CN204846030U - 一种方向盘回正装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种方向盘回正装置，属于汽车驾驶模拟技术领域，所述装置包括：上位机；控制器；驱动器；伺服电机；其中，所述控制器与所述上位机连接，使得通过所述控制器接收所述上位机所发送的车速信息；所述驱动器分别与所述控制器和所述伺服电机连接，且所述伺服电机中设置有一编码器，并通过所述编码器测量所述方向盘的转角信息，使得所测量的所述转角信息通过所述驱动器传输至所述控制器。本实用新型解决了现有技术中方向盘回正过程产生振动和噪声的技术缺陷。

Description

一种方向盘回正装置

技术领域

本实用新型涉及汽车驾驶模拟技术领域，尤其涉及一种方向盘回正装置。

背景技术

现有技术中，用于方向盘回正的装置一般采用步进电机实现方向盘模拟器回正，但步进电机在模拟方向盘回正过程中至少存在缺陷：

步进电机因其工作原理限制，其旋转过程属于非连续旋转，在回正过程产生振动和噪声。

实用新型内容

本实用新型提供一种方向盘回正装置，解决了或部分解决了现有技术中方向盘回正过程产生振动和噪声的技术缺陷。

依据本实用新型的一个方面，提供了一种方向盘回正装置，应用于一方向盘，所述方向盘与一转向柱连接，且所述转向柱上设置有一联轴器；所述装置包括：

上位机；

控制器；

驱动器；

伺服电机；其中，

所述控制器与所述上位机连接，使得通过所述控制器接收所述上位机所发送的车速信息；所述驱动器分别与所述控制器和所述伺服电机连接，且所述伺服电机中设置有一编码器，并通过所述编码器测量所述方向盘的转角信息，使得所测量的所述转角信息通过所述驱动器传输至所述控制器。

可选的，所述上位机是HPZ220微型计算机；和/或，所述控制器是FX1S-20MT-4AD-2DA可编程逻辑控制器；和/或，所述驱动器是MADDT1207伺服驱动器；和/或，所述伺服电机是MSMD022P1U伺服电机。

可选的：所述联轴器为弹簧联轴器。

可选的：所述伺服电机设置在所述转向柱上。

本实用新型有益效果如下：

本实用新型提供的方向盘回正装置，通过上位机向控制器发送车速；编码器将方向盘转角经驱动器发送给控制器；同时，控制器依据车轮回正力矩-车速-转角关系计算方向盘回正力矩；控制器根据回正力矩的方向和大小控制伺服电机旋转方向和速度；控制器根据回正力矩的大小控制伺服电机的转矩。最终使得，方向盘回正装置回正过程平稳，噪音降低，回正装置结构简单，稳定性好。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的方向盘回正装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的方向盘回正方法的操作流程示意图一；

图3为本实用新型实施例提供的方向盘回正方法的操作流程示意图二；

图4为本实用新型实施例提供的方向盘回正方法的操作流程示意图三；

图5为本实用新型实施例提供的方向盘回正方法的操作流程示意图四；以及

图6为本实用新型实施例提供的方向盘回正方法的操作流程示意图五。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围；其中本实施中所涉及的“和/或”关键词，表示和、或两种情况，换句话说，本实用新型实施例所提及的A和/或B，表示了A和B、A或B两种情况，描述了A与B所存在的三种状态，如A和/或B，表示：只包括A不包括B；只包括B不包括A；包括A与B。

请参阅图1，本实用新型实施例提供了一种方向盘回正装置，应用于一方向盘8，所述方向盘8与一转向柱7连接，且所述转向柱7上设置有一联轴器6。其中，所述装置至少包括上位机1、控制器2、驱动器3、伺服电机4。

