能被放大或最小化以显示特定组件的细节。因此,本文公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制,而仅仅作为教导本领域技术人员以各种方式使用本公开的代表性基础。
如本文所使用的,术语模块和子模块指的是一个或多个处理电路(例如专用集成电路(ASIC)、电子电路)、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享的、专用的或群组的)和存储器、组合逻辑电路和/或提供所述功能的其他合适组件。可以理解,下面描述的子模块可以进行组合和/或被进一步划分。
现在参考附图,其中将参考特定实施例描述技术方案,而不是对技术方案进行限制。图1是适合于实施所公开实施例的电动助力转向系统(EPS)40的示例性实施例。转向机构36是齿条齿轮式系统(rack-and-pinion type system),并且包括位于壳体50内的齿条(未示出)和位于齿轮壳体52下方的小齿轮(也未示出)。随着操作者输入(在下文中表示为方向盘26(例如手握式方向盘等)),上转向轴29转动,并且通过万向接头34连接到上转向轴29的下转向轴51转动小齿轮。小齿轮的旋转使齿条移动,齿条移动拉杆38(仅示出一个),继而移动转向节39(仅示出一个),转向节39转动可转向轮44(仅示出一个)。
通过大致用附图标记24表示并且包括控制器16和电机19的控制装置提供电动助力转向辅助,电机19可以是永磁同步马达并且在下文中表示为马达19。控制器16由车辆电源10通过线路12供电。控制器16从车辆速度传感器17接收表示车辆速度的车辆速率信号14。通过位置传感器32测量转向角,位置传感器32可以是光学编码型传感器、可变电阻型传感器或任何其他合适类型的位置传感器,并且向控制器16提供位置信号20。可以使用转速计或任何其他设备测量马达速度,并且马达速度作为马达速度信号21传输到控制器16。可以对表示为ωm的马达速度进行测量、计算或执行二者的组合。例如,马达速度ωm可以被计算为由位置传感器32在规定的时间间隔内测量的马达位置θ的变化。例如,可以根据等式ωm=Δθ/Δt将马达速度ωm确定为马达位置θ的导数,其中Δt是采样时间,Δθ是采样间隔期间的位置变化。或者,可以从马达位置导出马达速度,作为位置相对于时间的变化率。应当理解,存在许多用于执行导数功能的众所周知的方法。
当方向盘26转动时,转矩传感器28感测由车辆操作者施加到方向盘26的转矩。转矩传感器28可包括扭杆(未示出)和可变电阻型传感器(也未示出),其相关于扭杆上的扭转量向控制器16输出可变转矩信号18。虽然这是一种转矩传感器,但是与已知信号处理技术一起使用的任何其他合适的转矩感测设备都可以用。响应于各种输入,控制器向电动马达19发送指令22,电动马达19通过蜗杆47和蜗轮48向转向系统提供转矩辅助,从而为车辆转向提供转矩辅助。
应当注意,尽管通过参考用于电动转向应用的马达控制来描述所公开的实施例,但是应当理解,这些参考仅是说明性的,并且所公开的实施例可以应用于采用电动马达的任何马达控制应用,例如转向、阀控制等。此外,本文的参考和描述可适用于许多形式的参数传感器,包括但不限于转矩、位置、速率等。还应注意,本文对于电机的引用包括但不限于马达,以下为了简洁和简单起见,将在非限制性的情况下仅参考马达。
在如描绘的控制系统24中,控制器16利用转矩、位置和速率等来计算传送所需输出功率的指令。控制器16设置成与马达控制系统的各种系统和传感器进行通信。控制器16接收来自每个系统传感器的信号,量化所接收的信息,并响应于此而提供输出指令信号,在这种情况下,例如,提供到马达19。控制器16被配置为从逆变器(未示出)产生相应的电压,使得当施加到马达19时,产生期望的转矩或位置,逆变器可以可选地与控制器16结合并且在本文中称为控制器16。在一个或多个示例中,控制器24在反馈控制模式下运行,作为电流调节器来产生指令22。或者,在一个或多个示例中,控制器24在前馈控制模式下运行以产生指令22。因为这些电压与马达19的位置和速率以及期望的转矩有关,所以确定了转子的位置和/或速率以及由操作者施加的转矩。位置编码器连接到转向轴51以检测角位置θ。编码器可以基于光学检测、磁场变化或其他方法来感测旋转位置。典型的位置传感器包括电位计、旋转变压器、同步器、编码器等以及包括前述中的至少一个的组合。位置编码器输出位置信号20,该位置信号20指示转向轴51的角位置,并由此指示马达19的角位置。
期望的转矩可以由一个或多个转矩传感器28确定,转矩传感器28传输指示所施加转矩的转矩信号18。一个或多个示例性实施例包括这样的转矩传感器28和从其中得到的转矩信号18,因为它们可以响应于顺应的扭杆、T形杆、弹簧或被配置为提供响应(该响应指示所施加的转矩)的类似装置(未示出)。
