RU43837U1 - ELECTROMECHANICAL POWER STEERING CONTROL SYSTEM - Google Patents
ELECTROMECHANICAL POWER STEERING CONTROL SYSTEM Download PDFInfo
- Publication number
- RU43837U1 RU43837U1 RU2004127361/22U RU2004127361U RU43837U1 RU 43837 U1 RU43837 U1 RU 43837U1 RU 2004127361/22 U RU2004127361/22 U RU 2004127361/22U RU 2004127361 U RU2004127361 U RU 2004127361U RU 43837 U1 RU43837 U1 RU 43837U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- moment
- control unit
- steering
- Prior art date
Links
Landscapes
- Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
- Power Steering Mechanism (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к автомобильной промышленности и предназначена для применения в электромеханическом усилителе рулевого управления. Система содержит датчик момента, прилагаемого к рулевому колесу, блок управления, сервопривод, включающий исполнительный электродвигатель постоянного тока с червячным редуктором и датчик тока якорной цепи электродвигателя, преобразователь сигнала датчика момента, прилагаемого к рулевому колесу. Блок управления включает элемент сравнения, регулятор тока, усилитель мощности. Для повышения комфортабельности управления система дополнительно содержит многооборотный датчик углового положения рулевого вала, блок компенсации момента страгивания, сумматор, блок снижения момента компенсации в крайних положениях рулевого вала. Блок компенсации момента страгивания включает компаратор сигнала датчика углового положения и формирователь добавочного момента. 1н.п.ф., 1 з.п.ф., 5 илл.The utility model relates to the automotive industry and is intended for use in an electromechanical power steering. The system comprises a torque sensor attached to the steering wheel, a control unit, a servo drive including a direct current executive electric motor with a worm gear and an armature current sensor of the electric motor, a signal converter of the torque sensor attached to the steering wheel. The control unit includes a comparison element, a current regulator, a power amplifier. To increase the comfort of control, the system additionally contains a multi-turn sensor for the angular position of the steering shaft, a unit for compensating for the breakaway moment, an adder, a unit for reducing the moment of compensation in the extreme positions of the steering shaft. The stragging moment compensation unit includes a signal comparator of the angle encoder and an additional moment shaper. 1 n.p.ph., 1 s.p.ph., 5 ill.
Description
Полезная модель относится к автомобильной промышленности и предназначена для применения в электромеханическом усилителе рулевого управления.The utility model relates to the automotive industry and is intended for use in an electromechanical power steering.
Известна система управления электромеханическим усилителем рулевой колонки по патенту США №2002/0173890, В 62 D 5/04, Electric power assisted steering system having a single integrated circuit with two processors. Электроусилитель включает рулевую передачу, имеющую зубчатую рейку и корпус. Зубчатая рейка перемещается линейно относительно корпуса. Электродвигатель связан с зубчатой рейкой и вызывает перемещение зубчатой рейки согласно показаниям датчика угла поворота относительно кожуха. Датчик угла поворота рулевого колеса генерирует сигнал, характеризующий фактическое положение рулевого колеса. Датчик тока электродвигателя генерирует сигнал, соответствующий току электродвигателя. Интегральная схема включает основной микропроцессор и контролирующий микропроцессор. Основной микропроцессор управляет фактическим током, поступающим на электродвигатель. Контролирующий микропроцессор определяет, функционирует ли основной микропроцессор должным образом.Known control system for an electromechanical power steering column amplifier according to US patent No. 2002/0173890, B 62 D 5/04, Electric power assisted steering system having a single integrated circuit with two processors. The electric power steering includes a steering gear having a gear rack and a housing. The gear rack moves linearly relative to the housing. The electric motor is connected to the rack and causes the rack to move according to the readings of the angle sensor relative to the casing. The steering angle sensor generates a signal characterizing the actual position of the steering wheel. The motor current sensor generates a signal corresponding to the motor current. The integrated circuit includes a main microprocessor and a control microprocessor. The main microprocessor controls the actual current flowing to the electric motor. The monitoring microprocessor determines whether the main microprocessor is functioning properly.
Известна также система электромеханического усилителя руля по патенту США №2002/0125063, В 62 D 5/04, Electric power steering controller. Система включает в себя датчик момента, датчик углового положения рулевого колеса, управляющее устройство, датчик напряжения электродвигателя, датчик тока электродвигателя, электродвигатель.Also known is an electromechanical power steering system according to US patent No. 2002/0125063, B 62 D 5/04, Electric power steering controller. The system includes a torque sensor, a steering wheel angle sensor, a control device, an electric motor voltage sensor, an electric motor current sensor, and an electric motor.
