[发明专利]汽车电动助力转向系统电机角度计算方法

权利要求书

1.汽车电动助力转向系统电机角度计算方法，其特征是包括：用一固定频率的正弦信号作为激励信号输入到电机的旋变器，固定频率的正弦激励信号Asin(ωt)加到旋变器初级绕组R1-R2时，在次级绕组上会产生一个感应信号，由于次级绕组机械错位90度，两路正弦输出信号彼此间的相位相差90度，旋变器输入和输出电压之间的关系如下：

U_R1R2＝Asin(ωt)--------(1)

U_S1S3＝T×Asin(ωt)sinθ----(2)

U_S2S4＝T×Asin(ωt)cosθ----(3)

其中：A是激励信号幅值；T是旋变器转换比；ω是激励信号频率；θ是电机角度；对输出信号进行采样，再根据最小二乘法就可以计算出电机角度θ；

所述最小二乘法的计算方法是：

(A)基于系统时钟产生一频率为ω的正弦激励信号Asin(ωt)作为电机旋变器的输入；

(B)对旋变器的输入激励Asin(ωt)和输出T×Asin(ωt)sinθ同时采样分别记为Xi,Yi；对输入激励Asin(ωt)和输出T×Asin(ωt)cosθ同时采样，分别记为Xi,Zi，则有如下关系：

Yi＝K1*Xi；Zi＝K2*Xi；

其中，i＝0,1,2,…，n；T是旋变器旋变比；K1，K2为常数；

(C)基于最小二乘法计算K1,K2，具体过程如下：

对采样信号Xi,Yi应满足如下关系：Yi＝K1*Xi,i＝0,1,2,…,n

令

根据最小二乘法原理求出使M取得最小值时的K1，把M看作自变量K1的函数，由多元函数取得最值条件，可通过求解方程M_k1(K1)＝0计算K1的值，同样K2的值也通过此过程求解；

令

可得：

由于Xi,Yi,Zi为采样值，代入(4)(5)式即可求得K1,K2；

(D)由步骤(C)可以得到：

Yi＝K1*Xi＝T×Asin(ωt)sinθ

Zi＝K2*Xi＝T×Asin(ωt)cosθ

则有：Yi/Zi＝K1/K2＝sinθ/cosθ＝tgθ

所以，电机角度θ＝arctg(K1/K2)，其中K1,K2由步骤(C)求得,至此电机角度θ计算完成。