JP4595519B2 - Vehicle steering control device and its turning angle control method - Google Patents
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Description
本発明は、操舵ハンドルを有する操舵側と、操向輪を有する転舵側と、の間に機械的なつながりが無いステア・バイ・ワイヤシステム等に採用される車両用操舵制御装置の技術分野に属する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a technical field of a vehicle steering control device used in a steer-by-wire system or the like in which there is no mechanical connection between a steering side having a steering handle and a steered side having steering wheels. Belonging to.
従来のステア・バイ・ワイヤシステムでは、目標転舵位置と実転舵位置との偏差および転舵負荷に基づき、さらに前記目標転舵位置と実転舵位置との偏差をゼロにするように転舵量を演算し、制御を行っていた(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、従来の車両用操舵制御装置にあっては、操舵側からの指令転舵角に対する追従性が高く、ステアリング剛性が無限に高いものと等価になり、定常状態における指令転舵角と実転舵角とが常に一致することになる。このため、転舵側の負荷となるような外乱に対する操舵側と転舵側での捩れ分を精度良く模擬できない。また、ステアリング剛性が高いと車両はカーブ路でオーバーステア傾向になりやすく、スリップ角が増大して車両の走行安定性に支障を来す可能性があると共に、轍やうねり路では操舵感や乗り心地の低下につながることも考えられる。 However, in the conventional vehicle steering control device, the followability with respect to the command turning angle from the steering side is high and the steering rigidity is equivalent to infinitely high, and the command turning angle and the actual turning in the steady state are equivalent. The rudder angle always matches. For this reason, it is impossible to accurately simulate the torsion on the steering side and the steering side with respect to a disturbance that causes a load on the steering side. In addition, if the steering stiffness is high, the vehicle tends to oversteer on curved roads, which may increase the slip angle and hinder the running stability of the vehicle. It can also lead to a decrease in comfort.
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、操向輪に外力が加わる走行時、操舵側と転舵側との間の捩れ分を精度良く模擬することで、車両挙動の安定性確保や乗り心地の向上や操舵感の向上を併せて達成することができる車両用操舵制御装置およびその転舵角制御方法を提供することにある。 The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problem, and its object is to accurately simulate the torsion between the steering side and the steered side when traveling with external force applied to the steered wheels. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a vehicle steering control device and a turning angle control method thereof that can achieve the stability of vehicle behavior, the improvement of riding comfort and the improvement of steering feeling.
上記目的を達成するため、本発明では、
操向輪を転舵する転舵アクチュエータと、
操舵ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出手段と、
前記操向輪の転舵角が前記操舵角に応じた指令転舵角となるように、前記転舵アクチュエータに駆動指令値を出力する転舵制御手段と、
を備えた車両用操舵制御装置において、
前記操向輪に入力される外乱の過渡成分量を推定する過渡成分推定手段と、
前記操向輪に入力される外乱の定常成分量を推定する定常成分推定手段と、
前記過渡成分量と前記定常成分量とに基づいて前記駆動指令値を補正する駆動指令値補正手段と、
を備え、
前記駆動指令値補正手段は、前記定常成分量に基づく前記駆動指令値の補正量である定常成分補正値を可変とすることを特徴とする。
In order to achieve the above object, in the present invention,
A steering actuator that steers steering wheels;
Steering angle detection means for detecting the steering angle of the steering wheel;
Steering control means for outputting a drive command value to the steering actuator so that the steering angle of the steered wheel becomes a command steering angle corresponding to the steering angle;
In a vehicle steering control device comprising:
Transient component estimating means for estimating a transient component amount of disturbance input to the steering wheel;
Stationary component estimation means for estimating a steady component amount of disturbance input to the steering wheel;
A drive command value correcting means for correcting the drive command value based on the before and Symbol transients amount the stationary component amount,
Equipped with a,
The drive command value correcting means is characterized variable and to Rukoto the stationary component correction value is a correction amount of the drive command value based on the constant component amount.
よって、本発明の車両用操舵制御装置にあっては、外乱の過渡成分量と定常成分量とを個別に推定し、それぞれに応じて駆動指令を補正するため、外乱の過渡成分量に応じた指令転舵角の補償と、外乱の定常成分量に応じた指令転舵角の補償とをそれぞれ独立に制御できる。よって、転舵角が変化する状態で加わる過渡的な制御阻害要因を補償しつつ、指令転舵角と実転舵角との間に外力により与えられる定常的な偏差を持たせることができる。この結果、操向輪に外力が加わる走行時、旋回挙動の安定性確保、乗り心地の向上や操舵感の向上を併せて達成できる。 Thus, in the vehicular steering control apparatus of the present invention, a transient component amount and the steady-state component of the disturbance individually estimated, for correcting the dynamic instruction drive according to their response to transients of the disturbance The command turning angle compensation and the command turning angle compensation according to the steady component amount of the disturbance can be controlled independently. Therefore, it is possible to provide a steady deviation given by an external force between the command turning angle and the actual turning angle while compensating for a transient control impediment factor applied in a state where the turning angle changes. As a result, when traveling with external force applied to the steered wheels, it is possible to achieve stability of turning behavior, improvement of riding comfort and improvement of steering feeling.
以下、本発明の車両用操舵制御装置を実施するための最良の形態を、図面に示す実施例1,2に基づいて説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the vehicle steering control device of the present invention will be described based on Examples 1 and 2 shown in the drawings.
まず、構成を説明する。
図1は実施例1の車両用操舵制御装置が適用されたステア・バイ・ワイヤシステムを示す全体図、図2は実施例1の車両用操舵制御装置の操舵反力制御系および転舵角制御系の全体構成を示す図である。
First, the configuration will be described.
FIG. 1 is an overall view showing a steer-by-wire system to which the vehicle steering control device of the first embodiment is applied, and FIG. 2 is a steering reaction force control system and turning angle control of the vehicle steering control device of the first embodiment. It is a figure which shows the whole structure of a system.
