CN101823501A - 用于转向组件中转矩脉动补偿的学习控制器 - Google Patents

用于转向组件中转矩脉动补偿的学习控制器 Download PDF

Info

Publication number
CN101823501A
CN101823501A CN201010175256A CN201010175256A CN101823501A CN 101823501 A CN101823501 A CN 101823501A CN 201010175256 A CN201010175256 A CN 201010175256A CN 201010175256 A CN201010175256 A CN 201010175256A CN 101823501 A CN101823501 A CN 101823501A
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
correcting
power
controller
storage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201010175256A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101823501B (zh
Inventor
迈克尔·林登斯特拉思
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GM Global Technology Operations LLC
Original Assignee
GM Global Technology Operations LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GM Global Technology Operations LLC filed Critical GM Global Technology Operations LLC
Publication of CN101823501A publication Critical patent/CN101823501A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101823501B publication Critical patent/CN101823501B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/046—Controlling the motor
    • B62D5/0472—Controlling the motor for damping vibrations

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)

Abstract

本发明公开一种控制装置，其用于控制电动转向组件以减少在转向组件上的转矩脉动。所述控制装置包括学习控制器，其抑制在转向组件上的周期干扰。所述学习控制器被称为POISON(周期在线迭代信号优化导航)控制器。通过校正参考信号的迭代学习，所述POISON控制器可以补偿在常规闭环控制***中产生的控制误差。所述POISON控制器可以永久在线操作。因此其可以补偿在受控***中的某些变化。所述POISON控制器可简单地添加到现有动力转向回路。

