JP7148058B2 - vehicle steering system - Google Patents

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Description

本発明は、車両用操舵装置に関する。 The present invention relates to a vehicle steering system.

ステアリングの操舵角と転舵輪の転舵角との比率である舵角比を変更できる車両用操舵装置がある。また、舵角比は、ステアリングのオーバーオールレシオ、オーバーオールギアレシオ、ステアリングギア比等とも呼ばれる。特許文献1は、車両の車速に基づき舵角比(分母を操舵角の変化量とし、分子を転舵角の変化量とする比率)を変更する可変舵角比操舵装置を開示している。この可変舵角比操舵装置は、車速が大きい高車速時には舵角比を小さく、車速が小さい低車速時には舵角比を大きくするように制御する。 2. Description of the Related Art There is a vehicle steering apparatus capable of changing a steering angle ratio, which is a ratio between a steering angle of a steering wheel and a steering angle of a steered wheel. The steering angle ratio is also called an overall ratio of steering, an overall gear ratio, a steering gear ratio, or the like. Patent Literature 1 discloses a variable steering angle ratio steering device that changes a steering angle ratio (a ratio in which the denominator is the amount of change in the steering angle and the numerator is the amount of change in the steering angle) based on the vehicle speed of the vehicle. This variable steering angle ratio steering device controls the steering angle ratio to be small when the vehicle speed is high and to be large when the vehicle speed is low.

特開平5-105106号公報JP-A-5-105106

舵角比を変更することができる車両用操舵装置では、例えば、車両の低速域では、舵角比を、操舵角の変化量に対する転舵角の変化量が大きくなるように変更することによって、運転者の操舵量を低減する制御が行われる場合がある。この状態では、運転者の操舵に対して反応性がよい転舵が可能である。しかしながら、交差点を曲がる等の車両が微低速で旋回する場合、運転者の操作に過敏な転舵動作は、車両の走行を不安定にする可能性がある。よって、運転者が運転しづらくなる可能性がある。 In a vehicle steering system capable of changing the steering angle ratio, for example, in a low speed range of a vehicle, by changing the steering angle ratio so that the amount of change in the turning angle with respect to the amount of change in the steering angle becomes large, Control may be performed to reduce the amount of steering by the driver. In this state, it is possible to steer with good reactivity to the driver's steering. However, when the vehicle turns at a very low speed, such as when turning at an intersection, the steering operation that is sensitive to the driver's operation may destabilize the running of the vehicle. Therefore, it may become difficult for the driver to drive.

そこで、本発明は、舵角比の変化による走行への影響を低減する車両用操舵装置を提供する。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention provides a vehicle steering system that reduces the influence of changes in the steering angle ratio on running.

本発明の一態様に係る車両用操舵装置は、ステアリングホイールから入力される入力操舵角に対して、転舵機構に出力される出力転舵角を独立して制御する車両用操舵装置であって、目標転舵角に対する前記入力操舵角の比率を決定し、前記入力操舵角及び前記比率に応じた前記目標転舵角を算出する転舵角算出部と、前記目標転舵角を補正し、前記出力転舵角として出力する転舵角補正部とを備え、前記転舵角補正部は、前記比率が小さい程、前記目標転舵角の高周波成分を大きく抑制するように補正する。 A vehicle steering system according to an aspect of the present invention is a vehicle steering system that independently controls an output steering angle output to a steering mechanism with respect to an input steering angle input from a steering wheel. a steering angle calculator for determining a ratio of the input steering angle to the target steering angle and calculating the target steering angle according to the input steering angle and the ratio; correcting the target steering angle; and a turning angle correction unit that outputs the output turning angle, and the turning angle correction unit corrects the target turning angle so that the smaller the ratio, the greater the suppression of the high frequency component of the target turning angle.

本発明に係る車両用操舵装置によると、舵角比の変化による走行への影響を低減することが可能になる。 According to the vehicle steering system of the present invention, it is possible to reduce the influence of changes in the steering angle ratio on driving.

図1は、実施の形態1に係る車両用操舵装置の全体的な構成の一例を模式的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of the overall configuration of a vehicle steering system according to Embodiment 1. FIG. 図2は、図1のECUの機能的な構成の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a functional configuration of the ECU of FIG. 1; 図3Aは、実施の形態1に係る目標ヨーレートの信号の周波数とゲインとの関係を示す図である。3A is a diagram showing the relationship between the frequency of a target yaw rate signal and the gain according to Embodiment 1. FIG. 図3Bは、実施の形態1に係る目標ヨーレートの信号の周波数と位相遅れとの関係を示す図である。3B is a diagram showing the relationship between the frequency of the target yaw rate signal and the phase delay according to Embodiment 1. FIG. 図4は、実施の形態2に係る車両用操舵装置におけるECUの機能的な構成の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of a functional configuration of an ECU in a vehicle steering system according to Embodiment 2. As shown in FIG. 図5は、図5には、実施の形態2に係るフィルタモデルの学習のための構成の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of a configuration for learning a filter model according to Embodiment 2. FIG.

以下、実施の形態に係る車両用操舵装置を、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明される実施の形態は、包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。さらに、各図において、実質的に同一の構成要素に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化される場合がある。 A vehicle steering system according to an embodiment will be described below with reference to the drawings. It should be noted that the embodiments described below represent comprehensive or specific examples. Numerical values, shapes, materials, constituent elements, arrangement positions of constituent elements, connection modes, and the like shown in the following embodiments are examples, and are not intended to limit the present invention. In addition, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in independent claims representing the highest concept will be described as arbitrary constituent elements. Each figure is a schematic diagram and is not necessarily strictly illustrated. Furthermore, in each drawing, substantially the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted or simplified.