Наиболее близким к заявляемой системе управления усилителя руля является сервопривод системы рулевого управления по патенту Российской Федерации №2185989, МПК 7 В 62 D 5/ 04, содержащий датчик момента на рулевом колесе, последовательно соединенные элемент сравнения, регулятор тока и электродвигатель, при этом выход регулятора тока связан с входом измерителя фактического значения тока электродвигателя, выход которого подключен к первому входу элемента сравнения, а выход датчика момента через нелинейное звено соединен с пропорционально-интегральным регулятором, выход которого связан со вторым входом элемента сравнения и вторым входом нелинейного звена. Указанное нелинейное звено включает в себя три параллельных канала и сумматор, каждый канал содержит компаратор, усилительное звено и множительное устройство с двумя входами, причем в каждом указанном канале выходы усилительного звена и компаратора соединены с соответствующими входами множительного устройства, входы всех усилительных звеньев соединены и являются входом нелинейного звена, выходы всех множительных устройств соединены со Closest to the claimed control system of the power steering is the servo system of the steering system according to the patent of the Russian Federation No. 2185989, IPC 7 V 62 D 5/04, containing a torque sensor on the steering wheel, series-connected comparison element, current regulator and electric motor, while the output of the regulator current is connected to the input of the meter of the actual value of the current of the electric motor, the output of which is connected to the first input of the comparison element, and the output of the torque sensor through a non-linear link is connected to the proportional-integ cial regulator whose output is connected to a second input of the comparison element and the second input of the nonlinear element. The specified non-linear link includes three parallel channels and an adder, each channel contains a comparator, an amplifying link and a multiplier with two inputs, and in each specified channel the outputs of the amplifying link and the comparator are connected to the corresponding inputs of the multiplying device, the inputs of all amplifying links are connected and are nonlinear input, the outputs of all multiplying devices are connected to
входами сумматора, выход которого является выходом нелинейного звена, причем в первом канале усилительное звено имеет зону нечувствительности, равную заданному установившемуся значению момента, прикладываемому водителем к рулевому колесу, передаточная характеристика компаратора такова, что единичный уровень на его выходе соответствует входному сигналу, абсолютное значение которого меньше установленного порога срабатывания, определяемого уровнем собственных шумов и дрейфа нуля схемы, во втором и третьем каналах усилительные звенья имеют линейные передаточные характеристики, смещенные по оси абсцисс на значение, равное указанной зоне нечувствительности, соответственно в положительную и отрицательную стороны, а передаточные характеристики компараторов таковы, что единичный уровень на выходе соответствует входному сигналу, большему положительного значения упомянутого порога срабатывания и меньшему отрицательного значения этого порога соответственно.the inputs of the adder, the output of which is the output of a nonlinear link, and in the first channel, the amplifying link has a deadband equal to the specified steady-state value of the moment applied by the driver to the steering wheel, the transfer characteristic of the comparator is such that a unit level at its output corresponds to an input signal, the absolute value of which less than the set threshold of operation, determined by the level of intrinsic noise and zero drift of the circuit, in the second and third channels amplifying links they have linear transfer characteristics that are offset along the abscissa by a value equal to the specified dead band, respectively, in the positive and negative directions, and the transfer characteristics of the comparators are such that a single output level corresponds to an input signal that is greater than the positive value of the above threshold and less than the negative value of this threshold accordingly.
К недостаткам описанного сервопривода можно отнести наличие в системе момента страгивания, обусловленного присутствием в системе электродвигателя с редуктором, а также свойствами рулевого механизма, шасси подвески автомобиля и шинного покрытия колес, что снижает потребительские свойства рулевого управления, отсутствие в системе ограничения компенсирующего момента в крайних положениях рулевого колеса, приводящее к механическим ударам рейки рулевого механизма, которые снижают срок эксплуатации рулевой системы и снижают потребительские свойства управления транспортным средством.The disadvantages of the described servodrive include the presence of a breakaway moment in the system due to the presence of an electric motor with a reducer in the system, as well as the properties of the steering mechanism, car suspension chassis and tire cover of the wheels, which reduces the consumer properties of the steering system and the absence of a compensation torque limit in extreme positions in the system the steering wheel, leading to mechanical shock of the steering rack, which reduce the life of the steering system and reduce the consumer Kie properties of the vehicle.
Задачей, на решение которой направлено настоящая полезная модель является повышение надежности, безопасности и потребительских свойств системы электромеханического руля.The task to which the present utility model is directed is to increase the reliability, safety and consumer properties of the electromechanical steering system.
