[发明专利]具有自适应齿轮齿条位置调节的线控转向系统

说明书

本发明涉及一种用于机动车辆的线控转向系统(1)的齿轮齿条位置调节的方法，模块(14)被设置用于调节齿轮齿条位置，使得位置误差(s_r,err)通过反馈结构中的齿轮齿条位置(s_r,des、s_r,est)和齿轮齿条速度(v_r,des、v_r,est)的名义值与估计值之间的差来确定，然后确定控制变量(T_,des)以用于控制齿轮齿条(12)，并且在前馈结构中借助于齿轮齿条力估计值以对控制变量(T_,des)进行扰动变量补偿。

技术领域

本发明涉及用于机动车辆的线控转向系统的齿轮齿条位置调节的方法、用于控制线控转向系统的方法、以及线控转向系统。

背景技术

在线控转向系统中，转向轮的位置不直接联接至转向输入装置、例如方向盘。借助于电信号在方向盘与转向轮之间建立连接。驾驶员的转向请求由方向盘传感器接收，并且转向轮的位置根据驾驶员的转向请求借助于转向调节器进行调节。未设置与车轮的机械连接，因此在致动方向盘后不会将直接的力反馈传递给驾驶员。由于省略了车轮与方向盘之间的机械连接，因此需要调节齿轮齿条的位置，进而调节车轮的位置。希望保持齿轮齿条的位置调节尽可能准确并且不受干扰。

从公开文本DE 10 2014 105 088 A1中已知一种用于机电转向系统的调节器，在该调节器中进行与频率有关的干扰补偿。调节器设计成在考虑作用在转向系统上的干扰的同时调节伺服马达的啮合。

EP 3 006 306 A1公开了一种用于具有齿轮齿条力估计单元的机电转向系统的方法，该方法基于转向角度、方向盘速度以及其他变量来估计齿轮齿条力。

发明内容

本发明的目的是提出用于线控转向系统中的齿轮齿条位置调节的方法和设备，其可靠且准确地调节齿轮齿条位置。

通过具有本发明的用于机动车辆的线控转向系统中的齿轮齿条位置调节的方法、用于控制用于机动车辆的线控转向系统的方法、以及用于机动车辆的线控转向系统来解决该问题。

因此，提供了一种用于机动车辆的线控转向系统的齿轮齿条位置调节的方法，其包括用于调节齿轮齿条位置的模块，该模块根据在反馈结构中的齿轮齿条位置和齿轮齿条速度的期望值与估计值之间的差值确定位置误差，由此确定用于控制齿轮齿条的控制变量，其中，在前馈结构中借助于齿轮齿条力估计值对转向机构的控制变量进行扰动变量补偿。该方法使得能够基于简单的物理转向机构模型进行自适应的、敏捷且高精度的齿轮齿条位置调节。在前馈结构中，估计的干扰变量、例如轮胎回复力的估计干扰量被添加至用于调节齿轮齿条的控制变量。

如果在另一前馈结构中，借助于对静摩擦系数的估计和摩擦模型来进行控制变量的摩擦力补偿，则将是有利的。通过这种方式，调节更加准确。

相应地，估计的摩擦力在前馈结构中被添加至齿轮齿条的控制变量。

摩擦力补偿和/或干扰变量补偿优选地借助于非线性自适应估计器、特别是卡尔曼滤波器来执行。还优选的是，反馈结构包括线性二次调节器，使得两者不相互妨害并且调节器可以对应地设置齿轮齿条的位置，并且/或者在前馈结构中考虑非线性并且在反馈系统中考虑线性系统。

如果将估计的静摩擦系数作为输入包括在齿轮齿条力估计器中，则是有利的。

优选地，将静摩擦系数与由齿轮齿条力估计器估计的齿轮齿条速度一起作为输入提供至摩擦模型。

在一个优选实施方式中，摩擦模型对摩擦力进行了补偿，并且由该摩擦模型产生的扭矩被添加到估计的齿轮齿条力以及控制齿轮齿条的控制变量中。估计的齿轮齿条力在之前借助于根据发动机水平以机械的方式确定的转换系数转换成估计的齿轮齿条扭矩。

摩擦模型优选地是非对称的、改进的动态摩擦模型，特别是隆德-格勒诺布尔摩擦模型。