[実施の形態1]
本発明の実施の形態1に係る車両用操舵装置1の構成を説明する。本実施の形態では、車両用操舵装置1は、操舵機構2と転舵機構3とが機械的に接続されずに分離されているステア・バイ・ワイヤシステムを構成するとして、説明する。図1には、実施の形態1に係る車両用操舵装置1の全体的な構成の一例が模式的に示されている。車両用操舵装置1は、車両Aに搭載されている。図1に示すように、車両用操舵装置1は、車両Aの運転者によって操作される操舵機構2と、運転者による操舵機構2への入力に応じて転舵輪80を転舵させる転舵機構3とを備えている。転舵輪80は、車両Aの舵取り用の車輪である。操舵機構2と転舵機構3とは、機械的に接続されずに分離されている。
[Embodiment 1]
A configuration of a vehicle steering system 1 according to Embodiment 1 of the present invention will be described. In the present embodiment, the vehicle steering system 1 is described as constituting a steer-by-wire system in which the steering mechanism 2 and the steering mechanism 3 are separated without being mechanically connected. FIG. 1 schematically shows an example of the overall configuration of a vehicle steering system 1 according to Embodiment 1. As shown in FIG. A vehicle steering system 1 is mounted on a vehicle A. As shown in FIG. As shown in FIG. 1, the vehicle steering system 1 includes a steering mechanism 2 operated by a driver of a vehicle A, and a steering mechanism that steers steerable wheels 80 according to an input to the steering mechanism 2 by the driver. 3. The steered wheels 80 are wheels for steering the vehicle A. FIG. The steering mechanism 2 and the steering mechanism 3 are separated without being mechanically connected.

操舵機構2は、運転者が操向のために操作する操舵部材としてのステアリングホイール10と、ステアリングホイール10と接続されたステアリングシャフト20と、ステアリングシャフト20に反力を与える反力モータ31と、反力モータ31の回転駆動力をステアリングシャフト20に伝達する第一減速機40とを備える。操舵機構2は、ステアリングシャフト20の回転量、つまり、ステアリングホイール10の操舵角を検出するための操舵角センサ50を、ステアリングシャフト20に備える。 The steering mechanism 2 includes a steering wheel 10 as a steering member operated by the driver for steering, a steering shaft 20 connected to the steering wheel 10, a reaction force motor 31 that applies a reaction force to the steering shaft 20, and a first reduction gear 40 that transmits the rotational driving force of the reaction motor 31 to the steering shaft 20 . The steering mechanism 2 includes a steering angle sensor 50 on the steering shaft 20 for detecting the amount of rotation of the steering shaft 20 , that is, the steering angle of the steering wheel 10 .

第一減速機40は、ステアリングシャフト20及び反力モータ31と接続され、反力モータ31を駆動源として、操舵に対する反力をステアリングシャフト20に付与する。これにより、運転者は、ステアリングホイール10を操作する際に、ステアリングホイール10から重みを感じ、操舵感を感じることができる。第一減速機40は、反力モータ31の回転速度を減速させ且つ回転駆動力を増強してステアリングシャフト20に伝達する。例えば、第一減速機40は、ステアリングシャフト20及び反力モータ31の駆動回転軸とギア係合する少なくとも1つの歯車で構成される。 The first reduction gear 40 is connected to the steering shaft 20 and the reaction motor 31 , and applies a reaction force to the steering to the steering shaft 20 using the reaction motor 31 as a drive source. As a result, when the driver operates the steering wheel 10, the driver can feel the weight of the steering wheel 10 and the feeling of steering. The first speed reducer 40 reduces the rotational speed of the reaction motor 31 and increases the rotational driving force for transmission to the steering shaft 20 . For example, the first speed reducer 40 is composed of at least one gear that is in gear engagement with the steering shaft 20 and the driving rotation shaft of the reaction motor 31 .

また、車両用操舵装置1は、ECU(電子制御ユニット:Electronic Control Unit)100を備える。ECU100は、反力モータ31、及び後述する転舵機構3の転舵モータ32と電気的に接続され、反力モータ31及び転舵モータ32の動作を制御する。転舵モータ32は、その回転駆動力によって転舵輪80を転舵させる。ECU100は、車両Aの速度センサ91、バッテリ92、操舵角センサ50、及び後述する転舵角センサ71とも電気的に接続されている。ECU100は、速度センサ91から車速の信号を取得し、操舵角センサ50から操舵角の信号を取得し、転舵角センサ71から転舵輪80の転舵角の信号を取得する。ECU100は、バッテリ92の電力を反力モータ31及び転舵モータ32に供給し、これらを稼動させる。ECU100は、操舵角センサ50によって検出されるステアリングホイール10の操舵角、及び、速度センサ91によって検出される車速に応じて、反力モータ31に発生させるトルクを制御する。ECU100は、操舵角センサ50、速度センサ91及び転舵角センサ71から取得する情報に基づき、転舵輪80の転舵角(「目標転舵角」とも呼ぶ)を決定する。ECU100は、転舵輪80の転舵角が目標転舵角と等しくなるように、転舵モータ32の回転量及びトルクを制御し、転舵輪80を動作させる。ECU100、反力モータ31、転舵モータ32、速度センサ91、バッテリ92、操舵角センサ50及び転舵角センサ71等の間の通信は、CAN(Controller Area Network)等の車載ネットワークを介した通信であってもよい。 The vehicle steering system 1 also includes an ECU (Electronic Control Unit) 100 . The ECU 100 is electrically connected to the reaction force motor 31 and a steering motor 32 of the steering mechanism 3 to be described later, and controls the operations of the reaction force motor 31 and the steering motor 32 . The steered motor 32 steers the steered wheels 80 by its rotational driving force. The ECU 100 is also electrically connected to a speed sensor 91 of the vehicle A, a battery 92, a steering angle sensor 50, and a steering angle sensor 71, which will be described later. The ECU 100 acquires a vehicle speed signal from the speed sensor 91 , a steering angle signal from the steering angle sensor 50 , and a steering angle signal of the steered wheels 80 from the steering angle sensor 71 . The ECU 100 supplies the electric power of the battery 92 to the reaction force motor 31 and the steering motor 32 to operate them. The ECU 100 controls the torque generated by the reaction force motor 31 according to the steering angle of the steering wheel 10 detected by the steering angle sensor 50 and the vehicle speed detected by the speed sensor 91 . The ECU 100 determines the turning angle of the steerable wheels 80 (also called “target turning angle”) based on information obtained from the steering angle sensor 50 , the speed sensor 91 and the turning angle sensor 71 . The ECU 100 controls the amount of rotation and torque of the steering motor 32 to operate the steered wheels 80 so that the steered angle of the steered wheels 80 becomes equal to the target steered angle. Communication among the ECU 100, the reaction motor 31, the steering motor 32, the speed sensor 91, the battery 92, the steering angle sensor 50, the steering angle sensor 71, etc. is communication via an in-vehicle network such as CAN (Controller Area Network). may be

ECU100は、CPU(Central Processing Unit)又はDSP(Digital Signal Processor)等のプロセッサ及びメモリを備えるマイクロコンピュータにより構成されてもよい。メモリの例は、RAM(Random Access Memory)等の揮発性メモリ、及び、ROM(Read-Only Memory)等の不揮発性メモリであってもよい。ECU100の一部又は全部の機能は、CPUがRAMを作業用のメモリとして用いてROMに記録されたプログラムを実行することによって達成されてもよい。 The ECU 100 may be configured by a microcomputer having a processor such as a CPU (Central Processing Unit) or a DSP (Digital Signal Processor) and a memory. Examples of memory may be volatile memory such as RAM (Random Access Memory) and non-volatile memory such as ROM (Read-Only Memory). A part or all of the functions of the ECU 100 may be achieved by the CPU executing a program recorded in the ROM using the RAM as a working memory.