Поставленная задача решается тем, что система управления электромеханического усилителя руля, содержащая датчик момента, прилагаемого к рулевому колесу, блок управления, сервопривод, в состав которого входят исполнительный электродвигатель постоянного тока с червячным редуктором и датчик тока якорной цепи электродвигателя, причем первый и второй входы блока управления предназначены для подключения датчика скорости автомобиля и датчика оборотов двигателя внутреннего сгорания, к третьему его входу подключен преобразователь сигнала датчика момента, прилагаемого к рулевому колесу, вход которого является выходом датчика момента, прилагаемого к рулевому колесу, к четвертому входу подключен датчик тока якорной цепи электродвигателя, при этом блок управления включает элемент сравнения, входы которого связаны с первым, вторым, третьим и четвертым входами блока управления, регулятор тока, выход которого подключен к входу усилителя мощности, выход которого является выходом блока управления и соединен с входом исполнительного электродвигателя постоянного тока, что она дополнительно содержит многооборотный датчик углового положения рулевого вала, соединенный с валом рулевой колонки, выход которого является входом The problem is solved in that the control system of the electromechanical power steering, containing a torque sensor applied to the steering wheel, a control unit, a servo drive, which includes a direct current DC motor with a worm gear and an armature current sensor of the electric motor, the first and second inputs of the block controls are designed to connect a vehicle speed sensor and a speed sensor of an internal combustion engine, a signal converter is connected to its third input a torque sensor applied to the steering wheel, the input of which is the output of the torque sensor applied to the steering wheel, a current sensor of the motor armature circuit is connected to the fourth input, while the control unit includes a comparison element whose inputs are connected to the first, second, third and fourth inputs control unit, a current regulator, the output of which is connected to the input of the power amplifier, the output of which is the output of the control unit and connected to the input of the DC direct current motor, which additionally contains a multi-turn steering angle sensor connected to the steering column shaft, the output of which is the input
преобразователя сигнала датчика углового положения рулевого вала, выход которого является пятым входом блока управления, блок компенсации момента страгивания, первый вход которого является пятым входом блока управления, второй, третий и четвертый входы являются первым, вторым и третьим входами блока управления, выход которого является вторым входом сумматора, первый вход которого соединен с выходом элемента сравнения, блок снижения момента компенсации в крайних положениях рулевого вала, первый вход которого соединен с выходом элемента сравнения, второй вход является пятым входом блока управления, выход которого подключен к второму входу умножителя, первый вход которого соединен с выходом сумматора, выход умножителя является входом регулятора тока.signal converter of the steering angle sensor, the output of which is the fifth input of the control unit, a breakaway compensation unit, the first input of which is the fifth input of the control unit, the second, third and fourth inputs are the first, second and third inputs of the control unit, the output of which is the second the input of the adder, the first input of which is connected to the output of the comparison element, the unit for reducing the moment of compensation in the extreme positions of the steering shaft, the first input of which is connected to the output of the element and in comparison, the second input is the fifth input of the control unit, the output of which is connected to the second input of the multiplier, the first input of which is connected to the output of the adder, the output of the multiplier is the input of the current regulator.
Предусмотрено, что указанный блок компенсации момента страгивания включает компаратор сигнала датчика углового положения, вход которого есть первый вход блока компенсации момента страгивания, формирователь добавочного момента, первый вход которого является первым входом блока компенсации момента страгивания, второй вход подключен к выходу компаратора сигнала датчика углового положения, третий, четвертый и пятый входы соединены с первым, вторым и третьим входами блока управления, выход формирователя добавочного момента является выходом блока компенсации момента страгивания.It is envisaged that said stragging moment compensation unit includes an angular position sensor signal comparator, the input of which is the first input of the straining moment compensation unit, an additional moment shaper, the first input of which is the first input of the straining moment compensation unit, the second input is connected to the output of the comparator signal of the angular position sensor , the third, fourth and fifth inputs are connected to the first, second and third inputs of the control unit, the output of the additional moment former is output House breakaway torque compensation unit.
На фиг.1 представлена структурная схема управления усилителя руля, на фиг.2 показана зависимость коэффициента усиления от момента, приложенного к рулевому колесу и зависимость весового коэффициента от скорости движения автомобиля, на фиг.3 показана скважность широтно-импульсного сигнала как функция от сигнала управления электродвигателем, на фиг.4 представлена многомерная функция формирования добавочного момента, на фиг.5 представлена функциональная зависимость понижающего коэффициента от положения рулевого колеса.Figure 1 shows the structural diagram of the control of the power steering, figure 2 shows the dependence of the gain on the moment applied to the steering wheel and the dependence of the weight coefficient on the speed of the car, figure 3 shows the duty cycle of the pulse-width signal as a function of the control signal electric motor, figure 4 presents the multidimensional function of the formation of additional torque, figure 5 shows the functional dependence of the reduction coefficient on the position of the steering wheel.
