r>[0022] 参阅图3,为本发明所述的汽车电动助力转向摩擦补偿控制仿真试验平台的示意 框图，包括基于Matl油/Simulink建立的电动助力转向系统模型和基于CarSim软件的车辆 模型(轮胎和整车动力学模型)。电动助力转向系统模型包括转向盘模块、助力电机模块、等 效转向器模块、转向阻力矩计算模块四个部分。
[0023] 转向盘的转角或转矩输入，经转向系统传递产生一个前轮转角，输入CarSim车辆 模型，CarSim车辆模型则输出轮胎力及轮胎定位参数给电动助力转向系统模型。电动助力 转向系统模型中的助力电机模块，根据扭矩测量值和车速信号确定电机助力矩，输出给等 效转向器模块。同时，电动助力转向系统模型中的转向阻力计算模块，根据CarSim车辆模 型输出的轮胎力及轮胎定位参数，计算出转向阻力矩，输出给等效转向器模块。驾驶员操纵 力矩与电机助力矩一起克服转向阻力矩，完成转向操作。
[0024] 参阅图4,图中所示曲线为基于图3电动助力转向摩擦补偿控制仿真试验平台获 得的电动助力转向系统动静摩擦补偿过渡过程。电动助力转向系统动静摩擦补偿过渡过程 曲线获得时，对助力电机进行电流开环控制，施加的摩擦补偿力矩为 Tfc=xsat[sat姨）+丫（1-Isat(ig)I)]Tfric"…。摩擦补偿力矩Tfc如图 4 中实 线所示，通过调整调整系数丫，使摩擦补偿转矩在转向盘模块转动与停止之间通过静摩擦 转矩的补偿实现平滑的过渡。
[0025] 参阅图5,图中所示曲线为基于图3电动助力转向摩擦补偿控制仿真试验平台，进 行车速lOOkm/h下的转向盘转角正弦输入仿真试验(转角幅值为19°，频率为0. 2Hz)，获得 的转向盘转矩相对转角变化关系曲线。可W看出，随着转向盘转角的增加，Α、ΒΧΞ处的纵 向截距逐渐减小，即驾驶员所获得摩擦感觉也逐渐减小。可W推断：如果摩擦补偿值较大， 随着转向盘转角的继续增加将会出现迟滞曲线扭转的现象(例如：当转向盘转角Θ4大于0 时，相同转向盘转角幅值下4〉〇对应的转向盘转矩，会低于4<〇对应的转向盘转矩)。运 不仅不能反映真实的路感，还将使驾驶员感觉到有外力在干扰转向操作。
[00%] 在不考虑系统阻尼和惯量情况下，转向小齿轮的力矩平衡方程为： Ts+Ta+ Tfc= Τρ+ Tfriction 其中，Τρ折算到转向小齿轮上的转向阻力矩。
[0027] 电机助力矩与转向盘转矩的关系可通过下式计算： Ta=K·G·Ts 式中，Κ为电动助力转向助力增益；G为电动助力转向助力电机减速比。 阳02引因此，转向盘转矩可W表示为：
可W看出，驾驶员的转向盘力矩信息Ts中既包含了转向阻力矩Τρ/α+K'G)，也包含了 摩擦补偿后的系统摩擦力矩（Tfrutwn-Tj/(1+K'G)。当电动助力转向助力增益发生变 化时，驾驶员感受到的转向阻力发生改变，驾驶员感受到的系统摩擦也随之变化。前者的变 化目的是为了协调转向盘力矩水平和路感，是驾驶员应当得到的信息；后者的变化造成主 观评价上的"路感模糊"，同时EPS助力增益K越大，摩擦补偿后的系统摩擦力矩 (Tfruti。。-TJ/(1+K-G)越小，即转向盘力矩中摩擦信息所占比重越小，不平路面对 转向盘的冲击会越明显。
[0029] 为了保证转向盘在不同助力增益K时均具有近乎相同的摩擦感觉，需要根据电动 助力转向助力增益K对动摩擦补偿力矩Tf。进行调整。假设驾驶员所期望的转向系统摩擦 力矩为Tprefer，那么：
