CN114537509A - 用于控制电机驱动动力转向系统的装置和方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于控制电机驱动动力转向系统的装置和方法。所述用于控制电机驱动动力转向系统的装置包括：转向角位置控制器，被配置为基于由自动驾驶系统输入的命令转向角与当前转向角之间的转向角误差，通过调整增益值来控制转向角；电流控制器，被配置为补偿从转向角位置控制器输出的第二命令电流与传感器电流之间的电流误差；以及干扰估计器，被配置为估计由于外部因素引起的噪声，从电流控制器输出的第三命令电流中预先去除估计的噪声，并将无噪声的第三命令电流施加到MDPS。

Description

用于控制电机驱动动力转向系统的装置和方法

技术领域

本公开的示例性实施例涉及一种用于控制电机驱动动力转向系统的装置和方法，更具体地，涉及一种用于控制电机驱动动力转向系统的装置和方法，该装置和方法能够在自动驾驶期间需要突然转向时增强瞬时响应能力，并稳定地最大限度地提高性能，以对抗由于外部因素引起的噪声。

背景技术

通常，使用液压泵的液压的液压动力转向装置被用作车辆的动力辅助转向装置，但是自1990年代以来，使用电机的电机驱动动力转向(MDPS)系统已被广泛使用。

现有的液压动力转向装置，由于作为辅助动力的动力源的液压泵由发动机驱动，无论方向盘是否转动，都始终消耗动力。然而，在MDPS系统中，当转动方向盘并产生扭矩时，由电能驱动的电机提供转向辅助动力。

因此，当使用MDPS系统(或电机驱动动力转向)时，与液压动力转向装置相比，其优点在于可以提高车辆能量效率。

同时，当自动驾驶期间突然发生碰撞或其他事故的风险时，采用自动驾驶模式的车辆需要通过转向控制降低车辆速度或避开障碍物等。然而，采用现有自动驾驶模式的车辆仅被设计用于应对预先在指定距离检测到障碍物的典型情况，而未被设计用于应对紧急情况(例如，行人或另一车辆突然从车辆前方切入的情况)。

因此，在非紧急情况下预先降低车辆速度通常是有效的，但是在紧急情况下(例如，行人或另一车辆突然从车辆前方切入的情况)突然转向可以更有效地避免事故。然而，如果在这种紧急情况下自动驾驶模式被取消或不正常执行，如在采用现有自动驾驶模式的车辆中，驾驶员(或用户)可能面临更大的风险。因此，需要一种最大限度地提高响应能力的技术，以便在连续保持自动驾驶模式的同时，能够响应紧急情况瞬时实现快速转向。此时，可以控制MDPS的电机，但连接到立柱的方向盘可能会晃动。当响应能力无意中增强太多时，控制稳定性降低，这可能会由于外部因素、机构的摩擦力、传感器噪声等引起的干扰而降低控制器的响应能力，或者引起无意的振动。

在这方面，需要开发一种技术，该技术能够在自动驾驶期间需要突然转向时增强瞬时响应能力，并稳定地最大限度地提高性能，以对抗由于外部因素引起的噪声。

本公开的背景技术在韩国专利申请公开第10-2019-0098783号(于2019年8月23日公开，题为“Apparatus for Controlling Handle of Vehicles”)中公开。

发明内容

本公开是为了解决上述问题而做出的，并且根据本公开的一个方面的目的是提供一种用于控制电机驱动动力转向系统的装置和方法，该装置和方法能够在车辆的自动驾驶期间需要突然转向时增强瞬时响应能力，并稳定地最大限度地提高性能，以对抗由于外部因素引起的噪声。

根据本公开的一个方面的用于控制电机驱动动力转向系统的装置可以包括：转向角位置控制器，被配置为基于由自动驾驶系统输入的命令转向角与当前转向角之间的转向角误差，通过调整增益值来控制转向角；电流控制器，被配置为补偿从转向角位置控制器输出的第二命令电流与传感器电流之间的电流误差；以及干扰估计器，被配置为估计由于外部因素引起的噪声，从电流控制器输出的第三命令电流中预先去除估计的噪声，并将无噪声的第三命令电流施加到MDPS。

