CN104590362A - 基于交流异步电机的电动助力转向系统控制装置及控制器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于交流异步电机的电动助力转向系统控制装置及控制器，该控制装置以主控芯片为核心构建了方向盘转矩转角信号采集电路、电机转子位置信号采集电路、交流异步电机驱动电路和CAN通讯电路；该控制器包括了电动助力转向控制模块、交流异步电机控制模块，电机转子位置信号解算模块和方向盘转矩转角信号解算模块四个部分，其中电动助力转向控制模块包括了多点折线型的基本助力控制子模块、电机补偿控制子模块、主动回正控制子模块和电机q轴方向目标电流计算子模块。本发明通过对控制硬件平台和控制软件的合理架构实现了对基于交流异步电机的电动助力转向系统的优良控制，使得电动助力转向系统更为可靠完善。

Description

基于交流异步电机的电动助力转向系统控制装置及控制器

技术领域

本发明属于车辆转向控制技术领域，特别涉及一种基于交流异步电机的电动助力转向系统控制装置及控制器。

背景技术

作为电子技术与转向系统相结合的产物，电动助力转向EPS(ElectricPower Steering)直接依靠电机提供辅助转向力矩。与传统的液压助力转向系统HPS(hydraulic power steering)相比，EPS系统可以有效降低发动机燃油消耗，改善车辆的转向特性,提高汽车的主动安全性，缩短车型匹配开发周期等优势。

目前电动助力转向系统的发展包括了以下几个特点：首先，为解决由于有刷直流电机存在电刷换向带来的寿命和电磁干扰等问题，电动助力转向系统中助力电机由逐渐有刷直流电机向交流电机过渡。其次，中高端电动助力转向系统产品的也正着力完善相关其控制策略，如基本助力特性由简单的直线型助力控制方法，向着可以更为优异的提高驾驶员手感和车辆操纵稳定性的控制方法发展；加入主动回正控制策略改善车辆的回正性能；对转向系统摩擦，阻尼及惯量进行补偿控制等。另外，转向系统转矩转角传感器向着非接触式、高精度、高抗干扰性的方向发展。这些新的设备和方法的应用可以极大的提高电动助力转向系统的性能和可靠性，不过同时造成了整个系统比较复杂，增加了设计难度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种实现简单，能够满足转向时车辆低速轻便性和高速稳定性的基于交流异步电机的电动助力转向系统控制装置及控制器。

为了解决上述技术问题，本发明的基于交流异步电机的电动助力转向系统控制装置包括主控芯片，电机转子增量位置信号采集电路，方向盘转矩转角信号采集电路，交流异步电机驱动电路和CAN通讯电路；所述电机转子增量位置信号采集电路中，转子位置传感器采集的交流异步电机的转子位置信号依次经过了RC滤波电路和由施密特触发器构成的两次反向电路接入主控芯片；方向盘转矩转角信号采集电路中，方向盘转矩转角传感器采集的方向盘转矩转角信号依次经过了RC滤波电路和运算放大电路接入主控芯片；交流异步电机驱动电路中，驱动信号从主控芯片发出后依次经过总线收发器、驱动芯片，其中的高侧开关信号在经过驱动芯片后通过自举电路进行升压，然后接入三相全桥功率电路，低侧开关信号在经过驱动芯片后直接接入三相全桥功率电路，三相全桥功率电路输出信号驱动交流异步电机运行，交流异步电机相线上安装的两个电流传感器产生的电流信号经过RC滤波电路和运算放大电路进入主控芯片；在CAN总线与主控芯片间加入一个CAN通讯收发器。

本发明的基于交流异步电机的电动助力转向系统控制器包括：

电机转子位置信号解算模块：将电机转子增量位置信号采集电路采集的电机转子位置信号转换成电机转子转速信号；

方向盘转矩转角信号解算模块：对方向盘转矩转角信号采集电路采集的转矩转角信号进行滤波处理后输出给电动助力转向控制模块；

电动助力转向控制模块：包括基本助力控制子模块、电机补偿控制子模块、主动回正控制子模块和电机q轴方向目标电流计算子模块；

基本助力控制子模块：接收CAN通讯电路传输的当前车速信号V、方向盘转矩转角信号解算模块传输的方向盘转矩T_S，根据预先存储的多点折线基本助力曲线确定当前车速信号V和方向盘转矩T_S对应的基本助力控制电流I_b；其中多点折线基本助力曲线获得方法如下：