Система управления усилителя руля содержит:The power steering control system contains:
1 - датчик момента, прилагаемого к рулевому колесу (датчик момента 1),1 - torque sensor attached to the steering wheel (torque sensor 1),
2 - блок управления,2 - control unit
3.1 - исполнительный электродвигатель постоянного тока,3.1 - Executive DC motor,
3.2 - червячный редуктор,3.2 - worm gear,
3.3 - датчик тока якорной цепи электродвигателя (датчик тока 3.3).3.3 - current sensor of the anchor circuit of the electric motor (current sensor 3.3).
4 - датчик скорости автомобиля и датчик оборотов двигателя внутреннего сгорания автомобиля (датчик скорости и оборотов ДВС 4),4 - vehicle speed sensor and speed sensor of the internal combustion engine of the car (speed sensor and engine speed 4),
5 - преобразователь сигнала датчика момента 1 (преобразователь момента 5),5 - signal converter of the torque sensor 1 (torque converter 5),
6 - элемент сравнения,6 - element of comparison,
7 - регулятор тока,7 - current regulator,
8 - усилитель мощности,8 - power amplifier
9 - многооборотный датчик углового положения рулевого вала (датчик углового положения 9),9 - multi-turn sensor for the angular position of the steering shaft (angle sensor 9),
10 - вал рулевой колонки,10 - steering column shaft,
11 - преобразователь сигнала датчика углового положения рулевого вала в аналоговое напряжение (преобразователь сигнала 11),11 - signal converter of the sensor of the angular position of the steering shaft to analog voltage (signal converter 11),
12 - блок компенсации момента страгивания (блок компенсации 12);12 - block compensation of the moment of stragging (block compensation 12);
13 - сумматор,13 - adder
14 - блок снижения момента компенсации в крайних положениях рулевого вала (блок снижения момента 14),14 - block reducing the moment of compensation in the extreme positions of the steering shaft (block reducing torque 14),
15 - умножитель,15 - multiplier,
16 - компаратор сигнала с датчика углового положения (компаратор 16),16 - comparator signal from the angle sensor (comparator 16),
17 - формирователь добавочного момента. Система работает следующим образом. Система управления реализована в виде устройства состоящего из рулевой колонки с электроприводом, включающем электродвигатель постоянного тока и червячный редуктор, и электронного блока управления. Структурная схема системы управления электромеханическим усилителем руля представлена на фиг.1. В состав рулевой колонки входят рулевой вал с датчиками момента и положения, червячный редуктор, блоки преобразования сигналов датчиков момента и положения, выполненных в виде единого электронного блока и исполнительный электродвигатель. Датчик момента 1, приложенного к рулевому колесу, представляет собой бесконтактный дифференциальный измеритель деформации торсионного вала индуктивного типа, встроенный в разрыв рулевой колонки. Преобразователь сигнала датчика момента 5 является измерительным полумостом переменного тока с дальнейшим выпрямлением и усилением полезного сигнала. Индуктивности датчика 1 и полумост преобразователя 5 образуют полный мост. При приложении усилия к рулевому колесу происходит деформация торсионного вала, которая преобразуется в разность индуктивностей датчика момента, вызывая разбаланс измерительного моста. Сигнал переменного тока, полученный при разбалансе измерительного моста, выпрямляется, усиливается и подается на вход блока управления 2, где происходит аналого-цифровое преобразование сигнала для дальнейшей логико-арифметической обработки. Датчики скорости и оборотов ДВС автомобиля 4 являются частью автомобиля, выходной сигнал которых есть последовательность импульсов с частотно-импульсной модуляцией, которая подается на вход блока управления 2. Многооборотный датчик углового положения рулевого вала 9 есть бесконтактный дифференциальный измеритель углового перемещения, предварительно преобразованного в линейно-поступательное перемещение, индуктивного типа. Преобразователь сигнала датчика углового положения 11 является измерительным полумостом переменного тока, составляющий с обмотками датчика углового положения полный измерительный мост с дальнейшим выпрямлением и усилением полезного сигнала. При повороте рулевого колеса угловое перемещение предварительно преобразуется в линейно-поступательное перемещение, 17 - shaper incremental moment. The system operates as follows. The control system is implemented as a device consisting of a steering column with an electric drive, including a DC motor and a worm gear, and an electronic control unit. The structural diagram of the control system of an electromechanical power steering is shown in Fig.1. The steering column includes a steering shaft with torque and position sensors, a worm gear, blocks for converting signals from torque and position sensors made in the form of a single electronic unit and an executive electric motor. The torque sensor 1 applied to the steering wheel is a non-contact differential torsion shaft deformation meter of an inductive type built into the gap of the steering column. The signal converter of the torque sensor 5 is a measuring half-bridge of alternating current with further rectification