在本公开中，转向角位置控制器可以包括：转向角控制单元，被配置为通过补偿作为命令转向角与当前转向角之间的差的转向角误差来输出命令速度，并且通过补偿作为命令速度与当前转向角速度之间的差的速度误差来输出第一命令电流；可变高通滤波器，被配置为通过调整截止频率对转向角误差进行高频滤波；增益调整部分，被配置为通过使用车辆速度和当前转向角速度中的至少一个来调整可变高通滤波器的增益；以及调整部分，被配置为通过对从转向角控制单元输出的第一命令电流和从增益调整部分输出的所需电流进行算术处理来输出第二命令电流。

在本公开中，可变高通滤波器可以通过调整传递函数的微分时间来调整截止频率。

在本公开中，增益调整部分可以通过乘以基于车辆速度、当前转向角速度和预设比率的负载曲线增益来调整增益。

在本公开中，转向角控制单元可以包括：位置控制器，被配置为补偿转向角误差；以及速度控制器，被配置为补偿从位置控制器输出的命令速度与当前转向角速度之间的速度误差。

在本公开中，该装置可进一步包括振动感测部分，该振动感测部分被配置为基于转向角速度的符号的变化次数来检测振动，并根据检测到的振动将截止频率或增益返回到初始值。

在本公开中，干扰估计器可以包括：逆传递函数单元，被配置为计算MDPS的逆传递函数，并将MDPS的输出应用于逆传递函数；第一可变Q滤波器，设置在逆传递函数单元的前端，并被配置为将逆传递函数的分子和分母的次数转换为彼此相等；第二可变Q滤波器，并行于MDPS的输入端设置；噪声估计单元，被配置为通过从逆传递函数单元和第一可变Q滤波器的乘法结果中减去第二可变Q滤波器的输出来计算噪声估计；以及噪声去除单元，被配置为从第三命令电流中减去噪声估计，并将减法结果应用于MDPS。

在本公开中，第一可变Q滤波器和第二可变Q滤波器可以是低通滤波器。

在本公开中，低通滤波器可以根据当前转向角速度调整截止频率。

根据本公开的另一方面的用于控制电机驱动动力转向系统的方法可以包括：转向角位置控制器基于由自动驾驶系统输入的命令转向角与当前转向角之间的转向角误差，通过调整增益值来控制转向角的步骤；电流控制器补偿从转向角位置控制器输出的第二命令电流与传感器电流之间的电流误差的步骤；以及干扰估计器估计由于外部因素引起的噪声，从电流控制器输出的第三命令电流中预先去除估计的噪声，并将无噪声的第三命令电流施加到MDPS的步骤。

在本公开中，控制转向角的步骤可以包括：转向角控制单元通过补偿作为命令转向角与当前转向角之间的差的转向角误差来输出命令速度，并且通过补偿作为命令速度与当前转向角速度之间的差的速度误差来输出第一命令电流的步骤；可变高通滤波器通过调整截止频率对转向角误差进行高频滤波的步骤；增益调整部分通过使用车辆速度和当前转向角速度中的至少一个来调整可变高通滤波器的增益的步骤；以及调整部分通过对从转向角控制单元输出的第一命令电流和从增益调整部分输出的所需电流进行算术处理来输出第二命令电流的步骤。

在本公开中，在对转向角误差进行高频滤波的步骤中，可变高通滤波器可以通过调整传递函数的微分时间来调整截止频率。

在本公开中，在调整可变高通滤波器的增益的步骤中，增益调整部分可以通过乘以基于车辆速度、当前转向角速度和预设比率的负载曲线增益来调整增益。

在本公开中，输出第一命令电流的步骤可以包括：位置控制器补偿转向角误差的步骤；以及速度控制器补偿从位置控制器输出的命令速度与当前转向角速度之间的速度误差的步骤。

在本公开中，该方法可进一步包括振动感测部分基于转向角速度的符号的变化次数来检测振动，并根据检测到的振动将截止频率或增益返回到初始值的步骤。

在本公开中，从电流控制器输出的第三命令电流中预先去除估计的噪声并将无噪声的第三命令电流施加到MDPS的步骤可以包括：逆传递函数单元计算MDPS的逆传递函数并将MDPS的输出应用于逆传递函数的步骤；设置在逆传递函数单元的前端的第一可变Q滤波器将逆传递函数的分子和分母的次数转换为彼此相等的步骤；噪声估计单元通过从逆传递函数单元和第一可变Q滤波器的乘法结果减去并行于MDPS的输入端设置的第二可变Q滤波器的输出来计算噪声估计的步骤；以及噪声去除单元从第三命令电流中减去噪声估计，并将减法结果应用于MDPS的步骤。

