ES2318618T3 - Metodo y aparato para el control del tacto de la direccion con diagnosticos. - Google Patents
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Abstract
Un aparato para controlar un sistema de asistencia de dirección (10) que tiene un motor de dirección asistida eléctrico (28) conectado de forma que pueda dirigir las ruedas directrices del vehículo (24, 26), comprendiendo: un sensor de par (20) para detectar el par de dirección aplicado; un sensor de velocidad del vehículo (56) para detectar la velocidad del vehículo; un controlador principal (40) para controlar el motor de asistencia eléctrica (28) en respuesta al par de dirección detectado aplicado y a la velocidad del vehículo detectada, incluyendo dicho controlador principal parámetros ajustables dependientes de la velocidad del vehículo, dinámicamente variables; caracterizado por: un controlador de supervisión (44) para vigilar el funcionamiento de dicho controlador principal (40) incluyendo dicho controlador de supervisión (44) medios de sincronización para sincronizar el funcionamiento del controlador de supervisión (44) con dicho controlador principal (40) en relación con dicha velocidad del vehículo de modo que dicho controlador de supervisión (44) tenga en cuenta los parámetros ajustables dependientes de la velocidad, variables dinámicamente de dicho controlador principal (40).
Description
Método y aparato para el control del tacto de la
dirección con diagnósticos.
La presente invención se dirige a un sistema de
dirección asistida eléctricamente y en particular se dirige a un
método y a un aparato para seleccionar el tacto de la dirección y el
funcionamiento sincronizado entre un controlador principal y un
controlador de supervisión con finalidades de diagnóstico.
Los sistemas de dirección asistida
eléctricamente son conocidos en la técnica. Tales sistemas incluyen
típicamente un volante de dirección conectado con las ruedas
directrices del vehículo a través del adecuado enlace de dirección,
tal como a través de un engranaje de dirección de cremallera y
piñón. Un sensor del par de dirección aplicado detecta el par de
dirección aplicado y su salida se conecta a un controlador. Un motor
de asistencia eléctrica se conecta con las ruedas directrices de
forma que pueda girarlas. El controlador controla la energización
del motor de asistencia eléctrica en respuesta al par de dirección
aplicado. También se conectan al controlador otros sensores. Tales
otros sensores incluyen un sensor de la velocidad del vehículo. Es
conocido controlar el motor de asistencia eléctrica en función de
la velocidad del vehículo. El control de la dirección proporcional
a la velocidad del vehículo es conocido en la técnica. Cuando la
velocidad del vehículo aumenta, la asistencia de la dirección
disminuye.
Los dispositivos de diagnóstico para sistemas de
dirección asistidos eléctricamente son conocidos también en la
técnica. Cuando se detecta un error en el sistema de dirección, el
motor de asistencia eléctrica se inhabilita y se proporciona una
dirección manual a través de la interconexión mecánica entre el
volante de dirección y las ruedas directrices.
En la patente de Estados Unidos número
3.983.953, se acopla un motor eléctrico al eje de entrada de
dirección y se energiza en respuesta al par aplicado al volante de
dirección por el conductor del vehículo. El sistema de dirección
incluye un sensor de par y un sensor de la velocidad del vehículo.
Un ordenador recibe las señales de salida proporcionados por ambos
sensores de par y de velocidad. El ordenador controla la cantidad de
asistencia de dirección proporcionada por el motor dependiendo
tanto del par de dirección aplicado como de la velocidad del
vehículo detectada.
La patente de Estados Unidos número 4.415.054
utiliza un motor de asistencia eléctrica de corriente continua
movido a través de una disposición de "puente en H". El motor
de asistencia incluye una armadura giratoria que rodea a un
componente de la dirección. El componente de la dirección tiene una
primera zona con una rosca sobre la misma y una segunda zona con un
engranaje dentado sobre ella. La rotación de la armadura del motor
de asistencia eléctrica produce un movimiento lineal del componente
de la dirección a través de un husillo de bolas unido, de forma que
pueda moverla, a la zona roscada del componente de dirección. Un
dispositivo de detección del par se acopla a la columna de
dirección para medir el par aplicado por el conductor al volante de
dirección. El dispositivo de medida del par usa un sensor magnético
de efecto Hall que percibe la rotación relativa entre los ejes de
entrada y salida a través de una barra de torsión. Una unidad de
control electrónico ("UCE") supervisa la señal del dispositivo
sensor de par y controla el motor de asistencia eléctrica en
respuesta al mismo. Un sensor de velocidad del vehículo proporciona
una señal a la UCE indicadora de la velocidad del vehículo. La UCE
controla la corriente a través del motor de asistencia eléctrica en
respuesta tanto a la velocidad del vehículo detectada como al par
de dirección aplicado detectado. La UCE disminuye la asistencia de
dirección cuando aumenta la velocidad del vehículo. Esto se denomina
comúnmente en la técnica como dirección proporcional a la
velocidad.
La patente de Estados Unidos 4.660.671 describe
un sistema de dirección controlado eléctricamente que se basa en el
engranaje de dirección de Drutchas. En la disposición mostrada en la
patente 671, el motor de corriente continua se espacia axialmente
del husillo de bolas y se conecta de modo funcional con el mismo a
través de un tubo de conexión. Los controles electrónicos incluyen
una variedad de características de diagnóstico que supervisan el
funcionamiento del sistema de dirección. Si se detecta un error en
el funcionamiento del sistema de dirección eléctrica, el sistema de
asistencia se inhabilita y la dirección vuelve al modo no
asistido.
La patente de Estados Unidos 4.794.927 describe
un sistema de dirección asistida eléctricamente que tiene un motor
eléctrico conectado de modo funcional con el engranaje a través de
un husillo de bolas. Un sensor de la velocidad del vehículo y un
sensor del par de dirección aplicado se conectan de modo funcional a
una UCE. La UCE controla la corriente eléctrica a través del motor
en función tanto del par de dirección aplicado como de la velocidad
del vehículo detectada. La corriente se controla mediante el control
de una señal de pulsos de anchura modulada ("PWM" del inglés
"pulse width modulated") aplicada al motor. Cuando la PWM
aumenta, la potencia de la asistencia aumenta. La UCE o el
ordenador se programan con curvas de control discretas que
proporcionan valores de asistencia de dirección (valores del PWM),
también denominados como valores del par de salida, en función del
par de dirección aplicado, también denominado como valores del par
de entrada, para un conjunto discreto de valores de velocidad del
vehículo. Cada valor de velocidad del vehículo tiene una curva de
control asociada de par de entrada respecto al par de salida.
\newpage
La patente de Estados Unidos 5.257.828 describe
un sistema de dirección asistida eléctricamente que tiene un
control de velocidad de giro. Éste sistema usa un motor de
reluctancia variable para aplicar una asistencia de dirección al
componente de engranaje. La señal de demanda de par se modifica en
función de la realimentación de la velocidad de dirección.