将车速由小到大划分为N段：V₁～V₂、V₂～V₃、......、V_N-1～V_N、大于V_N；每一段对应一条方向盘转矩对基本助力电流多点折线，对应于第n段车速的方向盘转矩对基本助力电流多点折线上的M个特征点为[T_sn1,I_bn1]、[T_sn2,I_bn2]、……、[T_sn8,I_bn8]、[T_snM,I_bnM]，n＝1,2，...N；则多点折线基本助力曲线中对应于第n段车速的方向盘转矩对基本助力电流多点折线表示为：

$I_b=\left\{\begin{array}{cc}\frac{I_{\mathrm{bn}2}-I_{\mathrm{bn}1}}{T_{\mathrm{sn}2}-T_{\mathrm{sn}1}}(T_s-T_{\mathrm{sn}1})+I_{\mathrm{bn}1}& T_{\mathrm{sn}1}\&le;T_s<T_{\mathrm{sn}2}\\ \frac{I_{\mathrm{bn}3}-I_{\mathrm{bn}2}}{T_{\mathrm{sn}3}-T_{\mathrm{sn}2}}(T_s-T_{\mathrm{sn}2})+I_{\mathrm{bn}2}& T_{\mathrm{sn}2}\&le;T_s<T_{\mathrm{sn}3}\\ \&CenterDot;& \&CenterDot;\\ \&CenterDot;& \&CenterDot;\\ \&CenterDot;& \&CenterDot;\\ \frac{I_{\mathrm{bnM}}-I_{\mathrm{bn}}(M-1)}{T_{\mathrm{snM}}-T_{\mathrm{sn}(M-1)}}(T_s-T_{\mathrm{sn}(M-1)})+I_{\mathrm{bn}(M-1)}& T_{\mathrm{sn}(M-1)}\&le;T_s<T_{\mathrm{snM}}\\ I_{\mathrm{bnM}}& T_{\mathrm{snM}}\&le;T_s\end{array}\right.---\left(1\right)$

电机补偿控制子模块：根据式(2)计算电机补偿控制电流I_c；

I_c＝I_f+I_d+I_i   (2)

其中I_f为摩擦补偿控制电流，K_f是摩擦补偿系数；I_d为阻尼补偿控制电流，K_d是阻尼补偿系数；I_i为惯量补偿控制电流K_i是惯量补偿系数；θ是根据方向盘转角信号θs计算得到的电机转角；

主动回正控制子模块：当方向盘转矩T_s的绝对值小于一个定值T_sr，并且方向盘转角θ_s的绝对值大于一个定值θ_sr时进入回正电流控制；将目标方向盘转角设定为0°，通过对方向盘转角θ_s进行PID控制，得到回正电流，并且在不同的车速V下对回正电流的最大值和最小值进行限制从而得到回正控制电流I_r；其中在不同的车速V下回正电流的最大值和最小值通过查表得到；：

电机q轴方向目标电流计算子模块：根据式(3)计算电机q轴方向的目标电流I_qref：

I_qref＝I_b+I_c+I_r   (3)

交流异步电机控制模块：通过Clark变换和Park变换将电机三相电流I_A、I_B和I_C转换为电机d轴方向实际电流I_d和q轴方向的实际电流I_q；将电机d轴方向的目标电流I_dref设定为0，目标电流I_dref与电机d轴方向实际电流I_d相减后进入d轴电流PID控制；由电动助力转向控制模块得到的电机q轴方向的目标电流I_qref与电机q轴方向的实际电流I_q相减后进入q轴电流PID控制；d轴电流PID控制和q轴电流PID控制分别得到的电机d轴方向目标电压U_dref和电机q轴方向目标电压U_qref经过Park逆变换得到电机α轴方向目标电压U_αref和电机β轴方向目标电压U_βref；最后通过空间电压矢量脉宽调制和七段式的方法输出电机控制各开关器件占空比信号。