実施例1の車両用操舵制御装置が適用されたステア・バイ・ワイヤシステムは、図1に示すように、操舵ハンドル1および操舵反力用アクチュエータ(操舵反力アクチュエータ)2を有する操舵反力装置3による操舵側と、操向輪4,5および転舵用アクチュエータ(転舵アクチュエータ)6を有する転舵装置7による転舵側と、の間に機械的なつながりが無い構成としている。
A steer-by-wire system to which the vehicle steering control device of the first embodiment is applied includes a
前記操舵反力装置3は、操舵ハンドル1と、ステアリングコラムシャフト8と、このステアリングコラムシャフト8に設けられた操舵反力用アクチュエータ2と、を有する。
前記操舵反力用アクチュエータ2は、減速ギヤ機構とモータを有し、このモータには、モータ軸の回転数を検出する操舵反力用モータ角検出手段としての操舵反力用モータ角センサ9が付設されている。この操舵反力用モータ角センサ9は、モータの角度制御のために用いられると共に、実操舵角θsを検出する操舵角検出手段として用いられる。なお、別途、操舵ハンドル1の回転角を検出するセンサを設けても良い。
The steering
The steering
前記操舵反力用アクチュエータ2を制御する電子制御手段として、操舵反力装置用コントローラ(操舵反力制御手段)10が設けられ、この操舵反力装置用コントローラ10には、操舵反力用モータ角センサ9と、車速検出手段としての車速センサ11と、から入力情報が供給される。
As an electronic control means for controlling the steering
前記操舵反力装置用コントローラ10には、実操舵角θsと車速Vから指令転舵角θtaを算出する指令転舵角算出手段と、操舵入力相当分制御指令値Isと転舵出力相当分制御指令値Itsとを加えたモータ制御指令値Isaにリミッター処理を施すことでモータ制御指令値Tmsを算出するモータ制御指令値算出手段と、モータ制御指令値Tmsを操舵反力用アクチュエータ2のモータへの指令電流に変換するモータ駆動回路によるモータ駆動手段と、を有する。
The steering
前記転舵装置7は、転舵用アクチュエータ6と、この転舵用アクチュエータ6により駆動されるステアリングギヤ機構12と、このステアリングギヤ機構12により、ストロークされるステアリングラック軸13を介して連結された操向輪4,5と、を有する。
The steering device 7 is connected to a
前記転舵用アクチュエータ6は、操舵反力用アクチュエータ2と同様に、減速ギヤ機構とモータを有し、このモータには、モータ軸の回転数を検出する転舵用モータ角検出手段としての転舵用モータ角センサ(実転舵角検出手段および実転舵角速度検出手段)15が付設されている。この転舵用モータ角センサ15は、モータの角度制御のために用いられると共に、実転舵角θtを検出する転舵角検出手段として用いられる。
The
前記転舵用アクチュエータ6を制御する電子制御手段として、転舵装置用コントローラ(転舵制御手段)16が設けられ、この転舵装置用コントローラ16と前記操舵反力装置用コントローラ10とは、情報を交換し合う双方向通信線17により連結されている。この転舵装置用コントローラ16には、前記車速センサ11と、実転舵角情報を得る転舵用モータ角検出手段としての転舵用モータ角センサ15と、車両の前後加速度検出手段としての前後加速度センサ18と、車両の横加速度検出手段としての横加速度センサ19と、から入力情報が供給される。
As an electronic control means for controlling the
前記転舵装置用コントローラ16は、縁石等の障害物に接触していると判定する障害物接触判定手段と、指令転舵角θtaと実転舵角θtとの外乱による偏差に対する指令電流の補正量算出と補正判定を行う補正量算出および補正判定手段と、フィードフォワード補償器の出力とフィードバック補償器の出力とを加算した値からロバスト補償器の出力を差し引いた値に最大値制限を加えることによりモータ制御指令値を算出するモータ制御指令値算出手段と、モータ制御指令値を転舵用アクチュエータ6のモータへの指令電流Itaに変換するモータ駆動回路によるモータ駆動手段と、を有する。
The
図3は実施例1の操舵反力装置用コントローラ10におけるモータ制御指令値算出手段を示す操舵反力制御系ブロック図である。
まず、操舵反力装置用コントローラ10は、操舵入力相当分制御指令値Isの算出部と、転舵出力相当分制御指令値Itsの算出部と、リミッター処理部10kと、を有して構成されている。
FIG. 3 is a block diagram of the steering reaction force control system showing the motor control command value calculation means in the steering reaction
First, the steering
前記操舵入力相当分トルクIsの算出部は、実操舵角θsに車速Vに応じたゲインKaを乗じて指令値(Ka×θs)を得るゲイン設定器10aと、実操舵角度θsの時間微分値ωs(=dθs/dt)を得る微分器10bと、実操舵角度θsの時間微分値ωsに車速Vに応じたゲインKsを乗じて指令値(Ks×ωs)を得るゲイン設定器10cと、指令値(Ka×θs)と指令値(Ks×ωs)とを加算して操舵入力相当分制御指令値Isを算出する加算器10dと、を有する(Is=Ka×θs+Ks×ωs)。
The steering input equivalent torque Is calculating unit obtains a command value (Ka × θs) by multiplying the actual steering angle θs by a gain Ka corresponding to the vehicle speed V, and a time differential value of the actual steering angle θs. a
ここで、ゲインKaは、例えば、図4(a)に示すように、操舵開始頻度の高い車速でゲイン1.0であり、その車速より低車速側、および、高車速側でゲイン1.0以上の値により与えられる。また、ゲインKsは、例えば、図4(b)に示すように、ゲインKaと同様に、操舵開始頻度の高い車速でゲイン1.0であり、その車速より低車速側、および、高車速側でゲイン1.0以上の値により与えられる。 Here, for example, as shown in FIG. 4 (a), the gain Ka is a gain of 1.0 at a vehicle speed with a high steering start frequency, and has a gain of 1.0 or more on the low vehicle speed side and the high vehicle speed side. Given. Further, for example, as shown in FIG. 4 (b), the gain Ks is gain 1.0 at a vehicle speed with a high steering start frequency as in the gain Ka, and is gained at a lower vehicle speed side and a higher vehicle speed side than the vehicle speed. Given by a value greater than 1.0.
前記転舵出力相当分制御指令値Itsの算出部は、指令転舵角θtaと実転舵角θtとの偏差(θta−θt)を算出する差分器10eと、偏差(θta−θt)に車速Vに応じたゲインKfaを乗じて指令値(Kfa×(θta−θt))を得るゲイン設定器10fと、偏差(θta−θt)の時間微分値ωts(=d(θta−θt)/dt)を得る微分器10gと、時間微分値ωtsに車速Vに応じたゲインKfsを乗じて指令値(=Kfs×ωts)を得るゲイン設定器10hと、指令値(Kfa×(θta−θt))と指令値(=Kfs×ωts)とを加算して転舵出力相当分制御指令値Itsを算出する加算器10iと、を有する(Its=Kfa×(θta−θt)+Kfs×ωts)。
なお、ゲインKfaとゲインKfsは、図4の(a),(b)に示す上記ゲインKa,Ksと同様に、車速Vに応じて設定される。
The calculation unit for the control command value Its corresponding to the steering output corresponds to a
The gain Kfa and the gain Kfs are set according to the vehicle speed V in the same manner as the gains Ka and Ks shown in (a) and (b) of FIG.
前記リミッター処理部10kは、加算器10jにより操舵入力相当分制御指令値Isと転舵出力相当分制御指令値Itsとを加え合わせたものを加算値Isa(=Is+Its)とし、これに車速Vやヨーレートψや横加速度YG等から推定した路面μから求められたリミット値Lsでリミッター処理を施したものをモータ制御指令値Tmsとする。
The
ここで、「リミット値Ls」は、図4(c)に示すように、路面μが高くなるほど大きな値となるように設定されるものである。これにより、操舵角や操舵角速度が大きくなった時に反力が大きくなり過ぎることを防止し、操舵ハンドル1を切り増しできなくなる、または、切り増しづらくなることを防止し、推定した路面μに応じて最適な操舵反力にすることが可能となる。 Here, as shown in FIG. 4C, the “limit value Ls” is set so as to increase as the road surface μ increases. This prevents the reaction force from becoming too large when the steering angle or the steering angular velocity is increased, prevents the steering handle 1 from being increased or difficult to increase, and depends on the estimated road surface μ. Therefore, it is possible to obtain an optimum steering reaction force.