在一个或多个示例中,温度传感器23位于电机19处。优选地,温度传感器23被配置为直接测量马达19的感测部分的温度。温度传感器23将温度信号25传输到控制器16,以便于本文规定的处理和补偿。典型的温度传感器包括热电偶、热敏电阻、恒温器等以及包括至少一个前述传感器的组合,其在适当放置时提供与特定温度成比例的可校准信号。
位置信号20、速度信号21和转矩信号18等被施加到控制器16。控制器16处理所有输入信号以产生与这些信号中每个信号对应的值,从而产生可用于在本文所规定的算法中进行处理的转子位置值、马达速率值和转矩值。诸如上述的测量信号通常也根据需要而被线性化、被补偿和进行滤波,以增强特性或消除所获取信号的不期望特性。例如,信号可以被线性化,以提高处理速度或者解决大的信号动态范围。另外,可以采用基于频率或时间的补偿和滤波来消除噪声或避免不期望的频谱特性。
为了执行规定的功能和期望的处理以及因此导致的计算(例如,马达参数的识别、控制算法等),控制器16可以包括但不限于处理器、计算机、DSP、存储器、存储装置、寄存器、定时、中断、通信接口和输入/输出信号接口等以及包含至少一种前述项的组合。例如,控制器16可以包括输入信号处理和滤波,以便能够对来自通信接口的此类信号进行准确采样和变换或获取。控制器16的附加特征和其中的某些过程在本文稍后详细讨论。
如前所述,抖动噪声是指存在于EPS系统中的低频噪声,通常由手握式方向盘转矩传感器引起。由于感测的模拟信号中的固有噪声、数字传感器和A/D转换器中的量化噪声,所以感测的转矩信号具有噪声。本文描述的技术方案通过促进抖动噪声的降低来解决抖动噪声的这种技术挑战。在一个或多个示例中,技术方案根据多个系统状态变量(包括马达速度和加速度、手握式方向盘转矩和车辆速率)使用马达转矩指令信号的条件滤波来减弱抖动噪声,同时保持了整个EPS系统的稳定性和性能。由于马达转矩是手握式方向盘转矩信号的转移,因此滤波马达转矩信号大大降低了抖动噪声。本文描述的技术方案策略性地使用EPS机械控制块和电动马达控制块之间的滤波,使得任一者的调谐基本上不受滤波的影响。
图2描绘了根据一个或多个实施例的具有抖动噪声管理的EPS控制系统。图2使用块表示用于马达19的EPS系统40,该马达19向机械系统170提供转矩(Te),该机械系统170负责将转矩传递到车辆的车轮。机械系统170根据EPS 40的类型而变化,例如,如果EPS 40是线控转向系统,则与典型的动力转向系统中的驱动轴和其他机械组件相比,机械系统170可以包括更多的电信号传递组件。
电动助力转向控制系统100包括转向控制系统110,其产生操纵车辆的转矩指令(Tm*)。在一个或多个示例中,转向控制系统110可以包括由操作人员操作的手握式方向盘。替代地或另外地,转向控制系统110包括操纵车辆的自动驾驶辅助系统(ADAS)。转向控制系统产生的转矩指令被提供给马达19以产生辅助转矩。在被马达控制130转换成马达电压指令之后,转矩指令被施加到马达19,马达控制130可以是使用反馈和/或前馈运行模式运行的马达控制系统。在一个或多个示例中,EPS控制系统100使用一个或多个传感器180监测由机械系统170产生的转矩。另外,本文的技术方案使用EPS控制系统100中的转矩调节块120。
提供抖动噪声管理的转矩调节块120包括其参数根据一个或多个信号实时变化的滤波器、以及仲裁模块,该仲裁模块监测由于不同信号特征引起的参数值变化并确定最终值(基于抖动噪声要求、转向系统以及车辆稳定性条件)。在车辆接近失速时(此时其他车辆噪声较低)的较低马达速度下,抖动噪声通常在可听到。当马达19旋转得更快或车速高时,抖动噪声被其他噪声掩盖。
图3描绘了根据一个或多个实施例的转矩调节块提供的抖动噪声管理的数据流框图。转矩调节块120使用一个或多个输入信号提供抖动噪声管理。转矩调节块包括滤波器参数确定模块210、仲裁模块220、滤波器使能模块230和抖动噪声滤波器模块240等的组件。这些组件包括硬件组件和软件组件。
如图所示,滤波器参数确定模块210基于不同的输入信号确定至少四组滤波器参数Fp。此后,仲裁模块220确定最终滤波器参数fp以及标志Fen。滤波器使能模块230使用该标志来启用或禁用滤波器240。然后,滤波器240使用最终滤波器参数并滤波马达转矩指令
Figure BDA0001991388290000071
以产生最终马达转矩指令
Figure BDA0001991388290000072
基于滤波器240的类型,仲裁模块220确定产生哪些最终滤波器参数。例如,如果滤波器240是低通滤波器,则产生的最终滤波器参数包括低通滤波器的截止频率。用于抖动噪声管理的滤波器240可以是简单的低通滤波器或者诸如带阻滤波器等更复杂的滤波器。最终目标是能够滤波抖动范围内(例如,在200到400Hz的范围内,但是对于不同的系统,范围可能不同)的噪声频率。在一些情况下,取决于稳定性或性能条件,滤波器240可以被滤波器使能模块230使用标志Fen完全禁用。这里描述了可以用于抖动噪声滤波的不同滤波器(连续和离散时间实现方式)的示例。
