CN114889688A - 一种基于汽车eps的转向阻尼控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于汽车EPS的转向阻尼控制方法，将车辆等效为二阶系统，利用车辆在转角阶跃输入下的系统时域响应函数和预设的标定图谱，计算出阻尼控制的输出，阻尼设置更为合理，有效地抑制回正超调，同时兼顾回正速度、紧急避让时的助力，提升操纵稳定性，由于二阶系统的阶跃输入的模型高阶平滑，故系统输出平滑，力的变化较为平顺，可以保证较好的转向手感。

Description

一种基于汽车EPS的转向阻尼控制方法

技术领域

本发明涉及汽车阻尼控制技术领域，具体涉及一种基于汽车EPS的转向阻尼控制方法。

背景技术

随着汽车技术领域创新加快，汽车电气化不断深入，电动助力转向系统EPS的应用范围愈加广泛。为控制转向系统转速，EPS要设计阻尼控制功能，以防止转向超调、提升系统抗干扰性、优化转向手感。

目前，EPS阻尼控制方法是根据转向系统的转速、转矩等信息按标定图谱直接计算系统输出，这种方法可以实现阻尼控制的部分既定目标。然而，这种阻尼控制方法仍有以下几个缺点：

1、系统难以与整车条件相匹配；

2、阻尼特性易设置到不合理范围内；

3、系统性能的稳定性差，受开发人员能力、车辆制造误差影响较大；

4、主观上难以控制系统输出，系统输出结果与输入的关系不直观，设计精度低；

5、系统输出不平滑，由于曲线普遍存在二阶不连续的部分，易导致力矩波动或力的变化不平顺。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，创造性构思了一种基于汽车EPS的转向阻尼控制方法，将车辆等效为二阶系统，利用车辆在转角阶跃输入下的系统时域响应函数和预设的标定图谱，计算出阻尼控制的输出。

实现本发明采用的技术方案是：一种基于汽车EPS的转向阻尼控制方法，其特征是，它包括以下步骤：

1)将整车视为二阶系统，通过标定图谱确定二阶系统特性:

所述二阶系统特性包括：系统阻尼比ζ、系统自然频率w_n或开环放大系数K、时间常数T_m；

当采用开环放大系数、时间常数作为系统特性时，系统阻尼比按下式计算：

系统自然频率按下式计算：

所述二阶系统的传递函数为：

2)计算转角阶跃输入的时域响应:

通过步骤1)得出所述的二阶系统特性及二阶系统的传递函数，计算得到转角阶跃输入的时域响应函数，并做拉氏反变换处理，得到系统理想输出；

3)根据转角阶跃输入的时域响应函数，计算对应转角的目标转速:

3.1)对所述转角阶跃输入的时域响应函数进行微分计算，获得转速的时域响应函数；

3.2)根据所述转角阶跃输入的时域响应函数和转速的时域响应函数，得出对应转角的目标转速；

4)根据标定图谱，确定当前工况下转向系统的输出：

4.1)根据预设的标定图谱、当前转向系统转速与步骤3.2)得到所述的转角的目标转速之差，在当前转向系统转速下，获得电流或扭矩的目标输出；

4.2)根据预设的标定图谱，在当前工况下，获得转向系统的输出增益；

4.3)根据步骤4.1)得到所述的目标输出和步骤4.2)得到所述的输出增益计算系统输出的目标电流或扭矩。

本发明一种基于汽车EPS的转向阻尼控制方法的有益效果体现在：

1、一种基于汽车EPS的转向阻尼控制方法，能够使阻尼控制与整车条件更好地匹配，并可通过试验获得车辆自身的阻尼特性，再直接与本系统匹配；

2、一种基于汽车EPS的转向阻尼控制方法阻尼的设置更为合理，控制系统输出精度高，更有效地抑制回正超调，同时兼顾回正速度、紧急避让时的助力，提升操纵稳定性；

3、一种基于汽车EPS的转向阻尼控制方法，在一定程度上，能够过滤高频振动等不良手感，提升系统抗干扰性，而不必对电机响应造成不良影响；

4、一种基于汽车EPS的转向阻尼控制方法，由于二阶系统的阶跃输入的模型高阶平滑，故系统输出平滑，不存在由本系统导致的力矩波动，力的变化较为平顺，可以保证较好的转向手感。

