一种方向盘回正装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车驾驶模拟技术领域，尤其涉及一种方向盘回正装置及方法。
【背景技术】
[0002]现有技术中，用于方向盘回正的装置一般采用步进电机实现方向盘模拟器回正，但步进电机在模拟方向盘回正过程中至少存在缺陷:
[0003]步进电机因其工作原理限制，其旋转过程属于非连续旋转，在回正过程产生振动和噪声。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种方向盘回正装置及方法，解决了或部分解决了现有技术中方向盘回正过程产生振动和噪声的技术缺陷。
[0005]依据本发明的一个方面，提供了一种方向盘回正装置，应用于一方向盘，所述方向盘与一转向柱连接，且所述转向柱上设置有一联轴器；所述装置包括:
[0006]上位机；
[0007]控制器；
[0008]驱动器；
[0009]伺服电机；其中，
[0010]所述控制器与所述上位机连接，使得通过所述控制器接收所述上位机所发送的车速信息；所述驱动器分别与所述控制器和所述伺服电机连接，且所述伺服电机中设置有一编码器，并通过所述编码器测量所述方向盘的转角信息，使得所测量的所述转角信息通过所述驱动器传输至所述控制器。
[0011]可选的，所述上位机是HPZ220微型计算机；和/或，所述控制器是FX1S-20MT-4AD-2DA可编程逻辑控制器；和/或，所述驱动器是MADDT1207伺服驱动器；和/或，所述伺服电机是MSMD022P1U伺服电机。
[0012]可选的:所述联轴器为弹簧联轴器。
[0013]可选的:所述伺服电机设置在所述转向柱上。
[0014]依据本发明的又一方面，提供了一种方向盘回正方法，应用于一方向盘；
[0015]所述方法包括:
[0016]采集车辆的车速信息；
[0017]采集所述车辆的车轮的基础回正力矩信息；
[0018]测量所述方向盘的转角信息；
[0019]依据所述车速信息、所述基础回正力矩信息和所述转角信息获取所述方向盘的标准回正力矩信息；
[0020]根据所述标准回正力矩信息，通过一控制器对一伺服电机的性能参数进行控制；其中，所述伺服电机的性能参数至少包括:扭矩参数、旋转速度参数。
[0021]可选的，所述测量所述方向盘的转角信息包括:通过一编码器的两个引脚产生A、B方波信号，使得方向盘旋转360°时，每个所述引脚发送360个方波；通过一计数器对所述
A、B方波信号进行计数，且所述计数的绝对值与所述方向盘的旋转角度绝对值相同。
[0022]可选的，所述通过一计数器对所述A、B方波信号进行计数，且所述计数的绝对值与所述方向盘的旋转角度绝对值相同包括:当所述方向盘顺时针旋转时，所述计数器的值为正值；当所述方向盘逆时针旋转时，所述计数器的值为负值。
[0023]可选的，所述根据所述标准回正力矩信息，通过一控制器对一伺服电机的性能参数进行控制包括:当方向盘逆时针旋转时，所述控制器输出的扭矩电压控制所述伺服电机产生顺时针扭矩；当方向盘顺时针旋转时，所述控制器输出的扭矩电压控制所述伺服电机产生逆时针扭矩。
[0024]可选的，所述根据所述标准回正力矩信息，通过一控制器对一伺服电机的性能参数进行控制还包括:当方向盘逆时针旋转时，所述控制器输出的速度电压控制所述伺服电机产生顺时针旋转速度；当方向盘顺时针旋转时，所述控制器输出的速度电压控制所述伺服电机产生逆时针旋转速度。
[0025]本发明有益效果如下:
[0026]本发明提供的方向盘回正装置，通过上位机向控制器发送车速；编码器将方向盘转角经驱动器发送给控制器；同时，控制器依据车轮回正力矩-车速-转角关系计算方向盘回正力矩；控制器根据回正力矩的方向和大小控制伺服电机旋转方向和速度；控制器根据回正力矩的大小控制伺服电机的转矩。最终使得，方向盘回正装置回正过程平稳，噪音降低，回正装置结构简单，稳定性好。
【附图说明】