and amplification of the useful signal. The inductances of the sensor 1 and the half-bridge of the transducer 5 form a full bridge. When a force is applied to the steering wheel, the torsion shaft is deformed, which is converted into the difference of the inductances of the torque sensor, causing the imbalance of the measuring bridge. The AC signal obtained during the imbalance of the measuring bridge is rectified, amplified and fed to the input of the control unit 2, where there is an analog-to-digital conversion of the signal for further logical and arithmetic processing. The speed and speed sensors of the internal combustion engine of car 4 are part of the car, the output signal of which is a pulse train with pulse-frequency modulation, which is fed to the input of the control unit 2. The multi-turn angle sensor for the steering shaft 9 is a non-contact differential meter for angular displacement, previously converted to linear translational movement, inductive type. The signal converter of the angular position sensor 11 is a measuring half-bridge of alternating current, comprising with the windings of the angle position sensor a complete measuring bridge with further rectification and amplification of the useful signal. When the steering wheel is turned, the angular displacement is preliminarily converted into linear-linear displacement,
которое затем преобразуется в разность индуктивностей, что приводит к разбалансу измерительного моста, сигнал с которого выпрямляется, усиливается и подается на вход блока управления 2. В блоке управления происходит аналого-цифровое преобразование сигнала для дальнейшего логико-арифметической обработки. Элемент сравнения 6 представляет собой функциональный электронный блок, входящий в электронный блок управления системы и реализован в виде аналого-цифрового устройства с аппаратной и программной обработкой входных сигналов и выдачей результата обработки в виде цифрового сигнала. В элемент сравнения 6, входящем в блок управления 2, поступают сигналы датчика момента 1, скорости автомобиля и оборотов ДВС 4 и датчика тока 3.3. По значениям этих сигналов формируется значение момента компенсации нагрузки на управляемые колеса автомобиля следующим образом:which is then converted into the difference of the inductances, which leads to an imbalance of the measuring bridge, the signal from which is rectified, amplified and fed to the input of the control unit 2. In the control unit, an analog-to-digital signal conversion is performed for further logical and arithmetic processing. Comparison element 6 is a functional electronic unit included in the electronic control unit of the system and is implemented as an analog-to-digital device with hardware and software processing of input signals and outputting the processing result as a digital signal. The comparison element 6, which is part of the control unit 2, receives the signals from the torque sensor 1, vehicle speed and engine speed 4 and the current sensor 3.3. According to the values of these signals, the value of the moment of load compensation on the steered wheels of the car is formed as follows:
Если If
Vавт, σ - показания датчиков скорости автомобиля и оборотов ДВС соответственно;V avt , σ - readings of the sensors of the vehicle speed and engine speed, respectively;
Σ - пороговое значение показаний датчика оборотов ДВС автомобиля;Σ is the threshold value of the readings of the engine RPM sensor;
Мр- измеренный момент на рулевом колесе;M p - measured moment on the steering wheel;
Мk - момент компенсации нагрузки на управляемые колеса автомобиля;M k - the moment of load compensation on the steered wheels of the car;
К(Мр) - зависимость коэффициента усиления от момента приложенного к рулевому колесу;K (M p ) is the dependence of the gain on the moment applied to the steering wheel;
Р(Vавт) - зависимость весового коэффициента от скорости движения автомобиля.P (V aut ) - the dependence of the weight coefficient on the speed of the car.
Функциональная зависимость К(Мр) и Р(Vавт) представлены на фиг.2.The functional dependence of K (M p ) and P (V ed ) are presented in figure 2.
Обозначения, принятые на фиг.2:Designations adopted in figure 2:
Kmax - максимальный коэффициент усиления;K max - maximum gain;
2*а - зона нечувствительности датчика момента;2 * a - dead zone of the torque sensor;
М0 - значение датчика момента, соответствующее нулевому;M 0 - value of the torque sensor corresponding to zero;
V0 - показание скорости, до которой коэффициент усиления является максимальным.V 0 - indication of the speed to which the gain is maximum.
Fmin - минимальное значение функции Р(Vавт) обеспечивающее компенсацию «зажатости» на рулевом колесе, вызванной свойствами электропривода системы.F min - the minimum value of the function P (V aut ) providing compensation for “tightness” on the steering wheel, caused by the properties of the electric drive system.
Параметры функции К(Мр) и Р(Vавт) могут меняться в зависимости от класса транспортного средства на котором установлен усилитель руля.The parameters of the function K (M r ) and P (V aut ) can vary depending on the class of the vehicle on which the power steering is installed.