在本公开中，第一可变Q滤波器和第二可变Q滤波器可以是低通滤波器。

在本公开中，低通滤波器可以根据当前转向角速度调整截止频率。

根据本公开的一个方面的用于控制电机驱动动力转向系统的装置和方法具有通过在车辆的自动驾驶期间需要突然转向时增强瞬时响应能力来避免事故，以及稳定地最大限度地提高性能，以对抗由于外部因素引起的噪声的效果。

附图说明

图1是示出根据本公开的实施例的用于控制电机驱动动力转向系统的装置的示意性配置的框图。

图2是示出根据本公开的实施例的高通滤波器的形状变化的图。

图3是示出根据本公开的实施例的改变转向角速度符号的示例的图。

图4是用于说明根据本公开的实施例的用于控制电机驱动动力转向系统的方法的流程图。

具体实施方式

如在相应领域中的传统，一些示例性实施例可以在附图中以功能块、单元和/或模块的形式示出。本领域普通技术人员将理解，这些块、单元和/或模块由诸如逻辑电路、分立组件、处理器、硬连线电路、存储器元件、布线连接等电子(或光学)电路物理实现。当块、单元和/或模块由处理器或类似硬件实现时，可以使用软件(例如，代码)对它们进行编程和控制，以执行本文所讨论的各种功能。可替代地，每个块、单元和/或模块可以由专用硬件或作为专用硬件的组合来实现以执行一些功能，并且可以由处理器(例如，一个或多个编程处理器和相关电路)来实现以执行其他功能。在不脱离本发明构思的范围的情况下，一些示例性实施例的每个块、单元和/或模块可以在物理上被分离为两个或多个交互和离散的块、单元和/或模块。此外，在不脱离本发明构思的范围的情况下，一些示例性实施例的块、单元和/或模块可以在物理上被组合成更复杂的块、单元和/或模块。

以下，将参照附图详细描述根据本公开的用于控制电机驱动动力转向系统的装置和方法。在此过程中，为了清楚和便于说明的目的，附图中所示的线的粗细或元件的尺寸可能会被夸大。此外，后面要描述的术语是在本公开中考虑其功能而定义的术语，并且可以根据用户或操作者的意图或实践而改变。因此，这些术语应基于对本说明书的公开来定义。

此外，例如，本说明书中描述的实施方式可以被实施为方法或过程、装置、软件程序、数据流或信号。尽管仅在单一形式的实施方式的上下文中讨论(例如，仅作为方法讨论)，但所讨论的特征也可以实施为其他形式(例如，装置或程序)。该装置可以实施为适当的硬件、软件、固件等。该方法可以在诸如处理器的装置中实施，处理器通常指包括计算机、微处理器、集成电路或可编程逻辑设备的处理设备。该处理器包括通信设备，例如计算机、蜂窝电话、便携式/个人数字助理(PDA)和其他设备，促进终端用户之间的信息通信。

图1是示出根据本公开的实施例的用于控制电机驱动动力转向系统的装置的示意性配置的框图，图2是示出根据本公开的实施例的高通滤波器的形状变化的图，以及图3是示出根据本公开的实施例的改变转向角速度符号的示例的图。

参照图1，根据本公开的实施例的用于控制电机驱动动力转向系统的装置包括感测模块10、自动驾驶系统20、转向角位置控制器100、电流控制器200和干扰估计器300。

感测模块10感测自动驾驶和转向控制所需的信息。感测模块10可以包括感测自动驾驶系统20的操作所需的周围环境信息的周围环境感测单元11、感测车辆的车辆速度的车辆速度感测单元12、感测方向盘的转向角的转向角感测单元13、以及检测方向盘的转向角速度的转向角速度检测单元14。

转向角速度检测单元14可以直接检测来自方向盘的转向角速度，但也可以通过对转向角速度进行微分来检测由转向角感测单元13感测的转向角速度。

周围环境感测单元11的示例可以包括激光雷达、雷达、超声波传感器、图像传感器等。周围环境信息的示例可以包括道路信息、障碍物信息、天气信息等。周围环境信息不限于上述示例。

在自动驾驶模式下，自动驾驶系统20基于周围环境感测单元11输入的周围环境信息，输出用于车辆的自动驾驶控制的命令转向角。

由于本领域技术人员可以容易地实现自动驾驶系统20基于周围环境信息执行自动驾驶控制，因此将省略其详细描述。

转向角位置控制器100通过根据作为命令转向角与当前转向角之间的差的转向角误差(即，位置控制误差)调整增益来控制转向角。

通常，自动驾驶是通过最近的转向角位置控制来执行的。即，当自动驾驶系统20向MDPS 30应用命令转向角时，MDPS 30根据命令转向角执行位置控制。通常，转向角位置控制器100可以包括转向角控制单元110，该转向角控制单元包括位置控制器112和速度控制器114。