具体而言，控制器2与上位机1连接，使得通过控制器2接收上位机1所发送的车速信息；驱动器3分别与控制器2和伺服电机4连接，且伺服电机4中设置有一编码器5，并通过编码器5测量方向盘8的转角信息，使得所测量的所述转角信息通过驱动器3传输至控制器2，并最终通过控制器2控制伺服电机旋转速度和旋转扭矩，结合联轴器5和转向柱7，使得方向盘回正。作为优选，伺服电机4设置在所述转向柱7上。

本实用新型实施例的工作原理可如下所述：上位机1向控制器2发送车速；编码器5将方向盘8的转角信息经驱动器3发送给控制器2；控制器2依据车轮回正力矩-车速-转角关系计算方向盘回正力矩；控制器2根据回正力矩的方向和大小控制伺服电机4旋转方向和速度；控制器2根据回正力矩的大小控制伺服电机的转矩。

需要说明的是，在本实用新型实施例中：

所述上位机是HPZ220微型计算机；所述控制器是FX1S-20MT-4AD-2DA可编程逻辑控制器；所述驱动器是MADDT1207伺服驱动器；所述伺服电机是MSMD022P1U伺服电机；所述联轴器为弹簧联轴器。

为进一步对本实用新型实施例提供的方向盘回正装置做详细说明，以支持本实用新型所要解决的技术问题，下面，对其实现原理做详细说明：

上位机与可编程控制器通信协议如下:

上位机1通过RS232串口连接控制器2，通信参数设定如下：波特率9600比特/秒，1位起始位，8位数据位，1位停止位，无奇偶校验。

指令格式：起始(1字节)+车速(1字节)+方向盘转角(2字节)+冗余(1字节)。其中：起始EBH，方向盘旋转角度最高位0为顺时针，最高位1为逆时针，低10位为角度值，冗余为前4字节相与。

主从方式：上位机为主机，可编程控制器为从机，主机向从机发送车速，从机向主机返回方向盘旋转角度，通信频率为100次/秒。

方向盘实际旋转角度测量步骤：

编码器的两个引脚产生A,B方波信号，且方向盘旋转360°每个引脚发送360个方波。

可编程控制器的高速极速器对编码器的A，B信号进行计数，计数器绝对值与方向盘旋转角度绝对值相同，当方向盘顺时针旋转，计数器值为正值，当方向盘逆时针旋转，计数器值为负值。

当可编程控制器接收上位机指令，方向盘回正控制过程如下：

可编程控制器DA0引脚与伺服电机驱动器的速度控制引脚相连，可编程控制器的DA1引脚与伺服电机驱动器的扭矩控制引脚相连。

回正速度控制步骤：

当方向盘顺时针旋转，即方向盘旋转角度大于0，可编程控制器DA0引脚产生0V-10V控制电压，控制方向盘逆时针旋转速度，旋转速度与电压成正比。

当方向盘逆时针旋转，即方向盘旋转角度小于0，可编程控制器DA0引脚产生-10V-0V控制电压，控制方向盘顺时针旋转速度，旋转速度与电压成正比。

其中，可编程逻辑控制器DA0引脚控制电压的绝对值与车速成正比。

回正扭矩控制步骤：

当方向盘顺时针旋转，即方向盘旋转角度大于0，可编程控制器DA1引脚产生0V-10V控制电压，控制方向盘逆时针旋转扭矩，旋转扭矩与电压成正比。

当方向盘逆时针旋转，即方向盘旋转角度小于0，可编程控制器DA1引脚产生-10V-0V控制电压，控制方向盘顺时针旋转扭矩，旋转扭矩与电压成正比。

可编程逻辑控制器DA1引脚控制电压的绝对值与车速的平方及旋转角度成正比。

在本实用新型实施例中，按照上述步骤，方向盘获得准确的回正速度和扭矩，较好的模拟汽车驾驶过程中方向盘的回正。

更进一步的，基于本实用新型实施例提供的方向盘回正装置，本实用新型实施例还提供了一种方向盘回正方法，请参阅图2，该方法至少包括如下步骤：

步骤101：采集车辆的车速信息；

步骤102：采集所述车辆的车轮的基础回正力矩信息；

步骤103：测量所述方向盘的转角信息；

其中，请参阅图3，该步骤103至少可以包括如下子步骤：步骤103a，通过一编码器的两个引脚产生A、B方波信号，使得方向盘旋转360°时，每个所述引脚发送360个方波；步骤103b，通过一计数器对所述A、B方波信号进行计数，且所述计数的绝对值与所述方向盘的旋转角度绝对值相同。