Description

用于转向组件中转矩脉动补偿的学习控制器
技术领域
本申请涉及一种用于减小车辆转向组件中转矩脉动的控制器。本申请还涉及一种用于减小车辆转向组件中转矩脉动的控制方法。
背景技术
轮式机动车辆的常规转向通常通过车辆操纵者(驾驶员)旋转设置在车辆客厢的方向盘来使转向车轮转向。常规转向***通常包括可操作地与车轮相连的齿条齿轮式转向组件和用于使方向盘的角旋转转变为齿条上的滑动从而实现车轮的转向操作的齿条齿轮式组件。
为了减小驾驶员用于旋转方向盘的总作用力，常规转向***通常包括动力助力致动器，其用于帮助操纵者转动方向盘以克服反作用力(如，作用于车轮上的行驶阻力和转向组件中的摩擦力)。动力助力量通常基于车速和驾驶员作用于方向盘的力的量改变。因此，此处术语“转向组件”涉及转向设备的机械部分而术语“转向***”还包括控制设备。
常规动力转向***通常采用液压动力助力或电动力助力。与液压动力助力***相比，电动力助力转向***提供可变的助力能力，更有效的能量消耗，降低机构复杂性，提高可靠性和响应要求的转向助力，以及其它优点。
电动力转向(EPS)***采用电动机将转矩控制量作用于转向组件以协助驾驶员转动方向盘。常规的电动力转向***通常配置有反馈控制***，其电放大驾驶员作用于转向***的转向转矩输入以实现良好的转向舒适性和性能。电动力转向***通常包括可旋转的方向盘，转向轴，齿条齿轮组件，变速箱组件和电动机。
转向组件的转矩由驾驶员的输入转矩和反馈转矩组成，反馈转矩是由于外部影响如车轮不平衡，车轮的路面反作用，转向组件的机械部件或电动机响应的不规则性。然而，车轮对路面相互作用的反馈，对于驾驶员通常是期望的，但其它的作用可能影响驾驶舒适性和安全性。因此提供一种主动或被动阻尼设备以减小非期望的转矩反馈分量是有利的。尤其是电动机的控制器可用于主动抑振功能的实施。
附图说明
图1表示转向***；
图2表示转向控制装置的内部组成结构；
图3表示在控制装置的振动阻尼单元中的控制器的示意图；
图4进一步详细地表示图3的控制器的信号流程图；
图5进一步详细地表示图4的控制器；
图6表示图4的控制器中的PID滞后控制器；
图7表示图4的控制器中的PID控制器；
图8表示第二PID控制器用作图7的控制器校正；
图9表示图4的控制器中存储的校正信号的初始值的确定；
图10表示用于图1的被控制***的力控制信号的计算；
图11表示处理误差情况的流程图；
图12表示用于图1的动力转向***的控制器的进一步的实施例，其包括模拟控制器；
图13表示用于图1的动力转向***的控制器的进一步的实施例；
图14表示用于图1的动力转向***的平行布置的控制器的进一步的实施例；
图15表示用于图1的动力转向***的平行布置的控制器的进一步的实施例。
具体实施方式
在接下来的描述中，将详细描述本申请(发明)的实施例。然而应当清楚的是对于本领域技术人员不用某些细节也可以实施所述实施例。
图1示出车辆的转向***1。在转向***1中，方向盘2与转向轴3相连。在其下端，转向轴与转向齿轮9相连。在转向轴3的下端的转向齿轮9之上有万向节5。转向轴3可绕其轴线旋转。转向轴的旋转通过箭头4示出。
转向齿条6以如下方式安装在转向轴3的下端，即，使其可沿水平方向运动的方式。转向齿条6的可能的水平运动通过箭头7示出。在图1中未示出转向齿条6的安装元件。
转向轴3的下端通过齿条齿轮转向配置与转向齿条6相连。转向齿轮9包括位于转向轴3下端的小齿轮和位于转向齿条6的上表面上的齿。所述齿与小齿轮的齿相啮合。图1中未详细示出转向齿轮9和在转向齿条6的表面上的齿。
在转向齿条6的左边具有左转向横拉杆8。左转向横拉杆8的内端通过左球窝接头(ball joint)附接于转向齿条6。左转向节10附接于左转向横拉杆8的外端。带轮胎的左车轮12在左转向节10上相接(journal)。在右边，转向齿条6以与图1中示出的左边相同的方式与右车轮相连。左车轮12的可能的侧向运动通过箭头14示出。
在转向***1的转向轴上具有机电伺服转向装置13。在图1中未示出的扭力杆与转向轴3结合成一体。在扭力杆的下端具有小齿轮15。蜗杆18与电动机20机械相连。小齿轮15的齿与蜗杆18的齿相啮合。小齿轮15的旋转运动通过箭头17示出。
在扭力杆上具有转矩传感器19。转矩传感器19为角传感器，其用于测量扭力杆的扭转角度。转矩传感器19的输出通过输入线21与控制装置23的输入相连。在转向轴3的下部具有角传感器24。所述角传感器24为测量转向轴的下部的旋转角度的角传感器。角传感器24的输出通过输入线25与控制装置23的输入相连。在车辆悬挂***的悬挂臂上具有加速度传感器27。所述加速度传感器的输出通过输入线28与控制装置23的输入相连。控制装置23的输出通过控制线29与电动机20的输入相连。
在左转向节10上具有角传感器30。角传感器30的输出通过输入线26与控制装置23的输入相连。
在控制装置中，具有POISON控制器。所述POISON控制器50包括自适应迭代学习控制元件(adaptive and iterative learning control components)，其使POISON控制器50提供改进质量的控制或反应周期信号。所述缩写“POISON”表示“周期在线迭代信号优化导航”(Periodic Online IterativeSignal Optimum Navigation)。
主动振动阻尼可接收常规机械低通过滤和阻尼器的功能。因此，汽车的质量可减轻。
POISON控制器可补偿转向时车轮的不平衡以及其它周期振动。振动补偿加强了行驶舒适性，因为驾驶员将不受衰减元件或部件的干扰。由于其减小振幅，振动补偿还可延长元件的寿命。
通过监测和分析控制器信号可执行紧急故障的早期诊断。
POISON控制器可简单地附加于现有***。当POISON控制器附加于现有控制器使用时，其也可简单地断开或临时中断。当POISON控制器的动作是非期望时的情况下，例如，当在不平的地形行驶或停车时中断POISON控制器是有利的。
接下来将参考图1解释转向***1的操作。当驾驶员转动方向盘2时，旋转运动被传送至转向轴3的上部。转向轴3上部的旋转使与转向轴3一体的扭力杆扭转。转矩传感器19测量扭力杆的扭转角并且将实际角信号传送给控制装置23。根据实际角信号，控制装置23计算相应转矩。
同时，转矩从扭力杆被传送至转向轴3的下部。在图1中也未示出的限制器用于限制扭力杆的扭转角。
转向轴3下部的旋转使得位于转向轴3下端的小齿轮运动。小齿轮的运动使转向齿条6在通过箭头7示出的水平方向上运动。转向齿条6通过图1中未示出的球窝接头将水平运动传送至左转向横拉杆8。转向横拉杆8使得使车轮12转向的转向节运动。
车轮的旋转轴线在水平面运动。该运动通过箭头14示出。车轮旋转轴线的运动是由于转向组件提供的转矩而发生。其还决定于与路面的相互作用以及车轮上的不平衡和从车悬挂和制动机构传输的作用力。特别地，车轮质量的不平衡导致周期性干扰(其具有车轮旋转周期性)。
在转向***操作期间，角传感器24提供转向轴3下部的转动角度的实际角信号。角传感器30提供左车轮12的车轮旋转角度的实际角信号。转矩传感器19提供扭力杆的扭转角度的实际角信号。加速度传感器27提供车轮水平加速度的实际加速度值。
传感器19、24、27、30的实际值信号分别通过输入线21、25、28和26被传送给控制装置23。控制装置23利用POISON控制器50为电动机20产生控制信号。用于电动机20的控制信号被发送给图1中未示出的电流控制设备。电流控制设备根据控制信号生成电机电流并将电机电流通过控制线29传送给电动机20。
图2给出了控制装置23内部构成的更详细的说明。
控制装置23具有各种功能单元用于执行各种功能。其包括增益单元40，该增益单元通过增益系数增强从方向盘2传送给扭力杆的转向转矩。增益系数决定于扭力杆的扭转角。增益系数还决定于车速。通常，低速如驻车时期望的增益系数较大，而高速时增益系数较小。
进一步地，控制装置23包括零角度单元41。当驾驶员不作用转矩在驱动轮上时零角度单元41生成控制信号使车辆返回到中心位置。
进一步地，控制装置23包括主动阻尼单元42。主动阻尼单元42生成控制信号以抑制扰动。图1的POISON控制器50被包含在主动阻尼单元中。
单元40、41、42通过其输入端接收参考信号和实际值信号。进入的信号通过箭头标示至单元40、41、42的左边。单元40、41、42的输出端与加法器43的输入相连。
图3示出包括POISON控制器50的控制器16。控制器16为电控制装置23的一部分。
接下来，术语“参考信号”也涉及用于致动器的参考信号或量的参考信号。量例如是期望力值或期望速度。信号将在它们表示物理量后被命名为如“力参考信号”或“存储的力校正信号”。
而且，根据上下文，词“循环”可用在术语“旋转循环”中，其表示导致周期振动的轮旋转周期的重复。另一方面，根据上下文，词“循环”也可用作术语“计算循环”，其涉及计算步骤的重复。
控制装置23进一步包括接下来描述的数模转换器(DAC)61、模数转换器(ADC)62和其它计算单元。DAC61具有多个用于读取数字控制信号的输入路径，还具有多个用于将模拟控制信号传送给受控***63的输出路径。受控***63包括与控制装置23相连的传感器和致动器，还包括与传感器和致动器机械作用的转向***的所有部件。
同样，ADC62具有多个用于读取来自受控***63的模拟实际信号的输入路径，还具有多个用于将数字实际信号输出的输出路径。ADC62的输入路径被用作控制装置23的输入路径而DAC61的输出路径被用作控制装置23的输出路径。
为了清楚起见，图3仅示出控制装置23的与POISON控制器方法相关的部件。控制装置23还可以包括其它在图3中未示出的用于执行其它控制功能的控制元件，如将使用主动前转向(active front steering，AFS)以整合动力转向和电子稳定程序(EPS)。图3中未示出的控制装置23的协调层(coordinating layer)控制POISON控制器50与其它控制元件的操作。
POISON控制器50的输入65与ADC62的输出路径相连。ADC62的输入路径是控制装置23的输入。POISON控制器50的输出69与加法器54的输入53相连。加法器54的第二输入55与ADC62的输出路径相连。数模转换器(DAC)61的输出路径是控制装置23的输出。POISON控制器50进一步包括存储部，其包含用于受控***63中的其它校正信号和参数设置。受控***63接收来自控制装置23输出端32的信号。受控***63将信号发送至控制装置23的输入端31。
加法器54的输出56与***控制器58的输入57相连。***控制器58是比例积分微分(proportional-integral-derivative，PID)控制器。***控制器58的输出59与将在图4中示出的增益系数乘法器70的输入相连。增益系数乘法器70的输出与DAC61的输入路径相连。
控制装置23的输出与受控***63的输入相连。控制装置23的输入与受控***63的输出相连。
图3还示出在控制回路中POISON控制器50作为控制装置23的部分的功能。POISON控制器50接收来自ADC62的输出路径的数字实际值信号。POISON控制器50利用存储的校正信号、参考信号和数字实际值信号计算出新的校正信号。存储的校正信号被新的校正信号重写。POISON控制器50通过新的校正信号和参考信号之和生成被校正的参考信号，并且将校正的参考信号发送至POISON控制器50的输出69。
加法器54接收来自POISON控制器50的校正参考信号并且还从ADC62的输出路径之一接收数字实际值信号。然后，加法器54通过从校正参考信号减去数字实际值信号而生成控制误差信号。加法器54将误差信号发送至***控制器58。***控制器58利用来自加法器54的控制误差信号计算出控制器输出信号。
增益乘法器70通过将控制器输出信号与速度依赖增益系数相乘而生成控制信号。与通常设置成随速度减小的用于动力助力功能的增益系数相比，用于振动补偿的该增益系数也可随速度增加，从而在高速度时可提供更强的抑振。速度依赖增益系数的确定是利用来自ADC62的第二输出路径的实际角信号以在存储的查询表中寻求速度依赖增益系数。为了清楚起见，在图4中未示出从第二输出路径至增益系数乘法器70的连接。
接下来，增益乘法器70将控制信号发送至DAC61的输入路径。DAC61将控制信号转换为模拟控制信号并将模拟控制信号发送至受控***63的输入。受控***63生成反馈信号。受控***63将反馈信号发送回ADC62的输入端31。
图4进一步详细示出POISON控制器50的输入65和输出69之间的元件。POISON控制器50的元件包括转换单元80、迭代过滤器81和迭代存储器82。