位置控制器112可以补偿作为命令转向角与当前转向角之间的差的转向角误差。位置控制器112可以由P控制器组成。

速度控制器114可以补偿从位置控制器112输出的命令速度与当前转向角速度之间的速度误差。速度控制器114可以由PI控制器组成。

然而，由位置控制器112和速度控制器114组成的转向角控制单元110在增强响应能力方面具有局限性。因此，转向角位置控制器100可进一步包括可变高通滤波器(HPF)120、增益调整部分130和调整部分140。转向角位置控制器100可以对作为命令转向角与当前转向角之间的差的误差值进行高频滤波，并将通过将滤波的值乘以增益而获取的值应用于电流控制器的前端。这用于将额外的所需电流添加到命令电流，从而增强转向角位置控制器100的响应能力。这样的配置与实际添加D控制器的配置相同，但是为了控制器设计的方便、效率等，通过可变HPF 120和增益调整部分130的组合来重构。

可变HPF 120通过调整截止频率对作为命令转向角与当前转向角之间的差的转向角误差进行高频滤波来去除噪声分量。在这种情况下，可变HPF 120可以通过调整传递函数的微分时间来调整截止频率。

增益调整部分130通过使用车辆速度和当前转向角速度中的至少一个来调整可变HPF 120的增益。即，增益调整部分130通过乘以基于车辆速度、命令转向角速度和预设比率的负载曲线增益来调整增益。

调整部分140通过对从速度控制器114输出的第一命令电流和从增益调整部分130输出的所需电流进行算术处理来输出第二命令电流。此时，调整部分140可以通过将第一命令电流和所需电流相加来输出第二命令电流。

在一般的自动驾驶模式下，当转向角控制性能过高时，可能会由于外部噪声、周围环境引起振动等而降低控制稳定性，并且可能降低转向角控制性能。因此，在必要时基本上最大限度地提高转向角控制性能是非常重要的。

为此，使用PI-P控制器或PID-PI控制器代替具有通常使用的P-PI控制器的组合的转向角位置控制器100是有效的。然而，当将D控制器应用于转向角位置控制器100时，由于命令转向角的噪声、外部环境或噪声，可能会发生振动。通常，D控制器被添加到转向角位置控制器100以增强对位置变化的响应能力，但这可能会由于从外部环境引入的干扰或噪声引起的放大而引起振动，导致转向角控制性能的降低。

为了从根本上防止这种问题，通常将低通滤波器或滞后补偿器应用于D控制器的前端。然而，在这种情况下，结构是复杂的，并且当根据转向情况需要变化时，要改变的参数或因子值的数量增加。即，通常，转向角位置控制器100使用PI-PI或PID-PI配置，其中P-PI中的P控制器端用PI或PID来设计。然而，需要一种更有效的方法，该方法能够通过根据转向情况最大限度地提高控制器的性能来显著提高响应能力，同时能够容忍噪声或干扰。

因此，当典型地将低通滤波器(LPF)或滞后补偿器应用于PID控制器中的D控制器时，等式G(s)可以表示为Kp(1+1/Ti×s+Td×s/(1+s×Td))。这里，G(s)可以表示传递函数，Kp可以表示比例增益，Ti可以表示积分时间，Td可以表示微分时间，并且s可以表示复数。在上述等式中，当分离PID控制增益时(即，Kp根据I或D控制器分离)，G(s)可表示为Kp+Ki/Ti×s+Kd×s/(1+Td×s)。此时，当D控制被重新布置时，G(s)可表示为(1/Td)/((1/Td+s))×Td×Kd×s。这里，Ki可以表示积分增益，并且Kd可以表示微分增益。

同时，(1/Td)/((1/Td+s))和s与一阶高通滤波器的那些类似。通过应用这一点，当应用可变HPF 120和增益调整部分130代替D控制器时，可以产生对噪声具有鲁棒性并且可以提高转向角控制性能的结构。在这种情况下，可变HPF 120的增益和截止频率非常重要。