図5は、実施例1における転舵角制御系ブロック図であり、転舵装置用コントローラ16は、フィードフォワード補償器16aと、規範モデル(転舵角推定手段)16bと、差分器16cと、フィードバック補償器(定常成分推定手段)16dと、スイッチ16eと、加減算器16fと、電流リミッター16gと、ロバスト補償器(過渡成分推定手段および転舵角速度推定手段)16hと、ゲイン設定器16jと、を有して構成されている。
FIG. 5 is a block diagram of the turning angle control system in the first embodiment. The
スイッチ16eと加減算器16fとゲイン設定器16jとで、駆動指令値補正手段が構成される。
In the
前記フィードフォワード補償器16aは、指令転舵角θtaを入力し、あらかじめ与えた所望の応答特性に一致させる指令電流フィードフォワード分Iffを、加減算器16fへ出力する。前記規範モデル16bは、指令転舵角θtaを入力し、規範モデルGm(s)を通して指令転舵角基準値θta_ref(転舵角推定値)を生成し、差分器16cへ出力する。
The
差分器16cは、前記規範モデル16bからの指令転舵角基準値θta_refから、実転舵角θtを差し引いて偏差を演算し、フィードバック補償器16dへ出力する。前記フィードバック補償器16dは、指令転舵角基準値θta_refと実転舵角θtとの偏差を入力し、この偏差に応じた指令電流フィードバック分Ifbをゲイン設定器16jへ出力する。
The
ゲイン設定器16jは、指令電流フィードバック分Ifbに、車両特性によりあらかじめ設定されたゲインKcsを乗じた値(定常成分補正値)Kcs×Ifbを、スイッチ16eへ出力する。前記スイッチ16eは、車両状態等に応じてON/OFFすることで、ゲイン設定器16jの出力Kcs×Ifbを加減算器16fへ出力するか否かを切り替える。
The
前記加減算器16fは、フィードフォワード補償器16aからの指令電流フィードフォワード分Iffから、ロバスト補償器16hからの外乱補償分の出力Irbstを差し引いて指令電流(駆動指令値)Itaを演算する。また、スイッチ16eがONの場合には、ゲイン設定器16jの出力Kcs×Ifbを加算する。
The adder /
前記電流リミッター16gは、転舵用アクチュエータ6のモータに対する過電流防止のための電流制限器である。前記加減算器16fからの指令電流がリミット電流以下の場合は指令電流を制御対象Gp(s)の転舵用アクチュエータ6のモータに対し指令電流Itaとして出力し、リミット電流を超える場合にはリミット電流を制御対象Gp(s)の転舵用アクチュエータ6のモータに対し指令電流Itaとして出力する。
The
前記ロバスト補償器16hは、制御対象Gp(s)への入力である指令電流Itaと制御対象からの出力である転舵角速度ωtを取り込み、モデル化誤差を含む制御阻害要因(路面の轍、凹凸などでの操向輪への入力、旋回、減速などでの操向輪の荷重変化、路面μ変化による操向輪のトルク変化でのトルクステアなど)を外乱として推定した外乱の過渡成分推定値を出力する外乱補償器である。なお、ロバスト補償器16hからの外乱補償分の出力は、実施例1の転舵制御での指令電流Ita(駆動指令値)を補正するための出力Irbstとして使用される。
The
すなわち、転舵装置用コントローラ16の制御系は、2自由度制御系(フィードフォワード補償器16aおよびフィードバック補償器16d)に加えてロバスト補償器16hを備え、さらにフィードバック補償器16dの出力段にスイッチ16eを設けた構成となっている。
That is, the control system of the
この制御系において、ロバスト補償器16hは、図6に示すロバストモデルマッチング手法のロバスト補償器とは異なり、入力の1つに制御対象の角度(実転舵角θt)ではなく角速度(転舵角速度ωt)を使用しているため、定常的なものは補償せず、過渡的なものだけを補償するという特徴を有する。
In this control system, the
この特徴に加え、フィードバック補償器16dの出力段に設けたスイッチ16eのON/OFFを切り替えることにより、この部分の出力を制御に使用するか否かを切り替えることで、OFFのときには、指令転舵角θtaと実転舵角θtとの間に定常的な偏差を持たせる、ONのときには、指令転舵角θtaと実転舵角θとの間に外乱による偏差(Nズレや意図していた偏差分との差異等)が生じた場合に偏差を解消する補正を行う、というような制御が可能となる。
In addition to this feature, by switching ON / OFF of the
次に、作用を説明する。
[転舵制御処理]
図7は実施例1の転舵装置用コントローラ16にて実行される転舵制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
Next, the operation will be described.
[Steering control processing]
FIG. 7 is a flowchart showing the flow of the turning control process executed by the
ステップS1では、車速センサ11からの車速Vと、前後加速度センサ18からの前後加速度Garと、横加速度センサ19からの横加速度Glと、操舵反力用モータ角センサ9からの実操舵角θsに応じて設定される指令転舵角θtaと、転舵用モータ角センサ15からの実転舵角θtと、図外のモータ駆動回路に設けられる転舵電流検出手段からの実転舵電流Itと、を読み込み、ステップS2へ移行する。
ここで、「指令転舵角θta」は、ギヤ比を可変とする場合も考慮すると、
θta=θs×Rst 但し、Rst:操舵/転舵間ギヤ比
により求められる。
In step S1, the vehicle speed V from the
Here, the “command steering angle θta” is considered when the gear ratio is variable,
θta = θs × Rst where Rst is determined by the steering / steering gear ratio.
ステップS2では、ステップS1の入力情報の読み込みに続き、操向輪4,5が縁石等の障害物に接触しているか否かを判定し、YESの場合はステップS3へ移行し、NOの場合にはステップS4へ移行する。
ここで、「障害物」とは、縁石等のように操向輪4,5の接触により物理的に転舵の切り増しが困難なものをいう。
「障害物接触判定」は、例えば、指令転舵角θtaと実転舵角θtとの偏差の絶対値が、操舵側/転舵側間の通信による遅れ,指令に対する応答遅れおよび転舵角制御精度等を考慮して決定された判定値θa以上、かつ、実転舵角θtが前回値と比べて変化していない時間がTit以上(例えば、±1°以内の保舵状態が1秒間以上)、かつ、実転舵電流ItがItt以上である時間がTt以上である場合に、操向輪4,5が縁石等の障害物に接触していると判定する(特願2003−422289参照)。
In step S2, following the reading of the input information in step S1, it is determined whether or not the steered
Here, the “obstacle” refers to a thing that is difficult to physically increase the turning by touching the steered
The “obstacle contact determination” includes, for example, that the absolute value of the deviation between the command turning angle θta and the actual turning angle θt is a delay due to communication between the steering side / steering side, a response delay to the command, and a turning angle control. More than the judgment value θa determined in consideration of accuracy, etc., and the time when the actual turning angle θt has not changed compared to the previous value is Tit or more (for example, the maintained state within ± 1 ° is 1 second or more ) And when the actual turning current It is equal to or longer than Itt, it is determined that the steered
ステップS3では、ステップS2での障害物接触判定に基づき、指令転舵角θtaを実転舵角θtに一致するように設定し、リターンへ移行する。 In step S3, based on the obstacle contact determination in step S2, the command turning angle θta is set to coincide with the actual turning angle θt, and the process proceeds to return.
ステップS4では、指令転舵角θtaと実転舵角θtとの間の外乱による偏差に対する補正量の算出を行い、ステップS5へ移行する。
この補正量には、車両特性によりあらかじめ設定されたゲインKcs(例えば、剛性が高いスポーツタイプはセダンタイプに比べKcsは大きい)を乗じて車両による剛性感の違い模擬すると共に、車速Vに応じてその量が可変(車速Vが高いほど小さく設定する)となるように設定される。
In step S4, a correction amount for a deviation due to a disturbance between the command turning angle θta and the actual turning angle θt is calculated, and the process proceeds to step S5.
This correction amount is multiplied by a gain Kcs set in advance according to vehicle characteristics (for example, a high-rigidity sports type has a larger Kcs than a sedan type) to simulate the difference in rigidity due to the vehicle, and according to the vehicle speed V The amount is set to be variable (set smaller as the vehicle speed V is higher).
ステップS5では、ステップS4で算出された値について補正するかどうかの判定を行い、YESの場合にはステップS6へ移行し、NOの場合にはステップS7へ移行する。
補正判定は、ステップS1で読み込んだ前後加速度Gar、横加速度Glおよび運転者の操舵状態に応じて行われる。例えば、
条件1:フィードバック補償器16dで求めている定常偏差が所定値以上(例えば、操舵角で5°以上)
条件2:前後加速度Garがしきい値Gath以上(Gathは、タイヤが空転するような急加速となる前後加速度)
条件3:前後加速度Garがしきい値Grth以下(Grthは、タイヤがロックするような急減速となる減速度)
条件4:横加速度Glがしきい値Glth以上(Glthは、旋回内輪側タイヤの接地力がなくなるような横加速度)
条件5:保舵時(操舵ハンドル1の角度が所定時間ほぼ一定のとき)
上記5つの条件のいずれか1つでも満足する場合には、補正を行わず、5つの条件全ての条件を満足しない場合には、補正を行う。これにより、車両の安全性を確保しながら補正を行うことができる。
なお、保舵時では、運転者はその状態を維持したいという意志があり、切り増し、切り戻しのような操舵を加えていないので、補正を行わず定常的な偏差を持たせておく。
In step S5, it is determined whether or not the value calculated in step S4 is to be corrected. If YES, the process proceeds to step S6, and if NO, the process proceeds to step S7.