ADC62的两个输出路径与时间-角度转换单元64的输入65相连。ADC62的两个输出路径分别提供车轮旋转角的实际转矩值信号和实际角度信号。在图4中，两个输出路径以及至ADC62的相应的输入线以双斜线标记。时间-角度转换器的输出66与加法器83的输入51相连。加法器83的输入85与参考信号86相连。参考信号86通过控制装置23中的参考信号生成器提供。在参考信号生成器中的低通过滤器过滤掉实际转矩信号的低频率成分。低通过滤器的上部的切断频率通过可能驾驶员反应的最短频率给出。参考信号生成器输出实际转矩信号的低频率成分为参考信号86。
转换单元80的输入87与加法器83的输出84相连。转换单元80的输出88与加法器90的输入89相连。加法器90的第二输入91与存储器82的输出98相连。存储器82包括存储的校正信号。
加法器90的输出92与迭代过滤器81的输入94相连。迭代过滤器81的输出95与存储器82的输入96相连。存储器82的输出98与加法器100的第一输入99相连。加法器100的第二输入102与参考信号86相连。加法器100的输出52与角度-时间转换单元67的输入68相连。角度-时间转换单元的输出与同样在图3中示出的加法器54的输入53相连。
接下来，k’表示离散角度指数，k表示离散时间指数且t表示连续时间。图4中的标记w[k’]、e[k’]、v[k’]、y[k’]表示数字参考信号、误差信号、校正信号和实际值信号。标记y[t]表示模拟实际值信号。标记f[k’]和f[t]分别涉及在离散角度k’和连续时间t的函数值。对于涉及角域的指数和参数，初始标记被使用，例如k’、m’、P’、I’、D’。对于涉及时域的指数和参数，被分别用作无撇号的标记。
为了清楚起见，时间-角度转换单元仅在图4中示出而在图13-15中未示出，而且初始标记仅在图4和5中示出。差分k’-l’、k’-m’和k’-n’涉及在参考信号“w”内或在校正信号v的循环中的角度指数。如果差分在循环开始前导致角度指数，在离散角度单元中的循环的长度则与差分相加。
POISON控制器50还包括在图4中未示出的监测层。监测层考虑到在时域内由于按固定采样频率采样所产生的欠采样和过采样的影响。
欠采样的影响可发生在高的车轮转速时。在本文中欠采样意味着在给定的计算循环中实际值信号在角域内跳过指数k’。在二进位级别，这些指数k’对应于离散ADC量化值。在POISON控制器50内的监测层确保没有信号y[k’]、w[k’]、e[k’]、v[k’]的非离散角度指数在欠采样期间可被跳过。当欠采样时，监测层使POISON控制器50执行每个跳过的指数k’的附加的交叉计算步骤。
另一方面，过采样可发生在低的车轮转速。上述POISON控制器50内的监测层还确保只要车轮旋转角度的实际值信号保持在相同的离散值则在POISON控制器50内的所有值保持固定。这样，关于过采样和欠采样，每个单独的迭代存储位置v[k’]在每个补偿转矩脉动周期仅更新一次。考虑到过采样和欠采样的其它方法是已知的，如在本文中也可应用旋转机械的阶次跟踪分析(order tracking analysis)。
在轮运动期间，加法器100接收来自迭代存储器82的角度改变的校正信号v[k’-l’]和参考信号w[k’]。参考信号w[k’]通过存储的参考信号的输出生成。加法器100通过将信号v[k’-l’]与参考信号w[k’]相加生成校正的参考信号。角度-时间转换单元67接收校正的参考信号，将校正的参考信号转换为时间依赖信号并将时间依赖信号发送给POISON控制器50的输出69。
在轮运动期间，POISON控制器50进一步接收来自ADC62的输出路径之一的数字实际值信号y[k]。时间-角度转换单元64也接收来自ADC62的其它输出路径的当前轮旋转角位置的实际角度信号。接下来，时间-角度转换单元将时域信号y[k]转换为角域信号y[k’]。“时域信号”和“角域信号”分别涉及时间依赖和角度依赖信号。这些信号可被实现为如时间-力或角度-力数值对或分别将时间或角度的涵义归于在数据流中的位置。
加法器83通过从参考值信号w[k’]减去被转换的实际值信号y[k’]而生成误差信号e[k’]。转换单元80接收误差信号e[k’]并计算出第一输出信号。加法器90在输入89处接收第一输出信号而在输入91处接收来自存储器82的角度转换的校正信号v[k’-m’]并且通过将第一输出信号与信号v[k’-m’]相加而生成第二输出信号。加法器90将第二输出信号发送至迭代过滤器81的输入94。迭代过滤器81计算校正的参考信号v[k’]。信号v[k’]通过‘-n”指数位置而被角度转换且生成的信号v[k’-n’]存储在存储器82中。
补偿转矩脉动的后期，加法器100利用在存储器82中的存储信号v[k’-l’]按如上方式计算出校正的参考值。
角度转换(angle shift)“l’”被用于补偿受控***63的响应中的角度滞后，而角度转换“m’”和“n’”补偿通过转换单元80和迭代过滤器81引入的角度转换。转换单元80和迭代过滤器81在其计算中利用之前的信号值。因此，计算的结果对应于更早的角度。
在进一步的实施例中，提供迭代存储器和缓冲存储器用于存储校正信号，其在图4中未示出。在计算循环中，迭代存储器被当前旋转循环的校正信号vn重写而其它存储器缓冲保持最后的旋转循环的校正信号vn-1。在迭代存储器被完全更新后，校正信号vn被复制于缓冲存储器而迭代存储器被再次重写。在计算循环异常中断的情况下，校正信号的最后循环vn可能被破坏，而之前的循环vn-1可被恢复。中断POISON控制器的操作的多个选择将参考图11解释。
图5进一步详细示出转换单元80和迭代过滤器81。转换单元80包括也被称为比例-微分滞后(如PDL或PD滞后)控制器的逆向***控制器130，还包括第一移动平均数过滤器134。PD滞后控制器130是PIDL(比例-积分-微分-滞后)控制器的特例。迭代过滤器81包括第二移动平均数过滤器。
加法器83的输出84与PDL控制器130的输入87相连。PDL控制器130的输出131与第一移动平均数过滤器134的输入132相连。第一移动平均数过滤器134的输出88与加法器90的第一输入89相连。加法器90的第二输入91与第一反变换元件(back-shift element)136的输出135相连，其依次与存储器82的输出98相连。
加法器90的输出92与第二移动平均数过滤器81的输入94相连。第二移动平均数过滤器81的输出95与第二反变换元件139的输入138相连。第二反变换元件139的输出140与存储器82的输入96相连。
图5还进一步详细地示出了在加法器83的输出84和加法器100的输入99之间的信号处理。PDL控制器130将在后面解释，其接收来自加法器83的误差信号e[k’]并生成输出信号。PDL控制器130的输出信号通过移动平均数过滤器134而变得平滑。根据之前的描述，加法器90将来自最后循环的角度变换校正信号v[k’-m’]与移动平均数过滤器134的输出信号相加。通过-m’角度步骤变换由角度变换元件136表示。
移动平均数过滤器81接收加法器90的输出信号并在输出95处生成输出信号。移动平均数过滤器81的输出信号通过-n’角度步骤变换。其通过角度变换元件139进行表示。角度变换元件139的输出信号为校正信号，其将被用于接下来周期中的下一操作中。如先前的描述，存储器82存储校正信号v[k’-n’]。
图6示出比例-积分-微分滞后(PIDL)控制器的组成，其用于控制装置23中。在图3和8中分别示出的***控制器58和第二***控制器194被设置成PIDL控制器。接下来，两个符号，PID和PIDL控制器被用于控制器58和194。没有积分元件的PID滞后控制器将被称为PDL控制器。图5的转换单元80的逆向***控制器130被设置成PDL控制器。
PID滞后控制器的输入146与滞后元件148的输入147相连。滞后元件148的输出149与乘法器151的输入150相连。乘法器151的输出152与加法器154的第一输入153相连，与微分器156的输入155相连，与积分器158的输入157相连。微分器156的输出159与加法器154的第二输入160相连。积分器158的输出161与加法器154的第三输入162相连。加法器154的输出163与输出限制器165的输入164相连。输出限制器165的输出166与PIDL控制器的输出167相连。
滞后元件148通过输入147接收误差信号e[k]。滞后元件148通过计算误差信号e[k]的当前值e[k]和之前值e[k-l]的加权和而生成平均误差信号
Figure GSA00000105220300101
滞后元件148的加权系数L允许加权和的调整。
乘法器151在输入150处接收滞后元件148的输出信号
Figure GSA00000105220300102
并且将信号
Figure GSA00000105220300103
与系数P相乘。微分器156接收乘法器151的输出信号，其通过后向微分规则计算信号
Figure GSA00000105220300104
的时间微分并通过参数D与结果相乘。积分器158接收乘法器151的输出信号，计算在其输入信号的之前值上通过数值积分规则的积分并通过系数I与结果相乘。
加法器154通过将乘法器151的输出信号、微分器156的输出信号与积分器158的输出信号相加而在其输出163处生成输出信号。输出限制器165在输入164处接收加法器154的输出信号。输出限制器165通过上限和下限限制加法器154的输出信号，并进一步地将结果信号u[k]发送至PIDL控制器的输出167。PIDL控制器的输出限制器165防止由于积分饱卷的数值不稳定。
参数P、D和I允许调整来自输入加法器154的三个输入153、160、162的相对影响(relative contribution)。
图6中示出的PIDL控制器工作在时域。在没有失去一般性时，基于时间的操作和微分积分可直接被转换为在角域工作时的基于角度的操作。尤其是POISON控制器50的转换单元80可在角域中被实施。这也可要求被转换的参数I’、D’和L’和积分范围的可能转换。
图7进一步详细示出在加法器100和POISON控制器50的DAC61之间的信号处理单元。除图4的信号处理单元外，图7还示出了图4中未示出的两个输出限制器170、174。图4的加法器100的输出52与第一输出限制器170的输入171相连。第一输出限制器170的输出172与加法器54的输入53相连。***控制器58的输出59与第二输出限制器174的输入173相连。第二输出限制器174的输出175与DAC61的输入路径相连。
图7还示出存储的校正信号如何被用于生成受控***63的控制信号。
加法器100在其第一输入99处接收来自图4的存储器82的输出98的角度校正信号v[k’-l’]。加法器100在其第二输入102处接收参考信号w[k’]并通过将校正信号v[k’-l’]和参考信号w[k’]相加在输出52处生成校正参考信号。输出限制器170通过下限和上限限制校正参考信号并将输出发送至加法器54的输入53。加法器54在输入处接收实际值信号y[k]，将输入信号相加并将结果信号发送至***控制器58。
***控制器58计算控制信号并将结果发送至输出限制器174的输入173。输出限制器174限制***控制器58的输出信号为预定电压范围并将结果信号发送至DAC61的输入。DAC61将输出限制器174的输出信号转换为模拟控制信号并将转换的模拟控制信号发送至受控***63。
在图8中，***控制器58的输出59与输出限制器186的输入185相连。输出限制器186的输出187与加法器190的输入189相连。加法器190的第二输入191与转向角的实际值信号相连，其是通过角传感器24的输出信号而获得的。加法器190的输出192与第二***控制器194的输入193相连。第二***控制器194的输出195与输出限制器174的输入173相连。
图8示出图7的***控制器58的输出59与图7的输出限制器174的输入173之间的其它元件的作用。这就提供了图7的***控制器58的输出结果的进一步校正。进一步校正利用转向角度的实际角度信号y-2[k’]。实际角度信号通过角传感器24的输出信号获得。图8的进一步校正称为“级联控制(cascaded control)”。
级联控制具有相对非线性有更鲁棒(robust)的优点但控制器的反应可能变得弱动态且误差识别更复杂，并且处理可能必须考虑到其它角传感器的故障。因此，此处级联控制被认为是可选择的变形。
在图8中，图7的***控制器58被用作外部***控制器58，其控制也被称为PIDL控制器194的第二***控制器194。当图8的其它角校正被应用时，图7的PIDL控制器58将一般利用不同的参数值P、I、D、L。
输出限制器186接收***控制器58的输出信号并将***控制器58的输出信号限制为下限和上限范围内。输出限制器186进一步将结果发送至加法器190的输入189。加法器190在第二输入191处接收转向轴的转向角度的实际值信号，并通过将输入信号相加生成输出信号且将输出信号发送至第二***控制器194的输入193。第二***控制器194计算控制信号并将控制信号发送至图7的输出限制器174的输入。