La patente de Estados Unidos 5.504.403 describe
un método y un aparato para controlar un sistema de dirección
asistida eléctricamente que usa un filtro de par de mezcla
adaptativo y que se usó como una base para el preámbulo de las
reivindicaciones.
Un aparato de acuerdo con una realización de
ejemplo de la invención para el control de un sistema de asistencia
de dirección que tiene un motor de dirección asistida eléctricamente
conectado de modo que pueda girarlas a las ruedas directrices del
vehículo, incluye un sensor de par para detectar el par de dirección
aplicado, un sensor de velocidad del vehículo para detectar la
velocidad del vehículo y un controlador principal para el control
del motor de asistencia eléctrica en respuesta al par de dirección
aplicado y a la velocidad detectada del vehículo. El controlador
principal incluye parámetros ajustables variables dinámicamente,
dependientes de la velocidad del vehículo. Un controlador de
supervisión vigila el funcionamiento del controlador principal. El
controlador de supervisión incluye medios de sincronización para
sincronizar el funcionamiento del controlador de supervisión y el
controlador principal en relación a la velocidad del vehículo de
forma que el supervisor tiene en cuenta los parámetros ajustables
del controlador principal variables dinámicamente, dependientes de
la velocidad del vehículo.
Un método de acuerdo con una realización de
ejemplo de la presente invención para el control de un sistema de
asistencia de dirección que tiene un motor de dirección asistida
eléctricamente conectado, de modo que pueda girarlas, a las ruedas
directrices del vehículo, incluye las etapas de detectar el par de
dirección aplicado, detectar la velocidad del vehículo y controlar
el motor de asistencia eléctrica con un controlador principal en
respuesta al par de dirección aplicado detectado y a la velocidad
detectada del vehículo. El controlador principal incluye parámetros
ajustables variables dinámicamente, dependientes de la velocidad
del vehículo. El método incluye además la etapa de vigilancia del
funcionamiento del controlador principal con un controlador de
supervisión, sincronizando el controlador de supervisión el
funcionamiento del controlador de supervisión con el controlador
principal en relación a la velocidad detectada del vehículo de forma
que el supervisor tiene en cuenta los parámetros ajustables del
controlador principal variables dinámicamente, dependientes de la
velocidad del vehículo.
Otras características y ventajas de la presente
invención se volverán evidentes para aquellos expertos en la
técnica a los que se refiere la presente invención a partir de una
lectura de la siguiente descripción detallada con referencia a los
dibujos que la acompañan, en los que:
la Figura 1 es un diagrama de bloques
esquemático de un sistema de dirección asistida eléctricamente de
acuerdo con la presente invención;
la Figura 2 es una representación gráfica de las
curvas de control de asistencia usadas en el sistema de la Figura
1;
la Figura 3 es una curva de ganancia
proporcional a la velocidad usada en el sistema de la Figura 1;
la Figura 4 es una representación de un dibujo
esquemático de un sistema de control en bucle cerrado
linealizado;
las Figuras 5A y 5B son diagramas de Bode de un
sistema en bucle cerrado que usa un filtro de par fijo;
las Figuras 6A y 6B de son diagramas de Bode de
un sistema en bucle abierto;
las Figuras 7A y 7B son diagramas de Bode de un
sistema en bucle abierto que tiene ganancias de entre 1 y 5;
las Figuras 8A y 8B son diagramas de Bode de un
filtro de mezcla adaptativo para varias ganancias del sistema de
dirección;
las Figuras 9A y 9B de son diagramas de Bode
para el filtro de mezcla para varias ganancias del sistema de
dirección; y
la Figura 10 es una curva de control de la
amortiguación de la velocidad usadas en el sistema de la Figura
1.
Una parte del sistema de control mostrado en la
Figura 1 se describe completamente en la patente de Estados Unidos
5.504.403.
Con referencia a la Figura 1, un sistema de
dirección asistida 10 incluye un volante de dirección 12
funcionalmente conectado con un engranaje de piñón 14.
Específicamente, el volante de dirección del vehículo 12 se conecta
con un eje de entrada 16 y el engranaje de piñón 14 se conecta a un
eje de salida 18. El eje de entrada 16 se acopla funcionalmente con
el eje de salida 18 a través de un sensor de torsión 20. El sensor
de par 20 obtiene una señal eléctrica que tiene una característica
eléctrica indicadora del par de dirección aplicado.
El piñón del engranaje 14 se engrana
funcionalmente con un componente de cremallera 22. El componente de
cremallera 22 se conecta, de modo que pueda girarlas, con las
ruedas directrices 24, 26 del vehículo en una forma conocida. Un
motor de asistencia eléctrica 28 se conecta de forma que pueda
accionarlo con el componente de cremallera 22 de forma que la
energización del motor 28 asiste al conductor en el movimiento de
dirección de la ruedas directrices 24, 26 mediante la ayuda al
componente de cremallera 22 a moverse.
El motor de asistencia eléctrico 28 puede ser un
motor que reluctancia variable. Puede usarse cualquier otro tipo de
motor tal como un motor de corriente alterna de imán permanente
("PMAC" del inglés "permanent magnet AC"). El motor 28
incluye ocho polos del estator y seis polos del rotor. Los polos del
estator se disponen de forma que se energicen en pares designados
como Aa, Bb, Cc y Dd.
El funcionamiento del motor de reluctancia
variable y su principio de funcionamiento son bien conocidos en la
técnica. Básicamente, los polos del estator se energizan en pares.
El rotor se mueve de forma que se minimice la reluctancia entre los
polos del estator y los polos del rotor. La mínima reluctancia tiene
lugar cuando se alinean un par de los polos del rotor con los polos
del estator energizados. Una vez alcanzada la mínima reluctancia,
es decir, cuando los polos del rotor se alinean con las bobinas del
estator energizadas, aquellas bobinas de estator energizadas son
desenergizadas y se energizan el par adyacente de bobinas del
estator.
La dirección de giro del motor se controla por
la secuencia en la que se energizan las bobinas del estator. El par
producido por el motor se controla por la corriente a través de las
bobinas del estator. Cuando el motor se energiza, el rotor gira lo
que, a su vez, gira la parte de tuerca del dispositivo accionador
del husillo de bolas. Cuando la tuerca gira, las bolas transfieran
una fuerza lineal a la cremallera. La dirección del movimiento de
la cremallera depende de la dirección de giro del motor.
Un sensor de posición del rotor 30 se conecta
funcionalmente al rotor del motor y a la carcasa del motor. Tales
sensores de posición son conocidos en la técnica. Una de las
funciones del sensor de posición del rotor 30 es proporcionar una
señal eléctrica indicadora de la posición del rotor con relación al
estator del motor. Para un adecuado funcionamiento del motor de
reluctancia variable, incluyendo la dirección de giro y el par
aplicado, es necesario conocer la posición del rotor con relación al
estator. El controlador principal 40 calcula la velocidad del motor
32 a partir de la salida del sensor de posición del motor 30.