本发明采用了基于交流异步电机的电动助力转向系统作为控制对象，电动助力转向系统控制包含了硬件平台和控制软件。

在硬件平台上，本发明以主控制芯片，构建了转向盘转矩转角信号采集电路、电机转子位置采集电路、交流异步电机驱动电路和CAN通讯电路。

针对所述电动助力转向系统，构建了基于交流异步电机的电动助力转向系统控制软件。本发明的控制软件包括了电动助力转向控制程序、交流异步电机控制程序、电机转子转速解算程序和转向盘转矩转角信号解算程序四个部分。

电动助力转向控制程序包括了多点折线基本助力控制、电机补偿控制和主动回正控制。采用多点折线基本助力控制，其助力曲线平滑，实现简单，便于修改和调试。电机补偿控制包括了摩擦补偿控制、阻尼补偿控制和惯量补偿控制，改善了由于转向系统中加入电机和减速机构而增加的系统摩擦力、阻尼力和惯性力对转向手感的影响。主动回正控制可以改善车辆低速回正不足，高速回正超调现象，使车辆获得良好的转向回正性能。

交流异步电机控制程序采用具有较高动态响应特性的矢量控制方法，通过坐标变换将以静止定子为基础的三相电流转换为以旋转转子为基础的两相电流，实现励磁方向的电流和转矩电流的解耦。最后通过空间脉宽矢量调制方法和七段式方法产生各个开关器件的开关时间。

为了实现电流在励磁方向和转矩方向的解耦，需要知道电机磁通的位置，这需要获取转子转速的准确的速度信息。速度信息由连接到转子轴上的增量式编码器(即转子位置传感器)来测量，再利用主控芯片中的电机转子位置信号解算模块转换成转子转速。

转向盘转矩转角信号解算程序对转矩转角信号进行简单滤波处理。

本发明通过对控制硬件平台和控制软件的合理架构实现了对基于交流异步电机的电动助力转向系统的优良控制，使得电动助力转向系统更为可靠完善。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明的基于交流异步电机的电动助力转向系统控制装置示意图。

图2是本发明的基于交流异步电机的电动助力转向系统控制器结构框图。

图3是电动助力转向控制模块框图。

图4是多点折线基本助力曲线示意图。

图1中：1.主控芯片；2.总线收发器；3.驱动芯片；4.自举电路；5.三相全桥功率电路；6.交流异步电机；7.电流传感器；8.RC滤波电路；9.运算放大电路；10.转子位置传感器；11.RC滤波电路；12.施密特触发器构成的两次反向电路；13.方向盘转矩转角传感器；14.RC滤波电路；15.运算放大电路；16.CAN总线；17.CAN通讯收发器。

图2中：6.交流异步电机；10.转子位置传感器；13.方向盘转矩转角传感器。

具体实施方式

如图1所示，本发明所采用的主控芯片1为美国德州仪器公司生产的数字信号处理器TMS320F2812。本发明以TMS320F2812为核心设计了电机转子增量位置信号采集电路、方向盘转矩转角信号采集电路、交流异步电机驱动电路和CAN通讯电路。

电机转子增量位置信号采集电路中，转子位置传感器10采用增量式编码器，该编码器安装于交流异步电机6的转轴上。

电机转子增量位置信号采集电路中转子位置传感器采集的电机转子位置信号依次经过了RC滤波电路11和施密特触发器构成的两次反向电路12，起到消除高频干扰、信号整形、将信号由5V转换为3.3V的作用。电机转子位置信号HALLa接入主控GPIOB0脚，HALLb接入主控GPIOB1脚，HALLc接入主控GPIOB2脚，QEP1接入主控QEP4脚，QEP2接入主控QEP5脚。