転舵機構3は、転舵輪80に接続されるラックシャフト70と、転舵モータ32と、転舵モータ32の回転駆動力をラックシャフト70に伝達する第二減速機60と、転舵角センサ71とを備える。転舵角センサ71は、転舵輪80の転舵角を検出するためのセンサである。転舵角センサ71は、転舵モータ32の駆動回転軸に設けられている。ECU100は、転舵角センサ71により検出された上記駆動回転軸の回転角度を、転舵輪80の転舵方向の回転角度に換算し、この換算値を転舵輪80の転舵角に決定する。 The steering mechanism 3 includes a rack shaft 70 connected to the steered wheels 80, a steering motor 32, a second reduction gear 60 that transmits the rotational driving force of the steering motor 32 to the rack shaft 70, and a steering angle sensor. 71. The steered angle sensor 71 is a sensor for detecting the steered angle of the steered wheels 80 . The steering angle sensor 71 is provided on the driving rotary shaft of the steering motor 32 . The ECU 100 converts the rotation angle of the drive rotary shaft detected by the steering angle sensor 71 into the rotation angle of the steered direction of the steered wheels 80 and determines the steered angle of the steered wheels 80 based on this converted value.

第二減速機60は、転舵モータ32及びラックシャフト70と接続され、転舵モータ32を駆動源として、転舵輪80を転舵させるための力をラックシャフト70に付与する。第二減速機60は、転舵モータ32の回転速度を減速させ且つ回転駆動力を増強してラックシャフト70に伝達し、さらに、転舵モータ32の回転駆動力をラックシャフト70の軸方向の力に変換してラックシャフト70に伝達する。例えば、第二減速機60は、転舵モータ32の駆動回転軸に接続された第一プーリ61と、ラックシャフト70の外周を囲む筒状の第二プーリ62と、第一プーリ61及び第二プーリ62に架け渡される無端状のベルト63と備える。第二プーリ62はボールナットを構成する。第二プーリ62の内周面に形成されたらせん状の溝と、ラックシャフト70の外周面に形成されたらせん状の溝とは、図示しない複数のボールを介して螺合する。このような第二プーリ62及びラックシャフト70は、ボールネジ機構を構成する。転舵モータ32の回転駆動力は、第一プーリ61及びベルト63を介して第二プーリ62を回転させ、第二プーリ62が回転することによって、ラックシャフト70は、第二プーリ62に対して軸方向に往復移動する。これにより、ラックシャフト70は、転舵輪80を転舵させる。なお、第一プーリ61及び第二プーリ62は、ベルト63を介さずに、それぞれの外周面に形成されたギアを介して回転駆動力を伝達可能に係合してもよい。 The second speed reducer 60 is connected to the steering motor 32 and the rack shaft 70 , and applies a force for steering the steered wheels 80 to the rack shaft 70 using the steering motor 32 as a drive source. The second speed reducer 60 reduces the rotational speed of the steering motor 32 and increases the rotational driving force to transmit it to the rack shaft 70 . It is converted into force and transmitted to the rack shaft 70 . For example, the second speed reducer 60 includes a first pulley 61 connected to the drive rotation shaft of the steering motor 32, a cylindrical second pulley 62 surrounding the outer circumference of the rack shaft 70, the first pulley 61 and the second An endless belt 63 stretched over pulleys 62 is provided. The second pulley 62 constitutes a ball nut. The spiral groove formed on the inner peripheral surface of the second pulley 62 and the spiral groove formed on the outer peripheral surface of the rack shaft 70 are screwed together via a plurality of balls (not shown). The second pulley 62 and the rack shaft 70 as described above constitute a ball screw mechanism. The rotational driving force of the steering motor 32 rotates the second pulley 62 via the first pulley 61 and the belt 63 , and the rotation of the second pulley 62 causes the rack shaft 70 to rotate relative to the second pulley 62 . It reciprocates in the axial direction. As a result, the rack shaft 70 steers the steerable wheels 80 . Note that the first pulley 61 and the second pulley 62 may be engaged so as to transmit the rotational driving force via gears formed on the respective outer peripheral surfaces without the belt 63 .

図2を参照しつつ、ECU100による転舵輪80の転舵角制御を説明する。図2は、図1のECU100の機能的な構成の一例を示す図である。上述したように、ECU100は、操舵角センサ50の操舵角情報と、速度センサ91の車速情報とを用いて、目標転舵角を算出する。この際、ECU100は、転舵角センサ71を介して検出される転舵輪80の転舵角(「検出転舵角」又は「実転舵角」とも呼ぶ)を目標転舵角の算出にフィードバックすることによって、算出された目標転舵角を補正し、補正後の目標転舵角を用いて、転舵モータ32を制御する。 The steering angle control of the steered wheels 80 by the ECU 100 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram showing an example of a functional configuration of the ECU 100 of FIG. 1. As shown in FIG. As described above, the ECU 100 uses the steering angle information from the steering angle sensor 50 and the vehicle speed information from the speed sensor 91 to calculate the target steering angle. At this time, the ECU 100 feeds back the turning angle of the steered wheels 80 detected via the turning angle sensor 71 (also referred to as "detected turning angle" or "actual turning angle") to the calculation of the target turning angle. By doing so, the calculated target steering angle is corrected, and the steering motor 32 is controlled using the corrected target steering angle.

図2に示すように、ECU100は、転舵角算出部101と、転舵角補正部102と、記憶部103とを備える。記憶部103は、種々の情報の格納及び取り出しを可能にする。記憶部103は、例えば、ROM、RAM、フラッシュメモリなどの半導体メモリ、ハードディスクドライブ、又はSSD(Solid State Disk)等の記憶装置によって実現される。本実施の形態では、記憶部103は、ECU100に含まれているが、ECU100の外部に配置され、ECU100と有線又は無線を介して接続されてもよい。 As shown in FIG. 2 , the ECU 100 includes a steering angle calculation section 101 , a steering angle correction section 102 and a storage section 103 . The storage unit 103 enables storage and retrieval of various information. The storage unit 103 is realized by, for example, a storage device such as a ROM, a RAM, a semiconductor memory such as a flash memory, a hard disk drive, or an SSD (Solid State Disk). Although storage unit 103 is included in ECU 100 in the present embodiment, storage unit 103 may be arranged outside ECU 100 and connected to ECU 100 via a wire or radio.