Un sensor de par 20 se conecta funcionalmente
entre el eje de entrada 16 y el eje de salida 18 y proporciona una
señal eléctrica que tiene un valor indicador de la posición de giro
relativa o de orientación angular relativa entre el eje de entrada
16 y el eje de salida 18. El volante de dirección 12 se gira por el
conductor durante la maniobra de dirección en un ángulo
\theta_{HW}. El ángulo relativo entre el eje de entrada 16 y el
eje de salida 18 como resultado del par de entrada aplicado se
denomina aquí como \theta_{P}. Teniendo en cuenta la constante
K_{t} de la barra de torsión del sensor de par, la señal eléctrica
del sensor 40 es indicadora del par de dirección aplicado
denominada aquí como \tau_{s}.
La señal de salida del sensor de par se conecta
a un controlador principal 40 y a un controlador de supervisión 44.
El controlador principal 40 incluye un circuito de procesamiento de
la señal 50. El circuito de procesamiento 50 supervisa el ángulo
\theta_{P} y, "conociendo" la constante de elasticidad
K_{t} de la barra de torsión, proporciona una señal eléctrica
indicadora del par de dirección aplicado \tau_{s}.
La señal del sensor de par se pasa a través de
un par de filtros de mezcla. Los dos filtros de mezcla se construyen
de forma que el primero es un filtro paso bajo 70 y el segundo es
un filtro paso alto 71. Los filtros se diseñan de forma que la suma
de los dos filtros es idénticamente uno para todas las frecuencias.
El filtro paso bajo 70 permite el paso a su través de toda la señal
de \tau_{s} con contenido de frecuencias por debajo de alguna
frecuencia de mezcla w_{b} en tanto que se rechazan todos los
datos de alta frecuencia. El filtro paso alto permite el paso a su
través de toda la señal de \tau_{s} con contenido de frecuencia
por encima de alguna frecuencia de mezcla w_{b} en tanto que se
rechazan todos los datos de bajas frecuencias. La frecuencia del
filtro de mezcla w_{b} es una función de la velocidad del vehículo
y se determina mediante el circuito 68 de determinación del filtro
de mezcla. La determinación de w_{b} puede llevarse a cabo usando
una tabla de búsqueda en un microordenador o puede llevarse a cabo
usando un cálculo real de acuerdo con una función de control
deseada. La señal de salida del sensor de par de paso bajo
\tau_{sL} se conecta a un circuito de curva de asistencia
54.
El circuito de la curva de asistencia 54 es
preferiblemente una tabla de búsqueda que proporciona una señal de
par de asistencia deseado \tau_{assist} que tiene un valor
relacionado de modo funcional con el par de dirección aplicado de
paso bajo \tau_{sL} y la velocidad detectada del vehículo.
Un sensor de la velocidad del vehículo 56 se
conecta también funcionalmente a un circuito de indexación de la
velocidad 60. Un conmutador de selección 61 del tacto de la
dirección se conecta también al circuito de indexación de la
velocidad 60. El conmutador de selección 61 del tacto de la
dirección puede tener un conjunto de posiciones de selección del
tacto. Preferiblemente, el conmutador 61 tiene tres ajustes que
incluyen el tacto ligero, normal y deportivo. La posición del
conmutador controlará el tacto del sistema de dirección para el
conductor. El indexador de velocidad añade un valor de velocidad
predeterminado a la salida de la señal de velocidad del sensor de
velocidad 56 en respuesta a la posición del conmutador de selección
61. En una posición, se añaden 0 km/h, en otra se añaden 20 km/h y
en la tercera posición se añaden 40 km/h. Podrían usarse otros
valores y puede usarse cualquier otro número de selecciones. La
salida del indexador de velocidad, por tanto, es la velocidad
medida del vehículo más el valor del índice controlado por la
posición del conmutador de selección 61.
La salida del indexador de velocidad 60 se
conecta al circuito de la curva de asistencia 54. La función de la
curva de asistencia puede llevarse a cabo usando una tabla de
búsqueda en un microordenador o puede llevarse a cabo usando un
cálculo real de acuerdo con una función de control deseada.
Como es bien conocido en la técnica, la cantidad
de potencia de asistencia deseada para el sistema de dirección de
un vehículo disminuye cuando aumenta la velocidad del vehículo. Por
tanto, para mantener un adecuado o deseable tacto de la dirección
para los conductores, es deseable disminuir la cantidad de potencia
de asistencia en la dirección cuando la velocidad del vehículo
aumenta. Esto es denominado en la técnica como dirección
proporcional a la velocidad.
La Figura 2 muestra los valores preferidos del
par de salida \tau_{assist} respecto al par de entrada
\tau_{sL} aplicado para condiciones de baja velocidad y de alta
velocidad. El valor real se interpola entre las dos curvas como una
función del valor indexado de la velocidad del vehículo.
Preferiblemente el valor de \tau_{ASSIST} se determina de
acuerdo con:
\tau_{ASSIST}
= S_{p} x (LS) + (1 - S_{p}) x
(HS)
donde LS es el conjunto de los
valores de \tau_{ASSIST} de la más baja velocidad para un par de
entrada paso bajo dado, HS es el conjunto de los valores de
\tau_{ASSIST} de la más alta velocidad para un par de entrada
paso bajo dado, y S_{p} es un término proporcional a la velocidad
que varía entre 1 a velocidad de aparcamiento y 0 a una velocidad
alta predeterminada. Esto proporciona una suave interpolación de
valores cuando aumenta la velocidad del
vehículo.
La señal del sensor de par paso alto
\tau_{sH} se conecta a un circuito de ganancia de la asistencia
de alta frecuencia 72. El circuito de ganancia de la asistencia de
alta frecuencia 72 multiplica la señal del sensor de par paso alto
\tau_{sH} por una ganancia predeterminada S_{c1} que es una
función relacionada con la velocidad del vehículo. La determinación
de S_{c1} se puede llevar a cabo usando una tabla de búsqueda en
un microordenador o se puede llevar a cabo usando un cálculo real de
acuerdo con la función de control deseada. La modificación de la
ganancia de asistencia de alta frecuencia S_{c1} permite que se
modifique el ancho de banda del sistema de dirección. La forma
general de los valores de la curva para la ganancia como función de
la velocidad del vehículo se muestra en la Figura 3.
Las salidas de los circuitos de la curva de
asistencia 54 y el circuito de ganancia de asistencia de alta
frecuencia 72 se suman en un circuito sumador 79. La salida del
circuito sumador 79 se denomina como \tau_{ab} y se conecta al
circuito del filtro adaptativo 80. Las dos señales se combinan para
determinar la entrada \tau_{ab} al circuito del filtro
adaptativo.