交流异步电机驱动电路中驱动信号首先经过总线收发器2(采用型号为74HC245的收发器)，起到将驱动信号由3.3V转换为5V、提高驱动信号负载能力、隔离驱动电路与主控芯片1的作用。然后三路高侧开关信号PWM1、PWM3、PWM5分别接入驱动芯片3(采用型号为IR2130的驱动芯片)的HIN1、HIN2、HIN3，三路低侧开关信号PWM2、PWM4、PWM6分别接入驱动芯片3的LIN1、LIN2、LIN3。驱动信号经过驱动芯片3后，高侧开关信号需要进一步经过自举电路4升压后，控制三相全桥功率电路5驱动交流异步电机6运行。由于交流异步电机3绕组为星形连接，三相电流和为零，所以只需采集两路相电流。从交流异步电机相线A、B上安装两个电流传感器7。电流传感器7发出的电流信号经过RC滤波电路8和运算放大电路9，起到滤除高频干扰和将5V信号转换为3V的作用。之后电流模拟信号进入主控芯片1的ADINA1和ADINA2引脚。

主控芯片1、总线收发器2、驱动芯片3不限于上述型号，主控芯片1还可以采用其他具有数字信号处理能力的芯片，总线收发器2、驱动芯片3还可以采用其他型号的器件和芯片。

CAN通讯电路中将CAN总线的CAN_H和CAN_L连接到一个CAN通讯收发器17上，然后接入主控芯片1的CANTXA和CANRXA引脚上。

如图2所示，本发明主控芯片1的控制软件主要包括了四个部分：电动助力转向控制程序、交流异步电机控制程序、电机转子转速解算程序和方向盘转矩转角信号解算程序，对应于四个模块：电机转子位置信号解算模块、方向盘转矩转角信号解算模块、电动助力转向控制模块、交流异步电机控制模块。

主控芯片1将采集解算得到的方向盘转矩转角信息和通过CAN总线得到的车速信息通过电动助力转向系统控制程序得到交流异步电机q轴方向的目标电流。将这个交流异步电机q轴方向目标电流、交流异步电机三个相线的实际电流和采集解算得到的交流异步电机转子位置信息一起输入到交流异步电机控制模块中，输出驱动信号，然后通过驱动电路，最终实现控制电机输出所需要的助力矩。

电机转子位置信号解算模块：捕捉转子位置传感器(增量式编码器)的码盘信号并将其转换成转子转速；

方向盘转矩转角信号解算模块：对方向盘转矩转角传感器采集的转矩转角信号进行滤波处理后输出给电动助力转向控制模块。

图3是本发明电动助力转向控制模块结构框图。电动助力转向控制模块包括了四个部分：基本助力控制子模块、电机补偿控制子模块、主动回正控制子模块和电机q轴方向目标电流计算子模块。其中，基本助力控制产生电流的大小与方向盘转矩Ts和车速V相关，助力曲线确定要兼顾转向轻便性和操纵稳定性。电机补偿控制减小或者抵消由于转向系统加入电机和减速机构而产生的摩擦力、阻尼力和惯性力，改善电动助力转向系统动态响应效果。主动回正控制可以改善车辆低速回正不足，高速回正超调现象，使车辆获得良好的转向回正性能。基本助力控制电流I_b，电机补偿控制电流I_c，回正控制电流I_r，这三部分电流之和构成了电机q轴目标电流I_qref。

基本助力控制子模块接收CAN通讯电路传输的当前车速信号V、方向盘转矩转角信号解算模块传输的方向盘转矩T_S，根据预先存储的多点折线基本助力曲线即可确定当前车速信号V和方向盘转矩T_S对应的基本助力控制电流I_b；

参阅图4，本发明中基本助力控制采用了多点折线基本助力曲线。采用多点折线的优势在于可以逼近曲线型助力曲线的效果，同时实现简单，便于调试和修改。多点折线基本助力曲线实现的方法为，把车速信号V划分为第1段：0Km/h至10Km/h、第2段：10Km/h至20Km/h一直到第9段：80Km/h至90Km/h、第10段：大于90Km/h。每一段对应一条方向盘转矩对基本助力电流的多点折线。则每一条多点折线上应首先确定9个特征点，其中对应于第n段的多点折线上9个特征点为：[T_sn1,I_bn1]、[T_sn2,I_bn2]、……、[T_sn8,I_bn8]、[T_sn9,I_bn9]。则对应于第n段的多点折线可以表示为：

