一種雙電機方向盤回正裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車駕駛模擬技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種雙電機方向盤回正裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，汽車駕駛模擬器的轉(zhuǎn)向盤電動回正機構(gòu)通常采用一個直流電機驅(qū)動方向盤旋轉(zhuǎn)，使方向盤產(chǎn)生回正動作。
[0003]但是，一個直流電機在模擬方向盤回正過程中存在缺陷:
[0004]需要借助摩擦機構(gòu)實現(xiàn)方向盤零轉(zhuǎn)速大扭矩工況；同時因方向盤和電機運動慣量，回正過程容易產(chǎn)生超調(diào)，換向速度慢，換向過程產(chǎn)生沖擊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種雙電機方向盤回正裝置及方法，解決了或部分解決了現(xiàn)有技術(shù)中需要借助摩擦機構(gòu)實現(xiàn)方向盤零轉(zhuǎn)速大扭矩工況，同時因方向盤和電機運動慣量，回正過程容易產(chǎn)生超調(diào)，換向速度慢，換向過程產(chǎn)生沖擊的技術(shù)缺陷。
[0006]依據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種雙電機方向盤回正裝置，應(yīng)用于一方向盤，所述方向盤與一轉(zhuǎn)向柱連接，且所述轉(zhuǎn)向柱上設(shè)置有一聯(lián)軸器；所述裝置包括:
[0007]上位機；
[0008]控制器；
[0009]第一驅(qū)動器；
[0010]第二驅(qū)動器；
[0011]順時針電機；
[0012]逆時針電機，其中，
[0013]所述控制器與所述上位機連接，使得通過所述控制器接收所述上位機所發(fā)送的車速信息；所述第一驅(qū)動器分別與所述控制器和所述順時針電機連接；所述第二驅(qū)動器分別與所述控制器和所述逆時針電機連接；且所述順時針電機或者所述逆時針電機中設(shè)置有一編碼器；使得所述編碼器所測量的所述方向盤的角度信息，對應(yīng)的通過所述第一驅(qū)動器或者所述第二驅(qū)動器傳輸至所述控制器。
[0014]可選的，所述第一驅(qū)動器是PffM直流電機調(diào)速器；和/或，所述第二驅(qū)動器是PffM直流電機調(diào)速器。
[0015]可選的，所述順時針電機是200W直流有刷電機；和/或，所述逆時針電機是200W
直流有刷電機。
[0016]可選的，所述上位機是HPZ220微型計算機；和/或，所述控制器是20MT-4AD-2DA可編程邏輯控制器。
[0017]可選的，所述聯(lián)軸器為彈簧聯(lián)軸器。
[0018]可選的，所述伺服電機設(shè)置在所述轉(zhuǎn)向柱上。
[0019]依據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種雙電機方向盤回正方法，應(yīng)用于一方向盤；所述方法包括:
[0020]采集車輛的車速信息；
[0021]采集所述車輛的車輪的基礎(chǔ)回正力矩信息；
[0022]測量所述方向盤的轉(zhuǎn)角信息；
[0023]依據(jù)所述車速信息、所述基礎(chǔ)回正力矩信息和所述轉(zhuǎn)角信息獲取所述方向盤的標準回正力矩信息；
[0024]根據(jù)所述方向盤的轉(zhuǎn)角信息，以及所述標準回正力矩信息，通過一控制器對一順時針電機和一逆時針電機進行控制，使得所述方向盤至少包括如下狀態(tài):靜止狀態(tài)、方向盤逆時針回正及方向盤順時針回正。
