[发明专利]用于机电控制系统的生成器

说明书

技术领域

本发明总体上涉及机电控制控制系统，更具体地，涉及用于车辆转向总成控制系统的生成器。

背景技术

现有的电子助力转向(EPAS)系统通常由所谓的增压曲线控制器(boost curve controller)控制。增压曲线控制器是特征曲线控制器。增压曲线界定了测得的驾驶员/传感器扭矩(下面称为TBar扭矩＝扭力杆扭矩)和对EPAS电机的扭矩需求量之间的关系。这个方案的主要优点是测试工程师能很容易地调试这种特征曲线，因为调试可以用自然语言描述。这种控制器可以在车辆内直接调试。这个方案的缺点是这种类型的控制器不能考虑转向系统的动态。控制器本身是静态的，没有反映任何动态并且因此不能动态地做出反应。

EP 1431160A1号专利文献公开了在EPAS系统中使用全动态控制器的方法。利用经典的控制手段，例如杆和零点的适当设定或用于闭合控制回路的反向系统模型，来调试这种类型的EPAS控制器。

发明内容

本发明的目的是提高机电系统的控制。

根据本发明，这个目的通过以下技术方案实现。

一方面，本发明提供一种用于机电控制系统的生成器，其用于为控制系统提供设定值和/或设定状态。该生成器包含机电系统或机电系统一部分的前馈模型(forward model)。处于所需的状态和/或所需的性能的所需的机电系统的前馈模型被用作控制系统的设定值和/或设定状态生成器。可以给予现实世界系统很宽范围的模型化系统的性质，例如所需的摩擦、有效回位和有效阻尼性能。这为系统提供了易于用自然语言调试的能力。这个方案的一个主要优点是系统的性质可以在很宽的范围内变化。这提供了使系统适应于与其设计性能和使用现有的控制方法能达到的性能完全不同的性能的机会。

机电控制系统可以是诸如轿车或卡车的车辆的转向总成控制系统。车辆的转向总成控制系统提供了范围很宽的与生成器性能相匹配的可能的改装，例如，可以为便宜的摩擦转向盘柱提供昂贵的齿条和循环球螺杆螺母EPAS的转向感受。

生成器可以具有机电系统或机电系统一部分的结构化图像。根据定义，生成器是诸如转向系统的机电系统的结构化图像。结构化图像可以或多或少是直接图像或所需的结构的图像。

生成器可以具有多于一个的用于不同系统状况的结构化图像。不同的结构化图像可以保存于存储器中并且当需要时能载入或一个结构化图像能适应这种状况。生成器也可以利用多于一个的并行的结构化图像。在转向系统的情况，可以使结构化图像适应不同的驾驶状况，例如停车、动态操纵、车辆加速。然后根据驾驶状况给予前馈模型结构化图像和控制参数。

结构化图像可以具有位置元件、连接件模拟元件、传感器模型元件、刚性阻尼元件、摩擦元件、惯性元件、阻尼刚性元件和虚拟道路元件。结构化图像模型化为就像驾驶员在例如具有特定惯性、刚性、阻尼、信号传导和/或道路/转向感觉反应的特定驾驶状况下原本所需要的一样。通常这些需求能以自然语言描述。例如“这个转向需要较少的摩擦”或“这个转向应该具有更多的有效回位”或“我们想要更多的道路反馈”。这些值然后在结构化图像中校正(例如“将库仑摩擦降低1牛米”)并且现实世界系统性能由此被调试为结构化图像性能。当然，这个方法不能忽略系统的物理现实，例如可达到的条件、信号传递时间等等。尽管如此，它允许比以前的方法以更丰富的方式调试。特别是转向感觉能通过自然语言的方式直接调试。

感知道路和/或周围情况的传感器可与生成器相连并且可以为生成器提供传感器的信号。这尤其可以是反映道路或周围情况的传感器信号，例如转向横拉杆力或转向节加速或TBbar传感器上游和下游的任何动作信息。可以避免某些EPAS系统固有的人为转向感觉。转向反馈可以在很宽的范围内可控。驾驶员转向感觉的耦合或解离变得可控。转向系统的信号传导功能和性能在很宽的范围内可控。

本发明的另一方面是提供一种用于车辆转向总成系统的控制系统。该控制系统具有控制器和如上述的为控制器提供设定值和/或设定状态的生成器。本发明可以单独地在如上述的用于控制系统的生成器中实施或在控制系统中实施。

用于转向总成系统的控制系统可以具有用于感知道路和/或周围情况的传感器，其中传感器的信号提供给结构化图像。可以使用一个或多于一个的传感器来调节转向系统的功能和性能。

本发明的另一方面是提供一种用于控制车辆转向总成系统的方法。该方法具有以下步骤：利用转向总成系统的前馈模型生成设定值和/或设定状态，以及为转向总成系统的控制器提供生成的设定值和/或设定状态。前馈系统模型的使用给出了具有低复杂度的方法。