基于混合算法的车用传感器齿轮组优化设计.pdf

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1、2015拄仪表技术与2015第4期InstrumentTechniqueNO．4基于混合算法的车用传感器齿轮组优化设计马峻，刘本林(北京电子科技职业学院，北京100026)摘要：针对电动助力转向系统中的转矩传感器进行改进设计，实现了转矩和转角信号的一体化测量，节约了空间。建立了传感器齿轮组的数学模型，根据其使用特点，设定了数学模型的边界条件，并利用遗传算法与粒子群算法相结合的混合算法对齿轮系统的参数进行了优化设计，使传感器的质量和体积均有所下降，通过与传统设计方法及惩罚函数优化法相比较，混合算法优化的效果更佳。关键词：电动助力转向系统；转矩转角传感器；齿

2、轮优化；遗传算法；粒子群算法中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1002—1841(2015)04—0093—03OptimizationDesignofSensorGearSetAppliedinAutomobileBasedonHybridAlgorithmMAJun，LIUBen-lin(BeijingPolytechnicAutomobileSchool，Beijing100026，China)Abstract：ThedesignoftorquesensorintheEPASwasimproved，theintegrationoftor

3、queandanglesignalmeasuringwasre—alizedandthespacewassaved．Themathematicalmodelofthesensorgearsetwasestablishedandaccordingtothecharacteristics0fitsuse．theboundaryconditionsforthemathematicalmodelwereset．ThehybridalgorithmcombiningthegeneticalgorithmandtheparticleswarlTloptimizati

4、onwasusedtooptimizetheparametersofthegearsystem，whichdeclinedthequalityandvolumeofthesensor．Comparedwiththetraditionaldesignmethodsandthepenaltyfunctionoptimization，theoptimizationefectofthishybridalgorithmisbetter．Keywords：electricpowersteeringsystem；torqueandangleintegrationsen

5、sor；gearoptimizationdesign；geneticalgorithm；particleswarnloptimization0引言以及KOYO公司相继推出了磁电式非接触传感器，具有较高电动助力转向系统(EPS)通过传感器采集车速、发动机转速、的精度，很好地实现了非接触测量，但抗电磁干扰能力较差，在方向盘转向、转角、驾驶员输入转矩等信号，并据此进行转向助力电磁强度较大的城市中其使用精度会受一定影响。美国LU．矩的分配，其中转矩传感器和转角传感器是保证准确分配转向助CAS公司生产的光电式传感器实现了非接触的高精度测量，力及维持系统稳定工作的重

6、要部件。目前国产EPS采用的是分别但其结构比较复杂，对加工工艺要求较高，此外光电式传感器安装转矩、转角传感器或是仅安装转矩传感器的方法来获取相关对工作环境要求较高，不适宜应用于汽车上。清华大学季学武信号，但这样的系统结构复杂，稳定性差，且分别安装的传感器占副教授等曾对其进行改进，但存在温度漂移和绕线的问题J。用一定空间。随着汽车电子技术的发展，整车电子的集成控制是因此考虑选用基于巨磁电阻原理的TLE5011角度传感器作为大势所趋，将转矩、转角以及转动方向的测量集成到单一传感器上本传感器的芯片，它能够较好满足车用传感器的使用条件。进行是必然选择。因I比设计

7、高精度、低成本、具有自主知识产权的1．2传感器结构设计转矩转角一体化传感器是发展国产EPS重要的内容之一。传感器齿轮结构设计如图1所示，经计算，选取Z=Z=1转矩转角传感器设计84；Z3=Z4=Z5=15；Z3=Z4=Z5=45；Z6=Z7=35；Z8=36。为1．1传感器芯片选择消除齿轮机构的回差，提高测量精度，将齿轮的变位系数设计目前的转矩传感器芯片主要有电位计式、光电式、电感式成线性函数，通过变位系数由0．08一-0．08的变化使齿轮在齿及磁阻式等。日本NSK公司的电位计式传感器采用滑套机宽方向上形成约3。的锥角，通过这样的结构消除了齿轮传动的构将

8、转角差变换为电位计摆臂机构的摆动，实现转矩测量，但回差，提高了精度，小锥角的齿轮