RU2219085C1 - Сервопривод рулевого механизма автомобиля и регулятор тока электродвигателя - Google Patents
Сервопривод рулевого механизма автомобиля и регулятор тока электродвигателя Download PDFInfo
- Publication number
- RU2219085C1 RU2219085C1 RU2002111044/11A RU2002111044A RU2219085C1 RU 2219085 C1 RU2219085 C1 RU 2219085C1 RU 2002111044/11 A RU2002111044/11 A RU 2002111044/11A RU 2002111044 A RU2002111044 A RU 2002111044A RU 2219085 C1 RU2219085 C1 RU 2219085C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- inputs
- electric motor
- summing element
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к электромеханическим системам транспортных средств. Сервопривод рулевого механизма автомобиля содержит электродвигатель, датчик момента, прикладываемого водителем к рулевому колесу, датчик скорости движения автомобиля, датчик и регулятор тока электродвигателя. Отличие состоит в том, что для улучшения качества регулирования и упрощения схемы регулятор момента выполнен в виде ПИД-регулятора, коэффициенты усиления которого зависят от скорости движения автомобиля, а регулятор тока выполнен релейным, на базе компаратора, ширина петли гистерезиса которого пропорциональна заданному значению тока электродвигателя. Технический результат - улучшение качества регулирования и упрощение конструкции. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к электромеханическим системам транспортных средств и может быть использовано при разработке рулевых механизмов автомобилей.
Известны способ и устройство, патент США 5428537, кл. B 62 D 5/04, 1995, в котором для формирования сигнала управления электродвигателем электромеханического усилителя рулевого механизма используется информация о первой и второй производных регулируемой переменной.
Недостатком этого устройства является сложность его практической реализации, обусловленная необходимостью измерять или вычислять скорость и ускорение регулируемой переменной.
Наиболее близким техническим решением является устройство, патент США 5482129, кл. B 62 D 5/04, 1996, (прототип), в котором для формирования сигнала управления электродвигателем электромеханического усилителя рулевого механизма используется пропорционально-интегральный регулятор тока (ПИ-регулятор), коэффициенты которого выбираются в зависимости от скорости движения автомобиля.
Недостатком этого устройства является отсутствие дифференциальной составляющей в управлении, т.к. рулевой механизм с электромеханическим усилителем с точки зрения теории автоматического управления является объектом второго порядка (см. [1], стр.27), а следовательно, при этом требуется не "ПИ-регулятор", а "ПИД-регулятор" (см. [2], стр.64, 65). Кроме того, необходимо в максимально возможной степени скомпенсировать инерционность электродвигателя как источника момента, т.е. чтобы частотные свойства контура регулирования тока в отношении контура регулирования момента (ПИД-регулятор) были как можно выше (отличались более чем на порядок), т.к. только при этом условии процессы регулирования в них можно считать независимыми и рассматривать по отдельности. Это обстоятельство требует синтеза регулятора тока, обладающего максимальным быстродействием при отсутствии перерегулирования.
Решение технической задачи направлено на улучшение качества регулирования и упрощение схемы.
Для решения технической задачи в известный сервопривод рулевого механизма автомобиля содержащий электродвигатель; датчик тока; датчик момента, прикладываемого водителем к рулевому колесу, выход которого подключен к первому входу первого суммирующего элемента; пропорциональный и интегральный усилители, первые входы которых подключены к выходу первого суммирующего элемента, а вторые входы через первый и второй формирователи пропорционального и интегрального коэффициентов усиления подключены к выходу датчика скорости автомобиля, при этом выходы пропорционального и интегрального усилителей подключены соответственно к первому и второму входам второго суммирующего элемента, выход которого подключен ко входу регулятора тока электродвигателя, введены первый дифференциальный усилитель, первый вход которого подключен к выходу первого суммирующего элемента, второй вход через вновь введенный третий формирователь коэффициента усиления подключен к выходу датчика скорости автомобиля, а выход подключен к третьему входу второго суммирующего элемента; второй дифференциальный усилитель, вход которого подключен к выходу датчика момента, а выход подключен ко второму входу первого суммирующего элемента; формирователь заданного значения момента на рулевом колесе, вход которого подключен к выходу датчика скорости автомобиля, а выход подключен к третьему входу первого суммирующего элемента; силовой преобразователь, подключенный к бортовому источнику питания через датчик тока; распределитель импульсов, у которого первый вход подключен к выходу регулятора тока электродвигателя, вторые шесть входов подключены к выходам датчика положения ротора электродвигателя, а выходы подключены к соответствующим входам силового преобразователя, выходы которого, в свою очередь, подключены к выводам якорной обмотки электродвигателя, при этом регулятор тока электродвигателя выполнен имеющим второй вход, подключенный к выходу датчика тока.