$I_b=\left\{\begin{array}{cc}\frac{I_{\mathrm{bn}2}-I_{\mathrm{bn}1}}{T_{\mathrm{sn}2}-T_{\mathrm{sn}1}}(T_s-T_{\mathrm{sn}1})+I_{\mathrm{bn}1}& T_{\mathrm{sn}1}\&le;T_s<T_{\mathrm{sn}2}\\ \frac{I_{\mathrm{bn}3}-I_{\mathrm{bn}2}}{T_{\mathrm{sn}3}-T_{\mathrm{sn}2}}(T_s-T_{\mathrm{sn}2})+I_{\mathrm{bn}2}& T_{\mathrm{sn}2}\&le;T_s<T_{\mathrm{sn}3}\\ \&CenterDot;& \&CenterDot;\\ \&CenterDot;& \&CenterDot;\\ \&CenterDot;& \&CenterDot;\\ \frac{I_{\mathrm{bn}9}-I_{\mathrm{bn}8}}{T_{\mathrm{sn}9}-T_{\mathrm{sn}8}}(T_s-T_{\mathrm{sn}8})+I_{\mathrm{bn}8}& T_{\mathrm{sn}8}\&le;T_s<T_{\mathrm{sn}9}\\ I_{\mathrm{bn}9}& T_{\mathrm{sn}9}\&le;T_s\end{array}\right.---\left(1\right)$

参阅图3，电机补偿控制子模块包括了摩擦补偿控制、阻尼补偿控制和惯量补偿控制三部分。摩擦补偿控制电流I_f，阻尼补偿控制电流I_d，惯量补偿控制电流I_i，这三部分电流之和构成了电机补偿控制电流I_c。

摩擦补偿控制是为了克服电机及其减速机构中的库伦摩擦力，其形式为：K_f是摩擦补偿系数，θ是电机转角。电机转角θ与方向盘转角θs之间存在一个比例关系，比例系数可以预先标定。因此电机转角θ可以根据方向盘转角θs计算得到。

阻尼补偿控制是为了克服电机及其减速机构中的粘性阻力，其形式为：K_d是阻尼补偿系数，θ是电机转角。

惯量补偿控制是为了克服电机及其减速机构中的惯性力，其形式为：K_i是惯量补偿系数，θ是电机转角。

其中摩擦补偿系数K_f、阻尼补偿系数K_d、惯量补偿系数K_i通过本领域常规方法标定。

参阅图3，主动回正控制子模块中包括回正判断和回正电流控制两个部分。回正判断的逻辑是当方向盘转矩T_s的绝对值小于一个定值T_sr，并且方向盘转角θ_s的绝对值大于一个定值θ_sr，表明方向盘处于撒手回正的状态，此时控制软开关K闭合进入回正电流控制。目标方向盘转角设定为0°，通过对方向盘转角θ_s进行PID控制，得到回正电流，并且在不同的车速V下对回正电流的最大值和最小值进行限制，从而改善方向盘低速回正不足，高速回正超调的现象。其中T_sr、θ_sr的具体数值和在不同的车速V下回正电流的最大值、最小值由本领域技术人员根据经验设定。本发明的控制器中可以预置一个不同车速V与回正电流最大值、最小值的对应表，在主动回正控制过程中可以通过查表方式得到实际车速V对应的回正电流的最大值和最小值。

电机q轴方向目标电流计算子模块根据式(3)计算电机q轴方向的目标电流I_qref：

I_qref＝I_b+I_c+I_r   (3)

参阅图2，本发明中交流异步电机控制模块采用了矢量控制的方法。电机三相电流I_A、I_B和I_C经过Clark变换和Park变换，转换为电机d轴方向实际电流I_d和q轴方向的实际电流I_q。电机d轴方向的目标电流I_dref设定为0，与电机d轴方向实际电流I_d相减后进入d轴电流PID控制。由电动助力转向控制模块得到的电机q轴方向的目标电流I_qref，与电机q轴方向的实际电流I_q相减后进入q轴电流PID控制。经过d轴电流PID控制和q轴电流PID控制分别得到电机d轴方向目标电压U_dref和电机q轴方向目标电压U_qref，然后经过Park逆变换得到电机α轴方向目标电压U_αref和电机β轴方向目标电压U_βref。最后通过空间电压矢量脉宽调制方式和七段式的方法输出用于电机控制的各个开关器件的占空比信号。在Park变换和Park逆变换中都用到了电机转子位置信号θ(电机转角)。其中空间电压矢量脉宽调制方式和七段式的方法均为本领域公知方法。