Датчик тока 3.3 представляет собой измеритель тока с последующим усилением аналогового сигнала и реализован в виде электронного блока входящего в состав блока управления системы. В элементе сравнения 6 этот сигнал подвергается аналого-цифровому преобразованию, после чего вычисляется значение фактического момента, который вырабатывает исполнительный электродвигатель МKфакт:The current sensor 3.3 is a current meter with subsequent amplification of the analog signal and is implemented as an electronic unit included in the control unit of the system. In the comparison element 6, this signal is subjected to analog-to-digital conversion, after which the value of the actual moment that the actuating motor M K actual is calculated is calculated:
где МКфакт - момент компенсации, выработанный исполнительнымwhere M Kfakt - the moment of compensation worked out by the executive
электродвигателем,electric motor
Ia - ток в якорной цепи исполнительного электродвигателя, А,I a - current in the anchor circuit of the actuator motor, A,
Кпр - коэффициент пропорциональности, являющийся электромеханическим параметром электропривода, в который включены электромагнитная и электромеханическая постоянные электродвигателя и коэффициент передачи червячного редуктора.To pr - the proportionality coefficient, which is the electromechanical parameter of the electric drive, which includes the electromagnetic and electromechanical constants of the electric motor and the gear ratio of the worm gear.
В дальнейшем в элементе сравнения 6 формируется разность:Subsequently, a difference is formed in the comparison element 6:
которая преобразуется в сигнал ΔIа согласно зависимости:which is converted into a signal ΔI a according to the dependence:
который поступает на первый вход сумматора 13. В основном диапазоне функционирования системы на выход сумматора 13 сигнал ΔIa поступает без изменений, поскольку на второй вход сумматора подается нулевое значение, и передается на первый вход умножителя 15, на выходе которого сигнал ΔIа в основном диапазоне функционирования не меняется, поскольку на второй вход умножителя 15 подается единица. С выхода умножителя сигнал ΔIа поступает в регулятор тока 7. Регулятор тока 7 является функциональным электронным блоком, который входит в состав электронного блока управления, и реализован в виде аналого-цифрового устройства с аппаратной и программной обработкой входных сигналов и выдачей результата обработки в виде управляющего напряжения. Регулятор тока 7 представляет собой пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор (ПИД-регулятор), который формирует сигнал управления электродвигателем Iупр с учетом заданного момента на руле и фактического момента компенсации следующим образом:which is supplied to the first input of the adder 13. In the main range of the system’s operation, the signal ΔI a arrives at the output of the adder 13 unchanged, since a zero value is supplied to the second input of the adder and transmitted to the first input of the multiplier 15, the output of which is the signal ΔI a in the main range functioning does not change, since a unit is supplied to the second input of the multiplier 15. From the output of the multiplier, the signal ΔI a goes to the current controller 7. The current controller 7 is a functional electronic unit, which is part of the electronic control unit, and is implemented as an analog-to-digital device with hardware and software processing of the input signals and outputting the processing result as a control voltage. The current controller 7 is a proportional-integral-differential controller (PID controller), which generates a control signal of the electric motor I control taking into account a given moment on the steering wheel and the actual moment of compensation as follows:
где kn, ku, kу - параметры ПИД-регулятора доставляющие в системе управления оптимальных показателей качества переходных процессов:where k n , k u , k у - PID controller parameters delivering in the control system optimal transient quality indicators:
коэффициент усиления, время изодрома и время упреждения соответственно. Сигнал Iупр является выходным сигналом регулятора тока 7 и первым входным сигналом усилителя мощности 8.gain, isodrome time and lead time, respectively. The signal I control is the output signal of the current regulator 7 and the first input signal of the power amplifier 8.
Усилитель мощности 8 представляет собой широтно-импульсный модулятор (ШИМ) и усилительный каскад. В ШИ-модуляторе сигнал Iупр преобразуется в широтно-импульсный сигнал 1го рода Uшим, скважность которого - функция от Iупр, которая показана на фиг.3, где γ - скважность The power amplifier 8 is a pulse-width modulator (PWM) and an amplifier stage. The SHI modulator signal upr I is converted into a pulse width signal U 1 of the first kind shim whose duty ratio - function of I exercise, which is shown in Figure 3, where γ - porosity
широтно-импульсного сигнала. Знак широтно-импульсного сигнала определяется знаком Мр:pulse width signal. The sign of the pulse-width signal is determined by the sign of M p :
Сигнал Uшим усиливается по мощности в усилительном каскаде усилителя мощности и поступает на вход управления исполнительным электродвигателем 3.1, который через червячный редуктор 3.2 вырабатывает необходимый момент компенсации.The signal PWM is amplified by power in the amplifier stage of the power amplifier and fed to the control input of the actuator motor 3.1, which, through the worm gearbox 3.2, generates the necessary compensation moment.