La señal de velocidad del vehículo indexada en
el indexador 60 se conecta al filtro de par adaptativo 80. El
circuito del filtro adaptativo 80 filtra la señal de entrada del par
de asistencia mezclado \tau_{ab}. El control es adaptativo en
que se permite cambiar sus polos y ceros cuando cambia la velocidad
del vehículo para proporcionar un sistema de control óptimo. La
combinación de este filtrado se denomina como filtrado de mezcla
adaptativo y da como resultado una señal de par filtrada
\tau_{m}, que se denomina como señal de demanda de par. La
señal de demanda de par se conecta a un controlador de motor 90. El
controlador de motor 90 controla la energización del motor 28 en
respuesta a la señal de demanda de par \tau_{m}. El sensor de
posición del rotor 30 se conecta también al controlador del motor 90
y al del supervisor 44. El controlador del motor 90 controla la
amortiguación de la dirección en respuesta a la velocidad del rotor
detectada. Otras entradas pueden conectarse al controlador del
motor 90 tal como un sensor de temperatura de la UCE, circuitos de
arranque suave, etc., como es conocido en la técnica. Estas señales
podrían conectarse también al supervisor 44.
La salida del controlador del motor 90 se
conecta a un circuito de control del actuador 96. El circuito de
control del actuador está conectado de forma que pueda controlarlos
a un conjunto de conmutadores de potencia 100 para controlar la
aplicación de la energía eléctrica al motor de asistencia eléctrico
28. Los conmutadores de potencia conectan de modo controlable una
fuente de energía eléctrica, tal como la batería del vehículo, a
través de un circuito de relés 220 al motor 28. El controlador
principal 40 y el supervisor 44 controlan la operación del relé
como se describirá a continuación. La salida desde el sensor de
posición del rotor 30 se conecta también al circuito de control del
actuador 96. Como se ha mencionado anteriormente, el control de un
motor reluctancia variable requiere que sea conocida la posición
relativa entre el rotor y el estator.
Con referencia a la Figura 4, se muestra el
sistema de control en bucle cerrado linealizado. El sistema de
control en bucle cerrado linealizado se requiere porque se usa para
diseñar el filtro de mezcla y el filtro adaptativo para el sistema
de dirección. La rotación del volante 12 da como resultado un
desplazamiento angular de \theta_{HW} sobre el lado del volante
del sensor de posición de la barra de torsión. Este desplazamiento
angular se resta en 104 con la resultante del desplazamiento angular
del eje de salida 18 después de que se mueve en rotación mediante
el motor de asistencia eléctrico un ángulo \theta_{m} por medio
de la relación del engranaje 110 representada por r_{m}/r_{p}
donde r_{m} es el radio efectivo del husillo de bolas del motor y
r_{p} es el radio efectivo del piñón. En una realización de la
presente invención los valores son r_{m} = 1,27 mm (0,05
pulgadas) y r_{p} = 7,87 mm (0,31 pulgadas). Un giro de un radián
del husillo de bolas produce r_{m} pulgadas (1 pulgada = 25,4 mm)
de traslación de la cremallera. Similarmente, un giro de un radián
del piñón produce r_{p} pulgadas (1 pulgada = 25,4 mm) de
traslación de la cremallera. El desplazamiento angular resultante
de \theta_{P} por la constante de muelle K_{t} da la señal de
par \tau_{s}. En el dispositivo en bucle cerrado, el conmutador
53 conecta la salida \tau_{s} a los circuitos de filtro paso
bajo/paso alto.
La señal del par \tau_{s} se pasa a través
del filtro paso bajo 70 dando como resultado el par de asistencia
paso bajo \tau_{sL}. El par de asistencia paso alto
\tau_{sH} se determina mediante la resta del par de asistencia
de baja frecuencia de la señal de par \tau_{s}. La razón por la
que puede determinarse \tau_{sH} en esta forma se analiza a
continuación.
Los filtros de mezcla de dominio continuo se
eligen de forma que la suma del filtro paso bajo G_{L}(S) y
del filtro paso alto G_{H}(S) es siempre igual a uno:
G_{L} (S) + G_{H} (S) =
1
Preferiblemente, el filtro paso bajo se elige
como un filtro de primer orden con un polo en w_{b}. El filtro
paso alto se define únicamente mediante la restricción anterior de
que la suma de los dos filtros debe ser uno. Por tanto, los filtros
paso bajo y alto son:
G_{L}(S) =
\frac{w_{b}}{S +
w_{b}}
G_{H}(S) =
\frac{S}{S +
w_{b}}
Cuando se realiza un conjunto de filtros de
mezcla en un ordenador digital, aquellos expertos en las técnicas
apreciarán que no es necesario construir etapas de filtrado paso
alto y bajo. Más bien, la entrada \tau_{s} a los filtros de
mezcla se pasa a través del filtro paso bajo dando como resultado la
señal \tau_{sL}. La señal paso alto es el par de entrada
original menos la parte paso bajo:
\tau_{sH} = \tau_{s} -
\tau_{sL}
esto puede ser visto como
equivalente a determinar la parte de baja frecuencia de la señal y
simplemente restarla de la señal original. El resultado es una
señal con la información de alta frecuencia solamente.
Alternativamente, se pueden usar filtros de mezclado de mayor
orden. Sin embargo, la complejidad de los cálculos de filtrado en
un ordenador digital aumenta con el orden de filtrado. Se prefiere
el uso de filtros de primer
orden.
La señal de par de la barra de torsión paso bajo
\tau_{sL} se conecta al circuito de la curva de asistencia 54.
Con referencia de nuevo a la Figura 4, el sistema de control
linealizado incluye un circuito de curva de asistencia 54
denominado como una ganancia S_{c}. La ganancia S_{c} es la
derivada local de la función de asistencia con respecto al par de
entrada evaluado para algún par de entrada paso bajo y
velocidad.
S_{c} =
\frac{\partial \ \tau_{ASSIST}}{\partial \
\tau_{sL}}
La ganancia S_{c} representa cuánta asistencia
incremental \tau_{ASSIST} se proporciona para un cambio
incremental en el par de entrada paso bajo \tau_{sL} sobre algún
par de entrada paso bajo nominal y velocidad del vehículo. Por
ejemplo, la curva de asistencia de baja velocidad de la Figura 2
tiene una pendiente plana cuando se aumenta el par fuera de la
banda muerta y una pendiente más empinada con un par de entrada alto
de 2,82 Nm (25 pulgadas-libra). Por tanto, la
ganancia S_{c} es pequeña cerca de la banda muerta y aumenta
cuando el par aumenta fuera de la banda muerta. La diferencia en
pendiente es incluso mayor para la curva de asistencia de alta
velocidad de la Figura 2. Para un par de entrada paso bajo de 1,13
Nm (10 pulgadas-libra), se requiere un gran cambio
en el par de entrada paso bajo para efectuar incluso pequeños
cambios en el par de asistencia. Por tanto, S_{c} es pequeña.
Para un par de entrada de 5,65 Nm (50
pulgadas-libra), un pequeño cambio en el par de
entrada paso bajo produce un gran cambio en el par de asistencia.
Para la curva de asistencia de alta velocidad, S_{c} es muy
pequeño cerca de la banda muerta y muy grande a 5,65 Nm (50
pulgadas-libra) de par de entrada paso bajo.
