一種應用于電動助力轉向扭矩補償的自適應濾波方法與流程

本發明涉及汽車電動助力，尤其涉及一種應用于電動助力轉向扭矩補償的自適應濾波方法。

背景技術：

1、汽車轉向系統經歷多年的發展，目前，包括機械系統、液壓系統、電液系統和電動系統以及線控系統等多種類型。隨著科技的不斷進步，電動助力轉向系統(eps系統，electric?power?steering)目前是市場主流，電動助力轉向系統(eps系統，electricpower?steering)是一種依靠電機提供輔助轉矩的動力轉向系統。與傳統的液壓助力轉向系統相比，eps系統具有許多優點，因此在現代汽車中得到了廣泛應用。

2、eps系統主要由傳感器(轉矩和轉角傳感器)、助力電機、電機減速機構、控制器等部分組成。當駕駛員操縱方向盤時，轉矩傳感器會檢測到轉向盤的轉向以及轉矩的大小，將這些信號轉換成電壓信號輸送到電子控制單元。電子控制單元根據轉矩傳感器檢測到的轉距電壓信號、轉動方向和車速信號等，向電動機控制器發出指令，使電動機輸出相應大小和方向的轉向助力轉矩，從而產生輔助動力。當汽車不轉向時，電子控制單元不向電動機控制器發出指令，電動機不工作。

3、eps系統在實際使用中駕駛員轉動轉向盤時，可以控制裝置根據接收到的扭矩信號進行計算以提供相應助力，轉矩傳感器在接收信號時會受到轉矩傳感器內部噪聲以及來自路面、電機減速器等外部機構的干擾。上述轉矩傳感器受到的干擾因素，將會導致對方向盤施加的轉矩的感知存在一定的滯后，因此引起eps系統響應的延遲。eps系統響應的延遲會導致在駕駛員轉動方向盤時，電機不能立即作出相應的動作，從而影響駕駛操縱手感。

技術實現思路

1、本發明的目的在于提供一種應用于電動助力轉向扭矩補償的自適應濾波方法，以解決在汽車行駛過程中，面對多種路面干擾，例如路面沖擊，轉向盤上的操縱力矩變化率呈現非線性趨勢。由于轉向系統受到摩擦、慣性和阻尼等多種干擾因素的影響，轉矩傳感器接收信號時受到自身噪聲以及來自路面、電機減速器等額外機構的干擾。這些因素導致對轉向盤轉矩的感知存在一定的滯后，從而引起系統響應的延遲，會導致在駕駛員轉動方向盤時，電機不能立即做出相應動作，進而影響駕駛操縱手感的問題。

2、本發明提供一種應用于電動助力轉向扭矩補償的自適應濾波方法，包括；

3、s101獲取車輛轉向時轉向電機的扭矩信號，將所述車輛轉向時轉向電機的扭矩信號通過自適應濾波器進行濾波處理，得到預處理轉向電機扭矩值；

4、s102將通過自適應濾波器進行濾波處理得到的預處理轉向電機扭矩值代入至預設的扭矩補償模型中，輸出轉向電機對應的扭矩補償值；

5、s103根據預處理轉向電機扭矩值和其扭矩補償值，輸出助力轉矩值；

6、s104將助力轉矩值輸出至被設置為在使用時響應助力轉矩值的電機，電機進行助力轉矩的執行；

7、s105檢測電機執行助力轉矩時的實時轉向轉矩值，當檢測到轉向轉矩值的固有頻率與阻尼值與預期值不符時，則對實時轉向轉矩值進行轉矩微分補償處理，生成實時轉向轉矩微分補償結果，將實時轉向轉矩微分補償結果傳輸出至電機，電機執行實時轉向轉矩微分補償結果。