图9示出表示确定转向***1操作的初始校正信号v[k]的流程图。
在操作的开始71后，在第一确定步骤230中确定是否初始校正信号v[k]将通过预先数据来确定。如果其为否，在步骤231中，初始校正信号v[k]被设为0。在第二确定步骤232中，确定是否将计算存储的校正信号v[k]。如果其为否，在步骤233中，所存储的即时处理操作的校正信号被接下来操作的校正信号初始化。如果来自于之前操作的各个校正信号是可用的，POISON控制器50可利用具有最优匹配参数的之前操作的校正信号。
如果在步骤232中已包括计算初始校正信号的确定，则第三确定步骤234确定是否将利用之前操作的信号。如果其为否，则在步骤235中计算基于POISON控制器50的参数的初始校正信号。相反，在步骤236中，POISON控制器50计算初始校正信号，其基于控制器参数和所存储的之前操作的校正信号。步骤237表示用于操作转向***1的进一步的步骤。
图10进一步详细示出计算循环中通过控制装置23执行的步骤。
在第一步骤240，控制装置23把受控***63的实际值读入至ADC62的输入路径。在下一步骤241，控制装置23读入受控***63的参考值。在计算步骤242，控制装置23根据图6的描述计算电动机20的控制信号u[k]。在下一步骤243，POISON控制器50根据图5的描述计算新的校正信号v[k’]。在下一步骤246，控制装置23将进一步的校正用于控制信号u[k]，其与图8一起进行解释。在步骤249，控制装置23的输出被减至预定电压范围内。在步骤250，电动机20的控制信号被发送至DAC61各自的输入路径。
图11表示中断动力转向***操作的不同中断选择的流程图。在确定步骤295，确定误差情况是否存在。例如，该误差情况是由于被监测硬件的限制错误。可选择地，可编程序逻辑控制器(PLC)检测误差情况。如果检测到机械故障，在步骤296，状态信息被发送至控制装置23。在故障严重的情况下，控制装置23切断电动机20的电源和动力输出并把小齿轮15与转向轴3分离。小齿轮15的分离提供手动操作模式于转向***。在下一步骤297，至受控制***63的命令信号的信号重放停止。接下来，在步骤298，命令信号被向下倾斜至预定值，而且转向***1变换至停止状态299。
如果没有发生误差情况，在确定步骤300，确定是否已经完成补偿振动的全部周期。如果之前操作已被成功实施，则在步骤301存储的校正信号被保存为文件。
如果在步骤300检测到之前的补偿振动的全部周期没有被完成，则在步骤304停止信号重放。在下一步骤306，存储的校正信号被写入存储在迭代存储器82的文件。在步骤302，转向***1变换至暂停状态。在迭代存储器82中保存的文件可被用作基于即时之前操作或若干之前操作的在接下来的操作中的初始校正信号，如分别在图9的步骤233、236。
在暂停状态302，转向***1保持为下一操作做准备，而在停止状态299动力辅助不能执行且警报信号会通知驾驶员动力转向***必须要进行修理。
移动平均数过滤器81、134代表有限脉冲响应(FIR)低通过滤器的特殊形式。移动平均数过滤器81、134的带宽是POISON控制器50的可调参数。
本申请提供用于在转向***中控制循环和重复干扰的控制装置23。因此，在本申请的范围内，控制装置23和所有与控制装置23相作用以实现控制功能的所有部件也称为“转向控制***”。
在控制装置23中，提供POISON控制器50通过校正转矩信号样式的连续迭代学习以减少转矩脉动。POISON控制器50的控制信号的循环或相位通过传感器或多个传感器获得。用于补偿轮振动的校正信号为传感器数据的函数。POISON控制器利用轮的振动样式至少部分地是轮旋转角度的周期函数的性质。
本申请提供一种用于通过在周期干扰的一些循环内生成补偿信号顺应受控***的非线性变形的方法。当转向***的操作过程中POISON控制器50总是在线，则收敛快速且从一个循环至下一个发生自适应于改变的***情况。由于存储的校正信号的迭代改进，相反的转矩脉冲自动生成，其与轮的振动相比具有相同的频率和相应的周相移动。
POISON控制器50在线工作。因此，其可以不变地重新调整自身。根据本申请，具有POISON控制器50的控制装置23可适于受控***的变化，该变化相对于一个干扰循环是慢的。因此，改进的控制装置23可用于补偿轮的磨损和转向***的机械部件的磨损。
当POISON控制器50从循环至循环调整自身时，在操作开始之前不必迭代调整。仅有一些参数使用者需要提前调节。因此，不需要***识别。然而，如果期望，***识别或开始调节POISON控制器50的迭代可能被提前实现。
而且，POISON控制器50的信号处理算法可通过仅利用角域的计算就可实施，因此避免了至频率域的经常的另外的转换，反之亦然。
进一步地，POISON控制器50在周期输入信号的循环过程中用作前馈控制器，而且可以在控制偏差发生前执行校正动作。这种功能是由于利用了来自周期输入信号的之前循环所存储的校正信号。
而且，在POISON控制器50中的计算利用计算的有效构建模块。这就导致了快速算法考虑在实时处理单元在早该分解时执行。
根据本申请控制装置23仅需要受控***63的简单模式，其参数在操作时保持固定。参数也可被允许随角度改变。本申请避免了自适应控制器的参数与大量自由度匹配的复杂性。那些自适应控制器不能简单地被应用。
根据本申请的控制器不需要受控***63调节控制器参数的详细知识，因为其可以是具有自适应控制器的情况。一旦反***模式的参数已经被确定，控制装置23将在操作时自身调节。在本申请实施例中提供的那些过滤器可简单地被适用于基础控制理论知识为提供收敛控制策略。简单的在线测试可帮助提高这些过滤器的功能。
在图4的实施例中，其采用了串行布置，POISON控制器50可简单地被并入现有的转向***的控制回路，简单地将POISON控制器50的输出信号用作现有***控制器的输入信号。相对于后面示出的学***行布置，图4的串行布置具有其它优点，其避免了在与PID***控制器的积分元件反作用的迭代存储器出现干扰作用。
POISON控制器50的校正信号持续被检测从而在转向***1的振动行为的变化被检测。在即将出现故障的情况下，其可通过转矩补偿的异常振幅表示，警告信号被提前发送给驾驶员。这就使得驾驶员在车辆故障之前将车辆送至维修店。
POISON控制器50使得转向***补偿转矩脉动以达到期望的转矩输出。这就使得旧的转向***1和新制的转向***1近似一样的实施。
具有POISON控制器的干扰控制具有进一步的优点，其在驾驶员侧不引起不舒适的振动而具有更高的助转矩可能。
事实上，由于驾驶员仅需要将转向***修理，所以正规保养可被减少，当控制装置23通知驾驶员电动机20的补偿转矩超过了预定限制时，其表示在转向***1中出现了故障。因此，驾驶员可避免或至少减小例行的、标准且昂贵的保养，仅根据由控制装置23为维修生成的警告信号。
根据本申请，POISON控制器50包括用于接收实际值信号的第一学习控制器输入。在图4的实施例中，学习控制器的第一输入与加法器83的输入51相应。实际值信号来自受控***如由受控***63的传感器产生。POISON控制器50还包括POISON控制器输出。在图4的实施例中，POISON控制器50的输出与角度-时间转换单元67的输出69相应。
受控***63进一步包括致动器，例如应用控制信号的电动机20，还包括与传感器29和致动器相作用的所有部件。致动器也可称为“力致动器”。
POISON控制器50的输出信号被用作控制单元的输入信号。在图4的实施例中，控制单元与加法器54和控制器58相应。控制单元由受控***63的实际值信号得到第二输入信号。在图4的实施例中，控制单元读取来自加法器54的输入55的第二输入信号。
在学习控制器中的反***(inverse system)利用实际值信号与参考信号之间的偏差而获得第一校正信号。在图5的实施例中，反***单元与加法器83和转换单元80相应。第一校正信号与转换单元80的输出信号相应。
过滤单元利用迭代存储器中之前存储的信号和第一校正信号而获得过滤的校正信号。在图4的实施例中，过滤单元与加法器90和迭代过滤器81相应。然后过滤校正信号被存储在迭代存储器82中以备用于转矩振动的下一个循环。
POISON控制器50进一步包括校正信号单元，从存储的校正信号和参考信号而获得校正输出信号。在图4的实施例中，该校正信号单元与加法器100相应。校正输出信号为POISON控制器50的输出信号。其在图4的实施例中与校正参考信号在加法器100的输出52处相应。校正输出信号的获得可通过模拟方法或数字方法完成。表达“计算”和“获得”并不限制于通过数字计算机计算而也可应用通过模拟电路生成校正信号。两种选择可与利用模拟/数字方法相结合来计算输出校正信号。
根据本申请的控制器包括一个或多个前述POISON控制器50以及前述控制装置23的特征。在图3中可以清楚看出，其示出控制器16的实施例包括POISON控制器50。控制器通过受控***的实际值信号得到输入信号。控制器的输出信号通过在控制装置23中的控制单元的输出信号而获得。
从广义来说，根据本申请的控制器自身由多个控制器组成，每一个用于实施专门的任务。例如，在具有多转向轮组的车辆中，可提供独立的控制器来计算每个动力转向组件的控制信号。
POISON控制器50为学习控制器，其可通过多种方式设计。根据图4的POISON控制器50的布置，其中***控制器58通过串行布置的POISON控制器50的输出而获得其输入。在串行布置中，POISON控制器50的校正输出信号也被称为第一参考信号而且前述的校正信号也被称为第二参考信号。
实施例可通过适于本领域技术人员的需求的其它方法实现。例如，电动机的蜗轮也可与转向齿条6相连。转向组件也可不具有与电动机断开的转向轴的方法实现。在电机动力转向的位置，可采用具有液压致动器的液压动力转向。
根据本发明的控制器也可用于电传***(wire system)操纵。在电传***操纵的情况下，不需要用低通过滤器来确定转矩参考信号，尽管可用高通过滤器分离干扰。替换地，驾驶员的输入转矩为已知的，因为其等于在方向盘上的作用转矩与电传输的转矩反馈之差。当电传***操纵时不具有驾驶杆，干扰信号不能从转矩信号的高频元件推导出。
因此，这样替换地将加速传感器27的输出信号用作在ADC62的输入31处的实际力信号是有益的。如果高通过滤器用于分离干扰，POISON控制器50的参考信号可被设置为0以抑制加速度在高频范围。
在转向时，驾驶员的目的是转动方向盘。因此驾驶员主观的期望值是转向角。为了达到期望的角度，驾驶员将转矩作用于方向盘然后变成转向转矩。在驾驶员的意愿中，转向转矩通常是二次量。在EPS中可能考虑的策略是确保驾驶员不感觉确定的预定值如5Nm之上的转向转矩。根据该策略，电动力转向生成期望的转矩，其与驾驶员的作用转矩小于5Nm的转矩成比例或者相关。在5Nm之上，期望转矩被设为+5Nm或-5Nm分别表示向左转向或向右转向。
代替角传感器，也可利用能获得旋转角度的移动传感器或其它传感器。在本申请的内容中，也称为“位置传感器”。在扭力杆处的转矩传感器19可通过多种方式实现。例如，其可通过用于确定扭转角的电位计滑块实现。其也可通过静磁传感器实现。当静磁传感器用于直接测量转矩时，这样在上部和下部不需要扭力杆和与转向轴分离。扭力杆的扭转也可通过测量扭力杆的频率响应而确定。
如果采用多于一个的POISON控制器，对于每个POISON控制器的计算可平行实现。对于平行计算，图1控制装置23的程序将时间段归于每个平行处理器。如果控制装置23具有多个处理器，时间段可被归于不同的处理器。全局存储器部分用于在控制回路间交换数据。
POISON控制器50也可包括自适应程序，其在转向***1的操作期间调整参数。可选择地，控制装置23可进一步包括自适应控制器。
许多已知的控制器在时域工作，因为受控***的反应决定于时间。在旋转***中，存在相对于旋转时间周期性的扰动。因此，设计在角域内操作的控制器是有利的。因此，在前述实施例中，采样指数k’对应于角度变量。
然而，受控***的响应不仅决定于角度而且直接决定于时间。因此，优选的控制参数决定于旋转速度。这种依赖性已经存在于时域，当***在时域内响应时将也相对于旋转速度改变。根据本申请的学习控制器可以至少部分地补偿通过其学习特性响应的改变***。如果控制参数不以优选方式选择，则学习程序的收敛可能较慢。甚至，使控制参数固定的最简单的方法在许多情况下将是足够的。
用于补偿引入的依赖旋转速度ω的最简单的方法在于将控制参数同与ω或1/ω成比例的系数相乘。如果旋转足够快，旋转速度在一个旋转周期内基本上固定，且因此可以用平均值代替。代替转换控制参数，在执行计算之前，可以等同地通过用角度指数k’除以ω而将角度指数k’转换为时域。