En la realización linealizada del sistema de
dirección, el par de entrada paso bajo \tau_{sL} se multiplica
por la ganancia local de la curva de asistencia para determinar
\tau_{ASSIST}. El valor de la asistencia paso bajo se suma con
el valor de la asistencia paso alto. El valor de la asistencia paso
alto se determina multiplicando la señal del sensor de par paso
alto \tau_{sH} por la ganancia de asistencia en alta frecuencia
S_{c1}. La asistencia mezclada es:
\tau_{ba} =
\tau_{assist} + (S_{c1}) x
(\tau_{sH})
el polo del filtro de mezcla
w_{b} y la ganancia de asistencia de alta frecuencia S_{c1} se
calculan como funciones de la velocidad en los circuitos 83 y 74
respectivamente. La determinación de w_{b} y de S_{c1} se puede
llevar a cabo usando una tabla de búsqueda en un microordenador o se
puede llevar a cabo mediante el uso de cálculos reales. Los
circuitos 83 y 74 en la función de transferencia de bucle cerrado
linealizada de la Figura 4 forman el circuito de determinación del
filtro de mezcla 68 de la Figura 1. La asistencia mezclada se
conecta al filtro de par adaptativo G_{f}. El filtro de par
adaptativo permite al sistema de dirección del vehículo adaptarse a
los cambios en la dinámica del sistema que tienen lugar con los
cambios en la velocidad del
vehículo.
La salida del filtro de par adaptativo 80 es una
señal de demanda de par \tau_{m}. En la disposición en bucle
cerrado, el conmutador 55 conecta \tau_{m} al circuito sumador
116. El motor proporciona un par de asistencia que se suma con la
asistencia manual transmitida a través del eje del piñón produciendo
un par total \tau_{r} sobre la cremallera. Este par se aplica a
la función de transferencia G_{m} que representa la dinámica del
engranaje de la dirección. La entrada a G_{m} es el par total
aplicado al motor a través de la cremallera y del husillo de bolas
desde el piñón de entrada y desde el motor y la salida es el ángulo
de giro del motor. La función de transferencia G_{m} se relaciona
directamente con el motor de forma que la entrada es el par total
sobre el motor y la salida es el ángulo del motor. La fuerza de
resistencia aplicada por los neumáticos sobre la cremallera se
modeliza como una fuerza de un muelle que no se muestra porque es
interna a G_{m}.
Deberían apreciarse tres características claves
de la topología del filtro de mezcla. Si la ganancia de la
asistencia local S_{c} es igual a la ganancia de asistencia de
alta frecuencia S_{c1}, el par de asistencia mezclado
\tau_{ba} es idénticamente igual al par medido \tau_{s} por
la ganancia S_{c1}. Esto resulta del hecho de que la suma de los
filtros paso bajo y paso alto es igual a uno. Si las salidas de los
dos filtros se multiplican por la misma ganancia, la suma de las
dos salidas será justamente la ganancia por las entradas. Esta
característica de la topología del filtro de mezcla se usa cuando se
diseña un controlador para el sistema de dirección. También, la
ganancia en baja frecuencia o en continua de la etapa del filtro
entre el par medido en la barra de torsión \tau_{s} y el par de
asistencia mezclado \tau_{ba} se ajusta por la ganancia local
de la curva de asistencia S_{c}. Esto ocurre porque la salida de
la etapa del filtro paso alto 71 es cero para entradas de baja
frecuencia de forma que toda la señal del sensor de par pasa a
través del filtro paso bajo. Dado que la curva de asistencia es un
elemento no lineal que proporciona diferentes niveles de incremento
de asistencia para el mismo cambio de incremento en el par de
entrada, es decir, S_{c} cambia en respuesta al par de entrada y
a la velocidad del vehículo, la ganancia en corriente continua del
sistema de dirección es completamente seleccionable y ajustable
mediante el cambio de la curva de asistencia. Más aún, la ganancia
de alta frecuencia de la etapa del filtro entre el par medido de la
barra de torsión \tau_{s} y el par de asistencia mezclado
\tau_{ba} es siempre S_{c1}. En alta frecuencia, la salida de
la etapa paso bajo del filtro de mezcla es cero de forma que toda
la señal del sensor de par pasa a través de la etapa de filtro paso
alto. Dado que la ganancia en alta frecuencia de la etapa paso alto
es S_{c1}, la ganancia entre \tau_{s} y \tau_{ba} es
S_{c1}.
Los filtros de mezcla tienen la característica
única de responder como un sistema lineal a una señal de entrada de
alta frecuencia y como un sistema no lineal a una señal de entrada
de baja frecuencia. Por ejemplo, si la señal del par de dirección
cambia rápidamente, como puede ocurrir debido al rizado en el par
del motor de asistencia eléctrica de reluctancia variable 28, a que
el conductor introduzca una entrada rápida de par, o a que las
ruedas respondan a un cambio brusco en la carretera, las entradas de
alta frecuencia se rechazan por el filtro paso bajo 70 y la
respuesta del sistema se dominaría por la parte paso alto del bucle
bajo estas condiciones de dirección. Sin embargo, si la entrada del
sistema es suave y lenta, entonces el filtro paso alto rechaza las
señales de baja frecuencia y la respuesta del sistema se domina por
la curva de asistencia no lineal. El sistema es tanto reactivo ante
los impulsos rápidos como puede alcanzar cualquier tacto o curva de
asistencia para impulsos en baja frecuencia.
El filtro G_{f} es un filtro constante que no
es función de la velocidad del vehículo. Se contempla que este
filtro G_{f} sería un filtro adaptativo que se adapta como una
función de la velocidad del vehículo. Se diseña mediante la
medición de la función de transferencia en bucle abierto G_{p}
como una función de la velocidad y que diseña un filtro que cumple
con las especificaciones de estabilidad y rendimiento para todas
las velocidades. De forma ventajosa, las funciones de transferencia
en bucle abierto se diseñan para tener el mismo ancho de banda en
todas las velocidades. Sin embargo, el ancho de banda del sistema de
dirección puede variar como una función de la velocidad del
vehículo.
Un experto en la técnica apreciará que el diseño
del controlador requiere que se identifique la dinámica del sistema
antes de diseñar el controlador. Específicamente, es necesario
identificar la dinámica de la función de transferencia en bucle
abierto. La función de transferencia en bucle abierto, para las
finalidades de esta aplicación, tiene lugar cuando el mando al
motor \tau_{m} se usa como la entrada y la señal del sensor de
par medido \tau_{s} es la salida. Para establecer tal sistema en
bucle abierto, los conmutadores 53 y 55 se cambian de forma que se
quitan del sistema las curvas de asistencia, los filtros de mezcla y
el filtro de par adaptativo. La función de transferencia se mide
sobre un vehículo para un sistema particular usando un analizador
de señales para mandar el motor a varias frecuencias de entrada y
medir la salida del sensor de par con el volante mantenido en una
posición fija. Esta función de transferencia medida se denomina como
G_{p} y se muestra un ejemplo de ella en las Figuras 6A y 6B.