图4A和图4B描绘了根据一个或多个实施例的用于抖动噪声管理的滤波器实现的示例。例如,曲线图410示出了连续时间滤波器的示例,曲线图420示出了离散时间滤波器的示例。诸如低通滤波器(LPF)或带阻滤波器(BRF)的连续时间滤波器的传递函数可以如下。
Figure BDA0001991388290000073
Figure BDA0001991388290000074
其中,ωc是LPF的截止频率,而ωn、ωd是固有频率,ζn和ζd是BRF的阻尼比。
应当注意,以上是滤波器的示例,并且在其他实施例中,可以替代地使用在期望频率范围内提供幅度衰减的任何滤波器设计。
在一个或多个示例中,例如,在带阻滤波器的情况下,滤波器参数ωn、ωd、ζn和ζd根据车辆速度、手握式方向盘转矩、马达速度和马达加速度实时变化以执行滤波。任何离散化技术都可以用于在嵌入式软件中实现滤波器,例如Tustin变换,其中s域到z域关系如下。
Figure BDA0001991388290000081
如本文所述,转矩调节块120仅在抖动噪声可听到(当不应用滤波时)的特定条件下执行滤波。这确保了在同时降低抖动噪声的同时保持EPS系统40的稳定性和性能。本文进一步描述了根据每个EPS系统信号调度滤波器参数的标准。尽管使用低通滤波器的示例进行描述,但是应该理解,同样的想法也可以容易地应用于任何其他滤波器。
图5描绘了根据一个或多个实施例的滤波器参数调度与马达速度。图5描绘了使用低通滤波器作为滤波器240的示例场景。当马达速度低(即,手握式方向盘静止)时,抖动噪声最容易听到。随着马达速度增加,抖动噪声被其他噪声(例如机械系统170引起的噪声)掩盖,并且不执行滤波。因此,滤波器截止频率可以被调度为在较低的马达速度下较低,反之亦然。截止频率调度与马达速度的示例在图5的曲线图520中示出。滤波器参数确定模块210可以使用所接收的马达速率信号来计算绝对值(510),并且基于马达速率的绝对值确定滤波器参数,在这种情况下是低通滤波器截止频率。确定的滤波器参数用于配置滤波器240。
如图5的示例中所描绘的,截止频率在马达速度小于ω1时保持在f1的低值,然后马达速度从ω1线性增加到ω2,然后在速度高于ω2时截止频率保持在高值f2。该运算可以在数学上表示如下。
Figure BDA0001991388290000082
应当注意,虽然函数被示出为分段线性,但是可以代替地使用任何其他函数,只要趋势是相似的。例如,可以替代使用如下所示的涉及指数函数的非线性函数。
Figure BDA0001991388290000083
这里,a是可调参数,可以改变该参数以改变截止频率函数的形状。
此外,在一个或多个示例中,除了或替代地使用马达速率之外,滤波器参数确定模块210使用车辆速率来确定滤波器参数。在高车速时,发动机噪声掩盖了抖动噪声,因此可以在这样的状况下增加截止频率以改善性能并保持稳定性。在失速或接近失速(即,低车速)的状况下,抖动噪声是高度可听到的,因此保持截止频率较低。类似于上面给出的那些的函数用于速度和/或车辆加速度。
此外,在一个或多个示例中,滤波器参数确定模块210还可以使用手握式方向盘转矩来确定滤波器参数。根据手握式方向盘转矩的幅度和频率含量对抖动噪声建模。在较高负载条件下,噪声明显可听到。因此,仅在手握式方向盘转矩的特定阈值之上执行滤波。图6中示出了示例函数(硬开关)。
如图6中所描绘的,计算手握式方向盘转矩输入信号的绝对值并将其用于校准低通滤波器的滤波器参数。在所示的示例中,使用阶跃函数,其中,基于手握式方向盘转矩的值配置低通滤波器的截止频率。
图7描绘了根据一个或多个实施例的滤波器参数调度与手握式方向盘转矩频率含量的关系。在快速操纵期间,手握式方向盘转矩信号的高频含量高。因此,滤波器参数调度也可以作为手握式方向盘转矩频率含量的函数来完成。图7描绘了该调度函数的示例。在该示例中,首先通过高通滤波器710滤波手握式方向盘转矩输入信号,并且使用滤波的高通含量(T’hw)确定滤波器参数。如本文所述,计算高通含量(T’hw)的绝对值(在720处)并将其用于确定用作抖动噪声滤波器240的低通滤波器的截止频率(在730处)。例如,如果高通含量(T’hw)低于预定值(H0),则截止频率被设置为预定的较低值f1,并且如果高通含量(T’hw)高于(或等于)预定值H0,则使用预定的较高值f2
