专利名称：一种汽车转向操纵机构转动惯量和阻尼参数的测量方法
技术领域：
本发明涉及车辆工程的系统参数辨识领域，特别是关于一种通过系统辨识确定汽车转向轴助力式电动助力转向系统的转向操纵机构中转向盘与转向轴的转动惯量和转向轴与转向管柱之间阻尼参数的测量方法。
背景技术：
由于电动助力转向系统(以下简称EPS)具有助力特性可变、节能和结构简单等优点，在中小型汽车领域正逐渐取代传统的液压助力转向系统。根据助力电机位置的不同，EPS可分为转向轴助力式电动助力转向系统(C-EPS)，小齿轮助力式电动助力转向系统(P-EPS)和齿条助力式电动助力转向系统(R-EPS)。其中，转向轴助力式电动助力转向系统是目前应用广泛的助力型式之一，主要由控制器、转矩传感器、助力电机、蜗轮蜗杆减速器、 机械转向系统等构成。在EPS产品设计和开发过程中，系统仿真技术发挥着重要的作用，仿真结果是否正确，以及是否具有实际指导意义取决于系统参数的设定是否准确。对于转向轴助力式电动助力转向系统而言，转向操纵机构中的转向盘与转向轴的转动惯量和转向轴与转向管柱之间的阻尼参数是系统建模时必不可少的参数。目前，国内已有学者设计了测量转向盘转动惯量的装置，如200910038476. 3专利公开了一种转向盘转动惯量测试装置及其测量方法，201020679612. 5专利公开了一种小型汽车零部件质心转动惯量测量装置。但是，还没有一种能够确定转向轴与转向管柱之间阻尼的测量方法，更没有同时确定转向轴助力式电动助力转向系统的转向操纵机构中转向盘与转向轴的转动惯量和转向轴与转向管柱之间阻尼参数的测量方法。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够同时确定汽车转向轴助力式电动助力转向系统的转向操纵机构中转向盘与转向轴的转动惯量和转向轴与转向管柱之间阻尼参数的测量方法。 为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种汽车转向操纵机构转动惯量和阻尼参数的测量方法，它包括以下步骤1)设置一包括转向盘、转向管柱、内置有扭杆的转矩传感器和转向轴的转向轴助力式电动助力转向系统的转向操纵机构；将转向操纵机构中的转矩传感器的输出端连接一信号采集装置，将转向轴的下端通过一固定装置固定，向转向盘上施加力矩脉冲，转矩传感器检测扭杆上的转矩，并由信号采集装置6输出相应的时域转矩信号Ts(t) ；2)对由步骤I)获取的时域转矩信号Ts(t)进行快速傅立叶变换，转换为频域转矩信号，从频域转矩信号中确定系统有阻尼振荡频率的数值；3)在由步骤I)获取的时域转矩信号Ts (t)的振荡衰减过程中提取若干振荡周期的转矩峰值，对其取对数，通过拟合算法拟合成直线，确定直线斜率，也即时域转矩信号Ts(t)衰减系数k的数值；4)基于步骤2)确定的系统有阻尼振荡圆频率和步骤3)确定的衰减系数k，通过求解下列方程组确定系统固有圆频率和系统相对阻尼系数^ 的数值
权利要求
1.一种汽车转向操纵机构转动惯量和阻尼参数的测量方法，它包括以下步骤 1)设置一包括转向盘、转向管柱、内置有扭杆的转矩传感器和转向轴的转向轴助力式电动助力转向系统的转向操纵机构；将转向操纵机构中的转矩传感器的输出端连接一信号采集装置，将转向轴的下端通过一固定装置固定，向转向盘上施加力矩脉冲，转矩传感器检测扭杆上的转矩，并由信号采集装置输出相应的时域转矩信号T' s(t)；
2.如权利要求I所述的一种汽车转向操纵机构转动惯量和阻尼参数的测量方法，其特征在于所述步骤3)中，在由步骤I)获取的时域转矩信号Ts(t)的振荡衰减过程中提取6个连续振荡周期的转矩峰值。
3.如权利要求I或2所述的一种汽车转向操纵机构转动惯量和阻尼参数的测量方法，其特征在于所述步骤3)中，拟合算法为最小二乘法。
全文摘要
本发明涉及一种汽车转向操纵机构转动惯量和阻尼参数的测量方法，它基于转向轴助力式电动助力转向系统的转向操纵机构的数学模型，也即由转向盘、转向管柱、内置有扭杆的转矩传感器和转向轴构成的转向操纵机构的二阶振荡系统模型，对转向盘施加力矩脉冲，用转向操纵机构自带的转矩传感器连接一信号采集装置，获取系统相应的时域转矩信号，通过时域转矩信号的FFT变换等方法确定系统的频率特征值，进而确定转向操纵机构中转向盘与转向轴的转动惯量和转向轴与转向管柱之间阻尼参数。本发明无需借助额外的检测装置，简单易行，可以广泛用于汽车转向轴助力式电动助力转向系统的产品设计和开发仿真过程中。
文档编号G01M17/06GK102661868SQ20121011424
公开日2012年9月12日 申请日期2012年4月18日 优先权日2012年4月18日
发明者刘亚辉, 吕英超, 吕荣华, 姜殿鑫, 孙宁, 季学武 申请人:武汉捷隆汽车电动转向系统有限公司, 清华大学