(Los valores reales dependen de la aplicación en el vehículo
particular.) Esta función de transferencia en bucle abierto medida
se usa entonces para diseñar el filtro de par adaptativo 80 de
forma que el bucle del par de dirección tenga las características de
estabilidad y rendimiento deseadas.
Un experto en la técnica apreciará que la
función de transferencia en bucle abierto G_{p} puede determinarse
también mediante la creación de un modelo lineal de la dinámica de
la cremallera, neumáticos, motor, husillo de bolas, electrónica,
etc. Si G_{p} se determina a partir de un modelo analítico,
entonces debe incluirse en el modelo toda la dinámica involucrada
en la conversión del mando de par al motor en una señal medida de
la barra de torsión. Se prefiere medir esta función de transferencia
directamente dado que los modelos analíticos raramente se ajustan
exactamente a los fenómenos del mundo real especialmente en relación
con el ángulo de fase de la función de transferencia.
La función de transferencia mostrada en la
Figura 6 se midió con el vehículo estacionado sobre una superficie
seca y plana. Esto es comúnmente denominado como "aparcamiento en
seco". El volante estaba bloqueado. Cualquier controlador
diseñado usando esta función de transferencia medida funcionará bien
en aparcamientos en seco. Cuando la velocidad del vehículo aumenta,
puede que el controlador no funcione como se desea dado que la
función de transferencia en bucle abierto puede cambiar. La función
de transferencia en bucle abierto se mide preferiblemente a varias
velocidades diferentes del vehículo y los filtros se diseñan para
cada una de estas velocidades. La velocidad del vehículo se mide en
tiempo real y se usa el filtro correspondiente en la determinación
del control. El filtro del par del sistema de control "se
adapta" a los cambios dinámicos en la dirección como una función
de la velocidad del vehículo. Es difícil medir la función de
transferencia en bucle abierto como una función de la velocidad del
vehículo. Alternativamente, la función de transferencia en bucle
abierto en aparcamientos en seco puede medirse y usarse para
desarrollar un modelo que se correlacione bien con los datos
medidos. El modelo puede usarse entonces para determinar la función
de transferencia en bucle abierto a velocidades del vehículo
mayores.
Aunque el filtro adaptativo puede cambiar cuando
cambia la dinámica del sistema de dirección, solo se usa la función
de transferencia en aparcamiento en seco mostrada en la Figura 6
para ilustrar el proceso de diseño. Una vez se comprenden las
etapas requeridas para el aparcamiento en seco, pueden diseñarse
filtros de par para diferentes velocidades del vehículo.
El diseño del filtro del par se realiza usando
técnicas en bucle abierto clásicas. La función de transferencia del
sistema de dirección en bucle abierto G_{p} se mide como se
muestra en la Figura 6. La función de transferencia en bucle
abierto que debe estabilizarse incluye no sólo G_{p} sino también
cualquier ganancia debida a la curva de asistencia. Desde el punto
de vista de la estabilidad, el sistema debe ser estable para el caso
de la ganancia del sistema más alta:
S_{c} =
(S_{c})_{max}
A continuación, se fijan a ambas ganancias de la
curva de asistencia 54 iguales a (S_{c})_{max} y la
ganancia de la asistencia a alta frecuencia 72 igual a
(S_{c})_{max}. Dado que la suma de los filtros de mezcla
es siempre uno, esto es equivalente a que el par de asistencia
mezclado \tau_{ba} sea igual al par en la barra de torsión de
entrada \tau_{s} multiplicado por (S_{c})_{max}, es
decir,
la ganancia
(S_{c})_{max} se convierte en parte de la función de
transferencia en bucle abierto. Se diseña entonces un filtro para
el sistema en bucle abierto (G_{p} x (S_{c})_{max})
para alcanzar los requisitos de rendimiento y estabilidad. En una
realización de la invención, la máxima ganancia de asistencia
(S_{c})_{max} es
5.
Un experto en la técnica apreciará a partir de
las figuras 5A y 5B que si se añade una ganancia de 5 (o 14 dB) a
la zona de ganancia del diagrama de Bode, el sistema tendrá márgenes
de estabilidad insuficientes. Por tanto se añade un filtro al
sistema en bucle abierto para conseguir los objetivos de rendimiento
y estabilidad deseados. Preferiblemente se usa un filtro de la
forma:
G_{t} =
\frac{(S + 40)^{2}}{(S + 4) x (S +
400)}
El filtro G_{f} es un filtro del tipo
avance-retardo que se diseña para proporcionar un
sistema con los adecuados márgenes de rendimiento y estabilidad a
una ganancia máxima del sistema de dirección de 5. Puede verse en
las Figuras 5A y 5B que para la ganancia de S_{c} = 5, el sistema
tiene aproximadamente 10 dB de margen de ganancia, y 35 grados de
margen de fase. La función de transferencia en bucle abierto
mostrada incluye tres cantidades que describen el comportamiento
del sistema de dirección en bucle abierto: (i) la máxima ganancia
de la curva de asistencia local (S_{c})_{max}, (ii) el
filtro del par G_{f} y (iii) la función de transferencia medida
G_{p}.
Dado que el filtro del par se diseña para tener
en cuenta la ganancia máxima de la curva de asistencia, el sistema
será siempre estable para ganancias de la curva de asistencia por
debajo de (S_{c})_{max}. En el funcionamiento real del
sistema de dirección, la ganancia del circuito de la curva de
asistencia S_{c} puede cambiar de forma continua desde valores
bajos hasta (S_{c})_{max}. Las Figuras 7A y 7B ilustran
la función de transferencia en bucle abierto de un sistema de
dirección para ganancias de 1<S_{c}<5. La función de
transferencia en bucle abierto G_{c1} tal como se muestra incluye
la función de transferencia medida del sistema de dirección
G_{p}, el filtro del par diseñado para la máxima ganancia de
asistencia G_{f} y los efectos del filtro de mezcla. G_{ba} se
define como la función de transferencia desde el par medido en la
barra de torsión \tau_{s} al par de asistencia mezclado
\tau_{ba}:
la función de transferencia en
bucle abierto mostrada en las Figuras 7
es
G_{c1} =
G_{p} G_{f}
G_{ba}
En las Figuras 7, la ganancia S_{c1} se fija
en 5 lo que es lo mismo que (S_{c})_{max}. La ganancia
S_{c} es la ganancia local del circuito de la curva de asistencia
para algún par de entrada nominal y velocidad del vehículo. La
ganancia a frecuencia cero o en continua de la función de
transferencia en bucle abierto G_{c1} es S_{c} y todas las
funciones de transferencia cruzan la línea de cero dB (denominada
como frecuencia de cruce) en 32 Hz. Esto indica que todas las
curvas tienen el mismo ancho de banda o característica de respuesta
en el dominio del tiempo aunque todas tengan diferente respuesta en
corriente continua o baja frecuencia debido al filtro de mezcla y
al circuito de la curva de asistencia 54.