在一个或多个示例中,滤波器参数确定模块210使用如本文所述的多个输入信号来计算滤波器参数。此外,仲裁模块220接收所确定的多个滤波器参数,并确定最终滤波器参数,例如滤波器240被调谐到(实时)的滤波器截止频率。虽然仲裁模块220以若干方式根据所确定的多个滤波器参数确定最终滤波器参数,但关键是确保始终确保车辆和转向系统的稳定性,即使以抖动噪声为代价(如果需要)。仲裁模块220甚至可以禁用抖动噪声滤波器240,例如,如果EPS 40的稳定性受到威胁。
仲裁模块220实现的仲裁逻辑的示例可以包括条件“最小”函数,即,采用基于不同信号确定的所有截止频率的最小值的函数,但是如果稳定性监测和/或性能函数确定由于“最小”操作导致的低截止频率而导致的滞后不足以确保EPS系统40的稳定性和令人满意的性能,则达到最大值或默认值。
图8描绘了根据一个或多个实施例的管理电动转向系统中抖动噪声的方法的流程图。该方法包括在810处计算多个滤波器参数,每个滤波器参数基于EPS中的不同信号。例如,如本文所述,使用诸如马达速度、加速度、车辆速率、手握式方向盘转矩等的一个或多个参数计算滤波器参数。该方法还包括在820处通过仲裁多个滤波器参数来确定最终滤波器参数。仲裁可以包括将滤波器参数彼此进行比较和/或使用预定阈值。在一个或多个示例中,仲裁可以包括选择最低(最小)滤波器参数值。替代地或另外地,仲裁可以包括选择最高(最大)滤波器参数值。替代地或另外地,仲裁可以包括选择最低值和最高值两者。
最终滤波器参数的选择取决于正在使用的滤波器的类型。例如,如果滤波器是低通滤波器,则选择单个截止频率参数。替代地或另外地,在带通滤波器的情况下,针对被滤波的频带选择两个滤波器参数值。应当注意,在其他示例中,可以使用不同类型的滤波器,因此,所选择的滤波器参数是变化的。
此外,该方法包括在830处确定是否启用或禁用滤波器240。例如,基于与一个或多个预定阈值相比较的最终滤波器参数来确定滤波器启用标志。替代地或另外地,可以基于独立于滤波器参数确定的转向系统40的稳定性来启用/禁用滤波器。在基于滤波器使能标志为FALSE/OFF而禁用滤波器的情况下,在840处不使用滤波器240,并且传递由控制器26产生的马达转矩指令以施加到马达19。或者,在850处,如果在滤波器启用标志为TRUE/ON时启用滤波器,则使用来自仲裁模块230的最终滤波器参数配置滤波器240。然后在860处,使用配置的滤波器240滤波马达转矩指令以产生要施加于马达19的滤波马达转矩指令。
如本文所述,施加马达转矩指令可以包括将马达转矩指令转换为电压/电流指令,该电压/电流指令被施加到马达19以产生马达转矩指令指定的转矩量。
本文描述的技术方案的一个或多个实施例解决了减弱通常存在于电动转向系统中的抖动噪声的技术挑战。噪声通常包含频率噪声含量,频率噪声的范围可以针对不同系统而变化,并且通常为大约200到250Hz。在某些情况下,噪声的频率范围可能与软件循环速率(software loop rate)一致,或者可能包括由于PWM和逆变器切换引起的频率噪声。目前用于减弱抖动噪声的技术方案包括降低马达控制响应性或带宽、手握式方向盘转矩的过采样和滤波、手握式方向盘转矩的直接(无条件)低通滤波、以及降低放大噪声的控制函数的响应性。在一个或多个示例中,使用这些技术的组合,然而,使用多种技术由于涉及多个函数而需要进行协调并需要进行麻烦的调谐,并且由于这种调谐过程的循环性质而需要长调谐时间。此外,这种技术导致转向感和稳定性降低。本文描述的技术方案通过马达转矩指令的条件滤波(该滤波基于诸如马达速度、加速度、车辆速率和手握式方向盘转矩等多个信号)解决了减弱转向系统中抖动噪声的技术挑战。因此,本文描述的技术方案降低了抖动噪声,同时保持了转向系统的性能和稳定性。此外,技术方案提供单一函数以完成抖动噪声管理,减少校准和调谐时间。
虽然仅结合有限数量的实施例详细描述了本公开,但应容易理解,本公开不限于这些公开的实施例。相反,可以修改本公开以包含此前未描述但与本公开的范围相当的任何数量的变型、改变、替换或等同布置。另外,虽然已经描述了本公开的各种实施例,但是应该理解,本公开的各方面可以仅包括所描述的实施例中的一些实施例或各种实施例的组合。因此,本公开不应被视为受前述描述的限制。

Claims (15)

1.一种减弱转向系统中抖动噪声的方法,所述方法包括:
计算多个滤波器参数,每个滤波器参数基于转向系统中的相应信号;
通过仲裁所述多个滤波器参数从所述多个滤波器参数确定至少一个最终滤波器参数;
使用所述至少一个最终滤波器参数动态配置滤波器;以及
使用滤波器滤波马达转矩指令,滤波的马达转矩指令被施加到马达以产生相应的转矩量。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,分别基于马达速度、马达加速度、车辆速率和手握式方向盘转矩计算所述多个滤波器参数。
3.根据权利要求1所述的方法,其中,动态配置滤波器包括禁用滤波器。
4.根据权利要求1所述的方法,其中,仲裁所述多个滤波器参数包括选择最小滤波器参数。