Clark变换是指将电机三相绕组A、B、C组成的静止的ABC三相坐标系转换为静止的αβ两相坐标系。α轴方向正对于电机A相绕组方向，β轴方向沿绕组A相的方向逆时针旋转90°。三相电流I_A、I_B和I_C转换为两相电流I_α和I_β的公式为：

$\left[\begin{array}{c}{I}_{\mathrm{\&alpha;}}\\ I_{\mathrm{\&beta;}}\end{array}\right]=\sqrt{\frac{2}{3}}\left[\begin{array}{ccc}1& -\frac{1}{2}& -\frac{1}{2}\\ 0& \frac{\sqrt{3}}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{I}_A\\ I_B\\ I_C\end{array}\right]$

Park变换是指将电机静止的αβ两相坐标系转换为随转子旋转的dq两相坐标系。d轴方向为永磁体励磁方向，q轴方向为永磁体励磁方向逆时针旋转90°，d轴方向与电机A相的方向的夹角为θ。专利中静止两相电流I_α和I_β转换为旋转两相电流I_d和I_q的公式为：

$\left[\begin{array}{c}{I}_d\\ I_q\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\&theta;}& \sin \mathrm{\&theta;}\\ -\sin \mathrm{\&theta;}& \cos \mathrm{\&theta;}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{I}_{\mathrm{\&alpha;}}\\ I_{\mathrm{\&beta;}}\end{array}\right]$

Park逆变换是指将随转子旋转的dq两相坐标系转换为电机静止的αβ两相坐标系。旋转的两相目标电压U_dref和U_qref转换为静止的两相目标电压U_αref和U_βref的公式为：

$\left[\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{\&alpha;ref}}\\ U_{\mathrm{\&beta;ref}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\&theta;}& -\sin \mathrm{\&theta;}\\ \sin \mathrm{\&theta;}& \cos \mathrm{\&theta;}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{dref}}\\ U_{\mathrm{qref}}\end{array}\right].$

Claims (2)

1.一种基于交流异步电机的电动助力转向系统控制装置，其特征在于包括主控芯片(1)，电机转子增量位置信号采集电路，方向盘转矩转角信号采集电路，交流异步电机驱动电路和CAN通讯电路；所述电机转子增量位置信号采集电路中，转子位置传感器(10)采集的交流异步电机(6)的转子位置信号依次经过了RC滤波电路和由施密特触发器构成的两次反向电路接入主控芯片(1)；方向盘转矩转角信号采集电路中，方向盘转矩转角传感器(13)采集的方向盘转矩转角信号依次经过了RC滤波电路和运算放大电路接入主控芯片(1)；交流异步电机驱动电路中，驱动信号从主控芯片(1)发出后依次经过总线收发器(2)、驱动芯片(3)，其中的高侧开关信号在经过驱动芯片(3)后通过自举电路进行升压，然后接入三相全桥功率电路(5)，低侧开关信号在经过驱动芯片(3)后直接接入三相全桥功率电路(5)，三相全桥功率电路(5)输出信号驱动交流异步电机运行，交流异步电机相线上安装的两个电流传感器(7)产生的电流信号经过RC滤波电路和运算放大电路进入主控芯片(1)；在CAN总线(16)与主控芯片(1间加入一个CAN通讯收发器(17)。

2.一种基于交流异步电机的电动助力转向系统控制器，其特征在于包括：

电机转子位置信号解算模块：将电机转子增量位置信号采集电路采集的电机转子位置信号转换成电机转子转速信号；

方向盘转矩转角信号解算模块：对方向盘转矩转角信号采集电路采集的转矩转角信号进行滤波处理后输出给电动助力转向控制模块；

电动助力转向控制模块：包括基本助力控制子模块、电机补偿控制子模块、主动回正控制子模块和电机q轴方向目标电流计算子模块；

基本助力控制子模块：接收CAN通讯电路传输的当前车速信号V、方向盘转矩转角信号解算模块传输的方向盘转矩T_S，根据预先存储的多点折线基本助力曲线确定当前车速信号V和方向盘转矩T_S对应的基本助力控制电流I_b；其中多点折线基本助力曲线获得方法如下：

