电动转向系统中的转向轮振动减小的方法、系统和装置.pdf

本发明涉及电动转向系统中的转向轮振动减小的方法、系统和装置。具体地，提供了用于抑制由车辆转向系统中的周期干扰产生的转向轮振动的方法和系统。减小由周期干扰引起的转向轮振动的示例性方法包括：确定可归因于所述转向系统中的周期干扰的总扭矩；识别所述转向轮处的振动的期望的抑制量；基于所述总扭矩和所述期望的抑制量来确定偏移扭矩；以及以受所述偏移扭矩影响的方式产生马达命令信号。马达驱动命令信号被提供到结合转向轮和/或车辆轮胎的电动马达，马达驱动命令信号影响由马达施加的扭矩，从而以将传送到转向轮的振动减弱期望量的方式通过转向轮有助于车辆轮胎的转向。

1.  一种用于减小由转向系统中的周期干扰引起的转向轮处的振动的方法，所述转向系统包括所述转向轮和电动马达，所述电动马达被配置为施加马达扭矩，所述马达扭矩有助于通过所述转向轮的转向，所述方法包括：
确定可归因于所述转向系统中的周期干扰的总扭矩；
识别所述转向轮处的振动的期望的抑制量；
基于所述总扭矩和所述期望的抑制量来确定偏移扭矩；以及
以受所述偏移扭矩影响的方式产生马达命令信号，其中，所述马达命令信号影响所述马达扭矩。

2.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述转向系统包括结合到所述转向轮的至少一个轮胎，其中，确定总扭矩包括：确定在与所述至少一个轮胎对应的角频率处的测量的扭矩分量和由所述电动马达施加的取消扭矩之总和。

3.  根据权利要求2所述的方法，其特征在于，确定总和包括：
将测量的扭矩分量确定为由在所述角频率处的滤波扭矩信号的正交和同步分量限定的第一相量的第一幅值，所述滤波扭矩信号从被配置为测量所述转向系统中的扭矩的传感器获得；
将所述取消扭矩确定为由用于产生施加到所述电动马达的先前马达命令信号的正交和同步提取信号限定的第二相量的第二幅值；以及
将所述第一幅值和所述第二幅值相加，以获得所述总和。

4.  根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：在确定所述第一幅值之前对所述滤波扭矩信号的正交和同步分量进行低通滤波。

5.  根据权利要求2所述的方法，其特征在于，确定偏移扭矩包括：将所述总和乘以与所述期望的抑制量对应的增益系数。

6.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
将所述偏移扭矩转变为正交和同步偏移扭矩分量；
基于在所述转向系统的角频率处的测量扭矩的混合正交分量和所述正交偏移扭矩分量之间的差来确定调节的正交干扰扭矩分量；
基于在所述角频率处的测量扭矩的混合同步分量和所述同步偏移扭矩分量之间的差来确定调节的同步干扰扭矩分量；
基于所述调节的正交干扰扭矩分量产生正交提取包迹线分量，所述正交提取包迹线分量与所述调节的正交干扰扭矩分量的幅值包迹线对应；以及
基于所述调节的同步干扰扭矩分量产生同步提取包迹线分量，所述同步提取包迹线分量与所述调节的同步干扰扭矩分量的幅值包迹线对应，其中，产生马达命令信号包括：基于所述正交和同步提取包迹线分量产生所述马达命令信号。

7.  根据权利要求6所述的方法，其特征在于，将所述偏移扭矩转变为正交和同步偏移扭矩分量包括：产生与在前的正交和同步提取分量处于相同坐标象限的所述正交和同步偏移扭矩分量。

8.  根据权利要求6所述的方法，其特征在于：
产生正交提取包迹线分量包括：
       将比例、积分和微分增益中的一个或更多个施加到所述调节的正交干扰扭矩分量，以产生一个或更多个第一处理信号；以及
       将所述一个或更多个第一处理信号进行滤波和求和以产生第一提取信号，所述第一提取信号是滤波的比例缩放的正交信号、滤波的积分缩放的正交信号和滤波的微分缩放的正交信号中的一个或更多个的加权组合形式；并且
产生同步提取包迹线分量包括：
       将比例、积分和微分增益中的一个或更多个施加到所述调节的同步干扰扭矩分量，以产生一个或更多个第二处理信号；以及
       对所述一个或更多个第二处理信号进行滤波和求和，以产生第二提取信号，所述第二提取信号是滤波的比例缩放的同步信号、滤波的积分缩放的同步信号和滤波的微分缩放的同步信号中的一个或更多个的加权组合形式。

9.  一种车辆，包括：
转向轮，其结合到一个或更多个轮胎，以使所述一个或更多个轮胎转向；以及
电动马达，其结合到所述一个或更多个轮胎，以产生有助于所述一个或更多个轮胎的转向的马达扭矩；以及
控制模块，其结合到所述电动马达并被配置为：
       确定可归因于所述车辆中的周期干扰的总扭矩；
       识别用于在所述转向轮处的周期干扰的期望的抑制量；
       基于所述总扭矩和所述期望的抑制量来确定偏移扭矩；以及
       产生受所述偏移扭矩影响的方式的马达命令信号，其中，所述马达命令信号被施加到所述电动马达，以控制所述马达扭矩并减弱传送至所述转向轮的周期干扰。

10.  一种用于减小由与车辆的一个或更多个轮胎对应的转向系统中的周期干扰引起的转向轮处的振动的方法，所述转向系统包括所述转向轮和电动马达，所述电动马达结合到所述转向轮和所述一个或更多个轮胎，以施加马达扭矩，所述马达扭矩有助于通过所述转向轮对所述一个或更多个轮胎的转向，所述方法包括：
确定与所述一个或更多个轮胎对应的在角频率处的测量干扰扭矩的正交分量和同步分量；
确定所述马达扭矩的取消分量；
基于所述取消分量和在所述角频率处的所述测量干扰扭矩的正交分量和同步分量来确定可归因于所述转向系统中的所述周期干扰的总扭矩；
识别与所述振动的期望的抑制量对应的增益系数；
将所述总扭矩乘以所述增益系数，以获取偏移扭矩；
将所述偏移扭矩转变为正交偏移扭矩分量和同步偏移扭矩分量；
基于在所述角频率处的所述测量干扰扭矩的正交分量和所述正交偏移扭矩分量之间的第一差产生正交提取包迹线分量，所述正交提取包迹线分量对应于所述第一差的幅值包迹线；
基于在所述角频率处的所述测量干扰扭矩的同步分量和所述同步偏移扭矩分量之间的第二差产生同步提取包迹线分量，所述同步提取包迹线分量对应于所述第二差的幅值包迹线；以及
至少部分地基于所述正交提取包迹线分量和同步提取包迹线分量产生马达命令信号，其中，所述马达命令信号影响所述马达扭矩，以将传送至所述转向轮的振动减轻所述期望的量。

电动转向系统中的转向轮振动减小的方法、系统和装置
相关申请的交叉引用
本申请是在2010年9月15日提交的第12/882,852号申请的部分继续申请。
技术领域
本发明的实施例总体涉及电动转向（EPS）系统，更具体地，涉及用于减少在EPS系统中发生的周期转向轮振动（SWV）的技术。
背景技术
电动转向（EPS）系统使用电动马达，其可以直接结合到转向器或转向管柱以减少驾驶员在对车辆转向中的努力。为了进一步解释，在车辆的操作期间，驾驶员将力施加到转向轮（SW）以努力使车辆转向。这导致“驾驶员扭矩”施加到结合到SW的轴。扭矩传感器检测由驾驶员施加到转向管柱的扭矩，并将此信息通信到电控制单元。电控制单元产生应用到电动马达的马达控制信号，使电动马达产生与驾驶员扭矩组合的“马达辅助扭矩”。然后，该组合的扭矩用于使车辆的“角部”转向。这允许根据行驶条件改变施加的辅助的量。
在车辆中会存在多种类型的不想要的振动、噪音、脉动、干扰和其他形式的波动振动能量；这些现象以下统称且广泛地称为“振动”。振动可以具有多种源，包括诸如不规则路面的外部源以及内部源。
当车辆以典型的公路速度（例如，45-90mph）操作时，在车辆的角部的不规则激励可能在车辆的转向轮处导致内部产生的周期扭转振动。如在此使用，术语“角部”是指在车辆的车轮位置处从横拉杆向外的部件。构成角部的部件可以包括轮胎、车轮、制动盘、轮毂轴承组件、控制臂、转向节、衬套等。振动的内部源的示例是偏心失圆或其他不规则旋转部件。例如，如果轮胎、车轮、轮毂和/或转子以偏心或失衡方式制造或者安装到车辆，则所述部件以不均匀的重量分布旋转。这继而在车辆中可产生周期或谐波振动，也就是说，具有集中（定中心）在一阶频率处的一阶分量以及集中在一阶频率的整数倍的频率处的更高阶或多阶分量的振动。周期振动的一阶分量集中在与旋转对象相同的频率，该一阶分量源于该旋转对象，并且对于转向系统，其通常具有比其高阶分量更大的幅度或强度。例如，以每秒15转（15Hz）旋转的车轮可以产生具有15Hz一阶分量、30Hz二阶分量、45Hz三阶分量等的周期振动。一阶或15Hz分量通常比二阶和三阶分量更强。应理解，偏心旋转部件仅是车辆中的周期振动的一个可能源，因为也存在许多其他源。
内部源引起的周期振动可以传播通过车辆，并且会引起某些车辆部件的驾驶员可注意到的不合期望的摇动或移动。例如，在车轮组件或角部产生的周期振动会结合从而对转向轮管柱组件产生动态扭矩，这引起转向轮在任何一个方向以小幅度周期地转弯。当在平面或平坦路面上发生此类事件时，对于驾驶员都更加明显，并且有时被称为“平坦道路摇动（SRS）”或“扭转蚕食（torsional nibble）”。这些振动可以被车辆的驾驶员感测到，并且在此将被称为转向轮振动（SWV）。SWV的频率通常与轮胎旋转频率（例如，轮胎的滚动频率）的速度和一阶谐波成比例。动态幅度是小的接近或超过0.03度感知阈值。
已经开发了用于减少或减轻车辆中的周期振动的各种技术。这些技术包括车载的或脱离车辆的车辆平衡，使用不同类型减震组件，并且试图机加工或以其他方式产生更同心和精密的部件。在实施电动转向系统（EPS）的车辆中，已经开发了EPS控制算法，允许实施主动SWV抑制方法，但是这些算法可能更昂贵，而且需要新的硬件和/或布线，或者这些算法可能不能有效地抑制。这些算法还可能干扰正常驾驶操作（即，影响驾驶员感测到的转向性能的感知）和/或通过产生在粗糙道路上产生较大的非周期SWV或者实现振动限制循环条件导致系统不太稳定（有振动感）。
因此，期望提供用于抑制EPS系统中的SWV的改进的方法、系统和装置。期望这些方法、系统和装置不需要额外硬件或布线使得它们可以应用于多种类型的车辆而不需要本质修改。此外，根据结合附图和上述技术领域和背景技术进行的下面的详细描述和所附权利要求，本发明的其他期望特征和特性将是明显的。
发明内容
本发明的实施例涉及用于抑制在实施电动转向（EPS）系统的车辆的转向轮出现的转向轮振动（SWV）的方法、系统和装置。
在一个实施例中，提供可以在车辆中实施的电动转向（EPS）系统来减少传送信车辆转向轮的转向轮振动（SWV）。EPS系统包括：电动马达，其被设计为响应于马达控制信号产生马达扭矩，以及传感器，其检测扭矩并产生表示在转向轮与电动马达的齿轮之间感测的扭矩的周期电扭矩信号。