Las Figuras 8A y 8B ilustran la función de
transferencia. G_{f}G_{ba}. La ganancia en continua o a
frecuencia cero de la función de transferencia es siempre S_{c}
aunque la ganancia en alta frecuencia es S_{c1}. El uso de los
filtros de mezcla ha permitido que la característica de la respuesta
en continua de la compensación sea diferente de las características
de la ganancia en alta frecuencia. Esta característica de los
filtros de mezcla permite al sistema disponer cualquier tacto
deseado a través del perfil de velocidad para entradas de baja
frecuencia y ser no obstante ágil en los impulsos de dirección
rápidos.
Con referencia a las Figuras 6A y 6B, puede
verse que si la ganancia a 32 Hz se reduce en la función de
transferencia en bucle abierto, se reducirá también el ancho de
banda del sistema de dirección. Debido a los filtros de mezcla, la
ganancia a alta frecuencia puede reducirse ajustando S_{c1} a un
valor inferior. Dado que la ganancia de asistencia a alta
frecuencia es una función de la velocidad del vehículo, el ancho de
banda del sistema de dirección a alta velocidad puede reducirse si
es necesario mediante la reducción de S_{c1} como una función de
la velocidad.
El polo del filtro de mezcla w_{b} se elige
para que sea alrededor de una década menor que la frecuencia de
cruce de 32 Hz, es decir, 3,2 Hz. Las figuras 9A y 9B ilustran la
respuesta de frecuencia para la función de transferencia G_{ba}.
La ganancia S_{c} aumenta desde 0,5 a 8 en incrementos de 0,5. La
ganancia de la asistencia en alta frecuencia S_{c1} se fija igual
a 5. Para el caso mostrado, la ganancia de asistencia máxima es
mayor que la ganancia de la asistencia en alta frecuencia. El
sistema de control de dirección no sufre problemas de rendimiento
ni de estabilidad cuando S_{c1} es mayor que S_{c} debido a que
no hay un cambio de ganancia o de fase grande en la frecuencia de
cruce por cero dB de 32 Hz. Por tanto los márgenes de estabilidad
del sistema de dirección no han cambiado. La ganancia en continua de
G_{ba} es S_{c} y la ganancia en alta frecuencia es
S_{c1}.
En tanto la frecuencia de mezcla sea
aproximadamente una década inferior que la frecuencia de cruce de
alta ganancia (como se ha diseñado para el caso de la ganancia de
asistencia máxima), el sistema siempre será estable en tanto la
ganancia local no sea mucho mayor que la ganancia S_{c1}. Es
posible también disminuir independientemente la frecuencia de cruce
del sistema a cualquier velocidad del vehículo mediante la
disminución de S_{c1} cuando aumenta la velocidad del
vehículo.
Aquellos expertos en la técnica apreciarán que
los filtros de mezcla paso bajo y el filtro de par adaptativo se
realizan en un ordenador digital como filtros digitales usando el
mapeado polo-cero. Básicamente, los polos P y los
ceros Z del sistema continuo se mapean en los polos p y los ceros z
del filtro digital discreto mediante:
p =
exp(Pt), y \ z =
exp(Zt),
donde exp es la exponenciación
natural y t es la tasa de muestreo. La tasa simple de los filtros
digitales es aproximadamente de 300 microsegundos. Con el mapeado
polo-cero, se "fuerza" entonces a que el filtro
digital tenga la misma ganancia en continua que el filtro
continuo.
Aquellos expertos en la técnica apreciarán que
los filtros de mezcla y de par adaptativo mantendrán un ancho de
banda del sistema seleccionable independiente de la velocidad del
vehículo y de los cambios en la ganancia de la curva de
asistencia.
Con referencia de nuevo la Figura 1, el
controlador principal 40 incluye adicionalmente un circuito de
control de amortiguación 202 conectado de modo funcional a la señal
de la velocidad del vehículo indexada del indexador 60, al
controlador del motor 90 y al sensor de velocidad del motor 32. La
amortiguación de un sistema de asistencia eléctrica se conoce como
deseable. Tal sistema de control amortiguado se describe
completamente en la patente de Estados Unidos número 5.623.409. El
circuito de control del motor 90 modifica sus señales determinadas
de control de motor en respuesta a la velocidad del motor detectada
y a la señal de velocidad del vehículo indexada detectada de forma
que proporciona la amortiguación del motor para el control de la
tasa de giro del vehículo. Con referencia a la Figura 10, se
muestra un gráfico de ejemplo de los valores de amortiguación.
Cuando no hay amortiguación, la característica de retorno depende de
la fricción mecánica del sistema de dirección y de las
características de la suspensión del vehículo. Bajo plena
amortiguación, se generan características
sobre-amortiguadas de giro del vehículo. Los
márgenes de estabilidad del vehículo son modificables con el
parámetro de amortiguación.
Se conecta un sensor de la intensidad del motor
210 al controlador del motor 90 del supervisor 44. La finalidad del
supervisor 44 es determinar si el controlador principal está
controlando adecuadamente el motor de asistencia eléctrica 28 en
tanto el controlador principal 40 determina si cualquiera de los
parámetros detectados cae dentro de los valores de tolerancia
predeterminados. Si el controlador de supervisión o el principal
determinan que hay un error del sistema bien debido a un valor del
sensor o bien a un control inadecuado del funcionamiento del motor
de asistencia eléctrico, abren el relé 220. El vehículo puede aún
ser conducido sin asistencia a través de su conexión mecánica entre
el volante de dirección 12 y las ruedas directrices 24, 26.
Como puede verse en la Figura 1, ciertos
parámetros funcionales dentro del controlador principal 40 se
relacionan funcionalmente con el valor de la salida de la señal de
velocidad del vehículo indexada del indexador de velocidad 60. Si
el supervisor no fuera a hacer sus cálculos de supervisión basándose
en la misma señal de velocidad de vehículo indexada, podrían tener
lugar falsas indicaciones de error a partir del supervisor 44 a
ciertas velocidades del vehículo. Esta disposición sincroniza el
controlador principal 40 y el supervisor 44 con la señal de la
velocidad del vehículo indexada del indexador 60 permitiendo así un
tacto de la dirección ajustable impidiendo falsas detenciones de
error. Todos los parámetros ajustables en el controlador principal
40 tales como amortiguación, ganancia y filtrado, y su control del
motor de asistencia eléctrico 28 serán tenidos en cuenta por el
supervisor 44. La presente disposición, de acuerdo con la presente
invención, elimina la necesidad de tener un conjunto de tablas de
almacenamiento ajustables para cada uno de los tactos de dirección
deseados que se seleccionan mediante el conmutador 61.
También, de acuerdo con la presente invención,
una conmutación desde un ajuste del tacto de dirección a otro
usando el conmutador 61 se lleva a cabo con una transición suave
desde un control al otro. Esto se lleva a cabo mediante el cambio
gradual del indexador de velocidad desde un conjunto de valores al
nuevo conjunto de valores. En efecto, un cambio desde un valor al
otro se lleva a cabo mediante una rampa. Esto se lleva a cabo en el
indexador de velocidad 60.