Регулятор тока электродвигателя в составе описанного сервопривода является оригинальным техническим решением, т.к. содержит элемент сравнения, первый и второй входы которого являются соответственно первым и вторым входами регулятора тока электродвигателя; компаратор с гистерезисной характеристикой, ширина петли которой зависит от сигнала на втором входе компаратора, и регулятор величины пульсаций, выполненный в виде резистивного делителя, вход которого подключен к первому входу регулятора тока электродвигателя, а выход - ко второму входу компаратора, при этом первый вход компаратора подключен к выходу элемента сравнения, а выход компаратора является выходом регулятора тока электродвигателя.
На фиг.1 и 2 схематично показано предлагаемое устройство.
Сервопривод рулевого механизма автомобиля содержит электродвигатель 1; датчик 2 тока; датчик 3 момента, прикладываемого водителем к рулевому колесу, выход которого подключен к первому входу первого суммирующего элемента 4; пропорциональный 5 и интегральный 6 усилители, первые входы которых подключены к выходу первого суммирующего элемента 4, а вторые входы через первый 7 и второй 8 формирователи пропорционального и интегрального коэффициентов усиления подключены к выходу датчика 9 скорости автомобиля, при этом выходы пропорционального 5 и интегрального 6 усилителей подключены соответственно к первому и второму входам второго суммирующего элемента 10, выход которого подключен ко входу регулятора 11 тока электродвигателя; первый дифференциальный усилитель 12, первый вход которого подключен к выходу первого суммирующего элемента 4, второй вход через вновь введенный третий формирователь 13 коэффициента усиления подключен к выходу датчика 9 скорости автомобиля, а выход подключен к третьему входу второго суммирующего элемента 10; второй дифференциальный усилитель 14, вход которого подключен к выходу датчика 3 момента, а выход подключен ко второму входу первого суммирующего элемента 4; формирователь 15 заданного значения момента на рулевом колесе, вход которого подключен к выходу датчика 9 скорости автомобиля, а выход подключен к третьему входу первого суммирующего элемента 4; силовой преобразователь 16, подключенный к бортовому источнику питания 17 через датчик 2 тока; распределитель импульсов 18, у которого первый вход подключен к выходу регулятора 11 тока электродвигателя, вторые шесть входов подключены к выходам датчика 19 положения ротора электродвигателя 1, а выходы подключены к соответствующим входам силового преобразователя 16, выходы которого, в свою очередь, подключены к выводам якорной обмотки электродвигателя 1, при этом регулятор 11 тока электродвигателя выполнен имеющим второй вход, подключенный к выходу датчика 2 тока.
Регулятор 11 тока электродвигателя содержит элемент 20 сравнения, первый и второй входы которого являются соответственно первым и вторым входами регулятора 11 тока электродвигателя; компаратор 21 с гистерезисной характеристикой, ширина петли которой зависит от сигнала на втором входе компаратора 21, и регулятор 22 величины пульсаций, выполненный в виде резистивного делителя, вход которого подключен к первому входу регулятора 11 тока электродвигателя, а выход - ко второму входу компаратора 21, при этом первый вход компаратора 21 подключен к выходу элемента 20 сравнения, а выход компаратора 21 является выходом регулятора 11 тока электродвигателя.