在一些实施例中，可期望的是控制或另外地调节可归因于转向系统内的周期干扰的转向轮振动被抑制/减弱的量（或水平）。因此，提供了一种用于减小由周期干扰引起的转向轮振动的示例性方法，其包括：确定可归因于所述转向系统中的周期干扰的总扭矩；识别所述振动的期望的抑制量；以及基于所述总转向轮扭矩和所述期望的抑制量来确定偏移扭矩。利用所述偏移扭矩来产生调节的正交和同步扭矩分量，后者被提供到用于基于它们而产生提取信号的相应的提取模块，从而产生的增益和相位补偿的马达驱动命令信号受到偏移扭矩的影响。以这种方式，偏移扭矩影响由电动马达施加的马达扭矩，电动马达用于有助于转向，以将传送至转向轮的振动减弱期望的量。
根据一个或更多个实施例，一种车辆包括：转向轮，结合到一个或更多个车辆轮胎，以促进所述一个或更多个轮胎的转向；电动马达，结合到所述一个或更多个轮胎，以产生有助于所述一个或更多个轮胎的转向的马达扭矩；以及控制模块，结合到电动马达。所述控制模块确定可归因于所述车辆中的周期干扰的总扭矩，识别用于在所述转向轮处的周期干扰的期望的抑制量，基于所述总扭矩和所述期望的抑制量来确定偏移扭矩，并产生受所述偏移扭矩影响的方式的马达命令信号，其中，所述马达命令信号被施加到所述电动马达，以控制所述马达扭矩并将传送至所述转向轮的周期干扰减弱期望的量。
在另一实施例中，提供了一种用于减小由与车辆的一个或更多个轮胎对应的转向系统中的周期干扰引起的转向轮振动的方法，所述转向系统包括所述转向轮和电动马达，所述转向轮有助于所述一个或更多个轮胎的转向，所述电动马达结合到所述转向轮和/或所述一个或更多个轮胎，以产生有助于所述一个或更多个轮胎的转向的马达扭矩。所述方法包括：确定与所述一个或更多个轮胎对应的在角频率处的测量干扰扭矩的正交和同步分量；确定所述马达扭矩的取消分量；以及基于所述取消分量和在所述角频率处的测量干扰扭矩的正交和同步分量来确定可归因于所述转向系统中的所述周期干扰的总扭矩。所述方法继续如下步骤：识别与所述振动的期望的抑制量对应的增益系数；以及将所述总扭矩乘以所述增益系数，以获取偏移扭矩。所述方法继续如下步骤：将所述偏移扭矩转变为正交和同步偏移扭矩分量；产生与在所述角频率处的所述测量干扰扭矩的正交分量和所述正交偏移扭矩分量之间的第一差的幅值包迹线对应的正交提取分量；以及产生与在所述角频率处的所述测量干扰扭矩的同步分量和所述同步偏移扭矩分量之间的第二差的幅值包迹线对应的同步提取分量。至少部分地基于所述正交和同步提取分量产生马达命令信号，所述马达命令信号影响所述马达扭矩，以将传送至所述转向轮的振动减轻所述期望的量。
本发明还提供如下方案：
1、一种用于减小由转向系统中的周期干扰引起的转向轮处的振动的方法，所述转向系统包括所述转向轮和电动马达，所述电动马达被配置为施加马达扭矩，所述马达扭矩有助于通过所述转向轮的转向，所述方法包括：
确定可归因于所述转向系统中的周期干扰的总扭矩；
识别所述转向轮处的振动的期望的抑制量；
基于所述总扭矩和所述期望的抑制量来确定偏移扭矩；以及
以受所述偏移扭矩影响的方式产生马达命令信号，其中，所述马达命令信号影响所述马达扭矩。
2、根据方案1所述的方法，其特征在于，所述转向系统包括结合到所述转向轮的至少一个轮胎，其中，确定总扭矩包括：确定在与所述至少一个轮胎对应的角频率处的测量的扭矩分量和由所述电动马达施加的取消扭矩之总和。
3、根据方案2所述的方法，其特征在于，确定总和包括：
将测量的扭矩分量确定为由在所述角频率处的滤波扭矩信号的正交和同步分量限定的第一相量的第一幅值，所述滤波扭矩信号从被配置为测量所述转向系统中的扭矩的传感器获得；
将所述取消扭矩确定为由用于产生施加到所述电动马达的先前马达命令信号的正交和同步提取信号限定的第二相量的第二幅值；以及
将所述第一幅值和所述第二幅值相加，以获得所述总和。
4、根据方案3所述的方法，其特征在于，还包括：在确定所述第一幅值之前对所述滤波扭矩信号的正交和同步分量进行低通滤波。
5、根据方案2所述的方法，其特征在于，确定偏移扭矩包括：将所述总和乘以与所述期望的抑制量对应的增益系数。
6、根据方案1所述的方法，其特征在于，还包括：
将所述偏移扭矩转变为正交和同步偏移扭矩分量；
基于在所述转向系统的角频率处的测量扭矩的混合正交分量和所述正交偏移扭矩分量之间的差来确定调节的正交干扰扭矩分量；
基于在所述角频率处的测量扭矩的混合同步分量和所述同步偏移扭矩分量之间的差来确定调节的同步干扰扭矩分量；
基于所述调节的正交干扰扭矩分量产生正交提取包迹线分量，所述正交提取包迹线分量与所述调节的正交干扰扭矩分量的幅值包迹线对应；以及
基于所述调节的同步干扰扭矩分量产生同步提取包迹线分量，所述同步提取包迹线分量与所述调节的同步干扰扭矩分量的幅值包迹线对应，其中，产生马达命令信号包括：基于所述正交和同步提取包迹线分量产生所述马达命令信号。
7、根据方案6所述的方法，其特征在于，将所述偏移扭矩转变为正交和同步偏移扭矩分量包括：产生与在前的正交和同步提取分量处于相同坐标象限的所述正交和同步偏移扭矩分量。
8、根据方案6所述的方法，其特征在于：
产生正交提取包迹线分量包括：
       将比例、积分和微分增益中的一个或更多个施加到所述调节的正交干扰扭矩分量，以产生一个或更多个第一处理信号；以及
       将所述一个或更多个第一处理信号进行滤波和求和以产生第一提取信号，所述第一提取信号是滤波的比例缩放的正交信号、滤波的积分缩放的正交信号和滤波的微分缩放的正交信号中的一个或更多个的加权组合形式；并且
产生同步提取包迹线分量包括：
       将比例、积分和微分增益中的一个或更多个施加到所述调节的同步干扰扭矩分量，以产生一个或更多个第二处理信号；以及
       对所述一个或更多个第二处理信号进行滤波和求和，以产生第二提取信号，所述第二提取信号是滤波的比例缩放的同步信号、滤波的积分缩放的同步信号和滤波的微分缩放的同步信号中的一个或更多个的加权组合形式。
9、根据方案1所述的方法，其特征在于，还包括：基于包括所述转向系统的车辆经历的实时操作条件来识别所述期望的抑制量。
10、一种车辆，包括：
转向轮，其结合到一个或更多个轮胎，以使所述一个或更多个轮胎转向；以及
电动马达，其结合到所述一个或更多个轮胎，以产生有助于所述一个或更多个轮胎的转向的马达扭矩；以及
控制模块，其结合到所述电动马达并被配置为：
       确定可归因于所述车辆中的周期干扰的总扭矩；
       识别用于在所述转向轮处的周期干扰的期望的抑制量；
       基于所述总扭矩和所述期望的抑制量来确定偏移扭矩；以及
       产生受所述偏移扭矩影响的方式的马达命令信号，其中，所述马达命令信号被施加到所述电动马达，以控制所述马达扭矩并减弱传送至所述转向轮的周期干扰。
11、根据方案10所述的车辆，其特征在于，还包括获取测量的转向扭矩的传感器，其中，所述控制模块结合到所述传感器并被配置为将所述总扭矩确定为在与所述一个或更多个轮胎的角频率处的所述测量的转向扭矩的分量与所述马达扭矩的取消分量之总和。
12、根据方案11所述的车辆，其特征在于，所述控制模块包括：
带通滤波器，对所述测量的转向扭矩进行滤波并获取滤波扭矩信号；
一对混合器，其结合到所述带通滤波器，以将所述滤波扭矩信号与所述角频率处的正弦载波信号混合，从而获取所述角频率处的滤波扭矩信号的混合正交和同步分量；以及
幅值确定块，其结合到所述一对混合器，以将所述角频率处的所述测量的转向扭矩的分量确定为由所述滤波扭矩信号的混合正交和同步分量限定的第一相量的第一幅值。
13、根据方案12所述的车辆，其特征在于，所述控制模块还包括：
偏移分配块，将所述偏移扭矩转变为正交和同步偏移扭矩分量；
第一提取模块，基于所述滤波混合扭矩信号的正交分量与所述正交偏移扭矩分量之间的第一差产生正交提取包迹线分量，所述正交提取包迹线分量对应于所述第一差的幅值包迹线；以及
第二提取模块，基于所述滤波混合扭矩信号的同步分量与所述同步偏移扭矩分量之间的第二差产生同步提取包迹线分量，所述同步提取包迹线分量对应于所述第二差的幅值包迹线。
14、根据方案13所述的车辆，其特征在于，所述控制模块还包括：
第二幅值确定块，其结合到所述第一提取模块和第二提取模块，以将所述取消分量确定为由所述正交和同步提取包迹线分量限定的第二相量的第二幅值；以及
可调节增益模块，其被配置为将所述角频率处的测量的混合转向扭矩的分量与所述取消分量的总和乘以增益系数，以获取所述偏移扭矩。
15、根据方案14所述的车辆，其特征在于，所述偏移分配块结合到所述可调节增益模块、所述第一提取模块和所述第二提取模块，其中，所述偏移分配块被配置为：
确定与所述正交提取包迹线分量和同步提取包迹线分量对应的转变角；以及
根据所述转变角分配所述偏移扭矩来将所述偏移扭矩转变为正交偏移扭矩分量和同步偏移扭矩分量。
16、根据方案15所述的车辆，其特征在于，所述偏移分配块被配置为：
将所述转变角确定为所述正交提取包迹线分量和同步提取包迹线分量的两个幅角坐标反正切；
通过如下来根据所述转变角分配所述偏移扭矩：
       将所述偏移扭矩乘以所述转变角的余弦，以获取所述同步偏移扭矩分量；以及
       将所述偏移扭矩乘以所述转变角的正弦，以获取所述正交偏移扭矩分量。
17、根据方案10所述的车辆，其特征在于，还包括结合到所述控制模块的制动电子控制单元，其中，所述控制模块被配置为基于由所述制动电子控制单元指示的实时制动状态来识别所述期望的抑制量。
18、一种用于减小由与车辆的一个或更多个轮胎对应的转向系统中的周期干扰引起的转向轮处的振动的方法，所述转向系统包括所述转向轮和电动马达，所述电动马达结合到所述转向轮和所述一个或更多个轮胎，以施加马达扭矩，所述马达扭矩有助于通过所述转向轮对所述一个或更多个轮胎的转向，所述方法包括：
确定与所述一个或更多个轮胎对应的在角频率处的测量干扰扭矩的正交分量和同步分量；
确定所述马达扭矩的取消分量；
基于所述取消分量和在所述角频率处的所述测量干扰扭矩的正交分量和同步分量来确定可归因于所述转向系统中的所述周期干扰的总扭矩；
识别与所述振动的期望的抑制量对应的增益系数；
将所述总扭矩乘以所述增益系数，以获取偏移扭矩；
将所述偏移扭矩转变为正交偏移扭矩分量和同步偏移扭矩分量；
基于在所述角频率处的所述测量干扰扭矩的正交分量和所述正交偏移扭矩分量之间的第一差产生正交提取包迹线分量，所述正交提取包迹线分量对应于所述第一差的幅值包迹线；
基于在所述角频率处的所述测量干扰扭矩的同步分量和所述同步偏移扭矩分量之间的第二差产生同步提取包迹线分量，所述同步提取包迹线分量对应于所述第二差的幅值包迹线；以及
至少部分地基于所述正交提取包迹线分量和同步提取包迹线分量产生马达命令信号，其中，所述马达命令信号影响所述马达扭矩，以将传送至所述转向轮的振动减轻所述期望的量。
19、根据方案18所述的方法，其特征在于，还包括：
对在所述角频率处的所述测量干扰扭矩的正交分量和同步分量进行低通滤波；以及
确定由在所述角频率处的所述测量干扰扭矩的低通滤波的正交和同步分量限定的第一相量的第一幅值，其中，确定总扭矩包括：将所述第一幅值加入到所述取消分量。
20、根据方案19所述的方法，其特征在于，确定取消分量包括：确定由所述正交提取包迹线分量和同步提取包迹线分量限定的第二相量的第二幅值。
附图说明