転舵角算出部101は、操舵角センサ50及び速度センサ91から操舵角θ及び車速νを取得する。車速νが速度センサ91によって検出されたタイミングは、操舵角センサ50によって操舵角θが検出されたタイミングと同時又は直後又は近傍である。さらに、転舵角算出部101は、取得された車速νに基づき、目標転舵角に対する操舵角センサ50からの入力操舵角の比率(入力操舵角/目標転舵角)Rを決定し、目標転舵角δを算出する。転舵角算出部101は、目標転舵角δを転舵角補正部102に出力する。 The steering angle calculator 101 acquires the steering angle θ and the vehicle speed ν from the steering angle sensor 50 and the speed sensor 91 . The timing at which the vehicle speed ν is detected by the speed sensor 91 is at the same time, immediately after, or in the vicinity of the timing at which the steering angle θ is detected by the steering angle sensor 50 . Further, the steering angle calculation unit 101 determines the ratio of the input steering angle from the steering angle sensor 50 to the target steering angle (input steering angle/target steering angle) R based on the acquired vehicle speed ν. A steering angle δ is calculated. The steering angle calculator 101 outputs the target steering angle δ to the steering angle corrector 102 .

ここで、車両用操舵装置1は、操舵角/転舵角の比率である舵角比を任意に変更して、操舵角センサ50からの入力操舵角に対応する目標転舵角を決定することができる。なお、本明細書及び特許請求の範囲において、「舵角比」とは、分母を転舵角の変化量とし且つ分子を操舵角の変化量とする比率であるとする。つまり、舵角比は、操舵角/転舵角の比率である。さらに、以下において、「入力操舵角/目標転舵角の比率R」を、「目標舵角比R」とも呼ぶ。 Here, the vehicle steering system 1 arbitrarily changes the steering angle ratio, which is the ratio of the steering angle/steering angle, to determine the target steering angle corresponding to the input steering angle from the steering angle sensor 50. can be done. In this specification and claims, the "steering angle ratio" is a ratio in which the denominator is the amount of change in steering angle and the numerator is the amount of change in steering angle. That is, the steering angle ratio is the ratio of steering angle/steering angle. Furthermore, hereinafter, the "input steering angle/target steering angle ratio R" is also referred to as the "target steering angle ratio R".

目標舵角比Rは、車速に応じて予め決められている。例えば、目標舵角比Rは、車速が高い高速域では大きくされ、運転者によるステアリングホイール10の操舵に対する転舵動作の反応が鈍くされる。また、目標舵角比Rは、車速が低い低速域では小さくされ、運転者によるステアリングホイール10の操舵に対する転舵動作の反応が鋭くされる。つまり、ステアリングホイール10の操舵量に対する転舵量の大きさが大きくされる。目標舵角比Rは、車速に応じて、段階的に変化するように設定されてもよく、車速に連動して漸次的に変化するように設定されてもよい。 The target steering angle ratio R is determined in advance according to the vehicle speed. For example, the target steering angle ratio R is increased in a high-speed region where the vehicle speed is high, so that the response of the steering operation to the steering of the steering wheel 10 by the driver is dulled. In addition, the target steering angle ratio R is made small in a low vehicle speed range, and the response of the steering operation to the steering of the steering wheel 10 by the driver is sharpened. That is, the magnitude of the steering amount with respect to the steering amount of the steering wheel 10 is increased. The target steering angle ratio R may be set so as to change stepwise according to the vehicle speed, or may be set so as to change gradually in conjunction with the vehicle speed.

上述のような目標舵角比Rはそれぞれ、各車速と対応付けられて、記憶部103に予め格納されている。転舵角算出部101は、車速νに対応する目標舵角比Rを記憶部103から取得し、取得された目標舵角比Rを用いて、目標転舵角δを算出する。転舵角算出部101は、目標転舵角δと、当該目標転舵角δの算出に用いられた目標舵角比Rと、当該目標転舵角δの算出に用いられた車速νとを、互いに対応付けて、転舵角補正部102に出力する。 The target steering angle ratio R as described above is associated with each vehicle speed and stored in advance in the storage unit 103 . The steering angle calculation unit 101 acquires the target steering angle ratio R corresponding to the vehicle speed ν from the storage unit 103, and uses the acquired target steering angle ratio R to calculate the target steering angle δ. The turning angle calculator 101 calculates a target turning angle δ, a target turning angle ratio R used to calculate the target turning angle δ, and a vehicle speed ν used to calculate the target turning angle δ. , are associated with each other and output to the steering angle correction unit 102 .

転舵角補正部102は、互いに対応する目標転舵角δ、目標舵角比R及び車速νを転舵角算出部101から取得し、転舵角センサ71から実転舵角δを取得する。転舵角補正部102は、取得された目標転舵角δ、目標舵角比R及び車速νを用いて、実転舵角δによるフィードバックを伴った補正後の目標転舵角δaを算出する。このような転舵角補正部102は、取得部1021と、規範モデル算出部1022と、仮想車両算出部1023と、補助舵角算出部1024と、転舵角決定部1025とを含む。補正後の目標転舵角δaは、出力転舵角の一例である。 The steering angle correction unit 102 acquires the target steering angle δ, the target steering angle ratio R, and the vehicle speed ν from the steering angle calculation unit 101 and acquires the actual steering angle δ * from the steering angle sensor 71 . do. Using the obtained target steering angle δ, target steering angle ratio R, and vehicle speed ν, the steering angle correction unit 102 calculates the corrected target steering angle δa with feedback based on the actual steering angle δ * . do. Such turning angle correction unit 102 includes acquisition unit 1021 , reference model calculation unit 1022 , virtual vehicle calculation unit 1023 , auxiliary steering angle calculation unit 1024 , and turning angle determination unit 1025 . The corrected target steering angle δa is an example of the output steering angle.