Сервопривод работает следующим образом. Сигнал с выхода датчика 3 момента поступает на первый вход первого суммирующего элемента 4 и на вход второго дифференциального усилителя 14, который служит для компенсации фазового сдвига выходного сигнала датчика 3 момента, обусловленного его внутренними инерционностями. Из суммарной величины сигналов, поступивших на первый и второй входы первого суммирующего элемента 4, вычитается сигнал, поступающий с выхода формирователя 15 заданного значения момента на рулевом колесе. Этот сигнал формируется в зависимости от текущего значения скорости движения автомобиля. Разностный сигнал с выхода первого суммирующего элемента 4 поступает на входы каждого из усилителей "ПИД-регулятора" (усилители 5, 6 и 12). Коэффициенты усиления по каждой из компонент "ПИД-регулятора" также формируются в зависимости от текущего значения скорости, потому что динамические свойства рулевого механизма как объекта управления существенно зависят от скорости движения автомобиля. Результирующий сигнал (например положительный) с выхода второго суммирующего элемента 10 поступает на вход регулятора 11 тока электродвигателя, при этом компаратор 21 переключится в верхнее положение. Пусть в данный момент времени положение ротора электродвигателя 1, а следовательно, и комбинация логических сигналов на входе постоянного запоминающего устройства будет такова, что это приведет к включению, например, первого Т1 и четвертого Т4 транзисторов силового преобразователя 16. Сигнал на инверсном входе элемента 20 сравнения начинает возрастать в соответствии с возрастанием тока в якорных обмотках электродвигателя 1, что вызывает уменьшение сигнала на входе компаратора 21. В момент, когда ток в якорных обмотках электродвигателя 1 достигнет значения, при котором сигнал на входе компаратора 21 становится отрицательным и по величине равным сигналу, поступающему с регулятора 22 величины пульсаций, выходное напряжение компаратора 21 сменится на отрицательное, что приведет к выключению первого Т1 и четвертого Т4 транзисторов силового преобразователя 16. Ток в якорных обмотках электродвигателя 1 начнет уменьшаться, протекая через соответствующие диоды силового преобразователя 16. Когда ток в якорных обмотках электродвигателя 1 спадет настолько, что сигнал на входе компаратора 21 станет положительным и равным по величине напряжению, поступающему с регулятора 22 величины пульсаций, выходное напряжение компаратора 21 сменится на положительное и повторится описанный процесс, приводящий к возрастанию тока в якорных обмотках электродвигателя 1. Таким образом, ток в якорных обмотках электродвигателя 1 пульсирует относительно среднего значения, пропорционального величине результирующего сигнала на выходе второго суммирующего элемента 10, причем относительная величина пульсаций остается постоянной и не зависит от величины этого сигнала, скорости вращения электродвигателя 1 и величины напряжения бортовой сети автомобиля. То же относится и к среднему значению тока, а следовательно, и к величине момента, развиваемого электродвигателем 1.
Таким образом, при работе устройства использующего регулятор 11 тока электродвигателя, содержащий компаратор 21 с изменяемой шириной петли гистерезиса, обеспечивается полная независимость момента, развиваемого электродвигателем 1, от величины напряжения бортовой сети автомобиля и принципиальное отсутствие перерегулирования среднего значения момента при максимальном быстродействии.
Источники информации
1. "Automotive Engineering", 1998, 9, с.25-31 (см. Прил.1).
1. "Automotive Engineering", 1998, 9, с.25-31 (см. Прил.1).
2. Слежановский О.В. и др. "Системы подчиненного регулирования электроприводов переменного тока с вентильными преобразователями", - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 256 с.
Claims (2)
1. Сервопривод рулевого механизма автомобиля, содержащий электродвигатель, датчик тока, датчик момента, прикладываемого водителем к рулевому колесу, выход которого подключен к первому входу первого суммирующего элемента, пропорциональный и интегральный усилители, первые входы которых подключены к выходу первого суммирующего элемента, а вторые входы, через первый и второй формирователи пропорционального и интегрального коэффициентов усиления подключены к выходу датчика скорости автомобиля, при этом выходы пропорционального и интегрального усилителей подключены соответственно к первому и второму входам второго суммирующего элемента, выход которого подключен ко входу регулятора тока электродвигателя, отличающийся тем, что в него введены первый дифференциальный усилитель, первый вход которого подключен к выходу первого суммирующего элемента, второй вход через вновь введенный третий формирователь коэффициента усиления подключен к выходу датчика скорости автомобиля, а выход - к третьему входу второго суммирующего элемента, второй дифференциальный усилитель, вход которого подключен к выходу датчика момента, а выход - ко второму входу первого суммирующего элемента, формирователь заданного значения момента на рулевом колесе, вход которого подключен к выходу датчика скорости автомобиля, а выход - к третьему входу первого суммирующего элемента, силовой преобразователь, подключенный к бортовому источнику питания через датчик тока, распределитель импульсов, у которого первый вход подключен к выходу регулятора тока электродвигателя, вторые шесть входов - к выходам датчика положения ротора электродвигателя, а выходы - к соответствующим входам силового преобразователя, выходы которого подключены к выводам якорной обмотки электродвигателя, при этом регулятор тока электродвигателя выполнен имеющим второй вход, подключенный к выходу датчика тока.