在下文中将结合下面的附图描述本发明的实施例，其中，相同的数字指示相同的元件，并且：
图1是示出车辆中使用的齿条式安装的电动转向（EPS）系统的透视图；
图2是根据一些公开实施例的用于车辆的EPS系统的包括反馈控制系统的转向系统的框图；
图3是示出根据一些公开实施例的图2的SWV抑制控制器模块的一种实现的框图；
图4是根据一些公开实施例的用于减小转向轮处的SWV的方法的流程图；
图5是示出根据一个或更多个实施例的适合于用作图2的抑制控制器模块的控制模块的实施例的框图；以及
图6是示出根据一个或更多个实施例的用于将转向轮处的SWV动态地减小期望的量的方法的流程图。
具体实施方式
下面的详细描述本质上仅是示例性的并且不意图限制应用和用途。此外，并不意图受限于在前面的技术领域、背景技术、发明内容或下面的详细描述中给出的任何明示的或暗示的理论。
在详细描述根据本发明的实施例之前，应该看出，实施例涉及抑制或减小在实施电动转向（EPS）系统的车辆中转向轮振动（SWV）的方法、系统和装置。在此描述的方法、系统和装置可以用于减小电动转向（EPS）系统中的周期振动的影响，特别是可能导致平坦道路摇动（SRS）、扭转蚕食和/或其他不期望情况的影响。根据示例性实施例，控制器被设置为可以产生适当的马达控制信号，当该马达控制信号施加到电动EPS马达时，将抵制EPS系统中的振动，以抵消一个或更多个车轮组件或角部产生的周期振动。
为了讨论的目的，EPS系统可以被人为地分割为位于传感器之上的第一部分和位于传感器之下的第二部分。总体而言，第一部分包括车辆的转向轮，第二部分包括电动马达。如本领域的技术人员将理解的，在齿条式安装的EPS系统中，传感器位于输入轴到转向器，位于传感器之上的第一部分包括诸如转向轮、转向管柱、I轴和挠曲结合件等的元件，而位于传感器之下的第二部分包括诸如电动马达、齿轮、齿条、横拉杆和角部悬架等的元件。相比之下，在管柱式安装的EPS系统中，传感器集成在转向管柱内，且位于转向轮与电动马达的齿轮之间到转向轮轴。位于传感器之上的第一部分包括诸如转向轮的元件，而位于传感器之下的第二部分包括诸如电动马达、I轴、挠曲结合件、横拉杆和角部悬架等的元件。
车辆包括车载局域网（LAN）。LAN传送与（多个）轮胎的在时间间隔上的角位置改变有关的角位置信息。例如，在一个实现中，角位置信息可以是车载LAN定期传送的防抱死制动系统（ABS）脉冲串信息。此ABS脉冲串信息采取时间间隔上接收的脉冲数量（N）的形式，并且可以用于确定时间间隔期间轮胎的特定角运动旋转。
根据某些公开的实施例，EPS系统包括电控制单元（ECU）。ECU中实施的第一模块包括估计器模块，其基于角位置信息产生估计的瞬时角速度信号。估计的瞬时角速度信号相应于某一瞬间的轮胎的特定角频率。第一模块还包括积分模块，其被设计为基于估计的瞬时角速度信号产生（与轮胎相应）估计的角位置信号。
根据公开的实施例，ECU在特定角频率产生增益和相位补偿的马达驱动命令信号。反馈增益和相位补偿的马达驱动命令信号以调整电动马达的电流并且控制马达扭矩，使得通过电信号检测的（传感器之上的）第一部分的第一角位移（θ_{above_sensor}）与（传感器之下的）第二部分的第二角位移（θ_{below_sensor}）之间的角差异的选择周期内容被减小。ECU使用轮胎的估计的角速度和估计的角位置（以及下面描述的其他幅度和相位调整）来确保ECU在适当频率操作，从而确保减少周期波动的角差异。这样，增益和相位补偿的马达驱动命令信号使电动马达调整马达扭矩，以动态地减小（与通过传感器感测的干扰信号相应的特定角频率的）周期电扭矩信号中的周期内容，从而减弱传送到转向轮的振动。
根据某些公开的实施例，ECU中实施的第二模块包括正弦产生器模块、外差模块和提取模块。
正弦曲线产生器模块基于估计的角位置信号在与估计的角速度相应的周期频率（例如，估计的轮胎频率）产生正弦载波信号。正弦载波信号包括在与传感器的预期周期干扰信号相应的周期频率的正弦函数载波信号；和在与传感器的预期周期干扰信号相应的周期频率的并且与正弦函数载波信号相位相差90度的余弦函数载波信号。注意到，周期电扭矩信号具有正弦载波信号的频率处的频率内容，但是周期电扭矩信号内容的幅度和周期电扭矩信号与正弦载波信号之间的相位偏移是未知的。
外差模块单独地将正弦载波信号与周期电扭矩信号混合以产生混合正弦信号和混合余弦信号，混合正弦信号与在传感器模块观察的周期干扰信号的幅度的提取正交分量相关联，混合余弦信号与在传感器模块观察的周期干扰信号的幅度的提取同步分量相关联。
提取模块的每一个实现比例-积分-微分子模块（PID子模块），其分别对混合正弦信号和混合余弦信号进行操作。每个PID子模块可以对混合正弦信号或混合余弦信号应用比例(P)增益、积分(I)增益和微分(D)增益。可以根据取决于特定系统的调整输入参数调节P、I、D增益。因此，提取模块可以执行比例缩放功能、积分缩放功能和/或微分缩放功能（在本领域中统称为“比例-积分-微分（PID）”缩放功能），并且在每个增益块的输出可选地分出低通滤波阶段。此提取模块的输出是与缩放的比例、积分和微分组分加权、组合的信号。换句话说，第一提取模块对混合正弦信号操作，第二提取模块对混合余弦信号操作，以产生包括表示加权组合的第一混合正弦信号的第一提取信号和表示加权组合的第一混合余弦信号的第二提取信号的信号。
可以实现的可选低通滤波可以用于从内部PID信号提取低频内容以产生滤波的信号，其可以被求和以产生组合的提取信号。在一些实现中，提取模块的每一个还可以接收调整输入参数，其用于改变提取模块的特性（例如，在车辆的纵向加速或纵向减速期间减少响应时间以遵循与速度波动相关的相对快的瞬变和/或在转向事件期间增加响应时间）。在离散变化的条件下强迫的连续性（例如，从非转向到转向，或从非加速到加速，反之亦然）可以被作为积分函数的状态改变，并且可以使用本领域技术人员已知的方法容易地实现。
例如，在一个实施例中，第一提取模块包括第一比例-积分-微分（PID）子模块，第一滤波器和第一加法器。第一比例-积分-微分（PID）子模块接收可调整的输入参数并且通过应用比例、积分和微分增益块的相应增益缩放所述混合正弦信号以产生比例缩放的正弦信号、积分缩放的正弦信号和微分缩放的正弦信号。在一个实施例中，各个增益可以基于调整输入参数改变。第一滤波器设置用于比例缩放的正弦信号、积分缩放的正弦信号和微分缩放的正弦信号的每一个。第一滤波器被设计为从比例缩放的正弦信号、积分缩放的正弦信号和微分缩放的正弦信号提取低频内容，以产生滤波的比例缩放的正弦信号、滤波的积分缩放的正弦信号和滤波的微分缩放的正弦信号。第一加法器将滤波的比例缩放的正弦信号、滤波的积分缩放的正弦信号和滤波的微分缩放的正弦信号求和，以产生第一提取信号，第一提取信号是滤波的比例缩放的正弦信号、滤波的积分缩放的正弦信号和滤波的微分缩放的正弦信号的加权组合形式。
第二提取模块包括类似的加法器、增益块和滤波器，并且使用这些组件产生第二提取信号，第二提取信号是滤波的比例缩放的余弦信号、滤波的积分缩放的余弦信号和滤波的微分缩放的余弦信号的加权组合形式。
然后，复用器模块对提取正弦信号和提取余弦信号进行复用以产生复用的提取信号。
在配置EPS系统之前，估计传递函数，传递函数表征到电动马达的马达驱动命令与传感器的周期电扭矩信号输出之间的动态关系。此估计的传递函数可以用于产生逆传递函数，逆传递函数是具有超前补偿的估计的传递函数的逆的离散表示。此逆传递函数用于产生包括多个条目的查找表。每个条目包括：(1)瞬时角速度的值或频率；(2)与瞬时角速度的值或频率和期望超前补偿相应的载波相位角调整值；和(3)与瞬时角速度的值或频率相应的增益调整值。载波相位角调整值是在瞬时角速度的值或频率处逆传递函数的角和超前补偿之和，增益调整值是在瞬时角速度的值或频率处逆传递函数的幅度。
根据某些公开的实施例，在ECU中实施的第三模块包括载波相位角调整和调制模块、组合模块和增益模块。
在一个实施例中，载波相位角调整和调制模块包括第一混合器模块和第二混合器模块。第一混合器模块通过在估计的瞬时角速度值处基于载波相位角调整值和超前补偿信息修改正弦函数载波信号来产生相位调整的正弦函数载波信号。然后，第一混合器模块基于提取正弦信号和提取余弦信号对相位调整的正弦函数载波信号进行幅度调制，以产生相位调整幅度调制的正弦载波信号。例如，在一个实现中，第一混合器模块通过计算cos(u[4])*u[2]-sin(u[4])*u[3])*u[1]产生相位调整幅度调制的正弦载波信号，其中，u[1]是正弦函数载波信号，u[2]是提取的正弦信号，u[3]是提取的余弦信号，并且u[4]是载波相位角调整值调整信号。
第二混合器模块通过在估计的瞬时角速度值处基于载波相位角调整值和超前补偿信息修改余弦函数载波信号来产生相位调整的余弦函数载波信号。然后，第二混合器模块基于提取正弦信号和提取余弦信号对相位调整的余弦函数载波信号进行幅度调制，以产生相位调整幅度调制的余弦载波信号。在一个实现中，第二混合器模块通过计算cos (u[4])*u[3]+sin(u[4])*u[2])*u[5]产生相位调整幅度调制的余弦载波信号，其中，u[2]是提取的正弦信号，u[3]是提取的余弦信号，u[4]是载波相位角调整值调整信号，并且u[5]是余弦函数载波信号。
组合模块将第一和第二相位调整幅度调制的载波信号组合以产生求和的相位调整幅度调制的载波信号，增益模块将增益应用于求和的相位调整幅度调制的载波信号以产生增益和相位补偿的马达驱动命令信号。增益基于与估计的瞬时角速度值相应的增益调整值（|TF(f)-1|）。
图1示出车辆中使用的示例性齿条式安装的电动转向（EPS）系统10的透视图。在转让给本发明的受让人的且通过参考在此整体被合并的2008年3月30日提交的序号为2009/0294206、标题为“Reducing The Effects Of Vibrations In An Electric Power Steering (EPS) System”的美国专利申请公布中，描述了图1所示的齿条式安装的EPS系统10。为了简明，图1的描述将不再在此重复。
在传统EPS系统中，当车辆的角部旋转时，这在角部导致激励，从而可引起车辆的SW处的振动。车辆的角部处的激励由轮胎的周期旋转（部分地）限定。如果电控制单元（ECU）（未示出）知道轮胎的频率和轮胎的瞬时角位置，则ECU具有确定子系统中任何周期内容所需的信息，并且例如，可以分解扭矩振动（即，寻找和提取扭矩传感器的输出信号中存在的频率内容）。基于角部的位置，可确定抵制激励所需的马达电流的校正。具体地，如果通过观察来自角部的激励知道马达到系统的传递函数、轮胎的频率和轮胎的瞬时角位置，则该激励可以通过从马达注入周期信号以同等地抵制来自角部的激励来抵制。
图1所示的齿条式安装的电动转向（EPS）系统10包括用于确定车轮速度和/或车轮的相对角位置的车轮传感器98。这些车轮传感器98通过有线连接被结合到电控制单元（ECU）（未示出）。当存在这些有线连接时，ECU直接访问与轮胎的角运动成比例的信号。ECU可以使用这些信号确定轮胎的绝对角位置，然后可以通过微分将轮胎的角位置转换成轮胎的角速度。然后，这些信号可以用于确定为抵消由一个或多个车轮组件或角部产生的周期振动所需的频率。
