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