2. Регулятор тока электродвигателя для сервопривода рулевого механизма автомобиля, первый вход которого подключен к выходу второго суммирующего элемента, второй вход - к выходу датчика тока, а выход подключен к первому входу распределителя импульсов, отличающийся тем, что он содержит элемент сравнения, первый и второй входы которого являются соответственно первым и вторым входами регулятора тока электродвигателя, компаратор с гистерезисной характеристикой, ширина петли которой зависит от сигнала на втором входе компаратора, и регулятор величины пульсаций, выполненный в виде резистивного делителя, вход которого подключен к первому входу регулятора тока электродвигателя, а выход - ко второму входу компаратора, при этом первый вход компаратора подключен к выходу элемента сравнения, а выход компаратора является выходом регулятора тока электродвигателя.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002111044/11A RU2219085C1 (ru) | 2002-04-24 | 2002-04-24 | Сервопривод рулевого механизма автомобиля и регулятор тока электродвигателя |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002111044/11A RU2219085C1 (ru) | 2002-04-24 | 2002-04-24 | Сервопривод рулевого механизма автомобиля и регулятор тока электродвигателя |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2219085C1 true RU2219085C1 (ru) | 2003-12-20 |
RU2002111044A RU2002111044A (ru) | 2004-03-20 |
Family
ID=32066382
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002111044/11A RU2219085C1 (ru) | 2002-04-24 | 2002-04-24 | Сервопривод рулевого механизма автомобиля и регулятор тока электродвигателя |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2219085C1 (ru) |
-
2002
- 2002-04-24 RU RU2002111044/11A patent/RU2219085C1/ru not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2002111044A (ru) | 2004-03-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10549774B2 (en) | Control strategy for a motor of an electric assisted steering system | |
US8174222B2 (en) | Methods, systems and apparatus for dynamically controlling an electric motor that drives an oil pump | |
US7746023B2 (en) | Position detecting device and synchronous motor driving device using the same | |
Inderka et al. | Control of switched reluctance drives for electric vehicle applications | |
US7436139B2 (en) | Phase advance angle optimization for brushless motor control | |
US8073600B2 (en) | Controller of field winding type synchronous motor, electric drive system, electric four wheel driving vehicle, and hybrid automobile | |
US5029660A (en) | Steering control method and control system for wheeled vehicles | |
EP1516425B1 (en) | Brushless motor control utilizing independent phase parameters | |
US20080272731A1 (en) | Method and system for resolver alignment in electric motor system | |
US5289100A (en) | System for powering, speed control, steering, and braking | |
US5442268A (en) | Torque oscillation compensation using torque emulator/observer feedback | |
US7262978B2 (en) | Voltage conversion apparatus, voltage conversion method, and computer-readable recording medium with program recorded thereon to allow computer to execute voltage conversion control | |
JP4489098B2 (ja) | 発電制御装置 | |
US9356549B2 (en) | Control device of AC motor | |
US7235937B2 (en) | Traction motor control system | |
US20040007995A1 (en) | Vector control system for permanent magnet sychronous machines using an open-loop parameter observer | |
CN107850232B (zh) | 控制装置 | |
US5389867A (en) | Control system for actuator applicable to servo system having low resolution sensor and speed-reduction gear mechanism | |
US8653775B2 (en) | Method and device for controlling an electric motor | |
SU1454243A3 (ru) | Т говый привод транспортного средства | |
RU2219085C1 (ru) | Сервопривод рулевого механизма автомобиля и регулятор тока электродвигателя | |
JP3665359B2 (ja) | 絞り弁を位置決めする方法及び装置 | |
RU2185301C2 (ru) | Сервопривод рулевого механизма автомобиля и регулятор тока электродвигателя | |
CN105634354A (zh) | 使用脉冲宽度调制的发电机励磁调节 | |
JPH0654591A (ja) | 車両の少なくとも1つの電気負荷を制御する装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050425 |