然而，在当前多数车辆中，到EPS控制器的这些有线连接不可用，并且引入它们由于将需要新传感器98和/或额外线和/或额外电子设备而需要大量投资。另外，如果不是全部，大多数现有控制器电连接器不具有空间容量以容易地接纳额外引脚以容纳额外线，因此新引脚将不得不添加到连接器以容纳新的有线连接件。简言之，这背离了标准的硬件并且费用昂贵。
公开的实施例消除了对如上所述的额外传感器98、布线和额外电子器件的需要。现将分别参照图2和3-4描述用于包括电控制单元（ECU）282的车辆的EPS系统的转向系统200，ECU 282包括SWV抑制控制器模块280。
在描述这些实施例之前，注意到，尽管本发明的实施例可以应用于任何与图1所示类似的传统齿条式安装的EPS系统，但是本领域的技术人员将理解，本发明的实施例还可以应用于传统管柱式安装的EPS系统。换句话说，公开的实施例不具体依赖于EPS系统的类型且等同地可应用于齿条式安装的EPS系统和管柱式安装的EPS系统。
图2是根据某些公开的实施例的用于车辆的EPS系统的转向系统200的框图。SWV抑制控制器模块280被设计为减小或“减弱”在车辆的转向轮处的SWV。
转向轮阻抗（SWI）（Z_SW(s)）210在反抗转向轮处的动态加载或阻抗，从而抵制驾驶员扭矩和管柱轴扭矩的组合。转向轮阻抗（SWI）（Z_SW(s)）210随着包含在拉普拉斯变量s中的频率改变。（SWI）（Z_SW(s)）210不仅说明转向轮的惯性阻力，而且考虑了转向轮上的手/臂加载以及管柱的滑动接口处转向管柱轴承和交界条件的其他影响。块215表示转向轮关于其旋转轴线的角位移（θ_{above_sensor}）（即，转向轮角）。在可注意到的振动期间，可以按照几分之一度观察动态角位移（θ_{above_sensor}）215。
系统200包括块250与求差块220之间的路径。
EPS系统的位于“扭矩传感器之上”的部分的角位移（θ_{above_sensor}）215与EPS系统的位于“扭矩传感器之下”的部分的角位置（θ_{below_sensor}）290之间存在差异，并且对于作为典型扭矩传感器的线性弹性材料，将与通过传感器传输的扭矩成比例。存在用于响应于施加扭矩的动作产生电信号的多种传感器，其可以与公开的实施例一起有效地使用。作为例子，依赖响应于扭矩、磁致伸缩传导决定在附接末端之间的相对扭转的所校正扭矩构件的接近附接末端处的角位移的那些（传感器），或响应剪切应变的那些（传感器）。EPS中通常使用的传感器，其产生扭矩与所产生的电信号之间的单调关系，可以与公开的实施例一起可靠且有效地使用。这些或其他响应于施加的动态扭矩导致接近传感器位置之上和之下的相对角位移中的非零动态差，并且随其增加的扭矩在相对位移方面单调。在此的引用依赖接近“扭矩传感器之上”和“扭矩传感器之下”的位置处的角位移之差的示例，意在不失一般性。这种具体的机械化和阐述仅用于帮助说明而不是排除任何能够对电传导单调扭矩的传感器。在齿条式安装的EPS系统，诸如图1所示的系统中，位于扭矩传感器之上的元件可以包括转向轮（SW）、转向管柱、I轴和挠曲结合件等，并且位于扭矩传感器之下的元件可以包括齿轮、齿条、EPS马达、横拉杆和角部悬架。与管柱式安装的EPS系统相比，转向管柱的部件移动到扭矩传感器以下，并且EPS马达移动到管柱，使得位于扭矩传感器之下的元件可以包括例如EPS马达、I轴、挠曲结合件、横拉杆和角部悬架。不管是齿条式安装的EPS系统还是管柱式安装的EPS系统，一个共同之处在于，在该两种类型的EPS系统中，EPS马达都在扭矩传感器之下。
根据前向驱动考虑，当驾驶员使SW转弯时，这引起施加到结合至SW的轴的机械扭矩。这还导致在角位置（θ_{below_sensor}）290与角位移（θ_{above_sensor}）215之间的差位移或角差异222。求差块220表示角位置（θ_{below_sensor}）290与角位移（θ_{above_sensor}）215之间的角差异，并且输出角差异222信号。角差异222信号表示角位置（θ_{below_sensor}）290与角位移（θ_{above_sensor}）215之间的角差异。
角差异222信号被提供给机械路径230、电路径235和SWV抑制控制器模块280（或在机械路径230、电路径235和SWV抑制控制器模块280上通信）。如下所述，SWV抑制控制器模块280实施图3示出的控制逻辑，以产生增益和相位补偿的马达驱动命令信号291，其控制在电路径235中的EPS马达从而减少在车辆的SW处的SWV。
机械路径230表示EPS系统的机械部分，沿从扭矩传感器到横拉杆的机械路径。（横拉杆之外的任何东西是角部并且不是机械路径230的一部分）。机械路径230传输驾驶员侧和对逆驱动-角部扭矩的反应。在齿条式安装的EPS系统中，驾驶员扭矩表示通过轴和小齿轮施加的机械动作或反应。小齿轮接触齿条，因此运动学地耦合到齿条的平移运动。
电路径235包括传感器信号和电动马达（未示出）。传感器信号表示作为确定对电动马达的控制的输入的角差异222。对于前向驱动特性，所述输入指示驾驶员在SW上施加了多少扭矩，并且可以与驾驶员在SW处施加的扭矩成比例。响应于该输入，电动马达旋转以产生马达辅助扭矩236。马达辅助扭矩236表示电动EPS马达产生的附加扭矩，施加该扭矩以帮助驾驶员对车辆转向。以这种方式，并考虑前向驱动属性，电动马达（未示出）在提供对车辆转向所需的扭矩方面辅助驾驶员。
在求和块240对扭矩232、236求和以产生提供给块250的经求和的扭矩242。经求和的扭矩242表示使得能够转向并且反应通过横拉杆的角部加载的组合扭矩。因此，扭矩232与马达辅助扭矩236一起提供经求和的扭矩242，其用于克服或反应车辆的角部负载。例如，在齿条式安装的EPS系统中，此扭矩242施加到齿条以实现角部的转向，而在管柱式安装的EPS系统中，扭矩242施加到管柱轴（扭矩传感器之下）以实现角部的转向。
块250表示作为频率的函数的左前角部和右前角部的阻抗（Z_CORNER(s)）。阻抗250是本质上是动态的，且基于角部的质量、角部的旋转阻力、角部的阻尼和轮胎的动态特性等等。
块260、265分别表示车辆的左前角部和车辆的右前角部处的激励，在此也被称为左前角部激励260和右前角部激励265。这些激励260、265可以来自多种源，包括但不限于轮胎和/或轮的非均匀性、角部的任何旋转部分的任何不平衡、角部的旋转部分的组件中的任何安装偏心等。处于各个角部的激励260、265可以引起传递到转向轮的角位移（θ_{above_sensor}）215，并且可能被驾驶员观测为SWV。
反馈回路：
基于这些输入，块250有助于EPS系统的位于扭矩传感器之下的部分的角位置（θ_{below_sensor}）290。例如，在EPS系统的马达侧，在齿条式安装的EPS系统中，块290表示小齿轮的角位置，而在管柱式安装的EPS系统中，块290表示扭矩传感器之下的转向管柱的角位置。
在没有用于抑制其影响的某种装置时，当来自左前轮胎260和右前轮胎的激励265施加到相应的角部时，这将引起角位移（θ_{above_sensor}）215，其可被驾驶员观测为SWV。为了减少SW处产生的SW振动，表征在施加到角部的激励260、265与在SW处产生的振动效果之间的关系是有帮助的。
控制块285包括电路径235和ECU 282，ECU 282包括SWV抑制控制器模块280。
控制器模块：
当角差异222尽可能地接近0时，扭矩传感器的扭矩也将趋于0，因为这两个是线性相关的，并且如果扭矩传感器的扭矩趋于0，则角位移（θ_{above_sensor}）215也同样趋于0。
这样，SWV抑制控制器模块280（图3更加详细示出）产生增益和相位补偿的马达驱动命令信号291以调整施加到EPS马达的电流从而减小角差异222。更具体地，当在感兴趣的特定频率操作SWV抑制控制器模块280时，在电路径235向EPS马达施加增益和相位补偿的马达驱动命令信号291，使得EPS马达供应有适当电流以产生减少角位移（θ_{above_sensor}）215的条件。简言之，如果完全有效，且仅为了说明目的，则这将需要控制逻辑功能以确保角位置（θ_{below_sensor}）290和角位移（θ_{above_sensor}）215的幅度大致相等，使得它们的差异222大约为0（例如，仅可能地接近0），从而导致在SW处产生大约为0的扭矩。其结果是，可以抑制/减弱SWV，从而车辆的操作者在该感兴趣的特定频率在SW经历/感受到最小振动或没有振动，而不管SWI (Z_SW(s)) 210的具体值。注意到，任何低频SW运动，例如，那些典型的转向操纵，在正常的高速公路上行驶时，实际上不受SWV抑制控制器模块280的影响。
为了确保角位置（θ_{below_sensor}）290和角位移（θ_{above_sensor}）215之间的差异222得到减小（从而可以减小SWV），电路径235和SWV抑制控制器模块280必须在适当周期频率操作。确定适当频率需要知道一段时间上轮胎的角速度和位置。如将参照图3所描述，SWV抑制控制器模块280可以用于确定适当频率，即使在不存在到前轮胎的为确定其角速度和位置的有线连接件时。
进一步阐述，车辆LAN上可用于ECU的ABS脉冲序列信息可以用于估计一段时间上轮胎的角速度和位置，然后这些估计可以用于确定适当频率。例如，在一种实现方式中，在LAN定期地通信ABS脉冲序列信息，其指示在特定时间段期间轮胎旋转特定角运动。ECU可以使用该信息计算估计的轮胎角速度，然后可以对估计的轮胎角速度求积分以产生估计的轮胎角位置。
更具体地，块270是左前轮胎的增量角位置编码器270（没有绝对基准），块275是右前轮胎的增量角位置编码器275（没有绝对基准）。编码器270、275分别产生与左前轮胎和右前轮胎相应的高分辨率增量角位置信息277C、277D。高分辨率增量角位置信息277C、277D包括通常通信到制动ECU 273的脉冲。制动ECU 273处理这些信号，并且通常以比在277C、277D处可用的间隔更粗的间隔并对应的更粗得时间周期向LAN 279通信增量旋转角277A、277B的相关信息，从而可用于EPS控制器282。在一种实施方式中，角位置信息277A、277B可以是防抱死制动系统（ABS）脉冲序列信息（例如，车轮位置测量和时间戳）。如下面更加详细地描述，ECU 282接收角位置信息277A、277B，并且使用这些脉冲确定/估计轮胎的角速度和角位置。如下面更加详细描述，SWV抑制控制器模块280可以使用轮胎的估计的角速度和估计的角位置（与下面描述的其他幅度和相位调整一起）确保SWV抑制控制器模块280在适当频率操作，从而确保SWV抑制控制器模块280可以减小角差异222。