通常，高通滤波器的截止频率可以通过应用电机驱动动力转向的电机控制带宽来设置，例如，MDPS 30。然而，为了不影响MDPS 30的扭杆共振点，重要的是设置高通滤波器的截止频率，通过分别使用约12Hz(在C-MDPS的情况下)和约9Hz(在R-MDPS的情况下)作为截止点来以免影响共振点。作为参考，MDPS 30的稳定性中最重要的因素是扭杆。这是因为扭杆具有最低的刚度，并且是极有可能发生共振的点。

通常，在微分时间Td的情况下，PID控制器可以定义D控制器的控制周期和频率。在传递函数的(1/Td)/((1/Td)+s)×Td×Kd×s中，(1/Td)/((1/Td)+s)与高通滤波器相同，并且可以通过1/Td设置所期望的频率。也就是说，一般高通滤波器的传递函数可以表示为s/(s+w)。这里，w可以表示2πf，并且f可以表示截止频率。在上述传递函数中，由于1/Td直接为w，所以可变HPF 120可以通过改变Td值来调整截止频率，以设置所期望的频率。

增益调整部分130通过乘以基于车辆速度、命令转向角速度和预设比率的负载曲线增益来调整增益。

增益调整部分130改变微分增益Kd值以控制增益。如已经定义的，通过随着转向角速度变高而增加传递函数中的Kd值，并且随着转向角速度变低而减小Kd值，可以改变转向角位置控制器100的增益响应特性。

确定增益的重要因素是车辆速度和命令转向角速度。为了确定车辆的负载和施加到MDPS 30的负载，必须考虑车辆速度和命令转向角速度。

因此，增益调整部分130最终通过基于车辆速度、转向角速度和比率乘以负载曲线增益值来调整增益以基本上保持适当的参数。考虑到实际自动驾驶条件下的各种突然转向环境，可以不同地设置该比率。考虑到MDPS 30的控制稳定性，将基于车辆速度、转向角速度和比率的负载曲线增益值存储在调谐图中并进行操作。由于增益仅在转向角速度快或基于车辆速度的负载增加时才增加，所以在低速转向的情况下响应能力不增加，从而平稳地执行位置控制而不会晃动方向盘。在这种情况下，快速的转向响应是不必要的，所以可以优先考虑平稳的控制性能。结果，如图2所示，可变HPF 120的形状可以改变。参照图2，车辆速度越低，可变HPF 120的截止频率越低，使得可变HPF 120可以响应于宽带宽。车辆速度越高，可变HPF 120的截止频率越高，使得可变HPF 120可以响应于窄带宽。

然而，在自动驾驶期间执行突然转向时，由于诸如外部环境的因素，可能会发生振动等情况。在这种情况下，有必要预先感测振动等，并且基本上防止增益G的过度增加或可变HPF 120的截止频率的改变。

为此，振动感测部分150在指定时间段内实时监测转向角速度的符号的变化。例如，如图3所示，当转向角速度的符号在一秒钟的计数时间期间总共改变三次时，可以确定产生了1Hz的噪声。

通常，在MDPS 30中，由于扭杆具有最低的刚度，振动很可能发生在扭杆的共振频率处。这通常对应于8Hz至12Hz，并且例如，当每秒发生17次符号变化时，可以假设发生8Hz的振动，这可以被认为是增益G的过度增加或可变HPF 120的截止频率的过度减少。因此，振动感测部分150基于转向角速度的符号的变化次数来检测振动，并且当检测到的振动等于或大于设置的振动时，将截止频率或增益返回到初始值。初始值可以是一般自动驾驶模式下的增益G值或截止频率。

同时，当MDPS 30在自动驾驶期间的正常情况下执行位置控制时，设计转向角位置控制器100，并调谐PID增益，以基本上防止MDPS 30的共振。然而，当为瞬时障碍物避开而最大限度地提高转向角位置控制器100的性能时，即，当增益G瞬时增加或可变HPF 120的截止频率降低到接近8Hz至12Hz的区域时，基于频率特性的增益增加。因此，转向角位置控制器100的稳定性降低，从而可能发生振动。这可以通过降低增益G或将可变HPF 120的截止频率返回到正常状态的水平来控制，其中当振动感测部分150检测到具有扭杆的共振频率为8Hz至12Hz的信号时不发生振动，该信号通常不会被MDPS 30检测到。

换言之，当增加转向角位置控制器100的增益G以增强瞬时响应能力或调整截止频率以增加需要瞬时转向的频率的增益特性时(通常，在可变HPF 120的情况下，截止频率越低，基于8Hz至12Hz的频率的增益水平越高)，转向角位置控制器100的安全裕度减小。就这一点而言，在本实施例中，振动感测部分150监测转向角位置控制器100的安全裕度，并且当确定发生振动时，将转向角位置控制器100的性能再次返回到正常状态。