The correction determination is performed according to the longitudinal acceleration Gar, the lateral acceleration Gl, and the driver's steering state read in step S1. For example,
Condition 1: The steady-state deviation calculated by the
Condition 2: Longitudinal acceleration Gar is greater than or equal to the threshold value Gath (Gath is the longitudinal acceleration at which the tire suddenly accelerates to idle)
Condition 3: Longitudinal acceleration Gar is less than or equal to threshold value Grth (Grth is a deceleration that causes rapid deceleration such that the tire locks)
Condition 4: Lateral acceleration Gl is greater than or equal to a threshold Glth (Glth is a lateral acceleration that eliminates the ground contact force of the tire on the turning inner wheel side)
Condition 5: At the time of steering (when the angle of the
If any one of the above five conditions is satisfied, the correction is not performed, and if all the five conditions are not satisfied, the correction is performed. Thereby, it can correct | amend, ensuring the safety | security of a vehicle.
At the time of steering, the driver is willing to maintain the state, and since the steering is not added, such as turning back and turning back, a constant deviation is given without correction.
ステップS6では、ステップS5で補正を行うと判定されたため、フィードバック補償器16dの出力段にあるスイッチ16eをONに切り替え、リターンへ移行する。
In step S6, since it is determined in step S5 that correction is to be performed, the
ステップS7では、ステップS5で補正を行わないと判定されたため、フィードバック補償器16dの出力段にあるスイッチ16eをOFFに切り替え、リターンへ移行する。
In step S7, since it is determined in step S5 that correction is not performed, the
[操舵/転舵間の捩れについて]
操舵/転舵間に機械的なつながり(シャフト)のある現行車での操舵系の運動方程式は、以下のように表すことができる。図8に操舵系の概略図を示し、さらにその中のハンドルシャフトの概略図を図9に示す。
[Twist between steering / steering]
The equation of motion of the steering system in a current vehicle having a mechanical connection (shaft) between steering / steering can be expressed as follows. FIG. 8 shows a schematic diagram of the steering system, and FIG. 9 shows a schematic diagram of the handle shaft therein.
式(1)にキングピン回りに換算した操舵ハンドルの回転運動の方程式を、式(2),(3)にキングピン回りの操向輪の回転運動の方程式を示す。
◎キングピン回りに換算した操舵ハンドルの回転運動
Ih(d2δ/dt2)+Ch(dδ/dt)+Ks(α−δ)=Th …(1)
◎キングピン回りの前輪の回転運動
Ts=(εn+εc)Kf{β+(lf/V)γ−δ} …(2)
Is(d2δ/dt2)+Cs(dδ/dt)+Ks(δ−α)=Ts …(3)
ここで、
Ih:キングピン回りに換算したハンドルに相当する慣性モーメント
Ch:ハンドルシャフトの粘性摩擦係数
Ks:キングピン回りの弾性係数
δ:実転舵角
α:操舵ハンドルのキングピン回りに換算した回転角
Th:運転者のトルク
Is:キングピン回りの慣性モーメント
Cs:キングピン回りの粘性摩擦係数
Kf:コーナリングパワー
Ts:キングピン回りに働くモーメント
If:車両重心点と前車軸間距離
β:横滑り角
εn:ニューマチックトレール
εc:キャスタートレール
V:車速
γ:ヨー角速度
である。
Equation (1) shows the equation of rotational motion of the steering wheel converted around the kingpin, and equations (2) and (3) show the equation of rotational motion of the steering wheel around the kingpin.
◎ Rotating motion of steering wheel converted around kingpin
Ih (d 2 δ / dt 2 ) + Ch (dδ / dt) + Ks (α−δ) = Th (1)
◎ Rotating motion of front wheel around kingpin
Ts = (εn + εc) Kf {β + (lf / V) γ−δ} (2)
Is (d 2 δ / dt 2 ) + Cs (dδ / dt) + Ks (δ−α) = Ts (3)
here,
Ih: Moment of inertia equivalent to the handle around the kingpin
Ch: Coefficient of viscous friction of handle shaft
Ks: kingpin elastic modulus of around [delta]: actual rotation steering angle alpha: angle of rotation in terms of kingpin around the steering wheel
Th: Driver torque
Is: Moment of inertia around the kingpin
Cs: Coefficient of viscous friction around the kingpin
Kf: Cornering power
Ts: Moment acting around the kingpin
If: vehicle center of gravity and front axle distance β: side slip angle εn: pneumatic trail εc: caster rail V: vehicle speed γ: yaw angular velocity.
式(2),(3)のTsが操舵系から見たときに外力として操向輪に働くことになるので、これによりハンドル角と実転舵角との間に捩れによる定常的な偏差が生じることになる。例えば、式(1)で、δ=0から操舵ハンドルを切ると、トルクThと釣り合うKs(α−δ)が発生することになり、ハンドル角と実転舵角には、偏差が生じることとなる。また、式(2),(3)で、ある実転舵角δのとき、式(2)のタイヤ力と釣り合うKs(δ−α)が発生することになり、ハンドル角と実転舵角には、偏差が生じることとなる。 Equation (2), a steady deviation due to the torsion between the Ts so is to work to the steering wheel as an external force when viewed from the steering system, thereby steering wheel angle and the actual rotation steering angle (3) Will occur. For example, in the formula (1), turn off the steering wheel from [delta] = 0, will be Ks balancing with a torque Th (alpha-[delta]) is generated, the steering wheel angle and the actual rotation steering angle, the deviation occurs and Become. Further, Equation (2), (3), there when the actual rotation steering angle [delta], will be Ks to balance the tire force of the formula (2) ([delta]-alpha) occurs, steering wheel angle and the actual rotation steering angle In this case, a deviation occurs.
[技術背景]
従来のステア・バイ・ワイヤシステムでは、特開平10−310074号公報に記載されているように、目標転舵位置と実転舵位置との偏差および転舵負荷に基づき、さらに前記目標転舵位置と実転舵位置との偏差をゼロにするように転舵量を演算し、制御を行う構成となっていた。
[Technical background]
In the conventional steer-by-wire system, as described in JP-A-10-310074, based on the deviation between the target turning position and the actual turning position and the turning load, the target turning position is further increased. The steering amount is calculated and controlled so that the deviation between the actual steering position and the actual steering position becomes zero.
このため、操舵側からの指令転舵角に対する追従性が高く、転舵側の負荷となるような外乱に対する操舵側と転舵側での捩れ分と発生すべき操舵反力を精度良く模擬できない。そして、操舵側と転舵側での捩れ分を模擬しないと、相応の外乱補償分が働くので、指令転舵角に対して実転舵角が定常的には常に一致する。これはステアリング剛性が非常に高い車両と等価である。 For this reason, the followability with respect to the command turning angle from the steering side is high, and it is impossible to accurately simulate the torsion on the steering side and the turning side and the steering reaction force to be generated with respect to a disturbance that causes a load on the turning side. . If the torsion on the steering side and the turning side are not simulated, the corresponding disturbance compensation works, so that the actual turning angle is always consistent with the command turning angle. This is equivalent to a vehicle having a very high steering rigidity.
従来のステア・バイ・ワイヤシステムのように、ステアリング剛性が非常に高い車両と等価である場合、カーブ路において操舵ハンドルを少し大きめに切り込むと高応答に実転舵角が与えられるため、車両はオーバーステア傾向になりやすい。なぜなら、カーブ路における運転者は、操舵ハンドルを多少大きめに切り込み、その後、戻し操舵や少しずつ切り込む修正操舵を行うことで、旋回開始時の回頭性を得た上で、車両の挙動がカーブ路に沿ったものとなるようにコントロールすることによる。このため、カーブ路では、車体のスリップ角が増大し、旋回挙動安定性の低下となる。 If the steering rigidity is equivalent to a vehicle with very high steering rigidity like a conventional steer-by-wire system, the actual steering angle is given to the high response when the steering handle is cut slightly larger on a curved road, so the vehicle Prone to oversteer. This is because a driver on a curved road cuts the steering handle slightly larger, and then performs return steering or corrective steering that gradually turns to obtain turning characteristics at the start of turning, and the behavior of the vehicle changes to the curved road. By controlling to be in line with For this reason, on a curved road, the slip angle of the vehicle body increases and the turning behavior stability decreases.