附图说明

图1是一种基于汽车EPS的转向阻尼控制方法的流程图；

图2是实施例1中对应阻尼比、自然频率下的二阶系统时域响应示意图；

图3是实施例2中对应开环放大系数、时间常数下的二阶系统时域响应示意图。

具体实施方式

以下结合附图1—3和具体实施例对本发明作进一步详细说明，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种基于汽车EPS的转向阻尼控制方法的流程图，如附图1所示，一种基于汽车EPS的转向阻尼控制方法，它包括以下步骤：

1)将整车视为二阶系统，通过标定图谱确定二阶系统特性:

所述二阶系统特性包括：系统阻尼比ζ、系统自然频率w_n或开环放大系数K、时间常数T_m；

当采用开环放大系数、时间常数作为系统特性时，系统阻尼比按下式计算：

系统自然频率按下式计算：

所述二阶系统的传递函数为：

2)计算转角阶跃输入的时域响应:

通过步骤1)得出所述的二阶系统特性及二阶系统的传递函数，计算得到转角阶跃输入的时域响应函数，并做拉氏反变换处理，得到系统理想输出；

3)根据转角阶跃输入的时域响应函数，计算对应转角的目标转速:

3.1)对所述转角阶跃输入的时域响应函数进行微分计算，获得转速的时域响应函数；

3.2)根据所述转角阶跃输入的时域响应函数和转速的时域响应函数，得出对应转角的目标转速；

4)根据标定图谱，确定当前工况下转向系统的输出：

4.1)根据预设的标定图谱、当前转向系统转速与步骤3.2)得到所述的转角的目标转速之差，在当前转向系统转速下，获得电流或扭矩的目标输出；

4.2)根据预设的标定图谱，在当前工况下，获得转向系统的输出增益；

4.3)根据步骤4.1)得到所述的目标输出和步骤4.2)得到所述的输出增益计算系统输出的目标电流或扭矩。

实施例1：

一种基于EPS的阻尼控制方法，它包括以下步骤：

1)将整车视为二阶系统，并通过标定图谱确定其系统特性：

将整车视为二阶系统，并通过标定图谱确定其系统特性，所述系统特性包括系统阻尼比

ζ、系统自然频率w_n；

在实施例1中，瞬时车速为100km/h，由标定图谱确定的系统阻尼比为1.118，系统自然频率为22.36；

2)通过步骤1)得出的系统特性计算转角阶跃输入的时域响应：

通过步骤1)得出的系统特性及二阶系统的传递函数，计算得到转角阶跃输入的时域响应函数，并做拉氏反变换处理，得到系统理想输出；

在本实施例中，得到的系统输出按下式计算：

在实施例1中，转角阶跃输入被定义为60°的输入值，由此得到的系统时域响应图像，如附图2所示；

3)根据转角阶跃输入的时域响应函数计算对应转角的目标转速：

3.1)对转角阶跃输入的时域响应函数进行微分计算，获得转速的时域响应函数；

3.2)根据转角阶跃输入下，转角的时域响应函数和转速的时域响应函数，得出对应转角的目标转速；

在实施例1中，转向系统转角为40°，通过以上方法获得对应转角的目标转速为443°/s。

4)根据标定图谱确定当前工况下转向系统的输出：

4.1)根据预设的标定图谱、当前转向系统转速与步骤3.2)得到的目标转速之差获得当前转向系统转速下扭矩的目标输出，若当前转向系统转速低于目标转速443°/s，则目标输出设定为0；