取得部1021は、転舵角算出部101から、互いに対応する目標転舵角δ、目標舵角比R及び車速νを取得する。取得部1021は、目標転舵角δ及び車速νを互いに対応つけて、転舵角決定部1025に出力する。また、取得部1021は、目標転舵角δ、目標舵角比R及び車速νを互いに対応つけて、規範モデル算出部1022に出力する。 The acquisition unit 1021 acquires the target steering angle δ, the target steering angle ratio R, and the vehicle speed ν from the steering angle calculation unit 101 . Acquisition unit 1021 associates target turning angle δ and vehicle speed ν with each other and outputs them to turning angle determination unit 1025 . Acquisition unit 1021 also associates target steering angle δ, target steering angle ratio R, and vehicle speed ν with each other and outputs them to reference model calculation unit 1022 .

規範モデル算出部1022は、取得された目標転舵角δ及び車速νを用いて、車両Aに発生させるヨーレート(「目標ヨーレート」とも呼ぶ)γmを算出する。目標ヨーレートγmは、上記目標転舵角δ及び車速νで車両Aが旋回するときに車両Aに発生し得る推定ヨーレートである。目標転舵角及び車速からの目標ヨーレートγmの算出は、既知の様々な方法を用いて行うことができる。例えば、車両Aに対応する車両モデルが、規範モデルとして記憶部103に予め格納されている。上記車両モデルの例は、車両Aにおける目標転舵角δ、車速ν及び目標ヨーレートγmの関係を示す伝達関数である。このような伝達関数は、車両Aの諸元及び実験等から決定可能である。規範モデル算出部1022は、記憶部103の伝達関数を参照し、当該伝達関数に目標転舵角δ及び車速νを入力することによって、目標ヨーレートγmを算出する。 The reference model calculator 1022 calculates a yaw rate (also referred to as a “target yaw rate”) γm to be generated in the vehicle A using the acquired target steering angle δ and vehicle speed ν. The target yaw rate γm is an estimated yaw rate that can occur in the vehicle A when the vehicle A turns at the target steering angle δ and vehicle speed ν. Calculation of the target yaw rate γm from the target steering angle and vehicle speed can be performed using various known methods. For example, a vehicle model corresponding to vehicle A is stored in advance in storage unit 103 as a reference model. An example of the vehicle model is a transfer function showing the relationship between the target steering angle δ, vehicle speed ν, and target yaw rate γm of the vehicle A. Such a transfer function can be determined from the specifications of the vehicle A, experiments, and the like. The reference model calculation unit 1022 refers to the transfer function of the storage unit 103, and calculates the target yaw rate γm by inputting the target steering angle δ and the vehicle speed ν to the transfer function.

さらに、規範モデル算出部1022は、目標ヨーレートγmと、当該目標ヨーレートγmに対応する目標転舵角δと、当該目標転舵角δに対応する目標舵角比Rとを用いて、目標ヨーレートγmの高周波ゲインを低下する処理を行う。ゲインは、目標ヨーレートγmの信号の振幅Amに対するゲイン変更後の目標ヨーレートγmaの信号の振幅Amaの比率に対応する。ゲインは、20log10(振幅Ama/振幅Am)で示される。つまり、ゲインは、目標ヨーレートγmの信号の振幅Amに対するゲイン変更後の目標ヨーレートγmaの信号の振幅Amaの倍率に対応する。 Furthermore, reference model calculation section 1022 calculates target yaw rate γm using target yaw rate γm, target steering angle δ corresponding to target yaw rate γm, and target steering angle ratio R corresponding to target steering angle δ. processing to reduce the high frequency gain of The gain corresponds to the ratio of the amplitude Ama of the signal of the target yaw rate γma after the gain change to the amplitude Am of the signal of the target yaw rate γm. Gain is expressed as 20log 10 (Amplitude Ama/Amplitude Am). That is, the gain corresponds to the magnification of the amplitude Ama of the signal of the target yaw rate γm after the gain change to the amplitude Am of the signal of the target yaw rate γm.

図3Aには、横軸の目標ヨーレートγmの信号の周波数と、縦軸のゲインとの関係が示されている。なお、横軸は、対数目盛りである。図3Bには、横軸の目標ヨーレートγmの信号の周波数と、縦軸の位相遅れとの関係が示されている。なお、横軸は、対数目盛りである。位相遅れは、目標ヨーレートγmの信号に対して、ゲイン変更後の目標ヨーレートγmaの信号が遅れる応答遅れの位相である。位相遅れは、入力操舵角θの信号の受信に対する、目標ヨーレートγmaの信号の応答遅れでもある。 FIG. 3A shows the relationship between the frequency of the signal of the target yaw rate γm on the horizontal axis and the gain on the vertical axis. Note that the horizontal axis is a logarithmic scale. FIG. 3B shows the relationship between the frequency of the signal of the target yaw rate γm on the horizontal axis and the phase delay on the vertical axis. Note that the horizontal axis is a logarithmic scale. The phase delay is the phase of the response delay in which the signal of the target yaw rate γma after gain change lags behind the signal of the target yaw rate γm. The phase lag is also the response delay of the signal of the target yaw rate γma with respect to the reception of the signal of the input steering angle θ.

図3Aに示すように、目標舵角比Rに応じて、目標ヨーレートγmの信号の周波数とゲインとの関係が、複数設定されている。このような関係は、ゲイン特性とも呼ばれる。本実施の形態では、目標舵角比Rの値が大きい高領域と、目標舵角比Rの値が小さい低領域と、高領域及び低領域の間の中領域との3つの領域について、上記関係が設定されている。いずれの領域においても、目標ヨーレートγmの信号の高周波領域において、ゲインが低くされている。さらに、目標舵角比Rが小さくなる程、高周波領域のゲインが低くされている。このため、目標舵角比Rが小さくなる程、ステアリングホイール10への入力に対する転舵動作量が高周波領域において小さくなる。記憶部103には、図3Aに示すような複数のゲイン特性が予め格納されている。 As shown in FIG. 3A, a plurality of relationships between the frequency of the signal of the target yaw rate γm and the gain are set according to the target steering angle ratio R. Such a relationship is also called a gain characteristic. In the present embodiment, the three regions, ie, the high region where the value of the target steering angle ratio R is large, the low region where the value of the target steering angle ratio R is small, and the intermediate region between the high region and the low region, are described above. relationship is set. In any region, the gain is lowered in the high frequency region of the signal of the target yaw rate γm. Furthermore, the gain in the high frequency region is lowered as the target steering angle ratio R becomes smaller. Therefore, the smaller the target steering angle ratio R, the smaller the amount of steering operation with respect to the input to the steering wheel 10 in the high frequency region. Storage unit 103 stores in advance a plurality of gain characteristics as shown in FIG. 3A.