また、轍やうねり路において、ステアリング剛性が非常に高い車両と等価である場合、操向輪に外力が加わった場合、操向輪の実転舵角を変えないように、操向輪への外力を転舵アクチュエータで受ける。よって、操向輪に外力が加わると、転舵アクチュエータで受ける反力(ショック)がそのまま車体に伝達されることになるため、乗り心地の低下となる。 In addition, if the steering rigidity is equivalent to a vehicle with extremely high steering rigidity on a saddle or swell road, if an external force is applied to the steered wheel, the steered wheel should not be changed so as not to change the actual steered angle. External force is received by the steering actuator. Therefore, when an external force is applied to the steered wheels, the reaction force (shock) received by the steering actuator is transmitted to the vehicle body as it is, so that the riding comfort is reduced.
さらに、ステアリング剛性が非常に高い車両と等価である場合、操舵ハンドルへの操作に対し応答遅れなく操向輪が転舵してヨーレートが発生する等、操舵に対する車両の動きが、操舵ハンドルと操向輪とが機械的に連結された操舵装置を搭載した車両と比較して不自然となるため、運転者に違和感を与え、操舵感の低下につながる。 In addition, when the steering rigidity is equivalent to a vehicle having a very high steering rigidity, the steering wheel steers without causing a delay in response to the operation of the steering wheel and the yaw rate is generated. Since it becomes unnatural compared with a vehicle equipped with a steering device in which a facing wheel is mechanically connected, the driver feels uncomfortable and the steering feeling is lowered.
加えて、操向輪に大きな外力が入力された場合、転舵側ではこれに打ち勝って操向輪の転舵を確保するように大きな電流を一気に流すため、転舵アクチュエータのモータは高負荷となり、過熱状態となってしまう。 In addition, when a large external force is input to the steered wheels, the steered actuator motor is heavily loaded because a large amount of current flows at once to overcome this and secure the steered wheels. It will be overheated.
[転舵制御作動]
これに対し、実施例1の車両用操舵制御装置では、推定した外乱分の補償を過渡成分と定常成分とに分け、さらに定常成分の補償量は可変となるような制御系として転舵用アクチュエータ6の制御を行うことで、外乱要素が入力されたときには意図的に指令転舵角θtaと実転舵角θtとに定常的な偏差を持たせることができ、外乱に応じた操舵/転舵間の捩れを模擬できると共に、運転者に与える違和感を防止できる。
[Steering control operation]
On the other hand, in the vehicle steering control apparatus of the first embodiment, the estimated disturbance component compensation is divided into a transient component and a steady component, and further the compensation amount of the steady component is made variable so that the steering actuator By performing
実施例1では、操向輪4,5が縁石等の障害物に接触しておらず、フィードバック補償器16dで求めている定常偏差が所定値以上の場合には、図7のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2→ステップS4→ステップS5→ステップS7へと進み、ステップS7では、スイッチ16eがOFFされる。よって、外乱の定常成分補正量がゼロとされるため、指令転舵角θtaと実転舵角θtとの間に定常的な偏差を発生させることができる(図10)。
In the first embodiment, when the steered
一方、フィードバック補償器16dで求めている定常偏差が所定値より小さい場合には、図7のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2→ステップS4→ステップS5→ステップS6へと進み、ステップS4では、外乱による偏差に対する補正量が算出され、ステップS6では、スイッチ16eがONされる。よって、外乱の定常成分補正量に応じて、指令電流値Itaが補正されるため、外乱による偏差により発生する制御誤差および操舵感の低下が抑制される(図11)。
On the other hand, when the steady-state deviation obtained by the
操向輪4,5が縁石等の障害物に接触したときは、図7のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2→ステップS3へと進み、ステップS3では、指令転舵角θtaを実転舵角θtに一致させる設定、つまり、指令転舵角θtaと実転舵角θtとの偏差をゼロにする設定とされる。
When the steered
このように、転舵側モータの指令電流値を直接ある値に変更するのではなく、転舵側の指令転舵角θtaを通常時における実操舵角θsに応じたものから、指令転舵角θtaと実転舵角θtの偏差がゼロになるところ、つまり、運転者が操舵ハンドル1を切り増ししても転舵側がそれ以上動かなくなるところに変更することで、転舵側の電流は指令転舵角θtaと実転舵角θtとの偏差を打ち消そうとする分が不要となり、その位置にとどまろうとする分のみで良くなるため、電流を抑制させることが可能となり、モータ過熱保護となる。
In this way, instead of directly changing the command current value of the steered side motor to a certain value, the command steered angle θta on the steered side is determined according to the actual steering angle θs in the normal state. By changing to a place where the deviation between θta and the actual turning angle θt becomes zero, that is, even if the driver turns the
加えて、転舵側モータの指令電流値を直接ある値に変更するのではなく、転舵側の指令転舵角θtaを変更しているため、縁石等の障害物に接触していると判定されている時の制御から通常の角度制御に戻るときの切り替えがスムーズになる。 In addition, instead of directly changing the command current value of the steered side motor to a certain value, the commanded turning angle θta on the steered side is changed, so it is determined that it is in contact with an obstacle such as a curb The switching when returning from normal control to normal angle control becomes smooth.
[転舵制御作用]
図12は、フィードバック補償器16dの出力段に設けたスイッチ16eをOFFとした場合の、外乱入力時の指令転舵角θtaに対する実転舵角θtの応答を示す図である。フィードバック補償器16dで求めている定常偏差が所定値以上の場合には、外乱の定常成分補正量を制御量に加味させないことで、指令転舵角θtaと実転舵角θtとの間に外乱に応じた偏差が生じ、操舵/転舵間に外乱に応じた捩れを発生させることができる。
[Steering control action]
FIG. 12 is a diagram showing a response of the actual turning angle θt with respect to the command turning angle θta at the time of disturbance input when the
図13は、フィードバック補償器16dの出力段に設けたスイッチ16eをONとし、指令転舵角θtaと実転舵角θtとの間の外乱による偏差を補正した場合の実転舵角θtの変化を示す図である。Nズレや意図していた偏差との差異が発生した場合には、外乱の定常成分補正量を制御量に加味することで、外乱入力があっても実転舵角θtを応答良く指令転舵角θtaに一致させることができる(外乱に対するロバスト補償作用)。
FIG. 13 shows the change in the actual turning angle θt when the
また、実施例1では、定常成分補正量を、車両特性によりあらかじめ設定されたゲインKcsに比例して設定している(ステップS4)。このゲインKcsは、車両剛性が高いほど大きな値に設定されているため、ステアリング剛性が異なる車種(スポーツタイプの車やセダンタイプの車など)に応じ、操舵ハンドル1と操向輪4,5との間の捩れ分を精度良く模擬できる。
In the first embodiment, the steady component correction amount is set in proportion to the gain Kcs set in advance according to the vehicle characteristics (step S4). Since the gain Kcs is set to a larger value as the vehicle rigidity is higher, the
さらに、定常成分補正量は、車速Vが高いほど小さい値となるため、車速Vが高くなるほど外乱の定常成分補正に対する車両挙動変化が大きくなるのに対し、車速Vに応じて定常成分補正量を小さくすることで、車速Vに応じて車両挙動変化に与える影響を抑制できる。 Further, since the steady component correction amount becomes smaller as the vehicle speed V becomes higher, the vehicle behavior change with respect to the steady component correction of the disturbance becomes larger as the vehicle speed V becomes higher, whereas the steady component correction amount is changed according to the vehicle speed V. By making it small, the influence on the vehicle behavior change according to the vehicle speed V can be suppressed.