Блок компенсации момента страгивания 12 представляет собой устройство, предназначенное для подстройки момента компенсации, при начале маневрирования водителем в зоне нейтрального положения рулевого вала, для преодоления инерционных масс как самого рулевого управления, шасси подвески автомобиля, так и инерционных свойств шин и электропривода системы 3. Блок компенсации 12 является функциональным электронным блоком, который входит в состав электронного блока управления системы, и реализован в виде аналого-цифрового устройства с аппаратной и программной обработкой входных сигналов и выдачей результата обработки в виде управляющего напряжения на второй вход сумматора 13. Блок компенсации 12 собирает информацию с датчика положения рулевого вала 9 через преобразователь 11 и передает ее на компаратор сигнала датчика положения 16 входящий в упомянутый блок коррекции 12, в котором принимается решение по показанию датчика углового положения 9 о необходимости коррекции момента компенсации. При положительном результате компаратор 16 передает команду формирователю добавочного момента компенсации 17 на вычисление добавочного воздействия и выдачу результата на второй вход сумматора 13. Вычисления в формирователе (17) производятся по следующей формуле:The straggling moment compensation unit 12 is a device designed to adjust the compensation moment, when the driver begins to maneuver in the neutral position of the steering shaft, to overcome the inertial masses of both the steering itself, the car's suspension chassis, and the inertial properties of the tires and the electric drive of system 3. Block compensation 12 is a functional electronic unit, which is part of the electronic control unit of the system, and is implemented as an analog-to-digital device with an apparatus and processing the input signals and issuing the processing result in the form of a control voltage to the second input of the adder 13. The compensation unit 12 collects information from the steering shaft position sensor 9 through the converter 11 and transfers it to the signal comparator of the position sensor 16 included in the said correction unit 12, in which a decision is made on the indication of the sensor of the angular position 9 about the need for correction of the compensation moment. If the result is positive, the comparator 16 sends a command to the shaper of the additional moment of compensation 17 to calculate the additional effect and output the result to the second input of the adder 13. Calculations in the shaper (17) are performed according to the following formula:
Если If
где φр - показания датчика положения,where φ p - readings of the position sensor,
Ω - значение околонулевой зоны рулевого вала, Ω is the value of the near-zero zone of the steering shaft,
Мр - измеренный момент на рулевом колесе,M p - measured moment on the steering wheel,
Vавт - скорость движения автомобиля,V av - vehicle speed
t - отсчетное время,t is the reference time
δМк - вычисленная в формирователе (15) функцияδМ к - function calculated in the driver (15)
добавочного воздействия к моменту компенсации, композиционнаяincremental effects at the time of compensation, compositional
зависимость которой от аргументов представлена на фиг.4,the dependence of which on the arguments is presented in figure 4,
Vx - значение скорости движения автомобиля при которойV x - the value of the vehicle speed at which
функциональная зависимость δМк(Vавт) достигает максимальногоthe functional dependence of δM k (V aut ) reaches its maximum
значения,values
k - максимальное значение добавочного воздействия к моментуk - the maximum value of the additional impact to the moment
компенсации,compensation
Т0, Т - временные параметры функции δМк(t),Т 0 , Т - time parameters of the function δМ к (t),
δIа - токовая добавка к основному току ΔIa. Параметры функции δМ могут меняться в зависимости от класса транспортного средства.δI a - current additive to the main current ΔI a . The parameters of the function δM may vary depending on the class of the vehicle.
Блок снижения момента компенсации 14 в крайних положениях рулевого вала представляет собой устройство, предназначенное для корректировки момента компенсации вырабатываемого усилителем руля при достижении рулевого вала своего физического ограничения по положению, в связи с конструкцией рулевого управления автомобиля. Корректировка момента компенсации приводит к снижению нежелательных ударов, ощущающихся на узлах рулевого управления при достижении крайних положений рулевого вала, что повышает комфортность управления автомобилем, а также снижает износ механических узлов рулевого механизма. Блок снижения момента 14 является функциональным электронным блоком, который входит в состав электронного блока управления системы, и реализован в виде аналого-цифрового устройства с аппаратной и программной обработкой входных сигналов и выдачей результата обработки в виде управляющего напряжения на второй вход умножителя 15. Блок снижения момента компенсации 14 получает на входе информацию о выработанном в элементе сравнения 6 заданном токе ΔIа и положении рулевого вала с выхода преобразователя 11 и формирует понижающий коэффициент λ(φр), функциональная зависимость которого представлена на фиг.5. После чего заданный ток ΔIа ограничивается в 1/λ, раз. На рисунке 5 φ-, φ+ - крайние значения угла поворота рулевого вала влево и вправо соответственно, которые могут изменяться в зависимости от типа транспортного средства.The compensation torque reduction unit 14 in the extreme positions of the steering shaft is a device designed to adjust the compensation moment generated by the power steering when the steering shaft reaches its physical positional constraint, in connection with the vehicle’s steering structure. Correction of the compensation moment leads to a reduction in unwanted shocks felt on the steering units when the steering shaft is in extreme positions, which increases the comfort of driving and also reduces the wear of the mechanical components of the steering mechanism. The moment reduction unit 14 is a functional electronic unit, which is part of the electronic control unit of the system, and is implemented as an analog-to-digital device with hardware and software processing of input signals and outputting the processing result in the form of a control voltage to the second input of the multiplier 15. The moment reduction unit compensation 14 receives input information generated within a predetermined comparison element 6 and current ΔI and the steering shaft position from the output of inverter 11, and generates a reduction factor λ (φ ), The functional relationship is shown in Figure 5. After that, the specified current ΔI a is limited to 1 / λ, times. In Figure 5, φ - , φ + are the extreme values of the angle of rotation of the steering shaft left and right, respectively, which can vary depending on the type of vehicle.