通过以上，在突然转向的情况下阻止自动驾驶取消，并且通过可变HPF 120最大限度地提高转向角位置控制器100的性能，这使得允许自动驾驶车辆在紧急情况下避开障碍物成为可能。此外，根据一般自动驾驶情况再次返回已经通过位置控制误差量来改变的可变HPF 120的截止频率，并且当根据突然转向期间的情况发生振动时，通过检测振动并优化可变HPF 120也可以基本上防止由于紧急转向而产生的副作用。

电流控制器200补偿从转向角位置控制器100输出的第二命令电流与传感器电流之间的电流误差。在这种情况下，电流控制器200可以是PI控制器，并且传感器电流可以是通过感测电机的MCU(未示出)获取的电流。

当分别从转向角位置控制器100和MCU接收到第二命令电流和传感器电流时，电流控制器200可以通过补偿与第二命令电流和传感器电流之间的差相对应的误差来输出第三命令电流。

同时，由于诸如外部噪声、摩擦力和传感器噪声的意外的外部因素，控制设备的性能可能会降低。为了基本上防止这样的问题，需要预先观察噪声并从命令电流中去除噪声。为此，本公开包括干扰估计器300，从电流控制器200输出的第三命令电流中去除由于外部因素引起的外部噪声。

干扰估计器300包括逆传递函数单元310、第一可变Q滤波器320、第二可变Q滤波器330、噪声估计单元340和噪声去除单元350。

逆传递函数单元310计算MDPS 30的逆传递函数，并将MDPS 30的输出应用于逆传递函数。当MDPS 30的输出被应用于逆传递函数时，逆传递函数单元310可以提取MDPS 30的输入值，即，其中添加了第三命令电流和噪声分量的分量。通过从提取的输入值减去当前MDPS输入值(即，第三命令电流)，可以仅提取噪声。当这应用于控制器的实际输出时，可以将无噪声的输入应用于MDPS 30。

然而，当计算和应用MDPS 30的逆传递函数时，分子的次数大于分母的次数，这导致MDPS 30(系统)的不稳定性。例如，当假设存在被称为s/(s²+1)的系统时，其反函数为(s²+1)/s，这通常以输入信号发散到无穷远的HPF或滤波器的形式来定义。因此，不可能以这样的方式设计和应用MDPS 30(系统)。为了稳定这样的系统不稳定性，可以应用可变Q滤波器。例如，可变Q滤波器可以是低通滤波器。当一阶低通滤波器w/(s+w)应用于逆传递函数单元310的前端时，MDPS 30(系统)的逆传递函数的分子和分母的次数被转换为相同，从而可以稳定MDPS 30(系统)。通过将其并行应用于MDPS 30(系统)的输入端，实际上可以不影响MDPS 30(系统)的特性。即，可以将第一可变Q滤波器320应用于逆传递函数单元310的前端，并且可以将第二可变Q滤波器330并行应用于MDPS 30的输入端。此时，重要的是设置低通滤波器的截止频率。MDPS 30(电机驱动动力转向)是应用电机的系统，当电机实际以更高的速度旋转时，由于反电动势的影响，其实际控制特性降低。即，发生所期望的控制器输出不能被正常地输出的现象，需要对该现象进行补偿。这可以由本公开的可变HPF 120和增益调整部分130来补偿，但是为了额外地改善这样的一点，低通滤波器的截止频率需要前移。即，它具有增加带宽的效果，从而即使在高速下也可以提高响应能力。然而，当需要低速转向或平稳转向时，可以通过降低低通滤波器的截止频率来调整响应能力。通过这种配置，可以在各种环境中实现更精确的控制性能和优化的位置控制。

噪声估计单元340通过从逆传递函数单元310和第一可变Q滤波器320的乘法结果中减去第二可变Q滤波器330的输出来计算噪声估计。例如，当MDPS输出为y，逆传递函数为G^-1(z)，第二可变Q滤波器330为Q(z)，并且第四命令电流为u时，噪声估计单元340可以计算如下面等式1所表示的噪声估计