根据该方法，控制参数被相对于下面描述的旋转速度ω转换。
接下来，T0采样时间，其等于控制装置23的计算时间周期(T0＝1/f_CONTROLLER_SAMPLING_FREQUENCY)，T是一个轮旋转的时间周期(T＝2π/ω)，S是每轮旋转周期的轮角传感器分辨率(如每轮转速的角传感器数字)。P，I，D，L，k，l，m，n，迭代过滤器81的过滤器宽度FW-IT以及移动平均数过滤器134的过滤器宽度FW-MA为时域POISON控制器的参数。为了执行这些参数的转换，这里假定稳定状态的情况，如轮转速从一圈旋转至另一旋转几乎保持固定。
在每个计算循环，检测所有的实际值信号。另外，在每个计算控制器循环，实际轮旋转时间周期被测定或估计。这就允许将时域控制参数转换为其角域等式：
P’＝P                  当P增益为无量纲常量
I’＝I*T/S              当I为倒数时间
D’＝D*S/T              当D是差分时间
L’＝L*S/T              当L是滞后时间
k’＝round(k*T0*S/T)    时间指数变为角度指数
l’＝round(l*T0*S/T)    时间转换变为角度转换
m’＝round(m*T0*S/T)    时间转换变为角度转换
n’＝round(n*T0*S/T)    时间转换变为角度转换
FW-IT’＝round(FW_IT*T0*S/T)
FW-MA’＝round(FW_MA*T0*S/T)
其中，“*”表示相乘，“/”表示相除，“’”表示在角域参数，而且“round”表示舍入操作。
上述与旋转速度ω相关的转换可以与根据***模型的控制参数的自适应调节相结合。***模型除了旋转速度ω外也可决定于***参数，例如决定于转向***上负载的那些参数。
当迭代数组包括角度依赖值v[k’]时，也存在要求确定在DAC转换器61的输入处的校正信号u[k]的离散时间指数k的角度-时间转换。
关于变换单元的位置存在进一步的选择。例如，时间-角度转换和角度-时间转换也可在读取和写入迭代数组v[k’]的时间以及在读取来自参数值的数组w[k’]的时间执行。这样，保持计算可在时域实现且可避免上述参数变换。
根据本申请，加速学习控制器的收敛的进一步的选择是采用多重迭代数组，其中每个迭代数组与受控***的不同工作点相应。受控***的工作点通过合适的***参数确定，如通过轮的旋转速度。对于给定的循环，迭代数组的子集可为读取选择而且迭代数组的子集也可是为写入选择。子集的选择决定于***参数。多重迭代数组的使用为学习处理提供了改进的开始点因此可以减少迭代数量从而达到收敛。
在可选择的实施例中，采样指数k相应于时间而不是角度。这样，根据采样指数k的校正信号v[k]的长度与轮的角速度成反比。为了与这种情况相适应，迭代数组v[k]的读取位置k和参数信号w[k]可相应调整。可能的方法就是采用指数k*(ωi-1/ωi)代替作为读取位置的指数k，其中ωi表示在第i旋转周期的旋转速度。
根据上述可知图3的控制器16进一步地包括分别读取实际轮角度值或旋转轮速度实际值的输入。其在图3中用双斜线表示。实际轮角度值由上述各种可能方法的控制器16所采用。
在进一步处理之前，实际轮角度值也可以与在相同采样时间测量的相应的实际力值集合在一起。
如图4所示，关于迭代存储器82的输出的参考信号的附加对于POISON控制器的串行布置是比较典型的。
在图5的实施例中，为了数字稳定性，转换单元80的反***控制器130以不带积分元件的PDL控制器来实现。然而如果期望，积分元件可被用于反***控制器130。
代替移动平均数过滤器，常规有限脉冲响应(FIR)过滤器可被用于过滤单元中的迭代过滤器81和反***单元中的过滤器134。迭代过滤器81也可布置在存储器82的输出98与加法器90的输入91之间。在控制装置23的输入和ADC转换器62之间也可存在去阶过滤器。进一步地，图4的两个加法器54和100可以结合成一个具有三个输入的单独的加法器。
POISON控制器特别适合于给定频率和具有多重性的周期干扰。因此，可调节的梳形滤波器可被用于过滤实际转矩值信号的信号元件，其不具有给定频率的多重性。对于生成周期干扰的轮的抑制，给定频率对应于轮旋转频率。对于通过电动机20的干扰抑制，给定频率对应于电动机20的旋转频率。
基于测试信号或初始迭代的其它***定义可先于转向***1的操作而被执行。
在进一步的实施例中，根据本申请的控制器也可包括POISON控制器和平行布置的控制单元，如后面所示。平行布置的控制器进一步包括校正信号单元。校正信号单元从POISON控制器的校正输出信号和来自控制单元的内部控制信号而获得外部控制信号。在后面图14和15的平行布置的实施例中，校正信号单元分别对应于加法器54”和加法器54”’。
在图15中，控制单元对应于加法器83”和控制器58”’。在图15中，反***单元对应于加法器83”’和转换单元80”’，而在图14中，反***单元对应于加法器83”、ADC62”和转换单元80”。
在图14中，过滤单元对应于加法器90”’和未示出的迭代过滤器。该迭代过滤器可被布置在迭代存储器82”的输出98”和加法器90”的输入91”之间。其也可被布置在加法器90”和迭代存储器82”的输入96”之间。
根据本申请公开了一种补偿轮振动的方法。在操作过程中，控制信号通过参考信号、实际值信号和存储的校正信号而获得。控制信号被用于致动依赖控制信号的转向***1。在图1的实施例中，其通过将控制信号发送至电动机20而完成。
在图4的串行布置中，参考信号发生在加法器100的输入102处，实际值信号发生在加法器54的输入55处而存储的校正信号发生在加法器100的输入99处。在图15的平行布置中，参考信号发生在加法器83”’的输入85”’处，实际值信号发生在加法器83”’的输入51”’处而存储的校正信号发生在加法器54”’的第二输入53”’处。
存储信号依次通过参考信号、实际值信号和之前存储的校正信号而获得。在串行布置中，如图4所示，在中间步骤中，校正的参考信号通过存储的校正信号和参考信号而获得，而在进一步的步骤中，控制信号通过校正的参考信号和实际值信号而获得。
存储信号的获得包括第一校正信号的获得。在图4的实施例中，其通过加法器83和转换单元80而完成。本申请方法的进一步的部分是第二校正信号的获得。在图4的实施例中，其通过加法器90完成。过滤第一校正信号和存储校正信号为下一步用作存储的校正信号也是本申请方法的部分。图4的实施例中，其通过过滤单元81和迭代存储器82而完成。
第一校正信号的获得可进一步地包括通过获得实际值信号和参考信号之差。在图4的实施例中，其通过加法器83而完成。第一校正信号的获得也可包括差分信号的微分计算和差分信号与差分信号的微分的权重和的计算。在图5的实施例中，其通过PDL控制器130的比例(P)元件和微分(D)元件而完成。在图6中，这些布置通过乘法器151、差分器156和加法器154而完成。
通过校正参考信号和实际值信号获得控制信号可进一步地包括积分计算和校正参考信号的微分计算以及校正参考信号的微分和积分与校正参考信号的权重和的计算。在图7的实施例中，其通过PID控制器58而完成。在图6中，这些步骤通过乘法器151、差分器156、积分器158和加法器154来而完成。也可使用不具有积分元件的PD控制器代替PID控制器，而且PD控制器或PID控制器也可包括滞后元件，如图6所示。
下一步，控制信号的获得也可以包括根据在方向盘处的位置传感器的位置信号的获得以及根据方向盘的转矩获得第二控制信号。然后，第二控制信号被用于致动电动机20。在图8所示的实施例中，用于指示方向盘旋转角度的位置信号发生在加法器190的输入191处且控制信号发生在输出限制器186的输入185处。
方法也可包括相位补偿步骤。相位补偿可与利用之前输入信号值计算输出信号的任何单元结合使用，从而产生相位滞后。在图5所示实施例中，相位补偿通过后移元件(backshift element)139和136来实现。后移元件139和136的相位补偿通过与操作一起解释的循环后移操作实现。
在操作的第一个回路过程中，存储的校正信号根据初始值得到。与图9所示相结合，存在多种可能来生成初始值。
当新的实际值信号采样发生时，存储的校正信号的更新可发生在每个时间。校正信号也可根据在某个时刻的多个信号值、一个旋转周期的多个信号值甚至是多重循环的信号值而获得。换句话说，代替仅利用一个循环的输入信号，可根据多重循环的输入信号来计算出新的值。接下来，多重循环校正信号的动态可导致加速收敛。也可以在每个计算步骤中计算多个控制信号的值，为了应付高的轮旋转速度。
根据本申请的转向***1包括至少一个受控***，其具有至少一个致动器，至少一个力传感器和至少一个角传感器。转向***1也包括至少一个控制器。例如，在图1所示的实施例中，至少一个转矩致动器对应于电动机20，至少一个力传感器对应于转矩传感器19，而且至少一个角传感器对应于角传感器30。至少一个角传感器提供在轮处。这可以理解为在轮或传动系的部件的任何适宜位置，适于获得轮的旋转角度。至少一个转矩传感器提供在转向轴处，其位于转向轴上的任何位置，适于获得在转向轴上的转矩。至少一个致动器可由任何设备提供，其可以接收控制信号并通过力的作用生成相应的转向运动。
在可选择的实施例中，多重POISON控制器可被用于控制转向***1的电动机20。该实施例对于来自不同源的周期干扰的抑制是有利的，其具有不相关的频率。例如，第二POISON控制器可被用于抑制由电动机20产生的转矩脉动。这样，第二POISON控制器的实际值信号为电动机20的实际旋转速度而且参考信号为电动机20的期望旋转速度。
在图12-15中，与前述附图中的元件相同功能的元件具有相同的参考标记而且上撇号标记附加在上面来表示。
图12表示进一步的实施例，其中图3的POISON控制器50在单独的数字控制器上实现，其控制具有模拟加法器54’和模拟PID控制器的控制回路。类似部件具有相似的参考标记。图12的实施例可用于图1的转向***。
返过来参考图4，在图12的实施例中，加法器102的输出52与DAC61’的输入路径60相连。加法器83的输入与ADC62’的输出路径相连。加法器54和***控制器58不是POISON控制器的部件。它们54、58作为单独的模拟元件54’、58’来实现。
在图12中，模拟加法器54’的第一输入53’与DAC61’的输出路径相连。模拟加法器54’的第二输入55’与受控***63’相连。模拟加法器54’的输出56’与模拟***控制器58’的输入57’相连。模拟***控制器58’的输出与受控***63’的输入相连。相同的应用于相应的连接。
与图3相似的，存在加法器54’和受控***的***控制器58’。如图4中所示在控制装置23内部的元件，为受控***63’实现，如在图3中。同样的将应用于对应连接中。
图13示出根据本申请的控制器的进一步的实施例。如图12中，POISON控制器50”被称为数字控制器。图13用模拟***控制器58”代替图12的PID控制器58’。图13的控制器58’’代表任何形式的模拟控制器。在图13的加法器83’和加法器100’之间的部件与图4的加法器83和加法器100之间的部件相似。与图4中不同的是，在图13中没有迭代过滤器，图4的转换单元80被常规数字过滤器80’代替。常规数字过滤器80’的输出值通过常规数字过滤器80’的输入值的当前和之前值的线性组合与常规数字过滤器80’的输出信号的当前和之前值的线性组合之和而得出。
图12和13示出根据本申请的控制器的两个进一步实施例。不同于之前所示实施例的POISON控制器被用于平行布置。在平行布置中，校正信号与***控制器的输出信号而不是与输入信号相加。在串行布置中，如图4所示，校正信号与***控制器58的输入信号相加。如果控制器是数字控制器的部件，平行布置更容易实施，如图15所示，因为这样不需要在***控制器和受控***之间***模拟加法器。图4的串行布置具有超过图14 & 15的平行布置的优点，其可与现有控制器58使用而不需要改装现有控制器58。
图14的平行布置中，提供加法器54”用于将存储的校正信号与控制器58”的输出相加。
图15示出根据本申请的控制器的进一步实施例，其与图14示出的实施例相似，但是其中控制器58”’是数字控制器16”’的部件。
图14或15的控制器16”，16”’也可包括迭代过滤器，其位于加法器90”，90”’和迭代存储器82”，82”’的输入96”，96”’之间或迭代存储器82”，82”’的输出98”，98”和加法器90”，90”’之间。
尽管上述内容包含一些特性，但是其不应当构成限制实施例的范围而是仅仅提供可预见性的表述。特别是实施例的上面优点不应当构成限制实施例的范围而仅仅是当上述实施例用于实践时解释其可能的效果。因此，实施例的范围应当以权利要求及其等效式来确定，而不是由实施例来定。

Claims (15)

1.一种动力转向***，所述动力转向***包括：
力致动器，其根据力控制信号作用于转向组件的部件，
至少一个位置传感器，其获得车轮运动的实际运动值信号，
至少一个力传感器，其获得在转向组件的部件上的力的实际力值信号，
控制装置，其用于接收实际运动值信号和实际力值信号、计算力控制信号和输出该力控制信号给所述力致动器，所述控制装置包括
控制单元，其根据力参考信号、力传感器的实际力值信号、位置传感器的实际运动值信号和存储的力校正信号来计算力控制信号，和
转换单元，其根据实际力值信号和力参考信号计算第一力校正信号，
过滤单元，其根据第一力校正信号和存储的力校正信号计算第二力校正信号，
迭代存储器，其将第二力校正信号存储为存储的力校正信号以供随后使用。
2.一种动力转向***，所述动力转向***包括：
力致动器，其根据力控制信号作用于转向组件的部件，
至少一个位置传感器，其获得车轮运动的实际运动值信号，
至少一个加速度传感器，其获得在转向组件的部件上的力的实际力值信号，
控制装置，其用于接收实际运动值信号和实际力值信号、计算力控制信号、输出所述力控制信号给所述力致动器，所述控制装置包括
控制单元，其根据力参考信号、力传感器的实际力值信号、位置传感器的实际运动值信号和存储的力校正信号来计算力控制信号，和
转换单元，其根据实际力值信号和力参考信号计算第一力校正信号，
过滤单元，其根据第一力校正信号和存储的力校正信号计算第二力校正信号，
迭代存储器，其将第二力校正信号存储为存储的力校正信号以供随后使用。
3.根据权利要求1或2所述的动力转向***，其中所述控制单元包括根据力参考信号和存储的力校正信号计算校正的力参考信号的校正信号单元，而且其中所述控制单元包括根据校正的力参考信号和实际力值信号计算力控制信号的控制器。
4.根据权利要求1或2所述的动力转向***，其中所述控制单元包括根据力参考值信号和实际力值信号计算内部力控制信号的控制器，而且其中，所述控制单元进一步包括根据存储的力校正信号和内部力控制信号计算力控制信号的控制信号单元。
5.一种具有动力转向***的车辆，所述动力转向***包括
至少一个力致动器，其根据力控制信号致动转向组件的部件，
车轮上的至少一个位置传感器，其获得至少一个实际运动值信号，
转向组件的部件上的至少一个力传感器，其获得至少一个实际力值信号，
控制器，其接收实际运动值信号和实际力值信号，并且获得力控制信号，将力控制信号输出给所述致动器，所述控制器包括
控制单元，其根据参考信号、实际运动值信号、实际力值信号和存储的校正信号获得力控制信号，
转换单元，其根据所述实际力值信号和参考信号获得第一校正信号，
过滤单元，其根据第一校正信号和存储的校正信号获得第二校正信号，
迭代存储器，其将第二校正信号存储为存储的校正信号以供随后使用。
6.一种具有动力转向***的车辆，所述动力转向***包括
至少一个力致动器，其根据力控制信号致动转向组件的部件，
车轮上的至少一个位置传感器，其获得至少一个实际运动值信号，
转向组件的部件上的至少一个加速度传感器，其获得至少一个实际力值信号，
控制器，其接收实际运动值信号和实际力值信号，并且获得力控制信号，将力控制信号输出给所述致动器，所述控制器包括
控制单元，其根据参考信号、实际运动值信号、实际力值信号和存
储的校正信号获得力控制信号，
转换单元，其根据实际力值信号和参考信号获得第一校正信号，
过滤单元，其根据第一校正信号和存储的校正信号获得第二校正信号，
迭代存储器，其将第二校正信号存储为存储的校正信号以供随后使用。
7.一种方法包括：
在转向组件的部件上提供力致动器，
根据参考信号、在车辆转向组件的转向轴上的力传感器的实际力值信号、在车轮上的位置传感器的实际运动值信号和存储的校正信号计算力控制信号，
根据力控制信号致动所述力致动器，
根据实际力值信号和参考信号的差计算第一校正信号，
根据第一校正信号与存储的校正信号之和计算第二校正信号，
过滤第二校正信号，
存储第二校正信号为存储的校正信号以供随后使用。
8.一种方法包括：
在转向组件的部件上提供力致动器，
根据参考信号、在转向组件的转向齿条上的加速度传感器的实际力值信号、在车轮上的位置传感器的实际运动值信号和存储的校正信号计算力控制信号，
根据力控制信号致动所述力致动器，
根据实际力值信号和参考信号的差计算第一校正信号，
根据第一校正信号与存储的校正信号之和计算第二校正信号，
过滤第二校正信号，
存储第二校正信号为存储的校正信号以供随后使用。
9.根据权利要求7或8所述的方法，进一步包括：
将参考信号与存储的校正信号相加获得校正的参考信号，其中，所述力控制信号根据校正的参考信号和实际力值信号而获得。
10.根据权利要求7或8所述的方法，其中所述第二校正信号的过滤包括利用低通过滤器的过滤。
11.一种方法包括：
在转向组件的转向轴上提供力致动器，
根据参考信号、在转向组件的转向轴上的力传感器的实际力值信号和存储的校正信号计算力控制信号，
根据力控制信号致动所述力致动器，
根据实际力值信号和参考信号获得第一校正信号，
根据第一校正信号和存储的校正信号获得第二校正信号，
过滤第二校正信号，
存储第二校正信号为存储的校正信号以供随后使用。
12.一种方法包括：
在转向组件的转向轴上提供力致动器，
根据参考信号、在转向组件的转向齿条上的加速度传感器的实际力值信号和存储的校正信号获得力控制信号，
根据力控制信号致动所述力致动器，
根据实际力值信号和参考信号获得第一校正信号，
根据第一校正信号和存储的校正信号获得第二校正信号，
过滤第二校正信号，
存储第二校正信号为存储的校正信号以供随后使用。
13.根据权利要求11或12所述的方法，进一步包括：
根据参考信号和存储的校正信号获得校正的参考信号，其中，力控制信号根据校正的参考信号和实际力值信号而获得。
14.根据权利要求11或12所述的方法，进一步包括：
将时域信号转换为角域信号。
15.根据权利要求11或12所述的方法，进一步包括通过实际值信号的低通过滤获得参考信号。
CN201010175256.8A 2009-02-13 2010-02-12 用于转向组件中转矩脉动补偿的学习控制器 Expired - Fee Related CN101823501B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB0902371.4A GB2467761B (en) 2009-02-13 2009-02-13 Learning controller for the compensation of torque pulsations in a steering assembly
GB0902371.4 2009-02-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101823501A true CN101823501A (zh) 2010-09-08
CN101823501B CN101823501B (zh) 2015-04-22

Family

ID=40548112

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201010175256.8A Expired - Fee Related CN101823501B (zh) 2009-02-13 2010-02-12 用于转向组件中转矩脉动补偿的学习控制器

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8589030B2 (zh)
CN (1) CN101823501B (zh)
GB (1) GB2467761B (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102991575A (zh) * 2011-09-14 2013-03-27 株式会社捷太格特 车辆转向装置的控制装置
CN103029740A (zh) * 2011-10-05 2013-04-10 万都株式会社 减轻方向盘振动的装置及其方法
CN104163198A (zh) * 2013-05-15 2014-11-26 株式会社捷太格特 电动动力转向装置
CN106494494A (zh) * 2015-09-04 2017-03-15 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于对准车辆的转向***的方法和***
CN109375502A (zh) * 2018-10-31 2019-02-22 奇瑞汽车股份有限公司 智能汽车的控制方法、装置及存储介质
CN109484473A (zh) * 2017-09-11 2019-03-19 株式会社万都 后轮转向***及其控制方法
CN110606120A (zh) * 2018-06-14 2019-12-24 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于确定电动助力转向***的频率响应的齿条干扰测试
CN114206705A (zh) * 2019-08-09 2022-03-18 日本电产株式会社 控制装置、驱动装置、电动助力转向装置以及控制方法