5.根据权利要求1所述的方法,其中,仲裁所述多个滤波器参数包括选择最大滤波器参数。
6.根据权利要求1所述的方法,其中,仲裁所述多个滤波器参数包括选择至少两个最终滤波器参数。
7.根据权利要求1所述的方法,其中,滤波器是低通滤波器。
8.根据权利要求1所述的方法,其中,滤波器是带通滤波器。
9.一种管理转向系统中抖动噪声的装置,所述装置包括:
滤波器模块,基于输入转矩指令产生滤波的马达转矩指令,所述滤波的马达转矩指令被施加到马达以产生相应的转矩量;
滤波器参数确定模块,计算多个滤波器参数,每个滤波器参数基于转向系统中的相应信号;以及
仲裁模块,通过仲裁所述多个滤波器参数从所述多个滤波器参数确定至少一个最终滤波器参数,并使用所述至少一个最终滤波器参数来动态配置滤波器模块。
10.根据权利要求9所述的装置,其中,基于马达速度计算来自所述多个滤波器参数的第一滤波器参数。
11.根据权利要求9所述的装置,其中,基于马达加速度计算来自所述多个滤波器参数的第一滤波器参数。
12.根据权利要求9所述的装置,其中,基于车辆速率计算来自所述多个滤波器参数的第一滤波器参数。
13.根据权利要求9所述的装置,其中,基于手握式方向盘转矩计算来自所述多个滤波器参数的第一滤波器参数。
14.根据权利要求9所述的装置,其中,动态配置滤波器包括禁用滤波器。
15.根据权利要求9所述的装置,其中,滤波器模块是低通滤波器。
CN201910181561.9A 2018-03-09 2019-03-11 电动助力转向系统中的抖动噪声管理 Active CN110239617B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/916,824 2018-03-09
US15/916,824 US11117612B2 (en) 2018-03-09 2018-03-09 Dither noise management in electric power steering systems

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110239617A CN110239617A (zh) 2019-09-17
CN110239617B true CN110239617B (zh) 2022-05-27

Family

ID=67701890

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910181561.9A Active CN110239617B (zh) 2018-03-09 2019-03-11 电动助力转向系统中的抖动噪声管理

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11117612B2 (zh)
CN (1) CN110239617B (zh)
DE (1) DE102019105702A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11511795B2 (en) * 2018-10-11 2022-11-29 Steering Solutions Ip Holding Corporation Dither noise management in electric power steering systems
CN111114535B (zh) * 2020-01-02 2021-08-17 联创汽车电子有限公司 智能驾驶车辆横向控制方法及控制系统
US11718284B2 (en) 2021-05-14 2023-08-08 Volvo Car Corporation Steering control system
KR102585084B1 (ko) 2021-08-31 2023-10-05 현대모비스 주식회사 차량의 전자식 조향장치 및 그 제어방법
DE102021211432A1 (de) 2021-10-11 2023-04-13 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen einer Filterausgangsgröße eines Filters für eine Filterung eines Drehstabmoments eines Steer-by-Wire Lenksystems für ein Fahrzeug

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0943527A2 (en) * 1998-03-20 1999-09-22 Trw Inc. An electric assist steering system having an improved motor current controller with notch filter