等式1

噪声去除单元350从第三命令电流中减去噪声估计，并将第四命令电流施加到MDPS 30。即，当预先从第三命令电流中减去噪声估计时，即使在命令电流输入到MDPS 30之前输入了外部噪声，但由于噪声估计已经被预先去除，所以也可以将所期望的命令电流输入到MDPS 30。所期望的命令电流可以是要输入到MDPS 30的最终命令电流，即，将外部噪声添加到第四命令电流的命令电流。

在下文中，将参照图4描述根据本公开的实施例的用于控制电机驱动动力转向系统的方法。

图4是用于说明根据本公开的实施例的用于控制电机驱动动力转向系统的方法的流程图。

参照图4，转向角位置控制器100通过补偿由自动驾驶系统20输入的命令转向角与由转向角感测单元13输入的当前转向角之间的差的误差来输出第一命令电流(S410)。此时，位置控制器112可以补偿作为命令转向角与当前转向角之间的差的转向角误差，并且速度控制器114可以补偿作为从位置控制器112输出的命令速度与当前转向角速度之间的差的速度误差，从而可以输出第一命令电流。

在执行步骤S410之后，转向角位置控制器100对作为命令转向角与当前转向角之间的差的转向角误差进行高频滤波，将滤波的结果乘以增益，并输出所需电流(S420)。此时，可变HPF 120可以通过对作为命令转向角与当前转向角之间的差的转向角误差进行高频滤波来去除噪声分量。然后，增益调整部分130可以通过乘以基于车辆速度、命令转向角速度和预设比率的负载曲线增益来调整可变HPF 120的增益。

在执行步骤S420之后，转向角位置控制器100通过将第一命令电流和所需电流相加来输出第二命令电流(S430)。在该过程中，振动感测部分150实时监测在振动设置时间期间转向角速度的符号的变化次数，检测转向角的振动，并确定检测到的振动是否等于或大于设置的振动。作为确定的结果，当振动等于或大于设置的振动时，振动感测部分150可以将截止频率或增益返回到初始值。

在执行步骤S430之后，电流控制器200通过补偿从转向角位置控制器100输出的第二命令电流与传感器电流之间的电流误差来输出第三命令电流(S440)。此时，当分别从转向角位置控制器100和MCU接收到第二命令电流和传感器电流时，电流控制器200可以通过补偿与第二命令电流和传感器电流之间的差相对应的误差来输出第三命令电流。

在执行步骤S440之后，干扰估计器300从电流控制器200输出的第三命令电流中减去噪声估计(S450)，并将第四命令电流施加到MDPS 30(S460)。

如上所述，根据本公开的一个方面的用于控制电机驱动动力转向系统的装置和方法具有通过在车辆的自动驾驶期间需要突然转向时增强瞬时响应能力来避免事故，以及稳定地最大限度地提高性能，以对抗由于外部因素引起的噪声的效果。

尽管已经参考附图中所示的实施例描述了本公开，但本公开的实施例仅用于说明的目的，并且本领域技术人员将理解，从这些实施例可以进行各种修改和其他等效实施例。因此，本公开的真正技术范围应由所附权利要求定义。

Claims (18)

1.一种用于控制电机驱动动力转向系统的装置，所述装置包括：

转向角位置控制器，被配置为基于由自动驾驶系统输入的命令转向角与当前转向角之间的转向角误差，通过调整增益值来控制转向角；

电流控制器，被配置为补偿从所述转向角位置控制器输出的第二命令电流与传感器电流之间的电流误差；以及

干扰估计器，被配置为估计由于外部因素引起的噪声，从所述电流控制器输出的第三命令电流中预先去除估计的所述噪声，并将无噪声的所述第三命令电流施加到电机驱动动力转向。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述转向角位置控制器包括：

转向角控制单元，被配置为通过补偿作为所述命令转向角与所述当前转向角之间的差的所述转向角误差来输出命令速度，并且通过补偿作为所述命令速度与当前转向角速度之间的差的速度误差来输出第一命令电流；

可变高通滤波器，被配置为通过调整截止频率对所述转向角误差进行高频滤波；

增益调整部分，被配置为通过使用车辆速度和所述当前转向角速度中的至少一个来调整所述可变高通滤波器的增益；以及

调整部分，被配置为通过对从所述转向角控制单元输出的所述第一命令电流和从所述增益调整部分输出的所需电流进行算术处理来输出第二命令电流。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述可变高通滤波器通过调整传递函数的微分时间来调整所述截止频率。