また、指令転舵角θtaと実転舵角θtとの間に外乱による偏差が発生している場合でも、急加減速時または過大な横滑り発生時には、外乱の定常成分補正量がゼロとされる(ステップS5)。すなわち、車両挙動変化が大きい場合には、外乱による偏差を残すことにより、定常偏差解消に伴う車両挙動変化を抑制し、車両挙動を安定化させることができる。 Even when a deviation due to a disturbance occurs between the command turning angle θta and the actual turning angle θt, the steady component correction amount of the disturbance is zero when sudden acceleration / deceleration or excessive skid occurs. (Step S5). That is, when the vehicle behavior change is large, by leaving a deviation due to disturbance, it is possible to suppress the vehicle behavior change accompanying the cancellation of the steady deviation and stabilize the vehicle behavior.
加えて、操舵ハンドル1が一定角度で保舵されている場合には、外乱の定常成分補正量がゼロとされる。すなわち、運転者に操舵意志が無く、現在の状態を維持したいと考えている場合には、外乱の定常偏差を残すことで、運転者に与える違和感を防止できる。 In addition, when the steering handle 1 is held at a constant angle, the disturbance steady-state component correction amount is set to zero. That is, when the driver does not intend to steer and wants to maintain the current state, leaving the steady deviation of the disturbance can prevent the driver from feeling uncomfortable.
次に、効果を説明する。
実施例1の車両用操舵制御装置にあっては、下記に列挙する効果が得られる。
Next, the effect will be described.
In the vehicle steering control apparatus according to the first embodiment, the following effects can be obtained.
(1) 操向輪4,5を転舵する転舵用アクチュエータ6と、操舵ハンドル1の操舵角を検出する操舵反力用モータ角センサ9と、実操舵角θsを検出する操舵反力用モータ角センサ9と、実操舵角θsに応じた転舵角になるように指令転舵角θtaを設定し、指令転舵角θtaを得る駆動指令値を転舵用アクチュエータ6へ出力する転舵装置用コントローラ16と、を備えた車両用操舵制御装置において、操向輪4,5に入力される外乱の過渡成分量と定常成分量とをそれぞれ推定し、過渡成分量と定常成分量に応じた定常成分補正値とにより駆動指令値を補正する。よって、転舵角が変化する状態で加わる過渡的な制御阻害要因を補償しつつ、指令転舵角θtaと実転舵角θtとの間に外力により与えられる定常的な偏差を持たせることができる。この結果、操向輪4,5に外力が加わる走行時、旋回挙動の安定性確保、乗り心地の向上や操舵感の向上を併せて達成できる。また、指令転舵角θtaと実転舵角θtに定常的な偏差を持たせる際に、特別なセンサを必要としないため、その分コストを抑えることができる。さらに、指令転舵角θtaと実転舵角θとの間に定常的な偏差を持たせる場合には、偏差を持たせない場合と比較して、転舵用アクチュエータ6のモータへの指令電流Itaが抑えられるため、モータが過熱状態となるのを抑制できる。
(1) A
(2) 指令転舵角θtaから指令電流フィードフォワード分Iffを出力するフィードフォワード補償器16aと、実転舵角速度ωtと指令電流Itaとの差分から外乱の過渡成分量であるIrbstを出力するロバスト補償器16hと、指令転舵角θtaの規範モデル出力である指令転舵角基準値θta_refと実転舵角θtとの差分から指令電流フィードバック分Ifbを出力するフィードバック補償器16dと、指令電流フィードバック分Ifbに車両の剛性に応じたゲインKcsを乗算し、外乱の定常成分補正値Kcs×Ifbを算出するゲイン設定器16jと、ゲイン設定器16jの出力段に設けられ、車両状態に応じてON/OFFするスイッチ16eと、指令電流フィードフォワード分Iff、外乱の過渡成分量Irbst、外乱の定常成分補正値Kcs×Ifbとから指令電流Itaを出力する加減算器16fと、を備えるため、簡単な構成で定常成分の補償量を可変することができる。
(2) robust to output a
(3) 指令電流Itaから転舵角速度推定値を推定するロバスト補償器16hと、操向輪4,5の実際の転舵角速度ωtを検出する転舵用モータ角センサ15と、を備え、ロバスト補償器16hは、転舵角速度推定値と実転舵角速度ωtとの偏差から外乱の過渡成分量を推定するため、特別なセンサを用いることなく、外乱の過渡成分を推定することができる。また、制御対象Gp(s)のモデル化誤差によりパラメータに誤差が生じている場合にも、過渡成分の補償により、転舵制御の応答を規範モデル16bの応答に近づけることができる。
(3) A
(4) 指令転舵角θtaから指令転舵角基準値θta_refを推定する規範モデル16bと、操向輪4,5の実際の転舵角θtを検出する転舵用モータ角センサ15と、を備え、フィードバック補償器16dは、指令転舵角基準値θta_refと実転舵角θtとの偏差から外乱の定常成分量を推定するため、特別なセンサを用いることなく外乱の定常成分を推定できる。
(4) A
(5) 駆動指令値補正手段は、車両の剛性が高いほど、定常成分補正値を大きくするため、ステアリング剛性が異なる車種(スポーツタイプの車やセダンタイプの車など)に応じ、操舵ハンドル1と操向輪4,5との間の捩れ分を精度良く模擬できる。
(5) The drive command value correction means increases the steady-state component correction value as the vehicle rigidity increases, so that the
(6) 駆動指令値補正手段は、車速Vが高いほど、定常成分補正値を小さくするため、定常偏差解消に伴う車両挙動変化を抑制でき、車速Vに応じて車両挙動を安定化させることができる。 (6) the drive command value correcting means, the higher the vehicle speed V, for small Ku the stationary component correction value, it is possible to suppress the vehicle behavior change caused by the steady-state error eliminated, thereby stabilizing the vehicle behavior in accordance with the vehicle speed V Can do.
(7) 駆動指令値補正手段は、保舵中には、スイッチ16eをOFFし、定常成分補正値をゼロとするため、運転者が現在の操舵状態を望んでいる場合には、外乱定常成分の補正を行わないことで、運転者に与える違和感を防止できる。
(7) The drive command value correction means turns off the
(8) 車両挙動状態量として車両の前後加速度Gar又は横加速度Glを検出する車両挙動状態量検出手段(前後加速度センサ18、横加速度センサ19)を備え、駆動指令値補正手段は、車両挙動状態量(前後加速度Gar又は横加速度Gl)の大きさが所定値以上のとき、スイッチ16eをOFFし、定常成分補正量をゼロとするため、定常偏差解消に伴う車両挙動変化を抑制し、車両挙動を安定化させることができる。
(8) Vehicle behavior state quantity detection means (
(9) 駆動指令値補正手段は、定常成分量が所定値以上のとき、定常成分補正値をゼロとするため、操向輪4,5が縁石等の障害物に当たっている場合等において、電流を抑制させることが可能となり、モータの過熱保護を図ることができる。 (9) The drive command value correction means sets the steady component correction value to zero when the steady component amount is equal to or greater than a predetermined value. Therefore, it is possible to suppress overheating of the motor.
(10) 操舵ハンドル1に反力を与える操舵反力用アクチュエータ2と、操向輪4,5の実際の転舵角θtを検出する転舵用モータ角センサ15と、前記転舵装置用コントローラ16からの指令転舵角θtaと実転舵角θtとの偏差に応じた操舵反力指令値を、前記操舵反力用アクチュエータ2に出力する操舵反力装置用コントローラ10と、を備えたため、指令転舵角θtaと実転舵角θtとの間に偏差が生じた場合、操舵反力の変化により操向タイヤ4,5に外力の入力があることを知らせることができる。
(10) Steering
まず、構成を説明する。
図14は実施例2における転舵角制御系ブロック図であり、図5に示した実施例1の構成に対し、スイッチ16eに代えて、フィードバック補償器16dの出力段に外乱補償出力リミッター16kを設けた点で異なる。実施例2では、ゲイン設定器16jと外乱補償出力リミッター16kと加減算器16fとで、駆動指令値補正手段が構成される。
First, the configuration will be described.