JP2010069975A (ja) * 2008-09-17 2010-04-02 Honda Motor Co Ltd 電動パワーステアリング装置
CN101927786A (zh) * 2009-06-19 2010-12-29 株式会社捷太格特 电动动力转向装置
CN105209320A (zh) * 2013-05-10 2015-12-30 三菱电机株式会社 电动助力转向控制装置及转向控制方法
CN107000785A (zh) * 2014-11-19 2017-08-01 日本精工株式会社 电动助力转向装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5473231A (en) 1994-05-11 1995-12-05 Trw Inc. Method and apparatus for controlling an electric assist steering system using an adaptive torque filter
US5704446A (en) 1995-10-02 1998-01-06 General Motors Corporation Electric power steering control
US6588541B2 (en) * 2001-05-30 2003-07-08 Delphi Technologies, Inc. Soft-disable damping for electric power steering
US6965820B2 (en) * 2001-09-18 2005-11-15 Delphi Technologies, Inc. Robust steering-pull torque compensation
US20040189228A1 (en) 2003-03-28 2004-09-30 Gregory Katch Vehicle speed dependent compensator for electric steering systems
GB0401965D0 (en) * 2004-01-30 2004-03-03 Trw Lucasvarity Electric Steer Method and apparatus for controlling an electric assist motor using a modified blending filter
US7725227B2 (en) * 2006-12-15 2010-05-25 Gm Global Technology Operations, Inc. Method, system, and apparatus for providing enhanced steering pull compensation
US8473158B2 (en) * 2009-08-26 2013-06-25 Steering Solutions Ip Holding Corporation Stability-based steering control methods and systems
US8996250B2 (en) * 2011-09-09 2015-03-31 Steering Solutions Ip Holding Corporation Inertia compensation with frequency dependent damping
US9415798B2 (en) * 2014-02-26 2016-08-16 Steering Solutions Ip Holding Corporation Inertia compensation to remove or reduce effects of torque compensation in electric power steering
US10144445B2 (en) * 2014-09-15 2018-12-04 Steering Solutions Ip Holding Corporation Modified static tire model for providing assist without a torque sensor for zero to low vehicle speeds
US10077068B2 (en) * 2015-07-31 2018-09-18 Steering Solutions Ip Holding Corporation Inertia compensation frequency shaping for improved EPS system stability