然而，因为从间歇性通信的信息推导的轮胎的角速度和位置是估计值，所以它们不表示与轮胎的角频率相等的精确的角频率（即，该估计值将发生在与轮胎的频率接近但是不相等的频率处）。
这样，需要SWV抑制控制器模块280（图3）在感兴趣的角频率处检测动态扭矩传感器的输出信号351的周期内容，然后构建被设计为减小周期波动的增益和相位补偿的马达驱动命令信号291（在此周期频率处）。更具体地，控制器从车辆的LAN提供的ABS脉冲序列提取信息，以产生用于产生载波信号的瞬时轮胎位置和角速度的估计，载波信号然后被处理以提取扭矩传感器的周期波动。估计的轮胎频率还应用于存储的逆马达驱动-传感器的扭矩传递函数（其为轮胎频率的函数），以产生相位和增益调整，其可以与所提取的扭矩传感器的周期波动一起应用于载波信号从而以产生增益和相位补偿的马达驱动信号。增益和相位补偿的马达驱动信号291被反馈到电动马达，以抑制扭矩传感器的输出信号中的周期内容，从而抑制车辆转向轮处的振动。
图3是示出根据某些公开实施例的图2的SWV抑制控制器模块280的一种实施方式的框图。图4是根据某些公开实施例的用于减弱（即，减少/抑制）转向轮处的SWV的方法400的流程图。为了简明，下面参照图3描述方法400，以在应用于图3所示的控制架构时解释各个方法400步骤如何进行。然而，本领域的技术人员将理解，方法400可以应用于除了图3所示的SWV抑制控制器模块280之外的控制架构。
如上所述，通过车内LAN 279将具有周期频率内容的轮胎角位置信息277A、277B定期通信到SWV抑制控制器模块280。方法400在步骤410开始，在步骤410，SWV抑制控制器模块280从通过LAN通信的轮胎角位置信息277A、277B产生前轮胎/角部的估计角速度和估计角位置位移。
参照图3，可以在块310和320执行步骤410，如下。从车辆的LAN 279，估计器模块310接收与对于所述两个前轮胎中每个来说的特定时间增量（例如，时间间隔（T）上接收到的脉冲数量（N））上轮胎的角位置改变有关的间歇性信息。估计器模块310使用这些变量计算和估计每个轮胎的瞬时角速度，然后计算瞬时角速度的加权平均以产生估计的瞬时角速度311信号。估计的瞬时角速度311信号表示虚拟旋转轮胎的估计的瞬时角速度，在此也被称为“估计的轮胎频率”。因为仅使用来自LAN的间歇性数据估计该估计的轮胎频率311，所以它只能被假设为“近”实际轮胎频率。
第一阶段：载波信号产生和外差法：
然后，（在积分器模块320）对估计的轮胎频率311（或估计的角速度311）信号求积分，以产生与实际轮胎的估计角位置相应的估计的角位置321信号。
在步骤420，SWV抑制控制器模块280基于估计的角位置321信号在估计的轮胎频率311产生两个正弦型载波信号331、336，其中估计的轮胎频率311是“近”实际轮胎频率。具体地，在估计的轮胎频率311（即，与实际轮胎的估计角速度相应的周期频率）产生正弦函数载波信号311和余弦函数载波信号336。换句话说，载波信号331、336用作实际轮胎的循环频率的基频振荡器。参照图3，在块330和335可执行步骤420，如下。
正弦函数产生器模块330接收估计的角位置321信号，并且在与实际轮胎的估计角速度311相应的周期频率产生正弦函数载波信号331。类似地，余弦函数产生器模块335接收估计的角位置321信号，并且在与实际轮胎的估计角速度311相应的周期频率产生余弦函数载波信号336。余弦函数载波信号336与正弦函数载波信号331具有90度相位差。正弦函数载波信号331和余弦函数载波信号336是一组同步正交产生器（即，在周期干扰信号的频率处任意参考的同相和反相波产生器）。
传感器350产生周期电扭矩信号350a，其表示扭矩传感器感测的周期机械扭矩或者与传感器感测的周期机械扭矩成比例（即，表示扭矩传感器经历的扭矩）。传感器350使周期电扭矩信号350a通过带通滤波器351，产生滤波的扭矩信号352。在一种实施方式中，角频率对于此带通滤波器351的高通被设置为10Hz，而对于低通被设置为20Hz。对于每种车辆应用，这些频率的准确值将改变，10Hz、20Hz角频率对于一种非限制性实施方式是示例性的。源于传感器350的周期电扭矩信号350a表示测量的动态转向轮扭矩，在此也可以被称为“扭矩信号”350a。扭矩信号350a在载波信号331、336的频率具有周期内容；然而，扭矩信号350a的周期分量的幅度以及在周期电扭矩信号350a与载波信号331、336之间的相位偏移是未知的，并且必须通过SWV抑制控制器模块280随后的操作来确定。在一种实施方式中，传感器350接收转向轮和马达的齿轮之间感测的机械同线（in-line）扭矩。在管柱式安装的EPS系统中，传感器350通常安装在转向轮和EPS马达的齿轮之间到转向轮轴（即，集成在转向管柱内）。在齿条式安装的EPS系统中，传感器350通常在输入轴处安装到转向器（即，与安装在乘客舱外部的转向器集成）。
在步骤430，SWV抑制控制器模块280通过将载波信号331、336各自地与滤波的扭矩信号352混合执行外差函数，以分别产生混合的信号341、346。参照图3，可以在块340、345执行步骤430，如下。
混合器模块340将正弦函数载波信号331与滤波的扭矩信号352混合（例如，取乘积），以产生与在传感器模块350观察的信号的混合正交分量（quadrature component）相关的第一混合正弦信号341。
类似地，混合器模块345将余弦函数载波信号336与滤波的扭矩信号352混合（例如，取乘积），以产生与在传感器模块350观察的信号的混合同步分量（coincident component）相关的第二混合正弦信号346。
在步骤440，SWV抑制控制器模块280提取混合信号341、346的内容。参照图3，可以在块348、355、368、385、386和388执行步骤440，如下。
在描述提取模块348、355的操作之前，现将提供对用于改变提取模块348、355的特性的车辆前向加速增益调制器模块385和转向轮调整（SWA）增益调制器模块388的解释。车辆加速增益调制器模块385通过总线接收车辆速度信息，计算车辆加速度并且（基于车辆加速度）产生用于改变第一提取模块348和第二提取模块355的控制特性（例如，控制增益，和可选地，滤波特性）的第一调整输入，以追踪与车辆加速/减速期间的速度波动相关的瞬变。转向轮调整（SWA）增益调制器模块388接收转向轮位置信号，并且产生用于在根据映射的表条目的转向期间改变第一提取模块348和第二提取模块355的控制特性的第二调整输入（SWA, d(SWA)/dt）。在施加来自车辆前向加速增益调制器模块385和转向轮调整（SWA）增益调制器模块388的调整之前，条件通过滞后阈值/持续阈值模块386，以确保在期望的时间间隔提取模块348、355的改变状态不经历抖动和不规则瞬变。通过引入切换滞后克服精确（crisp）阈值附近的“抖动”或不期望的相对频繁和突然转变逆转，如本领域技术人员所知。还可以以伴随的时间延迟实现转变切换，实现从由精确（crisp）阈值检测的滞后改变，在此被称为持续，此时间滞后的转变也是本领域技术人员所知的。在增加响应时间的控制操作中极端变化的示例可以包括在转向开始时保持提取器输出值，并且维持此值直到转向停止。本领域的技术人员将认识到，需要管理这些“保持”事件的持续时间，原因是控制操作的长时间停止可能导致无法追踪或跟随变化周期激励。这些变化激励大体涉及两个前轮胎的旋转速度之差，并且当条件如此指示时（例如，在组合的转向和加速期间，备胎的使用，前轮胎之间的不同轮胎尺寸、不同磨损轮胎情形）可以得到理解。可以在传感器的幅度调制的正常模式中检测这些条件，并且必须仅通过处理操作的短暂停止实现补偿扭矩和短持续幅度调制。
在块348、355，处理混合信号341、346，以产生提取的信号362、364。混合的正弦信号341和混合的余弦信号346可以包括除了滤波的扭矩信号352中出现的频率内容之外的频率内容。混合的正弦信号341和混合的余弦信号346的相对长期处理有助于拒绝（排除）不是归因于目标周期感测扭矩的在这些信号中存在的任何频率内容。
提取模块348、355的每一个实施比例-积分-微分子模块（PID子模块），其与可选低通滤波一起分别对混合的正弦信号和混合的余弦信号操作。每个PID子模块包括三个分立的参数（通过图3中的三角形表示）：取决于当前瞬时输入的比例（P）值，取决于过去输入的累积的积分（I）值和取决于当前瞬时输入和先前输入之间的差的微分（D）值。比例（P）值确定对当前瞬时输入的反应，积分值基于最近输入之和确定反应，微分值基于输入改变率确定反应。这三个操作的加权和用于调整驱动。可以根据取决于特定系统的调整输入参数调节计算中使用的PID参数。通过调节PID子模块中的三个常量，子模块可以提供为特定需求设计的控制操作。一些实施方式可以要求仅使用PID模式中的一个或两个来提供适当的系统控制。这可以通过将不期望的控制输出的增益设置为0来实现。在不存在单独的子模块操作的情况下，PID子模块将被称为PI、PD、P或I子模块。
第一提取模块348接收第一混合正弦信号341、来自车辆x加速度增益调制器模块385的第一调整输入、来自SWA增益调制器模块388的第二调整输入和阈值模块386的条件感测输出。基于这些输入，第一提取模块348仅处理与正弦函数载波信号331同相的（和处于正弦函数载波信号331的特定频率的）滤波的扭矩信号352中的频率内容的幅度，以产生/提取提取的正弦信号362，提取的正弦信号362主要是第一混合正弦信号341的相对长期平均。该处理包括将混合正弦信号341的积分乘以一个常量、将混合正弦信号341的幅度乘以第二常量和将混合正弦信号341的微分乘以第三常量。这些常量可以在阈值模块386提示的时间根据来自车辆前向加速增益调制器模块385和转向轮调整（SWA）增益调制器模块388的输入改变。提取的正弦信号362表示被调整为最小化与操作事件交互的与正弦函数产生器模块330同相的滤波的扭矩信号352的“强度”或幅度。
在一个实施例中，第一提取模块348包括第一比例-积分-微分（PID）子模块（通过三个三角形表示）。第一比例-积分-微分（PID）子模块从模块385、386、388接收可调整的输入参数，并且通过应用比例、积分和微分增益块的相应增益缩放（scale）混合正弦信号341，以产生比例缩放的正弦信号、积分缩放的正弦信号和微分缩放的正弦信号。在一个实施例中，可以基于来自模块385、386、388的调整输入参数改变增益中的每一个的相应增益。