由于Ta=K·G·L，可得： 了.:： Tfc= (Tfric"。。-Tfc)-慧Tprefer 其中，括号内为电机助力矩Τ。为0时，需要补偿的摩擦力矩数值；其余的是为了消除电 机助力矩Τ。不为0时，对驾驶员所期望的转向系统摩擦力矩TpWM的影响。进一步地，忽 略摩擦补偿力矩Tf。的动静转换饱和函数，可得：
其中，TpWm/Tfri。。。。是随车速变化的一组标定系数；Τ。/Ts由电动助力转向助力特性 实时计算得到，为了保证该比值在转向盘力矩接近"0"时的有效性，其计算方法如下：
[0030] 当^为0时，T。/ ^趋向于-^为保证T。/ 1'丑转向盘力矩接近"0"时的有效性， 当ITsI< 0. 5Nm时，令Ts=〇. 5,即
【主权项】
1. 一种用于电动助力转向系统的摩擦补偿控制方法，其特征在于，设计一种可实现动 静摩擦力矩共同补偿的摩擦控制方法，使摩擦补偿力矩在转向盘转动与停止之间实现平滑 过渡，电动助力转向系统摩擦补偿力矩采用如下公式计算：其中，Tf。为摩擦补偿力矩；X为摩擦补偿力矩幅值比例系数；sat〇和函数，输出限制 为±1九为电机角速度；γ为调整系数；'^^为转向系统摩擦力矩。2. 根据权利要求1所述的电动助力转向系统摩擦补偿控制方法，其特征在于，电动助 力转向系统动静摩擦共同补偿控制是指： 1) 当电机角速度痛较大，电机角速度饱和函数sat(_)饱和时，sat(_)输出值为 ±1，摩擦补偿力矩为±xTfrictlcin，即xsign(_)Tfrictlcin，其中sign(_)为电机角速度的 符号函数，输出限制为±1，用于补偿转向系统的转动摩擦； 2) 当电机角速度4为零时，sign( :?)输出值为0,摩擦补偿力矩为xsat(γ)Tfri(：ti。n， 用于补偿转向系统的静摩擦 ； 3) 当电机角速度饱和函数未饱和时，为转向系统动静摩擦补偿的过渡过程。3. 根据权利要求1所述的电动助力转向系统摩擦补偿控制方法，其特征在于，基于电 动助力转向系统助力增益调整摩擦补偿的幅值比例系数X，保证电动助力转向系统在不同 助力增益时均能获得相同的摩擦感觉，摩擦补偿幅值比例系数采用如下公式确定：其中，TprafCT为驾驶员所期望的转向系统摩擦力矩，应当根据驾驶员主观感受进行调 整，即TprafCT/Tfl^tlcin是随车速变化的一组标定系数；T3为电机助力矩；T3为转向盘力矩。4. 根据权利要求1所述的电动助力转向系统的摩擦补偿控制方法，其特征在于，为了 保证摩擦补偿幅值比例系数X确定时，Ta/TSK值在转向盘力矩接近0时的有效性，采用如 下计算方法：
【专利摘要】本发明公开了一种汽车电动助力转向系统摩擦补偿控制方法：电动助力转向控制器根据电机角速度信号计算摩擦补偿力矩，该摩擦补偿力矩作为电动助力转向助力力矩的一部分，实现电动助力转向系统动静摩擦力矩的共同补偿。电动助力转向助力增益变化时，定幅值的摩擦补偿控制使驾驶员感受到的转向系统摩擦发生变化，造成主观评价上的“路感模糊”。提出基于电动助力转向助力增益的变摩擦补偿控制方法，保证在不同助力增益时驾驶员均能获得近乎相同的摩擦感觉，消除电动助力转向助力增益对系统摩擦力矩的影响。
【IPC分类】B62D5/04, B62D119/00, B62D101/00, B62D6/00
【公开号】CN105292246
【申请号】CN201510882387
【发明人】李绍松, 牛加飞, 卢晓晖, 于志新, 盛任, 郑顺航, 王浩任, 张增帅
【申请人】长春工业大学
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年12月7日