また、図3Bには、図3Aに示される目標ヨーレートγmの高領域、中領域及び低領域それぞれに対応する位相遅れと周波数との関係が示されている。いずれの領域においても、目標ヨーレートγmの信号の高周波領域において、位相遅れが小さくなる。つまり、高周波領域において、ステアリングホイール10への入力に対する転舵実行タイミングのレスポンスが鋭くなる。さらに、高領域、中領域及び低領域それぞれの領域において、位相遅れの特性が同じである。よって、目標舵角比Rに関係なく、応答の位相が変わらない。そして、例えば、ゲインの低下量が大きくなるに従い増加する可能性がある位相遅れの低下量が低減される。なお、高領域、中領域及び低領域それぞれの領域における位相特性は同じでなくてもよい。記憶部103には、複数の位相特性が予め格納されている。 Also, FIG. 3B shows the relationship between the phase delay and the frequency corresponding to each of the high range, middle range and low range of the target yaw rate γm shown in FIG. 3A. In any region, the phase lag is small in the high frequency region of the signal of the target yaw rate γm. That is, in the high frequency region, the response of the steering execution timing to the input to the steering wheel 10 becomes sharp. Furthermore, the phase delay characteristics are the same in each of the high, middle and low regions. Therefore, regardless of the target steering angle ratio R, the response phase does not change. Then, for example, the amount of decrease in phase lag, which may increase as the amount of decrease in gain increases, is reduced. Note that the phase characteristics in each of the high, middle, and low regions may not be the same. Storage unit 103 stores a plurality of phase characteristics in advance.

このように、規範モデル算出部1022は、目標ヨーレートγmと、これに対応する目標舵角比Rと、図3A及び図3Bに示すような関係とを用いて、目標ヨーレートγmの信号に対して高周波ゲインを低下させ且つ応答の位相遅れを低減した目標ヨーレートγmaの信号を生成し、補助舵角算出部1024に出力する。以下において、目標ヨーレートγmaを、「第二目標ヨーレートγma」と呼び、目標ヨーレートγmを、「第一目標ヨーレートγm」とも呼ぶ。 In this way, the reference model calculation unit 1022 uses the target yaw rate γm, the corresponding target steering angle ratio R, and the relationships shown in FIGS. A signal of the target yaw rate γma is generated by reducing the high-frequency gain and reducing the phase delay of the response, and is output to the auxiliary steering angle calculation section 1024 . Hereinafter, the target yaw rate γma will be referred to as "second target yaw rate γma", and the target yaw rate γm will also be referred to as "first target yaw rate γm".

仮想車両算出部1023は、転舵角センサ71を介して転舵輪80の実転舵角δを取得し、速度センサ91から車速νを取得する。実転舵角δ及び車速νが転舵角センサ71及び速度センサ91によって検出されたタイミングは、操舵角センサ50によって操舵角θが検出されたタイミングと同時又は直後又は近傍である。仮想車両算出部1023は、取得された実転舵角δ及び車速νを用いて、車両Aに発生しているヨーレート(「推定ヨーレート」とも呼ぶ)γe及び横滑り角(「推定横滑り角」とも呼ぶ)βを算出する、つまり推定する。推定ヨーレートは、上記実転舵角δ及び車速νで車両Aが旋回するときに車両Aに発生し得るヨーレートである。推定横滑り角は、車両Aの重心の進行方向と車両Aの向き(車両の中心線の方向)とのなす角度である。実転舵角及び車速からの推定ヨーレートγe及び推定横滑り角βの算出は、既知の様々な方法を用いて行うことができる。例えば、推定ヨーレートγeの算出は、第一目標ヨーレートγmの算出と同様にして可能である。仮想車両算出部1023は、記憶部103に格納された車両Aに対応する車両モデルを示す伝達関数を参照し、当該伝達関数に実転舵角δ及び車速νを入力することによって、推定ヨーレートγeを算出する。仮想車両算出部1023は、推定ヨーレートγe及び推定横滑り角βを補助舵角算出部1024に出力する。 The virtual vehicle calculator 1023 acquires the actual turning angle δ * of the steered wheels 80 via the turning angle sensor 71 and the vehicle speed ν from the speed sensor 91 . The timing at which the actual steering angle δ * and the vehicle speed ν are detected by the steering angle sensor 71 and the speed sensor 91 is at the same time, immediately after, or in the vicinity of the timing at which the steering angle θ is detected by the steering angle sensor 50 . Using the acquired actual steering angle δ * and vehicle speed ν, the virtual vehicle calculation unit 1023 calculates the yaw rate (also called “estimated yaw rate”) γe and sideslip angle (also called “estimated sideslip angle”) occurring in vehicle A. ) is calculated, that is, estimated. The estimated yaw rate is a yaw rate that can occur in the vehicle A when the vehicle A turns at the actual turning angle δ * and the vehicle speed ν. The estimated sideslip angle is the angle between the traveling direction of the center of gravity of the vehicle A and the direction of the vehicle A (the direction of the center line of the vehicle). Calculation of the estimated yaw rate γe and the estimated sideslip angle β from the actual steering angle and vehicle speed can be performed using various known methods. For example, the estimated yaw rate γe can be calculated in the same manner as the calculation of the first target yaw rate γm. The virtual vehicle calculation unit 1023 refers to the transfer function indicating the vehicle model corresponding to the vehicle A stored in the storage unit 103, and inputs the actual turning angle δ * and the vehicle speed ν to the transfer function to obtain the estimated yaw rate Calculate γe. Virtual vehicle calculator 1023 outputs estimated yaw rate γe and estimated sideslip angle β to auxiliary steering angle calculator 1024 .