另外，在子步骤103a，通过一计数器对所述A、B方波信号进行计数且所述计数的绝对值与所述方向盘的旋转角度绝对值相同，又存在如下两种方式，具体可参见图4：方式103a1，当所述方向盘顺时针旋转时，所述计数器的值为正值；方式103a2，当所述方向盘逆时针旋转时，所述计数器的值为负值。

步骤104，依据所述车速信息、所述基础回正力矩信息和所述转角信息获取所述方向盘的标准回正力矩信息；

其中，根据车速信息、基础回正力矩信息和转角信息计算方向盘的标准回正力矩信息的计算方法，已是现有技术，此处不再赘述。

步骤105，根据所述标准回正力矩信息，通过一控制器对一伺服电机的性能参数进行控制；其中，所述伺服电机的性能参数至少包括：扭矩参数、旋转速度参数。

其中，对于通过控制器对伺服电机的扭矩参数进行控制而言，可参见图5：步骤105a，当方向盘逆时针旋转时，所述控制器输出的扭矩电压控制所述伺服电机产生顺时针扭矩；步骤105b，当方向盘顺时针旋转时，所述控制器输出的扭矩电压控制所述伺服电机产生逆时针扭矩。

其中，对于通过控制器对伺服电机的旋转速度参数进行控制而言，可参见图6：步骤105c，当方向盘逆时针旋转时，所述控制器输出的速度电压控制所述伺服电机产生顺时针旋转速度；步骤105b，当方向盘顺时针旋转时，所述控制器输出的速度电压控制所述伺服电机产生逆时针旋转速度。

需要说明的是，由于方向盘回正方法与方向盘回正装置是相对应的，因此，方法实施例中未详述部分可以参见装置实施例中的介绍，这里不再赘述。

本实用新型实施例提供的方向盘回正装置，通过上位机向控制器发送车速；编码器将方向盘转角经驱动器发送给控制器；同时，控制器依据车轮回正力矩-车速-转角关系计算方向盘回正力矩；控制器根据回正力矩的方向和大小控制伺服电机旋转方向和速度；控制器根据回正力矩的大小控制伺服电机的转矩。最终使得，方向盘回正装置回正过程平稳，噪音降低，回正装置结构简单，稳定性好。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种方向盘回正装置，应用于一方向盘，所述方向盘与一转向柱连接，且所述转向柱上设置有一联轴器；

其特征在于，所述装置包括：

上位机；

控制器；

驱动器；

伺服电机；其中，

所述控制器与所述上位机连接，使得通过所述控制器接收所述上位机所发送的车速信息；所述驱动器分别与所述控制器和所述伺服电机连接，且所述伺服电机中设置有一编码器，并通过所述编码器测量所述方向盘的转角信息，使得所测量的所述转角信息通过所述驱动器传输至所述控制器。

2.如权利要求1所述的方向盘回正装置，其特征在于：

所述上位机是HPZ220微型计算机；

和/或，

所述控制器是FX1S-20MT-4AD-2DA可编程逻辑控制器；

和/或，

所述驱动器是MADDT1207伺服驱动器；

和/或，

所述伺服电机是MSMD022P1U伺服电机。

3.如权利要求1或2所述的方向盘回正装置，其特征在于：

所述联轴器为弹簧联轴器。

4.如权利要求3所述的方向盘回正装置，其特征在于：

所述伺服电机设置在所述转向柱上。