类似地，第二提取模块355接收第二混合余弦信号346、来自车辆x加速度模块385的第一调整输入、来自SWA模块388的第二调整输入和来自阈值模块386的条件感测输出。第二提取模块355包括与第一提取模块348类似的增益块，为了简明，将不在此重复第二提取模块355的这些细节。基于输入，第二提取模块355仅处理与余弦函数载波信号336同相的（和处于余弦函数载波信号336的特定频率处的）滤波的扭矩信号352中的频率内容的幅度，以产生/提取第二混合正弦信号346的提取的余弦信号364，提取的余弦信号364主要是第二混合正弦信号346的相对长期平均。该处理包括将混合余弦信号346的积分乘以一个常量、将混合余弦信号346的幅度乘以第二常量和将混合余弦信号346的微分乘以第三常量。这些常量可以在阈值模块386提示的时间根据来自车辆前向加速增益调制器模块385和转向轮调整（SWA）增益调制器模块388的输入改变。提取的余弦信号364表示被调整为最小化与操作事件交互的与余弦函数产生器模块335同相的滤波的扭矩信号352的“强度”或幅度。
在一个实施例中，第一提取模块348包括可选滤波器（即，连接到PID子模块的每个三角形增益块的一个滤波器），以及连接到每个滤波器的加法器。第二提取模块355也可以包括类似的加法器和滤波器。在一个实施例中，为了提取P、I、D增益块产生的处理信号的低频内容（即，幅度或包迹线），处理信号可以可选地在块348、355内进行低通滤波。
例如，相对于第一提取模块348，可选滤波器设置在每个增益块的输出处用于比例缩放的正弦信号、积分缩放的正弦信号和微分缩放的正弦信号。滤波器被设计为从比例缩放的正弦信号、积分缩放的正弦信号和微分缩放的正弦信号提取低频内容，以分别产生滤波的比例缩放的正弦信号、滤波的积分缩放的正弦信号和滤波的微分缩放的正弦信号。加法器将滤波的比例缩放的正弦信号、滤波的积分缩放的正弦信号和滤波的微分缩放的正弦信号求和以产生第一提取信号362，第一提取信号362是滤波的比例缩放的正弦信号、滤波的积分缩放的正弦信号和滤波的微分缩放的正弦信号的加权组合形式。以类似的方式，第二提取模块355产生第二提取信号，第二提取信号是滤波的比例缩放的余弦信号、滤波的积分缩放的余弦信号和滤波的微分缩放的余弦信号的加权组合形式。为了简明，将不在此重复第二提取模块355的这些细节。
在模块348、355中使用的增益常量和滤波器特性以及模块351、382中使用的增益常量和滤波器特性是可调节的，并且对于每个车辆模型和类型可以不同，并且在车辆开发期间可设置以最大化驾驶员满意。并非需要使用位于这些模块的所有的过滤器。事实上，使用过多滤波器可能使系统的响应滞后太多且对稳定裕度有不利影响。应用于模块348中存在的常量或滤波器特性的任何改变也应该等同地应用于模块355。
复用器（multiplexer）模块368将提取的正弦信号362和提取的余弦信号364复用以产生复用信号369。如下面详细描述，向混合器模块370、375提供复用信号369。
马达驱动-传感器扭矩传递函数和逆马达驱动-传感器扭矩传递函数：
在执行方法400之前，估计传递函数（TF(f)）（由块450表示）。传递函数（TF(f)）表示从EPS马达到传感器350的传递函数，并且表征或量化马达驱动命令对传感器扭矩的动态影响或效果。传递函数（TF(f)）是估计器模块310提供的估计轮胎频率311, f的函数。换句话说，估计的传递函数（TF(f)）说明到马达的指令驱动如何影响由传感器350感测到的扭矩。通过在各个频率以已知马达驱动输入激励系统以及测量传感器扭矩输出来产生传递函数（TF(f)）。然后，马达驱动输入和传感器扭矩输出信号按时间加窗，且进行傅里叶变换。然后，传感器扭矩输出的变换被马达驱动输入的变换除。得到的频率基复传递函数将预测给定马达驱动输入的传感器扭矩输出的行为。本领域的技术人员将理解其他可能的方法，例如，采用自谱密度和互谱密度并且对其在时间上进行平均，以在存在污染信号时提取传递函数的估计。前面的解释仅是为了解释目的的这些方法的简化。在一个实现中，估计的传递函数（TF(f)）被存储为查找表（LUT），其驻留在SWV抑制控制器模块280的存储器中。估计的传递函数（TF(f)）对于具体车辆的特定制造/模型是特定的，并且可以经由自适应学习在整个生命周期修改/更新。
基于估计的传递函数（TF(f)），计算估计的逆传递函数（TF(f)^-1+ 超前补偿(f)）表312，其利用图3的块370、375、390，如下。表312是具有超前补偿的传递函数的离散表示，其可以用于确定需要使用什么样的系统输入以得到期望的系统输出。
第二阶段：使用估计的轮胎频率、逆马达驱动-传感器扭矩传递函数和载波信号以产生增益和相位补偿的马达驱动信号：
基于估计轮胎频率311, f，表312产生复信号，其包括(1)被提供给第一混合器模块370和第二混合器模块375的载波相位角调整值（角(TF(f))^-1+超前补偿(f)）314；以及(2)被提供给增益模块390的增益调整值（|TF(f)^-1|）316。换句话说，保留逆传递函数（TF(f)^-1+超前补偿(f)）表312用于估计(1)在第一混合器模块370和第二混合器模块375处应用的载波相位角调整值（角(TF(f))^-1+超前补偿(f)）314和在增益模块390处使用的增益调整值（|TF(f)^-1|）316的值，其用于在增益模块390处产生增益和相位补偿的驱动信号291，使得出现SWV减少，并具有足够的振动稳定裕量的。载波相位角调整值（角(TF(f))^-1+超前补偿(f)）314表示在所选择的频率处施加的载波角改变。增益调整值（|TF(f)^-1|）316表示（在所选择的频率处）将被施加的增益，其等于在角部周期频率处的TF增益的逆或倒数。
在步骤460，SWV抑制控制器模块280使用载波相位角调整值314信号，其包括用于改进的稳定裕度（在块312提供）的逆TF(f)^-1的角和超前补偿信息，以调整载波信号331、336的相位且产生相位调整的载波信号。相位调整的载波信号没有在图3中示出，因为它们在块370、375内部地产生。然后，通过经由组合的输出信号369提供的提取信号362、364的幅度（包迹线）对相位调整的载波信号（没有在图3中示出）进行幅度调制，以分别产生相位调整幅度调制的载波信号371、376。参照图3，可以在块312、370、375实施步骤460和470，如下。
第一混合器模块370接收（来自正弦函数产生器模块330的）正弦函数载波信号331、（在所选择频率处的）载波相位角调整值314信号和复用信号369。第一混合器模块370基于载波相位角调整值314信号和超前补偿信息修改正弦函数载波信号331，以产生相位调整的正弦函数载波信号（未示出）。第一混合器模块370还接收组合的输出信号369（其包括提取的正弦信号362的内容和提取的余弦信号364的内容）。第一混合器模块370基于提取信号362、364的包迹线对相位调整的正弦函数载波信号（未示出）进行幅度调整，以产生相位调整幅度调制的正弦载波信号371，其将与由于在角部处的激励260、265引起的干扰信号冲突。在一个实施方式中，第一混合器模块370通过执行下面的操作转换其输入信号：
(cos (u[4])*u[2]-sin(u[4])*u[3])*u[1]     等式(1)，
其中，u[1]是正弦函数载波信号331，u[2]是提取的正弦信号362，u[3]是提取的余弦信号364，并且u[4]是载波相位角调整值314信号。
类似地，第二混合器模块375接收（来自余弦函数产生器模块335的）余弦函数载波信号336、（在所选择频率处的）载波相位角调整值314信号和复用信号369。第二混合器模块375基于载波相位角调整值314信号和超前补偿信息修改余弦函数载波信号336，以产生相位调整的余弦函数载波信号（未示出）。第二混合器模块375还接收组合的输出信号369（其包括提取的正弦信号362的内容和提取的余弦信号364的内容）。第二混合器模块375基于提取信号362、364的包迹线对相位调整的余弦载波信号（未示出）进行幅度调整，以产生相位调整幅度调制的余弦函数载波信号376，其将与由于在角部处的激励260、265引起的干扰信号冲突。在一个实施方式中，第二混合器模块375通过执行下面的等式(2)指示的操作转换其输入信号：
(cos (u[4])*u[3]+sin(u[4])*u[2])*u[5]    等式(2)，
其中，u[2]是提取的正弦信号362，u[3]是提取的余弦信号364，u[4]是载波相位角调整值314信号（在选择的频率处），并且u[5]是余弦函数载波信号336。
在步骤480，SWV抑制控制器模块280组合相位调整幅度调制的载波信号371、376。例如，如图3所示，求和模块380接收相位调整幅度调制的载波信号371、376，并且将其组合以产生求和的相位调整幅度调制的载波信号，其然后转到带通滤波器模块382以产生滤波的求和的相位调整幅度调制的载波信号383。在一个实例中，带通滤波器的角频率对于高通为10Hz，而对于低通为20Hz。对于每种车辆应用，这些频率的提取值将改变。滤波的求和的相位调整幅度调制的载波信号383具有适当相位，使得其施加到EPS马达时，EPS马达产生的扭矩反应角部产生的动态力。其结果是，在传感器350输出的扭矩信号351中，传感器350处的干扰信号将被减小/减弱。
在步骤490，然后根据逆TF的幅度对滤波的求和的相位调整幅度调制的载波信号383进行幅度调制，以产生近周期频率处的增益和相位补偿的马达驱动命令信号291。例如，如图3所示，增益模块390将滤波的求和的相位调整幅度调制的载波信号383乘以表312的估计逆传递函数（|TF(f)^-1|）的幅度，以产生增益和相位补偿的马达驱动命令信号291（在周期频率处），其被反馈且应用于电动马达（未示出）。增益模块390向滤波的求和的相位调整幅度调制的载波信号383（其与估计逆传递函数（|TF(f)^-1|）的幅度的逆成比例）施加适当的增益，使得增益和相位补偿的马达驱动命令信号291在不引起系统不稳定的情况下在扭矩传感器取消干扰信号。增益和相位补偿的马达驱动命令信号291抑制传感器350产生的输出信号351中观测的周期内容，使得在SW处角差异222减少且SWV减弱（例如，在图2的块215）。增益和相位补偿的马达驱动命令信号291通过使马达（及其产生的扭矩）动态地反映横拉杆力且减轻到传感器350的动态负载而电动机械地影响输出信号351，因此抑制传感器350中观测的周期内容。然后，方法400循环回步骤410。
