一种汽车转向操纵机构转动惯量和阻尼参数的测量方法

摘要

本发明涉及一种汽车转向操纵机构转动惯量和阻尼参数的测量方法，它基于小齿轮或齿条助力式电动助力转向系统的转向操纵机构的数学模型，也即由转向盘、转向轴、转向管柱、转向传动轴、内置有扭杆的转矩传感器和齿轮齿条转向器构成的转向操纵机构的二阶振荡系统模型，对转向盘施加力矩脉冲，用转向操纵机构自带的转矩传感器连接一信号采集装置，获取系统相应的时域转矩信号，通过时域转矩信号的FFT变换等方法确定系统的频率特征值，进而确定转向操纵机构的转动惯量和转向轴与转向管柱之间的阻尼参数。本发明无需借助额外的检测装置，简单易行，可以广泛用于汽车小齿轮或齿条助力式电动助力转向系统的产品设计和开发仿真过程中。

主权项

一种汽车转向操纵机构转动惯量和阻尼参数的测量方法，其包括以下步骤：1)设置一包括转向盘、转向轴、转向管柱、转向传动轴、内置有扭杆的转矩传感器和齿轮齿条转向器的小齿轮或齿条助力式电动助力转向系统的转向操纵机构；将转向操纵机构中的转矩传感器的输出端连接一信号采集装置，将齿轮齿条转向器的齿条的一端通过一固定装置固定；向转向盘上施加力矩脉冲，转矩传感器检测扭杆上的转矩，并由信号采集装置输出相应的时域转矩信号Ts(t)；2)对由步骤1)获取的时域转矩信号Ts(t)进行快速傅立叶变换，转换为频域转矩信号，从频域转矩信号中确定系统有阻尼振荡频率ωd的数值；3)在由步骤1)获取的时域转矩信号Ts(t)的振荡衰减过程中提取若干振荡周期的转矩峰值，对其取对数，通过拟合算法拟合成直线，确定直线斜率，也即时域转矩信号Ts(t)衰减系数k的数值；4)基于步骤2)确定的系统有阻尼振荡圆频率ωd和步骤3)确定的衰减系数k，通过求解下列方程组确定系统固有圆频率ωn和系统相对阻尼系数ζ的数值： ω d = ω n 1 - ζ 2 ; k＝‑ζωn.5)基于步骤4)确定的系统固有圆频率ωn和系统相对阻尼系数ζ，以及转矩传感器中扭杆的刚度值Ks，通过下列计算表达式确定转向操纵机构的转动惯量Js和转向轴与转向管柱之间的阻尼Bs的数值： J s = K s ω n 2 , B s = 2 ζ J s K s .