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0943527A2 (en) * 1998-03-20 1999-09-22 Trw Inc. An electric assist steering system having an improved motor current controller with notch filter
US6107767A (en) * 1998-03-20 2000-08-22 Trw Inc. Electric assist steering system having an improved motor current controller with notch filter
JP2010069975A (ja) * 2008-09-17 2010-04-02 Honda Motor Co Ltd 電動パワーステアリング装置
CN101927786A (zh) * 2009-06-19 2010-12-29 株式会社捷太格特 电动动力转向装置
CN105209320A (zh) * 2013-05-10 2015-12-30 三菱电机株式会社 电动助力转向控制装置及转向控制方法
CN107000785A (zh) * 2014-11-19 2017-08-01 日本精工株式会社 电动助力转向装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20190276073A1 (en) 2019-09-12
CN110239617A (zh) 2019-09-17
US11117612B2 (en) 2021-09-14
DE102019105702A1 (de) 2019-09-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110239617B (zh) 电动助力转向系统中的抖动噪声管理
CN109818536B (zh) 转矩波动补偿与马达控制系统中的前馈控制
US10946894B2 (en) Driver warning in electric power steering systems
CN111619659B (zh) 用于非零初始条件下电动助力转向角度控制的方法和系统
US9415798B2 (en) Inertia compensation to remove or reduce effects of torque compensation in electric power steering
CN107867320B (zh) 转向系统的实时稳定性监测
CN110620529B (zh) 永磁直流电机的电流调节器
EP2965419B1 (en) Motor control for electric power assisted steering systems
US8823305B2 (en) Electric power steering system
JP6519650B2 (ja) モータ制御装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置
CN110497959B (zh) 用于运动控制系统的补偿器防卷绕的系统和方法
CN110341785B (zh) 转向系统的级联位置控制架构
CN109664936B (zh) 电动助力转向系统中的驾驶员警告
JP5644409B2 (ja) 電動機の位置制御装置
CN111038576B (zh) 电动助力转向系统中的抖动噪声管理
US20190308659A1 (en) Disturbance feedforward compensation for position control in steering systems
CN111007421B (zh) 用于电动马达驱动系统的电源电流的动态估计
EP3075636B1 (en) Electric power steering system
CN110001764B (zh) 高带宽通用电动转向系统控制器
CN113104096B (zh) 用于估计有刷电动助力转向系统的马达速度的观测器设计
CN111619658B (zh) 具有减少车轮失衡诱发振动的抑制相关的缩放的转向系统
JP2007186063A (ja) 電動パワーステアリング装置
JP2011159137A (ja) 位置制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant