CN105083370A - Mdps的补偿控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种MDPS的补偿控制装置，本发明的MDPS的补偿控制装置包括：测量输入方向盘的驾驶者的管柱扭矩的扭矩传感器；基于通过扭矩传感器测定的管柱扭矩生成辅助扭矩，对于生成的辅助扭矩补偿低频带的相位裕度，检测共振频率减少共振而输出最终辅助扭矩值的控制部。本发明在MDPS***上基于根据车速和管柱扭矩的升压输出决定辅助扭矩时，经过相互级联连接的超前滤波器和稳定化滤波器而对因稳定化滤波器的影响造成的低频带的应答性下降和延迟实施补偿。

Description

MDPS的补偿控制装置

技术领域

本发明涉及MDPS的补偿控制装置。具体是，在MDPS***基于车速和管柱扭矩的升压输出，决定辅助扭矩的过程中，对于因受到陷波滤波器的影响而在低频带的应答性降低和延迟实施补偿的MDPS的补偿控制装置。

背景技术

电动转向装置(MOTORDRIVEPOWERSTEERING，以下简称“MDPS”)是将驾驶者转动方向盘时发生的扭矩切换成实际输出而实施车辆转向的装置。

所述MDPS根据采用何种方式控制转向，分为C-MDPS、P-MDPS、R-MDPS等，其中C-MDPS方式是在柱轴上装配电机，通过电机生成辅助扭矩而算出各高端逻辑上的适当指令值。

现有的生成辅助扭矩的Mainassist逻辑里有升压逻辑，以接收车速和管柱扭矩，经过升压曲线，再经过稳定化滤波器的结构组成。

所述稳定化滤波器可以减少MDPS***的共振和噪声性振动波纹，但是以陷波滤波器形态覆盖的区段较宽，对主操纵区段即1Hz周边频段的低频段也运行而造成***应答性降低和延迟的问题。

就是说，应用稳定化滤波器的话，为消除***共振，无法避免对低频带辅助补偿的损失，因此为保持稳定化滤波器主功能的同时确保MDPS***的稳定化，需开发出一种可对低频带相位裕度实施补偿的补偿逻辑。

本发明的背景技术已在韩国公开专利公报第10-2013-0011840号（2013.01.30公开，发明名称：电动助力转向***的转向控制装置）中公开。

发明内容

为改进所述问题，本发明的目的在于提供一种MDPS补偿控制装置，其在MDPS***上基于根据车速和管柱扭矩的升压输出决定辅助扭矩时，经过相互级联连接的超前（Lead）滤波器和稳定化滤波器而对因稳定化滤波器的影响造成的低频带的应答性下降和延迟实施补偿。

为了达到上述目的，本发明提供一种MDPS的补偿控制装置，其中包括：扭矩传感器，测量输入方向盘的驾驶者的管柱扭矩；控制部，基于通过所述扭矩传感器测定的管柱扭矩生成辅助扭矩，对于所述生成的辅助扭矩补偿低频带的相位裕度，检测共振频率减少共振而输出最终辅助扭矩值。

还包括测定车速的车速传感器；所述控制部基于通过所述车速传感器测定的车速和所述管柱扭矩，生成所述辅助扭矩。

所述控制部是，为与所述车成比例地减少而生成所述辅助扭矩。

所述控制部包括：应用根据所述管柱扭矩和车速的增益而生成辅助扭矩的升压部；对于所述生成的辅助扭矩补偿低频带相位裕度的超前滤波器；以及检测共振频率而减少共振的稳定化滤波器。

所述稳定化滤波器是带阻滤波器。

所述带阻滤波器包括陷波滤波器。

所述超前滤波器的补偿频率是与所述陷波滤波器的陷波频率相应地决定。

所述超前滤波器的补偿频率是与所述陷波滤波器的陷波频率相比以相对较小的值决定。

所述控制部还包括补偿高频带的增益的高频补偿部。

所述超前滤波器和所述稳定化滤波器相互级联连接。

采用上述方案后，根据本发明的MDPS补偿控制装置，其有益效果在于：在MDPS***上基于根据车速和管柱扭矩的升压输出决定辅助扭矩的过程中，通过相互级联连接的超前滤波器和稳定化滤波器而补偿因陷波滤波器形成的稳定化滤波器造成的应答性低下和延迟。

本发明的进一步有益效果是：通过超前滤波器确保低频带的增益和相位裕度而开始起动时停止摩擦和动摩擦减少，从而形成柔和的中心（OnCenter）操纵感，且减少反转操纵时因末端的惯性效果造成的惯性扭矩，在移线转向输入时，随着中心附近的滞后作用减少，作用力（effort）的整体连接轻便顺滑而形成柔和的转向感，且摩擦减少而减少长时间驾驶时的疲劳度。

本发明的进一步有益效果是：使用超前滤波器，补偿因稳定化滤波器抵消的低频带相位裕度而保持最佳的稳定化滤波器功能，同时尽量减少在高频带的增益上升，调节在发生振动的可能性高的高速带的补偿量而回避支持的同时充分确保相位裕度。

附图说明

图1是显示本发明一个实施例的MDPS补偿控制装置的框图；

图2是显示本发明一个实施例的MDPS补偿控制装置应用超前滤波器而出现的频率变化的曲线图；

图3是对本发明一个实施例的MDPS补偿控制装置应用超前滤波器前后的性能进行比较的曲线图；

图4是对本发明一个实施例的MDPS补偿控制装置上应用超前滤波器的频带的性能进行比较的曲线图；

图5是对本发明一个实施例的MDPS补偿控制装置应用超前滤波器前后的起动扭矩进行比较的曲线图；

图6是对本发明一个实施例的MDPS补偿控制装置应用超前滤波器前后的作用力进行比较的曲线图。

附图标记说明

10：车速传感器；20：扭矩传感器；

30：控制部；31：升压部；

32：超前滤波器；33：稳定化滤波器；

34：高频补偿部。

具体实施方式

下面结合附图对本发明一个实施例的MDPS补偿控制装置进行描述。在此过程中，附图中图示的线厚或构件的大小等是为了说明上更加明确和便利会有所夸张，且下述用语是根据本发明中的功能进行定义，与使用者、运用者的意图或使用惯例有些差异，因此须以本说明书的整体内容为基础对这些用语进行定义。

图1是显示本发明一个实施例的MDPS补偿控制装置的框图。

如图1所示，本发明一个实施例的MDPS的补偿控制装置包括车速传感器10、扭矩传感器20和控制部30。

车速传感器10测量车辆的车速。

扭矩传感器20测定输入到方向盘（无图示）的驾驶者的管柱扭矩而感应驾驶者的转向意图。

控制部30从车速传感器10和扭矩传感器20接收车速和管柱扭矩，通过应用根据输入的管柱扭矩和车速的增益生成辅助扭矩的升压部31，以及对于生成的辅助扭矩补偿低频带相位裕度的超前滤波器（LeadFilter或者LeadCompensator）32和检测共振频率减少共振的稳定化滤波器33输出辅助扭矩值。

具体是，升压部31为与车速成比例地减少，应用增益生成辅助扭矩，使驾驶者随着车速的增加，感受到方向盘也相应地变沉。

就是说，升压部31在停泊车或低速驾驶时生成较大的辅助扭矩实施辅助而减轻驾驶者的负担，高速行驶时生成较小的辅助扭矩实施辅助而保持车体的稳定性。

超前滤波器32是为了在低频带补偿对辅助补偿的损失，在相位上留有裕度，以提升应答速度，而稳定化滤波器33则相互级联（Cascade）连接。

就是说，本实施例的超前滤波器32根据驾驶者的转向生成辅助扭矩时，为独立改善正常状态应答，对于稳定化滤波器33采用级联连接方式而非反馈连接，从而轻松解决应答性低下和延迟的问题。

尤其，超前滤波器32位于稳定化滤波器33的输入端，具有可以与稳定化滤波器33的频率相应地补偿相位裕度的补偿频率。

具体是，超前滤波器32与稳定化滤波器33的频率相比，值相对较小，应对形成转向的低频带的相位裕度实施补偿为宜。

此时，稳定化滤波器33是只切断特定频带信号带阻滤波器(BandRejectFilter,BRF)，尤其在本实施例可以包括陷波（Notch）。

而且本实施例包括补偿高频带增益的高频补偿部34，解决因增益控制用升压部31被输入强电场信号，无法放大信号而高频带的增益降低的问题。

如上所述，本实施例是增加超前滤波器32与稳定化滤波器33级联连接，从而补偿应用稳定化滤波器33而发生的应答性低下和延迟的问题。

图2是显示本发明一个实施例的MDPS的补偿控制装置应用超前滤波器而出现的频率变化的曲线图。

图2是显示的是实车试验结果，如图所示，A是稳定化滤波器上应用高频补偿部34增益（HFAC）的曲线图。此时，稳定化滤波器33以12Hz带为中心组成陷波滤波器，根据与此相应地优化的***Pole和Zero具有2阶滤波器的形状。

因此，在具有12Hz带稳定化滤波器33的MDPS***上，为避免共振模式，到1Hz带的低频区域为止的增益和相位受到影响。最终，随着低区域带的补偿率减少，在升压部31算出的辅助扭矩量大幅减少。

图2中的B是显示补偿1Hz带的相位裕度的超前滤波器32曲线图，之所以补偿1Hz，是因为1Hz带为实际紧急操纵时经常操纵的速度，最需要补偿因稳定化滤波器33减少的辅助扭矩。

图2中的C是显示超前滤波器32和稳定化滤波器33同时被应用时的曲线图，从C中可以看出，对于10Hz周边的共振带实施陷波功能的同时加强补偿因而低下的1-2Hz带的结果，相位裕度达到了15°以上。

图3是对本发明一个实施例的MDPS补偿控制装置应用超前滤波器前后的性能进行比较的曲线图。

根据实车实验，对基于一般在MDPS***上已实现的逻辑，为补偿低频带增益和相位而提升性能的结果（A）和应用超前滤波器32的结果（C）进行了比较。

如图3所示，A是对高频补偿部34的高频补偿增益和稳定化滤波器33的组成部分（Pole、Zero）进行调整而确保MDPS***增益和相位裕度的优化结果，在没有发生振动的范围内最大限度地扩大高频滤波器的隔离频率以及补偿增益，最大限度地减少稳定化滤波器33的陷波范围而显示性能优于普通MDPS，但相位裕度效果不如应用超前滤波器32的C。尤其，在1Hz附近低频带的增益和相位裕度不可能达到0dB以上。

图4是显示本发明一个实施例的MDPS补偿控制装置中对应用超前滤波器的频带的性能比较的曲线图。

图4为显示实车试验结果的曲线图，图中可以看出，如C所示对稳定化滤波器33应用0.5Hz带超前滤波器32的结果是，在小于1Hz的低频带有效，但是在转向时经常发生振动的1Hz以上带上，相位裕度相对低。而且如B所示，对稳定化滤波器33应用2Hz带超前滤波器32的结果，整体效果不太明显，如A所示，对稳定化滤波器33应用1Hz带的超前滤波器32的结果，从相位裕度增大方面，相对效果最突出。

但，如上所述，超前滤波器32的优化补偿频率是与稳定化滤波器33的陷波频率对相对应地决定的值，并不是1Hz带的超前滤波器32始终显示最佳效果。

图5是对本发明一个实施例的MDPS补偿控制装置应用超前滤波器前后的起动扭矩进行比较的曲线图，图6是对本发明一个实施例的MDPS补偿控制装置应用超前滤波器前后的作用力进行比较的曲线图。

图5是显示实车试验结果的曲线图，如图所示，应用超前滤波器32（B）时的停止摩擦力和在中心操纵区段动摩擦的倾斜度比应用超前滤波器32之前约减少10%而确认起动扭矩减少。

图6是显示实车试验结果的曲线图，如图所示，可以确认在应用超前滤波器32时（B）的微细操纵区段（约10度以下），方向盘反转时被负载的感觉即惯性感降低。

而且从作用力方面而言，应用超前滤波器32（B），则通过中心时滞后作用比应用超前滤波器之前（C）约减少30%，作用力的连接更加顺滑轻便而转向感柔滑且异质感最小化。因此，在适当的低频带上应用超前滤波器32，可以提升MDPS的增益及相位裕度。

如上所述，本发明一个实施例的MDPS的补偿控制装置在MDPS***上基于车速和管柱扭矩的升压输出，决定辅助扭矩的过程中，通过相互级联连接的超前滤波器和稳定化滤波器，从而补偿因以陷波滤波器形成的稳定化滤波器造成的应答性低下和延迟。

而且通过超前滤波器确保代频带的增益和相位的裕度，开始起动时停止摩擦和动摩擦减少而中心（OnCenter）操纵感柔和，反转操纵时通过末端的惯性效果，降低惯性扭矩，移线转向输入时中心附近滞后作用减少而作用力（effort）的连接从整体上轻便顺滑而形成柔和的转向感，且随着摩擦的减少，减少长时间驾驶而产生的疲劳度。

使用超前滤波器补偿因稳定化滤波器抵消的低频相位裕度而保持最佳的稳定化滤波器功能，同时在高频带最小化增益的上升，调整在发生振动的可能性高的高速带的补偿量，从而回避振动的同时充分确保相位裕度。

以上实施例和特定用语仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所述的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例所述技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种MDPS的补偿控制装置，其特征在于：包括：

扭矩传感器，测量输入方向盘的驾驶者的管柱扭矩；

控制部，基于通过所述扭矩传感器测定的管柱扭矩生成辅助扭矩，对于所述生成的辅助扭矩补偿低频带的相位裕度，检测共振频率减少共振而输出最终辅助扭矩值。

2.根据权利要求1所述的MDPS的补偿控制装置，其特征在于：

还包括测定车速的车速传感器；

所述控制部基于通过所述车速传感器测定的车速和所述管柱扭矩，生成所述辅助扭矩。

3.根据权利要求2所述的MDPS的补偿控制装置，其特征在于：

所述控制部是，为与所述车成比例地减少而生成所述辅助扭矩。

4.根据权利要求1或2所述的MDPS的补偿控制装置，其特征在于：

所述控制部包括：

应用根据所述管柱扭矩和车速的增益而生成辅助扭矩的升压部；

对于所述生成的辅助扭矩补偿低频带相位裕度的超前滤波器；以及

检测共振频率而减少共振的稳定化滤波器。

5.根据权利要求4所述的MDPS的补偿控制装置，其特征在于：

所述稳定化滤波器是带阻滤波器。

6.根据权利要求5所述的MDPS的补偿控制装置，其特征在于：

所述带阻滤波器包括陷波滤波器。

7.根据权利要求6所述的MDPS的补偿控制装置，其特征在于：

所述超前滤波器的补偿频率是与所述陷波滤波器的陷波频率相应地决定。

8.根据权利要求7所述的MDPS的补偿控制装置，其特征在于：

所述超前滤波器的补偿频率是与所述陷波滤波器的陷波频率相比以相对较小的值决定。

9.根据权利要求4所述的MDPS的补偿控制装置，其特征在于：

所述控制部还包括补偿高频带的增益的高频补偿部。

10.根据权利要求4所述的MDPS的补偿控制装置，其特征在于：

所述超前滤波器和所述稳定化滤波器相互级联连接。