[0025]可選的，所述測量所述方向盤的轉(zhuǎn)角信息包括:通過一編碼器的兩個引腳產(chǎn)生A、B方波信號，使得方向盤旋轉(zhuǎn)360°時，每個所述引腳發(fā)送360個方波；通過一計數(shù)器對所述A、B方波信號進行計數(shù)，且所述計數(shù)的絕對值與所述方向盤的旋轉(zhuǎn)角度絕對值相同。
[0026]可選的，所述通過一計數(shù)器對所述A、B方波信號進行計數(shù)，且所述計數(shù)的絕對值與所述方向盤的旋轉(zhuǎn)角度絕對值相同包括:當所述方向盤順時針旋轉(zhuǎn)時，所述計數(shù)器的值為正值；當所述方向盤逆時針旋轉(zhuǎn)時，所述計數(shù)器的值為負值。
[0027]可選的，所述根據(jù)所述方向盤的轉(zhuǎn)角信息，以及所述標準回正力矩信息，通過一控制器對一順時針電機和一逆時針電機進行控制，使得所述方向盤至少包括如下狀態(tài):靜止狀態(tài)、方向盤逆時針回正及方向盤順時針回正包括:當所述方向盤處于零轉(zhuǎn)角位置時，所述順時針電機的順時針旋轉(zhuǎn)扭矩與所述逆時針電機的逆時針旋轉(zhuǎn)扭矩相等，兩電機扭矩之差為零，所述方向盤處于靜止狀態(tài)；當所述方向盤處于順時針旋轉(zhuǎn)位置時，所述順時針電機的順時針旋轉(zhuǎn)扭矩減小，所述逆時針電機的逆時針旋轉(zhuǎn)扭矩增加，兩電機扭矩之差為逆時針扭矩，所述方向盤逆時針回正；當所述方向盤處于逆時針旋轉(zhuǎn)位置時，所述順時針電機的順時針旋轉(zhuǎn)扭矩增加，所述逆時針電機的逆時針旋轉(zhuǎn)扭矩減小，兩電機扭矩之差為順時針扭矩，所述方向盤順時針回正。
[0028]本發(fā)明有益效果如下:
[0029]本發(fā)明提供的雙電機方向盤回正裝置，通過上位機向控制器發(fā)送車速；且編碼器將方向盤轉(zhuǎn)角信息發(fā)送給控制器；控制器依據(jù)車輪回正扭矩-車速-轉(zhuǎn)角關(guān)系獲取方向盤回正扭矩；控制器根據(jù)回正扭矩分別控制順時針電機和逆時針電機旋轉(zhuǎn)扭矩，且兩個電機的扭矩之差作為方向盤回正扭矩。該雙電機方向盤回正裝置回正過程具有電機不換向，回正速度快，回正平穩(wěn)和無沖擊的特點。
【附圖說明】
[0030]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0031]圖1為本發(fā)明實施例提供的雙電機方向盤回正裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖2為本發(fā)明實施例提供的雙電機方向盤回正方法的操作流程示意圖一；
[0033]圖3為本發(fā)明實施例提供的雙電機方向盤回正方法的操作流程示意圖二 ；
[0034]圖4為本發(fā)明實施例提供的雙電機方向盤回正方法的操作流程示意圖三；以及
[0035]圖5為本發(fā)明實施例提供的雙電機方向盤回正方法的操作流程示意圖四。
【具體實施方式】
[0036]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍；其中本實施中所涉及的“和/或”關(guān)鍵詞，表示和、或兩種情況，換句話說，本發(fā)明實施例所提及的A和/或B，表示了 A和B、A或B兩種情況，描述了 A與B所存在的三種狀態(tài)，如A和/或B，表示:只包括A不包括B ;只包括B不包括A ;包括A與B。
[0037]請參閱圖1，本發(fā)明實施例提供了一種雙電機方向盤回正裝置，應(yīng)用于一方向盤9，所述方向盤9與一轉(zhuǎn)向柱8連接，且所述轉(zhuǎn)向柱8上設(shè)置有一聯(lián)軸器7。其中，所述裝置至少包括上位機1、控制器2、第一驅(qū)動器31、第二驅(qū)動器32、順時針電機4和逆時針電機5。