对于抑制驾驶员以其他方式检测的周期内容的一种或多种谐波，可以实施SWV抑制。上述仅是代表性的隔离谐波，即，第一谐波，但是所述方法同样可应用于其他谐波之中的第二、第三、第四谐波。为了有效地抑制除了第一谐波之外的谐波，正弦函数产生器模块330和余弦函数产生器模块335被设置为为了抑制的谐波频率。例如，目标第二谐波频率导致在第一谐波频率的两倍处的操作330和335。例如，目标第三谐波频率导致在第一谐波频率的三倍处的操作330和335，等等。可以基于车辆速度完成对为抑制选择的谐波的确定，因为当激励的频率与车辆的共振频率、例如悬架系统、转向系统等的频率一致时出现干扰SWV的可能。例如，第二谐波可以尤其以相对低速例如35mph干扰，而第一谐波可以尤其以相对高速例如70mph干扰。干扰谐波与速度之间的关系源于这些动态共振条件，从而导致在激励的频率和共振频率一致时过大的SWV。在存在同时处于活动状态的谐波且是有害的情况下，对每个感兴趣的谐波，可以以最小修改再生SWV抑制控制器模块280。当希望这样时，具有相应信号277A、277B、311、314、316和321的块310、312、320、350可以是公共的且在多个SWV抑制控制器模块之间共享。在此情况下，来自各SWV抑制控制器模块的多个增益和相位补偿的马达驱动命令信号291以与上述说明书表示的描述相同的方式被加和并叠加到马达驱动命令。多个谐波抑制的同时运行将不会导致在合理的运行速度时在谐波驱动内容之间的不期望干扰，例如，当超过30mph运行时，归因于SWV抑制频率的各个谐波的相对不同频率以及由抑制导致的相对高“Q”陷波滤波器。（例如，在Shock and Vibration Handbook, 3rd Edition, Cyril M. Harris, 第2-15页, McGraw-Hill Book Company, 1987, ISBN 0-07-026801-0中定义“Q”或“质量因子”。）目标抑制谐波频率，关注速度和各个滤波器的相关角频率的识别对于车辆的各个品牌和型号是特定的。这些参数的调节在汽车制造商的工厂处在车辆的开发期间来实现，并且与应用对于传统辅助性能以及其他电子和电气控制设备（诸如ABS、TCS和ESC）调节EPS的实践非常类似。这样，它们对本领域的技术人员是已知的。
还可以证明优点是：当在粗糙路面上运行时，当期望的未补偿SWV低于检测阈值时，或者在极端圆周滑移或组合的滑移角与圆周滑移下运行的轮胎极端自旋向上或自旋向下时，在被认为不必要或折中时，例如，在不足以产生可感知SWV的速度时，在车辆运行期间禁用或以其他方式抑制了SRS补偿。此外，这些条件仅是示例性的，并且不排斥被认为是对于禁止补偿来说有利的其他条件。另外，可以以扭矩传感器内检测的或经由LAN从其他智能ECU传送的指示粗糙路面的运行速度、SWV和非周期振动幅度的阈值的实现来完成示例性抑制或禁用补偿。此外，在上述任何一种情况下，以及其他期望的情况，可以以持久或非持久的滞后切换的实现来完成活动和非活动SRS补偿之间的状态切换，从而避免抖动。作为特定示例，对于基于运行速度禁用SRS补偿的情况，如果从小于45mph的速度加速，则可以在45mph之下禁用SRS补偿，如果从大于40mp的速度减速，则随后可以在40mp之下禁用SRS补偿。当振动稳定性裕量、功耗和SRS补偿操作与在其他主动控制干预（例如，防抱死制动系统控制（ABS）、牵引控制（TCS）、电子稳定控制（ESC）等）期间的其他性能相互作用的考虑相关时，这些条件性的激活和去激活会是有益的。切换、滞后，或其它的实践，或者具有或不具有持久性，是本领域技术人员所知的，并且因此可容易地实施。
因此，描述了用于抑制电动转向系统（EPS）系统内出现的转向轮振动（SWV）的方法、系统和装置。
可以使用控制系统减弱周期SRS，所述控制系统执行SWV抑制控制算法，所述控制算法在车辆电动转向（EPS）系统的电控制单元（ECU）中运行。公开的SWV抑制技术使用具有EPS系统（例如，EPS马达，EPS扭矩传感器，车轮速度位置传感器和EPS控制器）的任何车辆中现有的硬件和SWV抑制控制算法一起以抑制SWV。
EPS控制器使用现有的ABS靶轮脉冲串的间歇性LAN通信以近似前角部的角位置，然后使用此近似在EPS控制器产生可靠的振荡参考。因此，可以消除对额外布线、硬件或其他部件的需求，其相对于其他SWV抑制技术可以提供显著竞争性优点。SWV抑制控制器使用混合函数提取转向轮扭矩传感器信号中的周期内容，然后通过提取的周期幅度幅度调制双合（co-）或四合（quad-）产生器。随后，提取和调制的内容被送入马达扭矩驱动，从而实现对期望周期内容的高-“Q”陷波。因为SWV抑制技术是基于软件（且依赖现有硬件）的，所以这些技术实际上是无成本的。另外，在仿真中，已经观察到，当车辆在大约每小时50英里至每小时90英里的范围内行驶时，可以执行SWV抑制技术，以基本上减弱/减小转向轮处的周期SRS大约80%，并且不干扰与转向和操控性能相关联的频带。这样，其他车辆性能特性，诸如转向和操控性能和中心感觉不受到损害。
图5描绘出适合于用作图2中的SWV抑制控制器模块280的控制模块500的另一示例性实施例。控制模块500的各个元件与上面在图2-3的上下文中描述的相应元件类似，因此，这里在图5的上下文中将不再赘述。控制模块500包括减弱补偿装置502，其抵消将另外地由包迹线提取模块348、355的PID子模块产生的SWV抑制。在这方面，在稳态下，PID子模块可以抑制几乎全部的SWV，并将其输入端处的测量的混合干扰扭矩信号341、346驱至零；然而，在一些情况下，可能不期望完全抑制SWV，或者可能期望动态地调整SWV被减弱/抑制的量。例如，可能期望的是将由EPS马达（例如马达90）提供的减弱/抑制的量减小至保留功率，以改善EPS马达的寿命和/或耐久性，或者另外地基于车辆所经历的实时操作条件而允许SWV传送至转向轮。
示出的减弱补偿装置502在不受限制的情况下包括第一低通滤波装置504、第二低通滤波装置506、第一幅值确定块508、第二幅值确定块510、第一求和块512、可调节增益模块514、偏移分配块516、第二求和块518和第三求和块520。减弱补偿装置502的元件适当地配置为基于可调节增益模块514提供的可配置增益的当前幅值来产生偏移扭矩信号522、524，其从测量的混合干扰扭矩信号341、346被减去或另外地与测量的混合干扰扭矩信号341、346组合，以减小控制模块500减弱/抑制SWV的量。在这方面，在示例性实施例中，可调节增益模块514结合至增益控制模块540。
增益控制模块540可以接收表示用于转向系统的各种操作条件的输入（例如，总扭矩、累积使用和基于累积使用的潜在累积磨损效应等），和/或增益控制模块540可以接收来自各种ECU例如制动ECU（例如，制动ECU 273）或另一外部控制模块的输入。基于接收的输入和EPS系统的期望性能（基于诸如系统的操作条件、特定功耗、预计寿命结果和振动抑制需要的考虑因素来说明可允许的操作和减弱），增益控制模块540产生指示将由可调节增益模块514提供的期望增益量的控制信号530，其与SWV被减弱/抑制的期望量相关。在这方面，SWV的减弱/抑制的量可以基于取消的累积使用、取消量、车辆的速度或速率、车辆的当前操作条件和/或车辆子系统（例如，是否正在施加制动）或车辆经历的其它实时操作条件而动态地改变。在一些实施例中，控制信号530可以由表312提供为基于车辆的一个或更多个轮胎的估计的瞬时角速度311所确定的输出偏移增益值。
在示例性实施例中，由可调节增益模块514施加的偏移增益的值可以为0至1的范围，其中，0表示由可调节增益模块514施加的导致SWV被控制模块500最大化地减弱/抑制的增益（例如，在稳态下基本上零的SWV传送至转向轮），1表示由可调节增益模块514施加的导致SWV被控制模块500最小化地减弱/抑制的增益。
如上面在图2-4的上下文中描述的，滤波的扭矩信号352包含可能归因于转向系统内的周期干扰的在扭矩传感器350处观测的总测量扭矩350a的相对较高的频率分量。在示例性实施例中，低通滤波装置504结合至混合器340的输出端，以接收滤波扭矩信号352的混合正交分量341，低通滤波装置504对混合正交分量341进行低通滤波，以去除混合器构成元件的较高频率的分量，由此得到正交周期干扰扭矩的准包迹线的幅值。以相同的方式，第二低通滤波装置506结合至块345的输出端，从而对混合同步分量346进行低通滤波。因此，低通滤波装置504的输出是混合正交（quad）分量341的低通滤波形式，而第二低通滤波装置506的输出是混合同步（co）分量346的低通滤波形式。根据一个或更多个实施例，由低通滤波装置504、506实施的低通滤波器的截止频率被选择为小于混合分离341、346的振荡频率且在大约0.1Hz至大约2.0Hz的范围内，并且在一个实施例中，为0.3Hz，从而相应的低通滤波装置504、506的输出基本上等于相应的混合分量341、346的平均值。
在低通滤波装置504、506的输出端处的co和quad分量的低通滤波形式被提供到第一幅值确定块508的输入端，第一幅值确定块508例如通过计算低通滤波quad分量的平方与低通滤波co分量的平方之和的平方根来计算或另外地确定由co分量和quad分量的低通滤波形式表示的相量（或向量）的幅值。因此，幅值确定块508的输出对应于在角频率处的测量的转向轮扭矩的幅值，所述角频率与在该角频率处可归因于转向系统内的周期干扰的车辆轮胎对应。出于描述的目的，幅值确定块508的输出（即，在与车辆轮胎对应的角频率处的测量的转向轮扭矩的幅值）可以在这里选择性地称作测量的SWV扭矩包迹线。
第二幅值确定块510的输入端结合至提取模块348、355的输出端，以接收或另外地获取提取的包迹线信号562、564，其中，第二幅值确定块510计算或另外地确定由正交和同步提取信号562、564表示的相量（或向量）的幅值。如上面在图2-4的上下文中所描述的，提取的信号562、564以适当的组合形式对应于由EPS马达在与抵消转向系统内的周期干扰以减弱SWV的轮胎对应的角频率处施加的马达扭矩的载波的幅值，即，由EPS马达施加的与提取的包迹线信号562、564相关的干扰取消扭矩的幅值。因此，第二幅值确定块510的输出表示由EPS马达施加的用于将转向轮处的周期干扰取消的马达扭矩的取消扭矩分量的幅值。出于描述的目的，第二幅值确定块510的输出（即，由EPS马达施加的马达扭矩的取消扭矩分量的幅值）可以在这里替代地称作SWV取消扭矩包迹线。
如图5所示，第一求和块512结合至幅值确定块508、510的输出端，以确定来自第一幅值确定块508的在与车辆轮胎对应的角频率处的测量的干扰扭矩包迹线和来自第二幅值确定块510的可归因于EPS马达的取消扭矩包迹线之和。在这方面，测量的转向轮干扰扭矩包迹线和取消扭矩包迹线之和对应于转向系统内的总（或总共的）干扰扭矩包迹线，即，若EPS马达未施加取消扭矩则将由传感器350测量的可归因于转向系统内的周期干扰的扭矩包迹线的估计幅值。
如上所述，增益模块514将第一求和块512的输出端处的估计的总干扰扭矩包迹线乘以与SWV将被减弱/抑制的期望量对应的增益系数，以计算或另外地确定从测量的干扰扭矩包迹线减去的偏移扭矩的幅值（例如，在求和块518、520），以确保SWV在转向轮处未被完全抑制（当增益系数不等于0时）。偏移分配块516将偏移扭矩转变为与提取的包迹线信号562、564处于相同坐标象限的正交和同步混合信号分量522、524，从而正交和同步偏移信号522、524打消或另外地取消信号341、346的至少一部分。在这方面，在第二求和块518，从正交测量干扰扭矩分量信号341减去正交偏移扭矩分量信号522，在第三求和块520，从同步干扰扭矩分量信号346减去同步偏移扭矩分量信号514。