将车速由小到大划分为N段：V₁～V₂、V₂～V₃、......、V_N-1～V_N、大于V_N；每一段对应一条方向盘转矩对基本助力电流多点折线，对应于第n段车速的方向盘转矩对基本助力电流多点折线上的M个特征点为[T_sn1,I_bn1]、[T_sn2,I_bn2]、……、[T_sn8,I_bn8]、[T_snM,I_bnM]，n＝1,2，...N；则多点折线基本助力曲线中对应于第n段车速的方向盘转矩对基本助力电流多点折线表示为：

$I_b=\left\{\begin{array}{cc}\frac{I_{\mathrm{bn}2}-I_{\mathrm{bn}1}}{T_{\mathrm{sn}2}-T_{\mathrm{sn}1}}(T_s-T_{\mathrm{sn}1})+I_{\mathrm{bn}1}& T_{\mathrm{sn}1}\&le;T_s{<T}_{\mathrm{sn}2}\\ \frac{I_{\mathrm{bn}3}-I_{\mathrm{bn}2}}{T_{\mathrm{sn}3}-T_{\mathrm{sn}2}}(T_s-T_{\mathrm{sn}2})+I_{\mathrm{bn}}2& T_{\mathrm{sn}2}\&le;T_s<T_{\mathrm{sn}3}\\ \&CenterDot;& \&CenterDot;\\ \&CenterDot;& \&CenterDot;\\ \&CenterDot;& \&CenterDot;\\ \frac{I_{\mathrm{bnM}}-I_{\mathrm{bn}(M-1)}}{T_{\mathrm{snM}}-T_{\mathrm{sn}(M-1)}}(T_s-T_{\mathrm{sn}(M-1)})+I_{\mathrm{bn}(M-1)}& T_{\mathrm{sn}(M-1)}\&le;T_s<T_{\mathrm{snM}}\\ I_{\mathrm{bnM}}& T_{\mathrm{snM}}\&le;T_s\end{array}\right.---\left(1\right)$

电机补偿控制子模块：根据式(2)计算电机补偿控制电流I_c；

I_c＝I_f+I_d+I_i    (2)

其中I_f为摩擦补偿控制电流，K_f是摩擦补偿系数；I_d为阻尼补偿控制电流，K_d是阻尼补偿系数；I_i为惯量补偿控制电流K_i是惯量补偿系数；θ是根据方向盘转角信号θs计算得到的电机转角；

主动回正控制子模块：当方向盘转矩T_s的绝对值小于一个定值T_sr，并且方向盘转角θ_s的绝对值大于一个定值θ_sr时进入回正电流控制；将目标方向盘转角设定为0°，通过对方向盘转角θ_s进行PID控制，得到回正电流，并且在不同的车速V下对回正电流的最大值和最小值进行限制从而得到回正控制电流I_r；其中在不同的车速V下回正电流的最大值和最小值通过查表得到；：

电机q轴方向目标电流计算子模块：根据式(3)计算电机q轴方向的目标电流I_qref：

I_qref＝I_b+I_c+I_r   (3)

交流异步电机控制模块：通过Clark变换和Park变换将电机三相电流I_A、I_B和I_C转换为电机d轴方向实际电流I_d和q轴方向的实际电流I_q；将电机d轴方向的目标电流I_dref设定为0，目标电流I_dref与电机d轴方向实际电流I_d相减后进入d轴电流PID控制；由电动助力转向控制模块得到的电机q轴方向的目标电流I_qref与电机q轴方向的实际电流I_q相减后进入q轴电流PID控制；d轴电流PID控制和q轴电流PID控制分别得到的电机d轴方向目标电压U_dref和电机q轴方向目标电压U_qref经过Park逆变换得到电机α轴方向目标电压U_αref和电机β轴方向目标电压U_βref；最后通过空间电压矢量脉宽调制和七段式的方法输出电机控制各开关器件占空比信号。