[0038]具體而言，控制器2與上位機I連接，使得通過控制器2接收上位機I所發(fā)送的車速信息；第一驅(qū)動器31分別與控制器2和順時針電機4連接；第二驅(qū)動器32分別與控制器2和逆時針電機5連接；且順時針電機4或者逆時針電機5中設(shè)置有一編碼器6 ;使得編碼器6所測量的方向盤9的角度信息，對應(yīng)的通過第一驅(qū)動器31或者第二驅(qū)動器32傳輸至控制器2，并最終通過控制器2對順時針電機4和逆時針電機5進行控制。S卩，通過控制器2經(jīng)第一驅(qū)動器31控制順時針電機4產(chǎn)生順時針旋轉(zhuǎn)扭矩，通過控制器2經(jīng)第二驅(qū)動器32控制逆時針電機5產(chǎn)生逆時針旋轉(zhuǎn)扭矩，兩個電機的扭矩之差作為方向盤回正扭矩。
[0039]本發(fā)明實施例的工作原理可如下所述:首先通過上位機I向控制器2發(fā)送車速信息；編碼器6將方向盤9的轉(zhuǎn)角信息發(fā)送給控制器2。當方向盤9處于零轉(zhuǎn)角位置，控制器2經(jīng)第一驅(qū)動器31和第二驅(qū)動器32對順時針電機4和逆時針電機5分配大小相等、方向相反的驅(qū)動電流，兩個電機的扭矩相減，使方向盤處于靜止。當方向盤9處于順時針旋轉(zhuǎn)位置，控制器2依據(jù)車輪回正扭矩-車速-轉(zhuǎn)角關(guān)系計算方向盤9的回正扭矩，控制器2增加逆時針電機5的驅(qū)動電流，減小順時針電機4驅(qū)動電流，兩個電機的扭矩相減，方向盤產(chǎn)生逆時針回正扭矩。當方向盤9處于逆時針旋轉(zhuǎn)位置，控制器2依據(jù)車輪回正扭矩-車速-轉(zhuǎn)角關(guān)系計算方向盤9回正扭矩，控制器2增加順時針電機5驅(qū)動電流，減小逆時針電機驅(qū)動4電流，兩個電機的扭矩相減，方向盤9產(chǎn)生順時針回正扭矩。
[0040]需要說明的是，在上述過程中，順時針電機4和逆時針電機5的驅(qū)動電流方向維持不變。最終使得一方面，方向盤回正過程平穩(wěn)，回正無沖擊；又一方面，方向盤回正速度快，穩(wěn)定性好。
[0041]作為優(yōu)選，在本發(fā)明實施例中:
[0042]所述上位機是HPZ220微型計算機；所述控制器是20MT-4AD-2DA可編程邏輯控制器；所述第一驅(qū)動器和所述第二驅(qū)動器是PWM直流電機調(diào)速器；所述順時針電機4和逆時針電機5是200W直流有刷電機；所述聯(lián)軸器為彈簧聯(lián)軸器，所述編碼器是相對型編碼器。
[0043]為進一步對本發(fā)明實施例提供的雙電機方向盤回正裝置做詳細說明，以支持本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，下面，對其實現(xiàn)原理做詳細說明:
[0044]上位機與可編程控制器通信協(xié)議如下:
[0045]上位機I通過RS232串口連接控制器2，通信參數(shù)設(shè)定如下:波特率9600比特/秒，I位起始位，8位數(shù)據(jù)位，I位停止位，無奇偶校驗。
[0046]指令格式:起始(I字節(jié))+車速(I字節(jié))+方向盤轉(zhuǎn)角(2字節(jié))+冗余(I字節(jié))其中:起始EBH，方向盤旋轉(zhuǎn)角度最高位O為順時針，最高位I為逆時針，低10位為角度值，冗余為前4字節(jié)相與。
[0047]主從方式:上位機I為主機，控制器2為從機，主機向從機發(fā)送車速，從機向主機返回方向盤9旋轉(zhuǎn)角度，通信頻率為100次/秒。
[0048]方向盤9實際旋轉(zhuǎn)角度測量步驟:
[0049]編碼器6的兩個引腳產(chǎn)生A、B方波信號，且方向盤旋轉(zhuǎn)360