A partir de la anterior descripción de las
realizaciones preferidas de la invención, aquellos expertos en la
técnica percibirán las mejoras, cambios y modificaciones. Por
ejemplo, el controlador principal y el supervisor han sido
descritos en la realización de ejemplo cómo dos dispositivos
separados. Debería apreciarse que ambas funciones se podrían llevar
a cabo en un controlador. También, la mayoría de los bloques
funcionales mostrados en la Figura 1 son llevados a cabo mediante
programación. El controlador y el supervisor son preferiblemente
microordenadores. La presente invención es aplicable a cualquier
tipo de sistema de dirección asistida eléctrico incluyendo piñón y
cremallera, accionador de columna, accionador de piñón, etc. Tales
mejoras, cambios y modificaciones dentro del estado de la técnica
intentan ser cubiertas por las reivindicaciones adjuntas.
Claims (3)
1. Un aparato para controlar un sistema de
asistencia de dirección (10) que tiene un motor de dirección
asistida eléctrico (28) conectado de forma que pueda dirigir las
ruedas directrices del vehículo (24, 26), comprendiendo:
un sensor de par (20) para detectar el par de
dirección aplicado;
un sensor de velocidad del vehículo (56) para
detectar la velocidad del vehículo;
un controlador principal (40) para controlar el
motor de asistencia eléctrica (28) en respuesta al par de dirección
detectado aplicado y a la velocidad del vehículo detectada,
incluyendo dicho controlador principal parámetros ajustables
dependientes de la velocidad del vehículo, dinámicamente
variables;
caracterizado por:
un controlador de supervisión (44) para vigilar
el funcionamiento de dicho controlador principal (40) incluyendo
dicho controlador de supervisión (44) medios de sincronización para
sincronizar el funcionamiento del controlador de supervisión (44)
con dicho controlador principal (40) en relación con dicha velocidad
del vehículo de modo que dicho controlador de supervisión (44)
tenga en cuenta los parámetros ajustables dependientes de la
velocidad, variables dinámicamente de dicho controlador principal
(40).
2. Un aparato para controlar un sistema de
asistencia de dirección (10) que tiene un motor de dirección
asistida eléctrico (28) conectado de forma que pueda dirigir las
ruedas directrices del vehículo (24, 26), comprendiendo:
un sensor de par (20) para detectar el par de
dirección aplicado;
un sensor de velocidad del vehículo (56) para
detectar la velocidad del vehículo; y
un controlador que tiene una función de control
principal (40) para controlar el motor de asistencia eléctrica (28)
en respuesta al par de dirección detectado aplicado y a la velocidad
del vehículo detectada, incluyendo dicha función de control
principal (40) parámetros ajustables dependientes de la velocidad
del vehículo, dinámicamente variables, caracterizada porque
dicho controlador incluye adicionalmente una función de supervisión
(44) para vigilar el funcionamiento de dicha función de control
principal (40) incluyendo dicha función de supervisión (44) medios
de sincronización para sincronizar el funcionamiento de la función
de supervisión (44) con dicha función de control principal (40) en
relación con dicha velocidad del vehículo de modo que dicha función
de supervisión (44) tenga en cuenta los parámetros ajustables
dependientes de la velocidad, variables dinámicamente de dicha
función de control principal (40).
3. Un método para controlar un sistema de
asistencia de dirección (10) que tiene un motor de dirección
asistida eléctrico (28) conectado de forma que pueda dirigir las
ruedas directrices del vehículo (24, 26), comprendiendo dicho
método las etapas de:
detectar el par de dirección aplicado;
detectar la velocidad del vehículo;
controlar el motor de asistencia eléctrica (28)
con un controlador principal (40) en respuesta al par de dirección
detectado aplicado y a la velocidad del vehículo detectada,
incluyendo dicho controlador principal (40) parámetros ajustables
dependientes de la velocidad del vehículo, dinámicamente
variables;
caracterizado porque dicho método
comprende además la etapa de:
vigilar el funcionamiento de dicho controlador
principal (40) con un controlador de supervisión (44) sincronizando
el funcionamiento del controlador de supervisión (44) con dicho
controlador principal (40) en relación con dicha velocidad del
vehículo detectada de modo que dicho controlador de supervisión (44)
tenga en cuenta los parámetros ajustables dependientes de la
velocidad, variables dinámicamente de dicho controlador principal
(40).
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|---|---|---|---|
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Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004030459B3 (de) * | 2004-06-24 | 2005-07-28 | Hans Hermann Rottmerhusen | Elektromotorische Hilfskraftlenkung |
| JP4866644B2 (ja) | 2006-04-10 | 2012-02-01 | オムロンオートモーティブエレクトロニクス株式会社 | 感性識別装置、アシスト力制御装置、アシスト力設定装置、感性識別方法、アシスト力制御方法、アシスト力設定方法、感性識別プログラム、アシスト力制御プログラム、アシスト力設定プログラム、および記録媒体 |
| EP1870612B2 (de) | 2006-06-23 | 2012-08-08 | Muhr und Bender KG | Randschichtverbessern von Tellerfedern oder Wellfedern |
| CN101121416B (zh) * | 2007-09-03 | 2010-11-17 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 混合动力系统中的电动转向系统 |
| GB201000948D0 (en) * | 2010-01-21 | 2010-03-10 | Trw Ltd | Controllers for and methods of controlling electric power assisted steering systems |
| GB201006290D0 (en) | 2010-04-15 | 2010-06-02 | Trw Ltd | Electric power steering system |
| CN102030034B (zh) * | 2010-09-17 | 2013-05-08 | 杭州正强电子技术有限公司 | 一种电动助力转向助力控制方法 |
| FR3071473B1 (fr) * | 2017-09-25 | 2021-12-10 | Jtekt Europe Sas | Adaptation d’un gain de derivee en fonction du couple volant pour ameliorer le ressenti d’un systeme de direction assistee |
| DE102020116898A1 (de) | 2020-06-26 | 2022-01-13 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Elektrische Lenkvorrichtung zum Steuern eines Fahrzeuges sowie Fahrzeug |
| 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 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3983953A (en) | 1971-07-28 | 1976-10-05 | Gemmer-France | Servo mechanism |
| US4415054A (en) | 1982-08-05 | 1983-11-15 | Trw Inc. | Steering gear |
| US4660671A (en) | 1985-10-23 | 1987-04-28 | Trw Inc. | Electric steering gear |
| GB8603084D0 (en) | 1986-02-07 | 1986-03-12 | Trw Cam Gears Ltd | Road vehicle power assisted steering system |
| JPH0299439A (ja) * | 1988-10-05 | 1990-04-11 | Hitachi Ltd | 自動車のキヤラクタライジング装置及びその登録方法 |
| US5257828A (en) | 1992-06-03 | 1993-11-02 | Trw Inc. | Method and apparatus for controlling damping in an electric assist steering system for vehicle yaw rate control |
| 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 |
| JP3777398B2 (ja) * | 2000-04-26 | 2006-05-24 | 株式会社ジェイテクト | 車両用操舵制御装置 |
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2001
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