補助舵角算出部1024は、規範モデル算出部1022から取得される第二目標ヨーレートγmaと、仮想車両算出部1023から取得される推定ヨーレートγe及び推定横滑り角βとを用いて、目標転舵角δを補正するための補正舵角δcを算出する。具体的には、補助舵角算出部1024は、第二目標ヨーレートγmaにフィードバック係数K3を乗算し、推定ヨーレートγeにフィードバック係数K1を乗算し、推定横滑り角βにフィードバック係数K2を乗算する。補助舵角算出部1024は、各フィードバック係数が乗算された第二目標ヨーレートγma、推定ヨーレートγe及び推定横滑り角βを用いて、補正舵角δcを算出する。そして、補助舵角算出部1024は、補正舵角δcを転舵角決定部1025に出力する。補正舵角δcの算出は、既知の様々な方法を用いて行うことができる。例えば、補正舵角δcは、以下の式により算出可能である。
δc=K3×γma+K1×γe+K2×β
Using the second target yaw rate γma obtained from the reference model calculation unit 1022 and the estimated yaw rate γe and the estimated sideslip angle β obtained from the virtual vehicle calculation unit 1023, the auxiliary steering angle calculation unit 1024 calculates the target steering angle. A correction steering angle δc for correcting δ is calculated. Specifically, the auxiliary steering angle calculator 1024 multiplies the second target yaw rate γma by the feedback coefficient K3, multiplies the estimated yaw rate γe by the feedback coefficient K1, and multiplies the estimated sideslip angle β by the feedback coefficient K2. The auxiliary steering angle calculator 1024 calculates the corrected steering angle δc using the second target yaw rate γma multiplied by each feedback coefficient, the estimated yaw rate γe, and the estimated sideslip angle β. Then, the auxiliary steering angle calculation section 1024 outputs the corrected steering angle δc to the steering angle determination section 1025 . The correction steering angle δc can be calculated using various known methods. For example, the corrected steering angle δc can be calculated by the following formula.
δc=K3×γma+K1×γe+K2×β

なお、本実施の形態では、フィードバック係数K1、K2及びK3は、補助舵角算出部1024によって算出される。具体的には、補助舵角算出部1024は、推定ヨーレートγeと第二目標ヨーレートγmaとの差である出力誤差e(e=γe-γma)を用いて、下記の式1に示す評価関数を算出し、この評価関数を最小にするフィードバック係数K1、K2及びK3を算出する。なお、下記の評価関数において、qは、重み係数(定数)である。δは、入力操舵角θに対応する目標転舵角である。出力誤差eは、目標転舵角δと実転舵角δとの誤差に対応する。よって、目標転舵角δと実転舵角δとの誤差が、補正舵角δcの算出にフィードバックされる。 In this embodiment, the feedback coefficients K1, K2 and K3 are calculated by the auxiliary steering angle calculator 1024. FIG. Specifically, the auxiliary steering angle calculator 1024 uses the output error e (e=γe−γma), which is the difference between the estimated yaw rate γe and the second target yaw rate γma, to calculate the evaluation function shown in Equation 1 below. Then, the feedback coefficients K1, K2 and K3 that minimize this evaluation function are calculated. In the following evaluation function, q is a weighting factor (constant). δ is the target steering angle corresponding to the input steering angle θ. The output error e corresponds to the error between the target steering angle δ and the actual steering angle δ * . Therefore, the error between the target steering angle δ and the actual steering angle δ * is fed back to the calculation of the corrected steering angle δc.

Figure 0007148058000001
Figure 0007148058000001

転舵角決定部1025は、補助舵角算出部1024から取得される補正舵角δcを、取得部1021から取得される目標転舵角δに加算することによって、補正後の目標転舵角である補正目標転舵角δaを算出する。補正目標転舵角δa=目標転舵角δ+補正舵角δcである。ECU100は、転舵角決定部1025によって決定された補正目標転舵角δaで転舵輪80を転舵させるように、転舵モータ32を制御する。 The turning angle determining unit 1025 adds the corrected steering angle δc acquired from the auxiliary steering angle calculating unit 1024 to the target turning angle δ acquired from the acquiring unit 1021, so that the target turning angle after correction is obtained. A certain corrected target steering angle δa is calculated. Corrected target steering angle δa=target steering angle δ+corrected steering angle δc. The ECU 100 controls the steering motor 32 so that the steered wheels 80 are steered at the corrected target steering angle δa determined by the steering angle determining section 1025 .

上述のような実施の形態1に係る車両用操舵装置1のECU100は、入力操舵角θに対応する目標転舵角δに基づき、第一目標ヨーレートγmを算出し、さらに、第一目標ヨーレートγmの高周波ゲインを低くすることによって、第二目標ヨーレートγmaを算出する。また、ECU100は、実転舵角δに基づき、車両Aの推定ヨーレートγe及び推定横滑り角βを算出する。ECU100は、第二目標ヨーレートγma、推定ヨーレートγe及び推定横滑り角βに基づき、補正舵角δcを算出し、補正舵角δc及び目標転舵角δから補正目標転舵角δaを算出し、補正目標転舵角δaを転舵モータ32を制御するための目標転舵角とする。なお、ECU100は、目標転舵角δと実転舵角δとの誤差を、第二目標ヨーレートγma、推定ヨーレートγe及び推定横滑り角βに基づく補正舵角δcの算出にフィードバックすることによって、入力情報である目標転舵角δに対する適合精度を向上した転舵制御を行う。 The ECU 100 of the vehicle steering system 1 according to Embodiment 1 as described above calculates the first target yaw rate γm based on the target turning angle δ corresponding to the input steering angle θ, and further calculates the first target yaw rate γm The second target yaw rate γma is calculated by lowering the high-frequency gain of . The ECU 100 also calculates an estimated yaw rate γe and an estimated sideslip angle β of the vehicle A based on the actual steering angle δ * . The ECU 100 calculates a corrected steering angle δc based on the second target yaw rate γma, the estimated yaw rate γe, and the estimated sideslip angle β, calculates a corrected target steering angle δa from the corrected steering angle δc and the target steering angle δ, and corrects The target steering angle δa is set as the target steering angle for controlling the steering motor 32 . The ECU 100 feeds back the error between the target steering angle δ and the actual steering angle δ * to the calculation of the corrected steering angle δc based on the second target yaw rate γma, the estimated yaw rate γe, and the estimated sideslip angle β. Steering control is performed with improved matching accuracy with respect to the target steering angle δ, which is input information.

上述したように、実施の形態1に係る車両用操舵装置1は、ステアリングホイール10から入力される入力操舵角に対して、転舵機構3に出力される出力転舵角を独立して制御する。車両用操舵装置1のECU100は、目標転舵角に対する入力操舵角の比率である目標舵角比Rを決定し、入力操舵角及び目標舵角比Rに応じた目標転舵角を算出する転舵角算出部101と、目標転舵角を補正し、出力転舵角として出力する転舵角補正部102とを備える。転舵角補正部102は、目標舵角比Rが小さい程、目標転舵角の高周波成分を大きく抑制するように補正する。 As described above, the vehicle steering system 1 according to Embodiment 1 independently controls the output steering angle output to the steering mechanism 3 with respect to the input steering angle input from the steering wheel 10. . The ECU 100 of the vehicle steering system 1 determines a target steering angle ratio R that is a ratio of an input steering angle to a target steering angle, and calculates a target steering angle according to the input steering angle and the target steering angle ratio R. A steering angle calculator 101 and a steering angle corrector 102 for correcting a target steering angle and outputting it as an output steering angle are provided. The turning angle correction unit 102 corrects the target turning angle so that the smaller the target turning angle ratio R, the greater the suppression of the high frequency component of the target turning angle.