8、進一步的，s101獲取車輛轉向時轉向電機的扭矩信號，將所述車輛轉向時轉向電機的扭矩信號通過自適應濾波器進行濾波處理，得到預處理轉向電機扭矩值，包括；

9、將傳感器采集到的轉向電機扭矩是模擬信號轉化數字信號；

10、通過自適應濾波器內預設的深度學習模型對轉向電機扭矩數字信號進行數據處理分析，得到期望輸出信號；

11、將傳感器實時采集的轉向電機扭矩數字信號通過濾波器進行數據處理，得到濾波器輸出信號，將濾波器輸出信號與期望輸出信號進行對比，得到誤差信號；

12、將誤差信號通過自適應濾波器內預設的自適應算法進行計算，得到預處理轉向電機扭矩值。

13、進一步的，s101獲取車輛轉向時轉向電機的扭矩信號，將所述車輛轉向時轉向電機的扭矩信號通過自適應濾波器進行濾波處理，得到預處理轉向電機扭矩值，包括；

14、遞歸最小二乘rls自適應濾波器目標就是使輸入值和期望值實時更新濾波器參數ω(k)，使得積累的誤差平方最小，定義的代價函數如下；

15、其中λ為遺忘因子，0<λ<1用于減弱過去數據的影響。

16、進一步的，s101獲取車輛轉向時轉向電機的扭矩信號，將所述車輛轉向時轉向電機的扭矩信號通過自適應濾波器進行濾波處理，得到預處理轉向電機扭矩值，包括；最有的濾波系數值為；

17、

18、進一步的，s101獲取車輛轉向時轉向電機的扭矩信號，將所述車輛轉向時轉向電機的扭矩信號通過自適應濾波器進行濾波處理，得到預處理轉向電機扭矩值，包括；最優估計系數為；

19、

20、

21、進一步的，s102將通過自適應濾波器進行濾波處理得到的預處理轉向電機扭矩值代入至預設的扭矩補償模型中，輸出轉向電機對應的扭矩補償值，包括；

22、對轉矩傳感器檢測到的轉矩信號進行相位補償，采用的超前校正器的傳遞函數為：

23、

24、其中0<α<1，t為相位補償傳遞函數參數

25、從超前補償環節特性可知，該補償要覆蓋扭矩信號頻率范圍，并且使扭矩補償相位角最大值出現在相位延遲最嚴重的頻率節點上，其超前環節相角表達式為；

26、

27、得到最大超前頻率和最大超前相位角；

28、

29、

30、根據控制器的延遲時間及扭矩信號的頻率范圍在低頻段進行計算可以得出α值，在實際應用中簡化t。

31、進一步的，s103根據預處理轉向電機扭矩值和其扭矩補償值，輸出助力轉矩值，包括；

32、在汽車受到路面干擾時，可將其所受到的所有外部力矩tw全部等效至小齒輪處，可得小齒輪的受力方程為：

33、其中，jp為整個轉向系統的轉動慣量，bs為轉向系統的阻尼，ks為扭桿剛度，θp為小齒輪轉角。

34、進一步的，s105檢測電機執行助力轉矩時的實時轉向轉矩值，當檢測到轉向轉矩值的固有頻率與阻尼值與預期值不符時，則對實時轉向轉矩值進行轉矩微分補償處理，生成實時轉向轉矩微分補償結果，將實時轉向轉矩微分補償結果傳輸出至電機，電機執行實時轉向轉矩微分補償結果，包括；

35、當轉向系統具有較大的固有頻率和較小的阻尼比時，引入轉矩微分控制環節，即在原有的控制中加入轉向盤轉矩的微分信號，補償后的電機助力轉矩為；

36、

37、tm為補償后電機主力轉矩，ts為轉矩傳感器檢測的轉矩，ki為助力增益，kd為轉矩微分補償系數，其中0<kd<0.1；

38、系統頻率和阻尼相應變化為；

39、

40、

41、進一步的，s105檢測電機執行助力轉矩時的實時轉向轉矩值，當檢測到轉向轉矩值的固有頻率與阻尼值與預期值不符時，則對實時轉向轉矩值進行轉矩微分補償處理，生成實時轉向轉矩微分補償結果，將實時轉向轉矩微分補償結果傳輸出至電機，電機執行實時轉向轉矩微分補償結果，包括；

42、對汽車轉向進行實時數據采集，將實時采集的數據代入至遺忘數據分析公式中進行處理，遺忘數據分析公式為；

43、

44、其中將遺忘系數進行n階冪指數，n通過k-i進行調節。

45、本發明的有益效果如下：

46、(1)本發明采用了自適應濾波器，可以根據工作中采集到的最優值信號進行更行迭代，其方法是不斷衰減外界環境所帶來的噪聲干擾，將最優值和傳感器輸入信號進入濾波器后的信號進行誤差比較，補償相應的誤差信號，得到最優的濾波器系數。

47、(2)采用一種補償模型，采用扭矩相位補償，可以按照不同系統所具有的遲滯相應進行相應最優補償。

48、(3)采用轉矩微分補償，根據要求改變系統固有的阻尼比，當主力增大時，適當增大微分補償系數來增大系統阻尼比，轉向輕便性即得到了改善，又避免了轉向盤手感變差。