4.2)根据预设的标定图谱获得当前转向系统转矩、转角下的输出增益；

4.3)根据步骤4.1)得到的目标输出和步骤4.2)得到的输出增益计算系统输出的目标扭矩。

在实施例1中，当前转向系统转速为500°/s，与当前目标转速之差为100°/s，转向系统扭矩为3Nm，通过标定图谱确定当前车速下当前工况下，扭矩的目标扭矩输出为-8Nm，当前扭矩、转角对应的增益为0.3和1，计算得出当前系统输出的目标扭矩为-2.4Nm。

实施例2：

一种基于EPS的阻尼控制方法，包括以下步骤：

1)将整车视为二阶系统，并通过标定图谱确定其系统特性；

将整车视为二阶系统，在本实施例中，当前车速为60km/h，通过标定图谱确定当前车速下，其系统的开环放大系数K＝12、时间常数T_m＝0.2。

系统阻尼比按下式计算：

系统自然频率按下式计算：

2)通过步骤1)得出的系统特性计算转角阶跃输入的时域响应；

通过步骤1得出的系统特性及二阶系统的传递函数，计算得到转角阶跃输入的时域响应函数，并做拉氏反变换处理，得到系统理想输出，在本实施例中，得到的系统输出按下式计算：

在实施例2中，由标定图谱得出，当前转角阶跃输入的理想值为40°，则此函数的图像，如附图3所示。

3)根据转角阶跃输入的时域响应函数计算对应转角的目标转速；

3.1)对转角阶跃输入的时域响应函数进行微分计算，获得转速的时域响应函数；

3.2)根据转角阶跃输入下，转角的时域响应函数和转速的时域响应函数，得出对应转角的目标转速。

在实施例2中，当前转角值为10°，由此得出对应转角的目标转速为92°/s；

4)根据标定图谱确定当前工况下转向系统的输出。

4.1)根据预设的标定图谱、当前转向系统转速与步骤3.2得到的目标转速之差获得当前转向系统转速下电流的目标输出，若当前转向系统转速低于目标转速92°/s，则目标输出设定为0；

4.2)根据预设的标定图谱获得当前转向系统转矩、车速下的输出增益；

4.3)根据步骤4.1)得到的目标输出和步骤4.2)得到的输出增益计算系统输出的目标电流或扭矩。

在实施例2中，当前转向系统转速为200°/s，与当前目标转速之差为108°/s，转向系统扭矩为3Nm，通过标定图谱确定当前车速下当前工况下，扭矩的目标电流输出为-0.4A，当前扭矩、车速对应的增益为0.5和1，计算得出当前系统输出的电流为-0.2A。

以上所述仅是本发明的优选方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应该视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种基于汽车EPS的转向阻尼控制方法，其特征是，它包括以下步骤：

1)将整车视为二阶系统，通过标定图谱确定二阶系统特性:

所述二阶系统特性包括：系统阻尼比ζ、系统自然频率w_n或开环放大系数K、时间常数T_m；

当采用开环放大系数、时间常数作为系统特性时，系统阻尼比按下式计算：

系统自然频率按下式计算：

所述二阶系统的传递函数为：

2)计算转角阶跃输入的时域响应:

通过步骤1)得出所述的二阶系统特性及二阶系统的传递函数，计算得到转角阶跃输入的时域响应函数，并做拉氏反变换处理，得到系统理想输出；

3)根据转角阶跃输入的时域响应函数，计算对应转角的目标转速:

3.1)对所述转角阶跃输入的时域响应函数进行微分计算，获得转速的时域响应函数；

3.2)根据所述转角阶跃输入的时域响应函数和转速的时域响应函数，得出对应转角的目标转速；

4)根据标定图谱，确定当前工况下转向系统的输出：

4.1)根据预设的标定图谱、当前转向系统转速与步骤3.2)得到所述的转角的目标转速之差，在当前转向系统转速下，获得电流或扭矩的目标输出；

4.2)根据预设的标定图谱，在当前工况下，获得转向系统的输出增益；

4.3)根据步骤4.1)得到所述的目标输出和步骤4.2)得到所述的输出增益计算系统输出的目标电流或扭矩。

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