FIG. 14 is a block diagram of the turning angle control system in the second embodiment. In contrast to the configuration of the first embodiment shown in FIG. 5, a disturbance
前記外乱補償出力リミッター16kは、指令転舵角θtaと実転舵角θtとの偏差が大きくなるほどリミッター値Lfbを大きな値に設定する(図15)。すなわち、偏差が大きいときには、リミッター値Lfbを大きな値とし、指令電流フィードバック分Ifbに対する制限を小さくすることにより、偏差を素早く無くすように働かせる。一方、偏差が小さいときには、リミッター値Lfbを小さな値とし、指令電流フィードバック分Ifbに対する制限を大きくすることにより、偏差に対しフィードバックを緩やかに作用させる。
The disturbance
また、リミッター値Lfbは、車両の特性、車両状態および操舵状態等のパラメータに応じて可変する。
(a) 車両の剛性が高いほど、リミッター値Lfbを高めに設定する。
(b) 車速Vが高いほど、リミッター値Lfbを低めに設定する。
(c) 前後加速度Garが高いほど、リミッター値Lfbを低めに設定する。
(d) 横加速度Glが高いほど、リミッター値Lfbを低めに設定する。
(e) 操舵角速度が高いほど、リミッター値Lfbを低めに設定する。
Further, the limiter value Lfb varies according to parameters such as vehicle characteristics, vehicle state, and steering state.
(a) The higher the vehicle rigidity, the higher the limiter value Lfb.
(b) The higher the vehicle speed V, the lower the limiter value Lfb.
(c) The limiter value Lfb is set lower as the longitudinal acceleration Gar is higher.
(d) The higher the lateral acceleration Gl, the lower the limiter value Lfb.
(e) The limiter value Lfb is set lower as the steering angular velocity is higher.
次に、作用を説明する。
[転舵制御処理]
図16は実施例2の転舵装置用コントローラ16にて実行される転舵制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、図7に示した実施例1の転舵制御処理と同一処理を行うステップには、同じステップ番号を付して説明を省略する。
Next, the operation will be described.
[Steering control processing]
FIG. 16 is a flowchart showing the flow of the turning control process executed by the
ステップS22では、ステップS5で補正を行うと判定されたため、フィードバック補償器16dの出力段にある外乱補償出力リミッター16jの値Lfbを、車両の剛性、車速V、前後加速度、横加速度および操舵角速度に応じて設定し、リターンへ移行する。
In step S22, since it is determined that correction is performed in step S5, the value Lfb of the disturbance
ステップS23では、ステップS5で補正を行わないと判定されたため、フィードバック補償器16dの出力段にある外乱補償出力リミッター16jの値LfbをLfb=0に変更し、リターンへ移行する。
In step S23, since it is determined in step S5 that correction is not performed, the value Lfb of the disturbance
以上の処理によって、実施例1と同様に、フィードバック補償器16dで求めている定常偏差が所定値より小さい場合には、外乱の定常成分補正値に応じて指令電流値Itaが補正されるため、外乱による偏差により発生する制御誤差および操舵感の低下を抑制することができる。また、フィードバック補償器16dで求めている定常偏差が所定値以上の場合には、外乱の定常成分補正値がゼロとされるため、指令転舵角θtaと実転舵角θtとの間に定常的な偏差を発生させることができる。
As described in the first embodiment, when the steady deviation obtained by the
また、指令転舵角θtaと実転舵角θtとの偏差が大きくなるほどリミッター値Lfbを大きな値に設定し、定常成分補正値を指令転舵角θtaと実転舵角θtとの偏差に応じた上限値に制限する。よって、フィードバック補償器16dで求めている定常偏差が所定値より小さい場合に、指令転舵角θtaと実転舵角θtとの偏差に応じて、制御の応答性を変えることができる。
Further, the limiter value Lfb as deviation between the instruction turning angle θta and actual rolling steering angle θt is increased is set to a large value, depending the stationary component correction value on the deviation between instruction turning angle θta and actual steered angle θt Limit to the upper limit. Therefore, when the steady deviation obtained by the
[車両の特性や車両状態等に応じたリミッター値可変作用]
実施例2では、車両の剛性が高いほど、外乱補償出力リミッター16kのリミッター値Lfbを高めに設定するため、車両の剛性が高いほど定常成分補正値に対する制限を小さくすることで、車両の剛性が高いほど、制御の応答性を高くできる。
[Limiter value variable action according to vehicle characteristics, vehicle conditions, etc.]
In the second embodiment, the higher the vehicle rigidity is, the higher the limiter value Lfb of the disturbance
また、車速V,前後加速度Gar,横加速度Glが高いほど、外乱補償出力リミッター16kのリミッター値Lfbを低めに設定し、定常成分補正値の制限量を大きくするため、高速域、急加減速、急旋回など、車両挙動変化が大きい場合には、偏差に対しフィードバックを緩やかに作用させることで、車両挙動への影響を抑えることができる。
Further, the higher the vehicle speed V, the longitudinal acceleration Gar, and the lateral acceleration Gl, the lower the limit value Lfb of the disturbance
次に、効果を説明する。
実施例2の車両用操舵制御装置にあっては、実施例1の(1)〜(10)の効果に加えて、下記の効果が得られる。
Next, the effect will be described.
In the vehicle steering control device of the second embodiment, the following effects are obtained in addition to the effects (1) to (10) of the first embodiment.
(11) 操向輪4,5の実際の転舵角θtを検出する転舵用モータ角センサ15を備え、駆動指令値補正手段は、指令転舵角θtaと実転舵角θtとの偏差が大きくなるほどリミッター値Lfbを大きな値に設定し、定常成分補正値を指令転舵角θtaと実転舵角θtとの偏差に応じた上限値に制限する。よって、偏差が大きいときには、偏差を素早く減らすことができ、偏差が小さいときには、偏差をゆっくりと減らすことができる。
(11) provided with a steering
(他の実施例)
以上、本発明の車両用操舵制御装置を実施例1,2に基づき説明してきたが、具体的な構成については、各実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
(Other examples)
As mentioned above, although the vehicle steering control apparatus of the present invention has been described based on the first and second embodiments, the specific configuration is not limited to each of the embodiments, and it relates to each claim of the claims. Design changes and additions are allowed without departing from the scope of the invention.
例えば、外乱の定常成分量を推定する定常成分推定手段は、フィードバック補償器に限らない。例えば、指令電流Itaと実転舵角θtとから外乱推定する外乱補償器を設け、この外乱補償器の出力をローパスフィルタに通すことで定常成分量を求めても良い。 For example, the steady component estimating means for estimating the steady component amount of the disturbance is not limited to the feedback compensator. For example, a disturbance compensator for estimating a disturbance from the command current Ita and the actual turning angle θt may be provided, and the steady component amount may be obtained by passing the output of the disturbance compensator through a low-pass filter.
実施例1,2では、操舵側と転舵側とが機械的に完全に切り離されたステア・バイ・ワイヤシステムに適用した車両用操舵制御装置を示したが、操舵側と転舵側とが故障対策として機械的に連結されていても正常時には操舵反力が操舵ハンドルに伝達されないシステムや、操舵側と転舵側とが機械的に連結されていても、操舵角と転舵角の比であるステアリングギヤ比を可変にする制御システムで、操向輪を転舵する転舵アクチュエータと、操舵角に応じた転舵角になるように指令転舵角を設定し、指令転舵角を得る駆動力指令値を転舵アクチュエータへ出力する転舵制御手段と、を備えた車両であれば適用することができる。 In the first and second embodiments, the vehicle steering control device applied to the steer-by-wire system in which the steering side and the steered side are completely separated from each other is shown. Even if mechanically connected as a countermeasure against failure, the steering reaction force is not transmitted to the steering wheel under normal conditions, or the ratio between the steering angle and the turning angle is not affected even if the steering side and the turning side are mechanically connected. This is a control system that makes the steering gear ratio variable.The steering actuator that steers the steered wheels and the command turning angle are set so that the steering angle is in accordance with the steering angle. The present invention can be applied to any vehicle including steering control means for outputting the obtained driving force command value to the steering actuator.