[0027]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1为本发明实施例提供的方向盘回正装置的结构示意图；
[0029]图2为本发明实施例提供的方向盘回正方法的操作流程示意图一；
[0030]图3为本发明实施例提供的方向盘回正方法的操作流程示意图二 ；
[0031]图4为本发明实施例提供的方向盘回正方法的操作流程示意图三；
[0032]图5为本发明实施例提供的方向盘回正方法的操作流程示意图四；以及
[0033]图6为本发明实施例提供的方向盘回正方法的操作流程示意图五。
【具体实施方式】
[0034]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围；其中本实施中所涉及的“和/或”关键词，表示和、或两种情况，换句话说，本发明实施例所提及的A和/或B，表示了 A和B、A或B两种情况，描述了 A与B所存在的三种状态，如A和/或B，表示:只包括A不包括B ;只包括B不包括A ;包括A与B。
[0035]请参阅图1，本发明实施例提供了一种方向盘回正装置，应用于一方向盘8，所述方向盘8与一转向柱7连接，且所述转向柱7上设置有一联轴器6。其中，所述装置至少包括上位机1、控制器2、驱动器3、伺服电机4。
[0036]具体而言，控制器2与上位机I连接，使得通过控制器2接收上位机I所发送的车速信息；驱动器3分别与控制器2和伺服电机4连接，且伺服电机4中设置有一编码器5，并通过编码器5测量方向盘8的转角信息，使得所测量的所述转角信息通过驱动器3传输至控制器2，并最终通过控制器2控制伺服电机旋转速度和旋转扭矩，结合联轴器5和转向柱7，使得方向盘回正。作为优选，伺服电机4设置在所述转向柱7上。
[0037]本发明实施例的工作原理可如下所述:上位机I向控制器2发送车速；编码器5将方向盘8的转角信息经驱动器3发送给控制器2 ;控制器2依据车轮回正力矩-车速-转角关系计算方向盘回正力矩；控制器2根据回正力矩的方向和大小控制伺服电机4旋转方向和速度；控制器2根据回正力矩的大小控制伺服电机的转矩。
[0038]需要说明的是，在本发明实施例中:
[0039]所述上位机是HPZ220微型计算机；所述控制器是FX1S-20MT-4AD-2DA可编程逻辑控制器；所述驱动器是MADDT1207伺服驱动器；所述伺服电机是MSMD022P1U伺服电机；所述联轴器为弹簧联轴器。
[0040]为进一步对本发明实施例提供的方向盘回正装置做详细说明，以支持本发明所要解决的技术问题，下面，对其实现原理做详细说明:
[0041]上位机与可编程控制器通信协议如下:
[0042]上位机I通过RS232串口连接控制器2，通信参数设定如下:波特率9600比特/秒，I位起始位，8位数据位，I位停止位，无奇偶校验。
[0043]指令格式:起始(I字节)+车速(I字节)+方向盘转角(2字节)+冗余(I字节)。其中:起始EBH，方向盘旋转角度最高位O为顺时针，最高位I为逆时针，低10位为角度值，冗余为前4字节相与。
[0044]主从方式:上位机为主机，可编程控制器为从机，主机向从机发送车速，从机向主机返回方向盘旋转角度，通信频率为100次/秒。
[0045]方向盘实际旋转角度测量步骤:
[0046]编码器的两个引脚产生A，B方波信号，且方向盘旋转360°每个引脚发送360个方波。
[0047]可编程控制器的高速极速器对编码器的A，B信号进行计数，计数器绝对值与方向盘旋转角度绝对值相同，当方向盘顺时针旋转，计数器值为正值，当方向盘逆时针旋转，计数器值为负值。
[0048]当可编程控制器接收上位机指令，方向盘回正控制过程如下:
[0049]可编程控制器DAO引脚与伺服电机驱动器的速度控制引脚相连，可编程控制器的DAl引脚与伺服电机驱动器的扭矩控制引脚相连。
[0050]回正速度控制步骤:
[0051]当方向盘顺时针旋转，即方向盘旋转