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009135498A1 (en) * 2008-05-06 2009-11-12 Gm Global Technology Operations, Inc. Digital controller for an automotive steering test rig
JP5086385B2 (ja) * 2010-03-08 2012-11-28 日立オートモティブシステムズ株式会社 電動パワーステアリング制御装置
US9150243B2 (en) * 2010-11-23 2015-10-06 Steering Solutions Ip Holding Corporation Harmonic pinion torque correction
WO2012155089A2 (en) 2011-05-12 2012-11-15 Saez Carlos A Method and apparatus for variable reduced effort steering in electric steering systems
JP5835091B2 (ja) * 2012-05-11 2015-12-24 日本精工株式会社 電動パワーステアリング装置
DE102012017939A1 (de) * 2012-09-12 2014-03-13 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) Verfahren und Mittel zur Diagnose eines Fahrwerkzustandes
DE112015003203T5 (de) * 2014-07-10 2017-06-22 Trw Automotive U.S. Llc System und Verfahren zur robusten aktiven Störungsunterdrückung bei einer elektrischen Servolenkung
JP6032257B2 (ja) * 2014-10-09 2016-11-24 日本精工株式会社 電動パワーステアリング装置の制御方法、電動パワーステアリング装置及びそれを搭載した車両
JP6164371B2 (ja) 2014-12-26 2017-07-19 日本精工株式会社 電動パワーステアリング装置
US10882551B2 (en) * 2015-12-17 2021-01-05 Mando Corporation Apparatus and method for reducing vibrations of electronic power steering apparatus
US9887652B2 (en) * 2016-06-17 2018-02-06 Semiconductor Components Industries, Llc Controlling lead angle using a single motor integrated circuit pin
US10850765B2 (en) * 2018-06-07 2020-12-01 Nsk Ltd. Electric power steering system

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0233012A1 (en) * 1986-01-30 1987-08-19 Hitachi, Ltd. Power steering control system
US5919241A (en) * 1996-12-13 1999-07-06 General Motors Corporation Vehicle having electric power steering with active damping
US20030052639A1 (en) * 2001-09-04 2003-03-20 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Electric power steering control device
US20030055544A1 (en) * 2001-09-14 2003-03-20 Sanket Amberkar Complementary force and position control for an automotive steering system
US6694239B1 (en) * 2002-12-17 2004-02-17 Visteon Global Technologies, Inc. System and method of controlling vehicle steer-by-wire systems
US20050273235A1 (en) * 2004-06-03 2005-12-08 Toyoda Koki Kabushiki Kaisha Vehicle steering apparatus and control method therefor
EP1759956A1 (en) * 2001-10-11 2007-03-07 Delphi Technologies, Inc. Method and apparatus for generating a compensated motor velocity output value for an electric power steering motor
JP2007238070A (ja) * 2006-02-09 2007-09-20 Nagoya Institute Of Technology 電動可変ギア伝達装置と電動パワーステアリング装置の制御装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4683590A (en) * 1985-03-18 1987-07-28 Nippon Telegraph And Telphone Corporation Inverse control system
JP2840139B2 (ja) * 1991-04-24 1998-12-24 ファナック株式会社 予見繰り返し制御装置
JPH0972375A (ja) * 1995-07-04 1997-03-18 Nippon Soken Inc アクティブ制振装置
WO2000005124A1 (en) * 1998-07-21 2000-02-03 Techco Corporation Feedback and servo control for electric power steering systems
US6122579A (en) * 1999-05-28 2000-09-19 Delphi Technologies, Inc. Electric power steering control with torque ripple and road disturbance damper
JP2002249058A (ja) * 2001-02-26 2002-09-03 Koyo Seiko Co Ltd 電動パワーステアリング装置
US6658335B2 (en) * 2001-10-11 2003-12-02 Delphi Technologies, Inc. Method and apparatus for motor velocity measurement compensation in electric power steering damping
JP4065991B2 (ja) * 2002-12-09 2008-03-26 カヤバ工業株式会社 電動式パワーステアリング装置
DE60213436T2 (de) * 2002-12-20 2007-03-01 Ford Global Technologies, LLC, Dearborn Regelungsstrategie für rechnergeregelte Lenkung
US7574294B2 (en) * 2003-05-30 2009-08-11 Nsk Ltd. Controller for electric power steering device
EP2030868B1 (en) * 2007-08-28 2016-08-10 Ford Global Technologies, LLC Method for operating an electric power steering system, electronic control unit for an electric power steering system and electric power steering system
US8116944B2 (en) * 2008-04-28 2012-02-14 Nexteer (Beijing) Technology O., Ltd. Systems and methods involving torque disturbance rejection
WO2009135498A1 (en) * 2008-05-06 2009-11-12 Gm Global Technology Operations, Inc. Digital controller for an automotive steering test rig

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0233012A1 (en) * 1986-01-30 1987-08-19 Hitachi, Ltd. Power steering control system
US5919241A (en) * 1996-12-13 1999-07-06 General Motors Corporation Vehicle having electric power steering with active damping
US20030052639A1 (en) * 2001-09-04 2003-03-20 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Electric power steering control device
US20030055544A1 (en) * 2001-09-14 2003-03-20 Sanket Amberkar Complementary force and position control for an automotive steering system
EP1759956A1 (en) * 2001-10-11 2007-03-07 Delphi Technologies, Inc. Method and apparatus for generating a compensated motor velocity output value for an electric power steering motor
US6694239B1 (en) * 2002-12-17 2004-02-17 Visteon Global Technologies, Inc. System and method of controlling vehicle steer-by-wire systems
US20050273235A1 (en) * 2004-06-03 2005-12-08 Toyoda Koki Kabushiki Kaisha Vehicle steering apparatus and control method therefor
JP2007238070A (ja) * 2006-02-09 2007-09-20 Nagoya Institute Of Technology 電動可変ギア伝達装置と電動パワーステアリング装置の制御装置

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102991575A (zh) * 2011-09-14 2013-03-27 株式会社捷太格特 车辆转向装置的控制装置
CN103029740A (zh) * 2011-10-05 2013-04-10 万都株式会社 减轻方向盘振动的装置及其方法
CN103029740B (zh) * 2011-10-05 2015-06-24 万都株式会社 减轻方向盘振动的装置及其方法
CN104163198A (zh) * 2013-05-15 2014-11-26 株式会社捷太格特 电动动力转向装置
CN106494494A (zh) * 2015-09-04 2017-03-15 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于对准车辆的转向***的方法和***
CN109484473A (zh) * 2017-09-11 2019-03-19 株式会社万都 后轮转向***及其控制方法
CN109484473B (zh) * 2017-09-11 2022-07-29 株式会社万都 后轮转向***及其控制方法
CN110606120A (zh) * 2018-06-14 2019-12-24 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于确定电动助力转向***的频率响应的齿条干扰测试
CN110606120B (zh) * 2018-06-14 2021-10-15 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于确定电动助力转向***的频率响应的齿条干扰测试
CN109375502A (zh) * 2018-10-31 2019-02-22 奇瑞汽车股份有限公司 智能汽车的控制方法、装置及存储介质
CN114206705A (zh) * 2019-08-09 2022-03-18 日本电产株式会社 控制装置、驱动装置、电动助力转向装置以及控制方法
CN114206705B (zh) * 2019-08-09 2024-01-12 日本电产株式会社 控制装置、驱动装置、电动助力转向装置以及控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
GB2467761A (en) 2010-08-18
US20100211263A1 (en) 2010-08-19
US8589030B2 (en) 2013-11-19
CN101823501B (zh) 2015-04-22
GB0902371D0 (en) 2009-04-01
GB2467761B (en) 2013-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101823501A (zh) 用于转向组件中转矩脉动补偿的学习控制器
CN107207040B (zh) 电动助力转向装置
CN109204447B (zh) 具有用于多种操作模式的统一架构的电动助力转向***
CN110182253B (zh) 用于转向***的轮胎负载估算的象限型摩擦补偿
JP2004237979A (ja) 調節可能な操舵感のあるステアバイワイヤシステムの制御システム及び方法
EP2402234B1 (en) Dynamic system compensator for actively controlled power steering systems
CN115598983B (zh) 一种考虑时变时延的无人车横纵向协同控制方法及装置
CN113525415A (zh) 基于齿条力观测的自动驾驶汽车分层抗扰路径跟踪***
Mehrabi et al. Optimal disturbance rejection control design for electric power steering systems
CN115535066A (zh) 一种高度可调的线控转向***路感模拟装置
JP2012183991A (ja) 電動パワーステアリング装置
Wang et al. Stability control of steer by wire system based on μ synthesis robust control
CN113359688B (zh) 基于驾驶员nms特征的人机共驾鲁棒控制方法
Shao et al. Active steering stability control of steer-by-wire vehicles based on variable horizon-robust model predictive control
Li et al. Enhancement of steering feel of electric power assist steering system using modeling reference control
JP7148058B2 (ja) 車両用操舵装置
CN113788066A (zh) 一种分布式电驱动线控汽车自适应转向助力控制方法
JP2020147099A (ja) 車両用操舵装置
CN112238897A (zh) 线控转向的漂移补偿
CN115042858B (zh) 一种基于动态齿条力的转向***驾驶员路感反馈调整方法
Sigilló et al. Implementation and testing of different control strategies on a steer-by-wire research platform
JP2004299493A (ja) 自動車の電動パワーステアリング装置
EP2274589B1 (en) Digital controller for an automotive steering test rig
Zhao Distributed Steer-By-Wire System
CN117985103A (zh) 位置闭环控制方法、装置、***和可读存储介质

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20150422

Termination date: 20210212