1 操舵ハンドル
2 操舵反力用アクチュエータ
3 操舵反力装置
4,5 操向輪
6 転舵用アクチュエータ
7 転舵装置
8 ステアリングコラムシャフト
9 操舵反力用モータ角センサ
10 操舵反力装置用コントローラ
11 車速センサ
12 ステアリングギヤ機構
13 ステアリングラック軸
15 転舵用モータ角センサ
16 転舵装置用コントローラ
16a フィードフォワード補償器
16b 規範モデル
16c 差分器
16d フィードバック補償器
16e スイッチ
16f 加減算器
16g 電流リミッター
16h ロバスト補償器
16j ゲイン設定器
16k 外乱補償出力リミッター
17 双方向通信線
18 前後加速度センサ
19 横加速度センサ
DESCRIPTION OF
Claims (11)
操舵ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出手段と、
前記操向輪の転舵角が前記操舵角に応じた指令転舵角となるように、前記転舵アクチュエータに駆動指令値を出力する転舵制御手段と、
を備えた車両用操舵制御装置において、
前記操向輪に入力される外乱の過渡成分量を推定する過渡成分推定手段と、
前記操向輪に入力される外乱の定常成分量を推定する定常成分推定手段と、
前記過渡成分量と前記定常成分量とに基づいて前記駆動指令値を補正する駆動指令値補正手段と、
を備え、
前記駆動指令値補正手段は、前記定常成分量に基づく前記駆動指令値の補正量である定常成分補正値を可変とすることを特徴とする車両用操舵制御装置。 A steering actuator that steers steering wheels;
Steering angle detection means for detecting the steering angle of the steering wheel;
Steering control means for outputting a drive command value to the steering actuator so that the steering angle of the steered wheel becomes a command steering angle corresponding to the steering angle;
In a vehicle steering control device comprising:
Transient component estimating means for estimating a transient component amount of disturbance input to the steering wheel;
Stationary component estimation means for estimating a steady component amount of disturbance input to the steering wheel;
Drive command value correcting means for correcting the drive command value based on the transient component amount and the steady component amount;
With
The vehicle steering control device, wherein the drive command value correcting means makes a steady component correction value that is a correction amount of the drive command value based on the steady component amount variable.
前記駆動指令値から転舵角速度推定値を推定する転舵角速度推定手段と、
前記操向輪の実際の転舵角速度を検出する実転舵角速度検出手段と、
を備え、
前記過渡成分推定手段は、前記転舵角速度推定値と前記実転舵角速度との偏差から前記過渡成分量を推定することを特徴とする車両用操舵制御装置。 The vehicle steering control device according to claim 1,
Steering angular velocity estimation means for estimating a steering angular velocity estimation value from the drive command value;
An actual turning angular velocity detecting means for detecting an actual turning angular velocity of the steered wheel;
With
The vehicle steering control device, wherein the transient component estimation means estimates the transient component amount from a deviation between the steered angular velocity estimated value and the actual steered angular velocity.
前記指令転舵角から転舵角推定値を推定する転舵角推定手段と、
前記操向輪の実際の転舵角を検出する実転舵角検出手段と、
を備え、
前記定常成分推定手段は、前記転舵角推定値と前記実転舵角との偏差から前記定常成分量を推定することを特徴とする車両用操舵制御装置。 The vehicle steering control device according to claim 1 or 2,
A turning angle estimating means for estimating a turning angle estimated value from the command turning angle;
An actual turning angle detection means for detecting an actual turning angle of the steering wheel;
With
The vehicle steering control device, wherein the steady component estimating means estimates the steady component amount from a deviation between the steered angle estimated value and the actual steered angle.
前記駆動指令値補正手段は、車両の剛性が高いほど、前記定常成分補正値を大きくすることを特徴とする車両用操舵制御装置。 The vehicle steering control device according to any one of claims 1 to 3,
The vehicle steering control device characterized in that the drive command value correction means increases the steady component correction value as the rigidity of the vehicle increases.
前記駆動指令値補正手段は、車速が高いほど、前記定常成分補正値を小さくすることを特徴とする車両用操舵制御装置。 The vehicle steering control device according to any one of claims 1 to 4,
The vehicle steering control device, wherein the drive command value correction means decreases the steady component correction value as the vehicle speed increases.
前記駆動指令値補正手段は、保舵中には、前記定常成分補正値をゼロとすることを特徴とする車両用操舵制御装置。 The vehicle steering control device according to any one of claims 1 to 5,
The vehicle steering control device, wherein the drive command value correction means sets the steady component correction value to zero during steering.
車両挙動状態量として車両の前後加速度又は横加速度を検出する車両挙動状態量検出手段を備え、
前記駆動指令値補正手段は、前記前後加速度又は横加速度の大きさが所定値以上のとき、前記定常成分補正値をゼロとすることを特徴とする車両用操舵制御装置。 The vehicle steering control device according to any one of claims 1 to 6,
Vehicle behavior state quantity detecting means for detecting the longitudinal acceleration or lateral acceleration of the vehicle as the vehicle behavior state quantity,
The vehicle steering control device, wherein the drive command value correction means sets the steady component correction value to zero when the longitudinal acceleration or the lateral acceleration is greater than or equal to a predetermined value.
前記駆動指令値補正手段は、前記定常成分量が所定値以上のとき、前記定常成分補正値をゼロとすることを特徴とする車両用操舵制御装置。 The vehicle steering control device according to any one of claims 1 to 7,
The drive command value correction means sets the steady component correction value to zero when the steady component amount is equal to or greater than a predetermined value.
前記操向輪の実際の転舵角を検出する実転舵角検出手段を備え、
前記駆動指令値補正手段は、前記定常成分補正値を前記指令転舵角と前記実転舵角との偏差に応じた上限値に制限することを特徴とする車両用操舵制御装置。 The vehicle steering control device according to any one of claims 1 to 8,
An actual turning angle detection means for detecting an actual turning angle of the steered wheel;
The drive command value correcting means limits the steady component correction value to an upper limit value corresponding to a deviation between the command turning angle and the actual turning angle.
操舵ハンドルに反力を与える操舵反力アクチュエータと、
前記操向輪の実際の転舵角を検出する実転舵角検出手段と、
前記指令転舵角と前記実転舵角との偏差に応じた操舵反力指令値を、前記操舵反力アクチュエータに出力する操舵反力制御手段と、
を備えたことを特徴とする車両用操舵制御装置。 The vehicle steering control device according to any one of claims 1 to 9,
A steering reaction force actuator that applies a reaction force to the steering wheel;
An actual turning angle detection means for detecting an actual turning angle of the steering wheel;
A steering reaction force control means for outputting a steering reaction force command value corresponding to a deviation between the command turning angle and the actual turning angle to the steering reaction force actuator;
A vehicle steering control device comprising:
操舵ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出手段と、
前記操向輪の転舵角が前記操舵角に応じた指令転舵角となるように、前記転舵アクチュエータに駆動指令値を出力する転舵制御手段と、
を備えた車両用操舵制御装置において、
前記操向輪に入力される外乱の過渡成分量と定常成分量とをそれぞれ推定し、前記過渡成分量と前記定常成分量とにより前記駆動指令値を補正すると共に、前記定常成分量に基づく前記駆動指令値の補正量である定常成分補正値を可変とすることを特徴とする車両用操舵制御装置の転舵角制御方法。 A steering actuator that steers steering wheels;
Steering angle detection means for detecting the steering angle of the steering wheel;
Steering control means for outputting a drive command value to the steering actuator so that the steering angle of the steered wheel becomes a command steering angle corresponding to the steering angle;
In a vehicle steering control device comprising:
A transient component amount and a steady component amount of disturbance input to the steered wheel are respectively estimated, the drive command value is corrected by the transient component amount and the steady component amount, and the based on the steady component amount A turning angle control method for a vehicle steering control device, wherein a steady component correction value that is a correction amount of a drive command value is variable.
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