4.根据权利要求2所述的装置，其中，所述增益调整部分通过乘以基于所述车辆速度、所述当前转向角速度和预设比率的负载曲线增益来调整所述增益。

5.根据权利要求2所述的装置，其中，所述转向角控制单元包括：

位置控制器，被配置为补偿所述转向角误差；以及

速度控制器，被配置为补偿从所述位置控制器输出的命令速度与所述当前转向角速度之间的所述速度误差。

6.根据权利要求2所述的装置，进一步包括：

振动感测部分，被配置为基于所述转向角速度的符号的变化次数来检测振动，并根据检测到的振动将所述截止频率或所述增益返回到初始值。

7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述干扰估计器包括：

逆传递函数单元，被配置为计算所述电机驱动动力转向的逆传递函数，并将所述电机驱动动力转向的输出应用于所述逆传递函数；

第一可变Q滤波器，设置在所述逆传递函数单元的前端，并被配置为将所述逆传递函数的分子和分母的次数转换为彼此相等；

第二可变Q滤波器，并行于所述电机驱动动力转向的输入端设置；

噪声估计单元，被配置为通过从所述逆传递函数单元和所述第一可变Q滤波器的乘法结果中减去所述第二可变Q滤波器的输出来计算噪声估计；以及

噪声去除单元，被配置为从所述第三命令电流中减去所述噪声估计，并将减法结果应用于所述电机驱动动力转向。

8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述第一可变Q滤波器和所述第二可变Q滤波器是低通滤波器。

9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述低通滤波器根据当前转向角速度调整截止频率。

10.一种用于控制电机驱动动力转向系统的方法，所述方法包括：

转向角位置控制器基于由自动驾驶系统输入的命令转向角与当前转向角之间的转向角误差，通过调整增益值来控制转向角的步骤；

电流控制器补偿从所述转向角位置控制器输出的第二命令电流与传感器电流之间的电流误差的步骤；以及

干扰估计器估计由于外部因素引起的噪声，从所述电流控制器输出的第三命令电流中预先去除估计的所述噪声，并将无噪声的所述第三命令电流施加到电机驱动动力转向的步骤。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，控制所述转向角的步骤包括：

转向角控制单元通过补偿作为所述命令转向角与所述当前转向角之间的差的所述转向角误差来输出命令速度，并且通过补偿作为所述命令速度与当前转向角速度之间的差的速度误差来输出第一命令电流的步骤；

可变高通滤波器通过调整截止频率对所述转向角误差进行高频滤波的步骤；

增益调整部分通过使用车辆速度和所述当前转向角速度中的至少一个来调整所述可变高通滤波器的增益的步骤；以及

调整部分通过对从所述转向角控制单元输出的所述第一命令电流和从所述增益调整部分输出的所需电流进行算术处理来输出第二命令电流的步骤。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，在对所述转向角误差进行高频滤波的步骤中，所述可变高通滤波器通过调整传递函数的微分时间来调整所述截止频率。

13.根据权利要求11所述的方法，其中，在调整所述可变高通滤波器的增益的步骤中，所述增益调整部分通过乘以基于所述车辆速度、所述当前转向角速度和预设比率的负载曲线增益来调整所述增益。

14.根据权利要求11所述的方法，其中，输出所述第一命令电流的步骤包括：

位置控制器补偿所述转向角误差的步骤；以及

速度控制器补偿从所述位置控制器输出的命令速度与所述当前转向角速度之间的所述速度误差的步骤。

15.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：

振动感测部分基于所述转向角速度的符号的变化次数检测振动，并根据检测到的振动将所述截止频率或所述增益返回到初始值的步骤。

16.根据权利要求10所述的方法，其中，从所述电流控制器输出的所述第三命令电流中预先去除估计的所述噪声，并将无噪声的所述第三命令电流施加到所述电机驱动动力转向的步骤包括：

逆传递函数单元计算所述电机驱动动力转向的逆传递函数并将所述电机驱动动力转向的输出应用于所述逆传递函数的步骤；

设置在所述逆传递函数单元的前端的第一可变Q滤波器将所述逆传递函数的分子和分母的次数转换为彼此相等的步骤；

噪声估计单元通过从所述逆传递函数单元和所述第一可变Q滤波器的乘法结果减去并行于所述电机驱动动力转向的输入端设置的第二可变Q滤波器的输出来计算噪声估计的步骤；以及

噪声去除单元从所述第三命令电流中减去所述噪声估计，并将减法结果应用于所述电机驱动动力转向的步骤。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述第一可变Q滤波器和所述第二可变Q滤波器是低通滤波器。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述低通滤波器根据当前转向角速度调整截止频率。

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