Введение блоков компенсации момента страгивания и снижения момента компенсации в крайних положениях рулевого вала позволяет обеспечить более комфортабельное управление автомобилем с одновременным повышением надежности системы управления.The introduction of blocks of compensation of the moment of moving and reducing the moment of compensation in the extreme positions of the steering shaft allows for more comfortable driving with a simultaneous increase in the reliability of the control system.
Предлагаемая система управления электромеханического усилителя руля для легкового автомобиля реализована в опытно-промышленных образцах электронного блока управления. Результаты испытаний показали работоспособность и высокий показатель надежности изделия.The proposed control system for an electromechanical power steering for a passenger car is implemented in pilot samples of an electronic control unit. The test results showed the performance and high reliability of the product.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004127361/22U RU43837U1 (en) | 2004-09-13 | 2004-09-13 | ELECTROMECHANICAL POWER STEERING CONTROL SYSTEM |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004127361/22U RU43837U1 (en) | 2004-09-13 | 2004-09-13 | ELECTROMECHANICAL POWER STEERING CONTROL SYSTEM |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU43837U1 true RU43837U1 (en) | 2005-02-10 |
Family
ID=35209445
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004127361/22U RU43837U1 (en) | 2004-09-13 | 2004-09-13 | ELECTROMECHANICAL POWER STEERING CONTROL SYSTEM |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU43837U1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7974752B2 (en) | 2005-07-08 | 2011-07-05 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Steering assistance device for vehicle |
| RU2490154C2 (en) * | 2009-04-29 | 2013-08-20 | Цф Ленкзюстеме Гмбх | Determining control parameter for control over torque in automotive steering system |
| RU2783736C1 (en) * | 2022-03-28 | 2022-11-16 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) | Automatic control device for electromechanical system with gap in kinematic transmission (options) |
-
2004
- 2004-09-13 RU RU2004127361/22U patent/RU43837U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7974752B2 (en) | 2005-07-08 | 2011-07-05 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Steering assistance device for vehicle |
| RU2490154C2 (en) * | 2009-04-29 | 2013-08-20 | Цф Ленкзюстеме Гмбх | Determining control parameter for control over torque in automotive steering system |
| RU2783736C1 (en) * | 2022-03-28 | 2022-11-16 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) | Automatic control device for electromechanical system with gap in kinematic transmission (options) |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10351168B2 (en) | Electric power steering apparatus | |
| CN106797193B (en) | The method of noise modulation and lower noise for electric motor | |
| US6876910B2 (en) | Electric power steering system | |
| CN104661897B (en) | Electric power-assisted steering apparatus | |
| US20190300044A1 (en) | Electric power steering apparatus | |
| US7202621B2 (en) | Power steering control device for monitoring reference voltage | |
| US4753309A (en) | Electric power steering apparatus | |
| US5029660A (en) | Steering control method and control system for wheeled vehicles | |
| EP1808359B1 (en) | Electric power steering apparatus | |
| US20090271069A1 (en) | Control unit of electric power steering apparatus | |
| US7406373B2 (en) | Electric power steering system | |
| EP3434557B1 (en) | Steering control apparatus | |
| US20100299026A1 (en) | Electric steering system for rapidly increasing damper gain after steering speed exceeds a specific value | |
| CN112969627B (en) | Method and system for combined hydraulically assisted and electrically assisted steering | |
| CN107521554A (en) | Electric power-assisted steering apparatus | |
| US4946001A (en) | Apparatus and method of controlling electric power steering apparatus | |
| JP4849065B2 (en) | Control device for electric power steering device | |
| RU43837U1 (en) | ELECTROMECHANICAL POWER STEERING CONTROL SYSTEM | |
| JP2009051278A (en) | Controller of electric power steering device | |
| US20210362775A1 (en) | Motor control device and steering system | |
| JP3812229B2 (en) | Control device for electric power steering device | |
| JP5265436B2 (en) | Electric power steering apparatus and control method thereof | |
| CN2934008Y (en) | Vehicle electric power-assisted steering controller | |
| Du et al. | Friction compensation control for electric power steering systems | |
| JP3637764B2 (en) | Control device for electric power steering device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20050914 |