为了在适当的坐标象限获得偏移扭矩分量信号522、524，偏移分配块516通过计算或另外地确定提取的包迹线信号562、564的两个幅角（argument）坐标反正切（通常称作atan2或arctan2）来获得转变角（θ_T）。例如，转变角可以使用等式θ_T=arctan2(y,x)来确定，其中，y表示正交的提取的包迹线分量562的值，x表示同步提取包迹线分量564的值。偏移分配块516利用转变角将偏移扭矩分配给适当的坐标象限。例如，正交偏移扭矩分量522可以使用等式                                                来确定，同步偏移扭矩分量524可以使用等式来确定，其中，T_G是在第一求和块512确定的转向系统内的估计的总干扰扭矩包迹线，g是由可调节增益模块514所施加的增益系数。后面，求和块518将调节的正交干扰扭矩信号526确定为混合正交测量干扰扭矩信号341与正交偏移扭矩信号522之间的差，求和块520将调节的同步干扰扭矩信号528确定为混合同步测量干扰扭矩信号346与同步偏移扭矩信号524之间的差。
调节的正交干扰扭矩信号526和调节的同步干扰扭矩信号528被提供到相应的包迹线提取模块348、355，它们以相对于未调节的混合信号341、346按照与上面在图3-4的上下文中描述的方式类似的方式基于调节的干扰扭矩信号526、528产生相应的正交和同步的提取包迹线信号562、564（例如，在步骤440）。在这方面，由正交包迹线提取模块348输出的正交提取包迹线信号562（替代地，正交提取包迹线分量）对应于调节的正交干扰扭矩信号526的幅值包迹线，由同步包迹线提取模块355输出的同步提取包迹线信号564（替代地，同步提取包迹线分量）对应于调节的同步干扰扭矩信号528的幅值包迹线。后面，提取的包迹线信号562、564以与上述方式（例如，步骤460、470、480、490）类似的方式被复用（例如，被复用器模块368复用）并被用于产生增益和相位补偿的马达驱动命令信号。以这种方式，偏移扭矩影响由包迹线提取模块348、355产生的提取的包迹线信号，其继而影响施加到电动马达的随后产生的增益和相位补偿的马达驱动命令信号。因此，EPS马达施加扭矩，所述扭矩将传送到转向轮的振动减弱由控制信号530指示的期望量。
图6描绘出适合于动态地调节或另外地控制由EPS马达（例如，马达90）提供的SWV减弱/抑制的量的SWV减弱方法600的示例性实施例。在示例性实施例中，SWV减弱方法600由图2的转向系统200中的SWV抑制控制器模块280执行，其中，SWV抑制控制器模块280被实现为图5的控制模块500。结合示出的方法600执行的各项任务可以由硬件、适当配置的模拟电路、由处理电路执行的软件、可由处理电路执行的固件或它们的任何组合来执行。出于举例说明的目的，下面的描述可以参考上面结合图1-5提及的元件。实际上，SWV减弱方法600的多个部分可以由系统200的不同元件例如SWV抑制控制器模块280、控制模块500、减弱补偿装置502和/或增益控制模块540执行。应当明白，SWV减弱方法600的实际实施例可以包括任何数量的额外的或替代的任务，任务不必以示出的顺序执行，和/或任务可以同时执行，和/或SWV减弱方法600可以并入到具有这里未详细描述的功能的更全面的程序或方法中。此外，可以从SWV减弱方法600的实际实施例中省略在图6的上下文中示出和描述的一项或更多项任务，只要预期的全部功能保持完整即可。
示出的方法600通过在602确定在与EPS扭矩传感器测量的车辆轮胎对应的角频率处的干扰扭矩的幅值、在604确定由EPS马达施加的扭矩的取消分量的幅值以及在606基于测量的干扰扭矩和取消扭矩来确定转向系统内的总（或总共的）干扰扭矩的估计开始。在这方面，如上所述，补偿装置502的幅值确定块508通过计算经由混合带通滤波扭矩信号352所确定的低通滤波的正交和同步测量干扰信号341、346的幅值来确定在车辆轮胎的角频率处的由扭矩传感器92、350测量的扭矩的干扰分量的幅值。补偿装置502的第二幅值确定块510通过计算提取的包迹线信号562、564的幅值来确定取消扭矩分量的幅值，其中，提取的包迹线信号562、564用于产生先前提供到EPS马达的在前的增益和相位补偿的马达驱动命令信号291，以施加抵消转向系统内的周期干扰的扭矩。后面，补偿装置502的求和块512通过将来自幅值确定块508的输出端的测量的干扰扭矩的幅值加到来自幅值确定块510的输出端的EPS马达取消扭矩的幅值来计算或另外地确定转向系统内的总干扰扭矩的估计。
在示例性实施例中，SWV减弱方法600通过在608识别或另外地确定将由SWV抑制控制器模块施加的SWV抑制（或减弱）的期望量以及随后在610基于期望的SWV抑制和转向系统内的总干扰扭矩来计算或另外地确定偏移扭矩而继续进行。如上所述，增益控制模块540可以将SWV要被减弱/抑制的量识别或另外地确定为0（最大减弱/抑制）和1（最小减弱/抑制）之间的值，并将指示识别的抑制水平的控制信号530提供到增益模块514，增益模块514继而设定由增益模块514施加的增益系数。根据实施例，增益控制模块540可以基于任意数量的因素（或它们的任意组合）例如EPS马达的期望的功耗、EPS马达的期望的寿命和/或耐久性、用户偏好和/或默认设置、车辆经历的实时操作条件（例如，当前车辆速度和/或加速度、和/或车辆的当前制动状态等）来动态地确定期望的抑制量。在一个实施例中，增益控制模块540结合至制动ECU 273，制动ECU 273提供机械地结合至车辆轮胎的制动系统（或制动器）的当前状态的指示，其中增益控制模块540基于由制动ECU 273指示的实时制动状态来识别或另外地确定期望的抑制量。如上所述，增益模块514通过将求和块512的输出端处的转向系统内的估计的总干扰扭矩乘以与控制信号530对应的增益系数来计算偏移扭矩。
仍参照图6，在确定出被配置为提供转向轮处的期望水平的SWV抑制/减弱的偏移扭矩之后，SWV减弱方法600通过在612基于偏移扭矩确定调节的干扰扭矩以及在614基于调节的干扰扭矩产生增益和相位补偿的马达驱动命令信号而继续进行。如上所述，补偿装置502通过将计算的偏移扭矩转变为与提取的包迹线信号562、564处于相同的坐标象限的正交和同步分量522、524并从混合的正交和同步信号341、346中减去正交和同步偏移扭矩信号522、524来确定调节的干扰扭矩混合信号526、528。后面，基于调节的干扰扭矩信号526、528通过产生提取的包迹线信号562、564（例如，步骤440）、将提取的包迹线信号562、564复用为复用信号369并使用复用信号369产生增益和相位补偿的马达驱动命令信号（例如，步骤460、470、480、490）来产生增益和相位补偿的马达驱动命令信号。如上所述，增益和相位补偿的马达驱动命令信号使得EPS马达以动态地减小或另外地抵消在与车辆轮胎对应的角频率处的周期扭矩内容的方式来调节有助于使车辆轮胎转向的马达扭矩，由此减轻传送到转向轮的振动。由SWV减弱方法600限定的环路可以在EPS系统的整个操作中重复，从而基于实时操作条件和/或其它标准动态地调节SWV被抑制/减弱的量。
本领域的技术人员将理解的是，结合在此公开的实施例描述的各种说明性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。上面按照功能和/或逻辑块组件（或模块）以及各种处理步骤描述了部分实施例和实现。然而，应该理解，可以通过任何数量的被配置为执行特定功能的硬件、软件和/或固件组件实现这些块组件（或模块）。为了清晰地说明硬件和软件的这种互换性，上面大体按照其功能描述各说明性组件、块、模块、电路和步骤。这种功能被实现为硬件还是软件取决于具体应用和对整个系统施加的设计限制。对于每种特定应用，技术人员可以多种方式实现描述的功能，但是这种实现决定不应该被解释为导致脱离本发明的范围。例如，系统或组件的实施例可以采用各种集成电路组件，例如，存储器元件、数字信号处理元件、逻辑元件、查找表等，其可以在一个或多个微处理器或其他控制设备的控制下实现各种功能。另外，本领域的技术人员将理解，在此描述的实施例仅是示例性实现。
可以通过被设计为执行在此描述的功能的通用处理器、数字信号处理器（DSP）、专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）或其他可编程逻辑设备、分立门或晶体管逻辑电路、分立硬件组件或其任何组合，实现或执行结合在此公开的实施例描述的各种说明性逻辑块、模块和电路。通用处理器可以是微处理器，但是替代地，处理器可以是任何传统处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合，多个微处理器，一个或多个结合DSP核的一个或多个微处理器或任何其他这类配置。措词“示例性”在此排他地用于意指“用作示例、实例或说明”。在此描述为“示例性”的任何实施例不必被解释为比其他实施例优选或有利。
结合在此公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接具体化在硬件中、通过处理器执行的软件中或两者的结合中。软件模块可以驻留在RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM或本领域已知的任何其他形式的存储介质。示例性存储介质连接到处理器，从而处理器可以从存储介质读取信息或者向存储介质写入信息。可选地，存储介质可以集成到处理器。处理器和存储介质可以驻留在ASIC。ASIC可以驻留在用户终端。可选地，处理器和存储介质可以作为分立组件驻留在用户终端。
在本文档中，诸如第一和第二等的相关术语可以仅用于将一个实体或操作与另一实体或操作进行区分，而没有必要需要或暗示这些实体或操作之间的任何实际的这种关系或顺序。诸如“第一”、“第二”、“第三”等的数字序数仅表示多个中的不同单个，而不暗示任何顺序或序列，除非权利要求中明确限定。任何权利要求中的序列不暗示处理步骤必须按照根据这种序列的时间或逻辑顺序执行，除非权利要求中特别限定。在不脱离本发明的范围的情况下，可以按照任何顺序交换处理步骤，只要这种交换与权利要求语言不矛盾且逻辑上不荒谬。
此外，根据上下文，在描述不同元件之间的关系时使用的措词诸如“连接”或“结合”不暗示这些元件之间必须进行直接物理连接。例如，两个元件可以通过一个或多个另外的元件物理、电、逻辑或任何其他方式彼此连接。
尽管已经在上面的详细描述中呈现了至少一个示例性实施例，但是应该理解，存在大量变型。还应该理解，一个或多个示例性实施例仅是示例，并且不是意在以任何方式限制本发明的范围、应用或配置。相反，上述详细描述将向本领域的技术人员提供用于实现一个或多个示例性实施例的方便的路线图。应该理解，在不脱离所附权利要求及其法律等同物阐述的本发明的范围的情况下，对元件的功能和排列作出各种改变。因此，在没有明确地意图作出相反说明之外，上面描述的示例性实施例或其它限制的细节不应被解读到权利要求中。