本發(fā)明涉及汽車電子領域，尤其是涉及一種在汽車電動助力轉向系統(tǒng)(eps)中，電機角度的計算方法。

背景技術：

在汽車電動助力轉向(eps,electricpowersteering)系統(tǒng)中，電機角度作為電機控制的輸入是一個重要的物理量，其準確度直接影響電機控制的好壞?，F(xiàn)有技術一般基于硬件解碼芯片，采用硬件電路實現(xiàn)的方式實現(xiàn)電機角度計算，這樣就會帶來一定程度的不足：

①采用硬件芯片對電機角度進行解碼無疑會給硬件成本帶來一定的增加，同時硬件電路會對pcb板的布局有一定要求，這樣也會帶來成本的增加。

②采用硬件解碼的方式就需要對硬件電路進行測試，同時對軟件底層也有一定要求，這樣就會帶來開發(fā)周期的增加。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是在汽車電動助力轉向系統(tǒng)中，采用軟件方法實現(xiàn)電機角度計算，替代硬件電路實現(xiàn)的方法，從而降低了硬件成本，縮短了開發(fā)周期。

為了達到上述目的，本發(fā)明的汽車電動助力轉向系統(tǒng)電機角度計算方法，其特征是包括：用一固定頻率的正弦信號作為激勵信號輸入到電機的旋變器，固定頻率的正弦激勵信號asin(ωt)加到旋變器初級繞組r1-r2時，在次級繞組上會產(chǎn)生一個感應信號，由于次級繞組機械錯位90度，兩路正弦輸出信號彼此間的相位相差90度，旋變器輸入和輸出電壓之間的關系如下：

ur1r2＝asin(ωt)--------(1)

us1s3＝t×asin(ωt)sinθ----(2)

us2s4＝t×asin(ωt)cosθ----(3)

其中：a是激勵信號幅值；t是旋變器轉換比；ω是激勵信號頻率；θ是電機角度；對輸出信號進行采樣，再根據(jù)最小二乘法就可以計算出電機角度θ。

其中最小二乘法的計算，其特征是：

(a)基于系統(tǒng)時鐘產(chǎn)生一頻率為ω的正弦激勵信號asin(ωt)作為電機旋變器的輸入；

(b)對旋變器的輸入激勵asin(ωt)和輸出t×asin(ωt)sinθ同時采樣分別記為xi,yi；對輸入激勵asin(ωt)和輸出t×asin(ωt)cosθ同時采樣分別記為xi,zi，則有如下關系：

yi＝k1*xi；zi＝k2*xi；

其中，i＝0,1,2,…，n；t是旋變器旋變比；k1，k2為常數(shù)；

(c)基于最小二乘法計算k1,k2，具體過程如下：

對采樣信號xi,yi應滿足如下關系：yi＝k1*xi,i＝0,1,2,…,n

令

根據(jù)最小二乘法原理求出使m取得最小值時的k1，把m看作自變量k1的函數(shù)，由多元函數(shù)取得最值條件，可通過求解方程mk1(k1)＝0計算k1的值，同樣k2的值也通過此過程求解；

令

可得：

由于xi,yi,zi為采樣值，代入(4)(5)式即可求得k1,k2；

(d)由步驟(c)可以得到：

yi＝k1*xi＝t×asin(ωt)sinθ

zi＝k2*xi＝t×asin(ωt)cosθ

則有：yi/zi＝k1/k2＝sinθ/cosθ＝tgθ

所以，電機角度θ＝arctg(k1/k2)，其中k1,k2由步驟(c)求得,至此電機角度θ計算完成。

在eps系統(tǒng)中采用本技術后，用軟件方法實現(xiàn)了電機角度的計算，替代了使用硬件電路實現(xiàn)的方法，從而降低了硬件成本。同時采用軟件解碼方式降低了對硬件和底層代碼的依賴，從而縮短了開發(fā)周期。

附圖說明

圖1是汽車電動助力轉向系統(tǒng)電機角度計算方法路徑框圖；

圖2電機旋變器的示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖并通過實施例對本發(fā)明作進一步的描述。

圖1是汽車電動助力轉向系統(tǒng)電機角度計算方法路徑框圖。具體方法是用一固定頻率的正弦信號作為激勵信號輸入到電機的旋變器中如圖2所示。固定頻率的正弦激勵信號asin(ωt)加到旋變器初級繞組r1-r2時，在次級繞組上會產(chǎn)生一個感應信號，由于次級繞組機械錯位90度，兩路正弦輸出信號彼此間的相位相差90度，旋變器輸入和輸出電壓之間的關系如下：

ur1r2＝asin(ωt)--------(1)

us1s3＝t×asin(ωt)sinθ----(2)

us2s4＝t×asin(ωt)cosθ----(3)

其中：a是激勵信號幅值；t是旋變器轉換比；ω是激勵信號頻率；θ是電機角度；

對輸出信號進行采樣，再根據(jù)最小二乘法就可以計算出電機角度θ。

其中用最小二乘法的計算方法是：

(a)基于系統(tǒng)時鐘產(chǎn)生一頻率為ω的正弦激勵信號asin(ωt)作為電機旋變器的輸入；

(b)對旋變器的輸入激勵asin(ωt)和輸出t×asin(ωt)sinθ同時采樣分別記為xi,yi；對輸入激勵asin(ωt)和輸出t×asin(ωt)cosθ同時采樣分別記為xi,zi，則有如下關系：

yi＝k1*xi；zi＝k2*xi；

其中，i＝0,1,2,…，n；t是旋變器旋變比；k1，k2為常數(shù)；

(c)基于最小二乘法計算k1,k2，具體過程如下：

對采樣信號xi,yi應滿足如下關系：yi＝k1*xi,i＝0,1,2,…,n

令

根據(jù)最小二乘法原理求出使m取得最小值時的k1，把m看作自變量k1的函數(shù)，由多元函數(shù)取得最值條件，可通過求解方程mk1(k1)＝0計算k1的值，同樣k2的值也通過此過程求解；

令

可得：

由于xi,yi,zi為采樣值，代入(4)(5)式即可求得k1,k2；

(d)由步驟(c)可以得到：

yi＝k1*xi＝t×asin(ωt)sinθ

zi＝k2*xi＝t×asin(ωt)cosθ

則有：yi/zi＝k1/k2＝sinθ/cosθ＝tgθ

所以，電機角度θ＝arctg(k1/k2)，其中k1,k2由步驟(c)求得,至此電機角度θ計算完成。