上記態様によると、舵角比が小さくなるに従い、ステアリングホイール10への操舵に対する転舵動作の反応が過敏になる。そして、車両用操舵装置1は、このような状況下において、目標転舵角の高周波成分、つまり、転舵速度が大きい成分を大きく抑制する。このため、運転者が、交差点を曲がる等の大きな旋回角での旋回ためにステアリングホイール10を大きく操舵した場合であっても、車両Aが過敏に反応し転舵することが抑えられる。このため、運転者は、過敏に反応する転舵動作に対応するために、ステアリングホイール10を把持し直す等の持ち替え操作をする必要がなくなる。また、車両Aが高速で走行する場合に、舵角比を小さくしても、車両Aの安定性が保たれる。また、操舵角が小さい領域において、転舵速度が大きい成分が大きく抑制されるため、車両Aの直進走行時のふらつきが抑えられる。さらに、全車速域で舵角比を小さくしても、車両Aは安定して走行するため、全車速域でステアリングホイール10の操作量の低減が可能である。このように、車両用操舵装置1は、運転者の運転のしやすさを向上することができる。このような車両用操舵装置1は、舵角比の変化による走行への影響を低減することができる。 According to the above aspect, as the steering angle ratio becomes smaller, the reaction of the steering operation to the steering of the steering wheel 10 becomes more sensitive. Under such circumstances, the vehicle steering system 1 greatly suppresses the high-frequency component of the target steering angle, that is, the component with a high steering speed. Therefore, even if the driver steers the steering wheel 10 to a large turning angle such as when turning at an intersection, the vehicle A is prevented from overreacting and turning. Therefore, the driver does not need to change the grip of the steering wheel 10, such as gripping the steering wheel 10 again, in order to respond to the steering operation that reacts with hypersensitivity. Moreover, when the vehicle A runs at high speed, the stability of the vehicle A can be maintained even if the steering angle ratio is reduced. In addition, in the region where the steering angle is small, the component of high steering speed is greatly suppressed, so that the vehicle A is prevented from swaying when traveling straight ahead. Furthermore, even if the steering angle ratio is reduced in the entire vehicle speed range, the vehicle A runs stably, so it is possible to reduce the operation amount of the steering wheel 10 in the entire vehicle speed range. Thus, the vehicle steering system 1 can improve the ease of driving for the driver. Such a vehicle steering system 1 can reduce the influence of changes in the steering angle ratio on running.

また、実施の形態1に係る車両用操舵装置1において、転舵角補正部102は、異なる目標舵角比Rの間で、目標転舵角に対する出力転舵角の位相遅れを同等にする。上記態様によると、ステアリングホイール10への操舵の入力に対する転舵動作の高周波領域における応答の遅れが、目標舵角比Rに関係なく同等である。よって、運転者は、舵角比が変化しても、違和感なく操舵することができる。 Further, in the vehicle steering system 1 according to Embodiment 1, the turning angle correction unit 102 equalizes the phase delay of the output turning angle with respect to the target turning angle between different target turning angle ratios R. FIG. According to the above aspect, the response delay in the high frequency region of the steering operation to the steering input to the steering wheel 10 is the same regardless of the target steering angle ratio R. Therefore, even if the steering angle ratio changes, the driver can steer without discomfort.

また、実施の形態1に係る車両用操舵装置1において、目標舵角比Rは、車両Aの速度が低くなるほど小さくなる。上記態様によると、運転者は、車両Aの速度が低くなるほど、少ない操舵量で大きな転舵角で車両Aを旋回させることができる。車両Aの速度が低くなるほど、車両Aは、旋回のために大きな転舵角を必要とするため、運転者は、車両Aを運転しやすくなる。 Further, in the vehicle steering system 1 according to Embodiment 1, the target steering angle ratio R decreases as the speed of the vehicle A decreases. According to the above aspect, as the speed of the vehicle A decreases, the driver can turn the vehicle A at a large turning angle with a small amount of steering. As the speed of the vehicle A decreases, the vehicle A requires a larger steering angle for turning, so it becomes easier for the driver to drive the vehicle A.

また、実施の形態1に係る車両用操舵装置1において、転舵角補正部102は、転舵機構3における実際の転舵角である実転舵角を取得し、目標転舵角及び実転舵角を用いて目標転舵角に与える補正角を算出し、目標転舵角と実転舵角との誤差を補正角の算出にフィードバックする。上記構成によると、補正角は、目標転舵角及び実転舵角を用いて算出されるため、車両Aの状態を反映することができる。つまり、出力転舵角は、車両Aの状態を反映することができる。さらに、補正角は、上記誤差のフィードバックを受けるため、目標転舵角に対する出力転舵角の精度が向上する。よって、正確な転舵動作が可能になる。 Further, in the vehicle steering system 1 according to Embodiment 1, the turning angle correction unit 102 acquires the actual turning angle, which is the actual turning angle in the turning mechanism 3, and calculates the target turning angle and the actual turning angle. A correction angle to be given to the target steering angle is calculated using the steering angle, and the error between the target steering angle and the actual steering angle is fed back to the calculation of the correction angle. According to the above configuration, the correction angle is calculated using the target turning angle and the actual turning angle, so the state of the vehicle A can be reflected. That is, the output steering angle can reflect the state of the vehicle A. Furthermore, since the correction angle receives feedback of the error, the accuracy of the output steering angle with respect to the target steering angle is improved. Therefore, accurate steering operation becomes possible.

また、実施の形態1に係る車両用操舵装置1では、規範モデル算出部1022は、第一目標ヨーレートγm、目標転舵角δ及び目標舵角比Rを用いて、第一目標ヨーレートγmの高周波ゲインを低下する処理を行ったが、これに限定されない。例えば、規範モデル算出部1022は、目標転舵角δ及び目標舵角比Rを用いて、目標転舵角δの高周波ゲインを低下する処理を行ってもよい。この場合も、図3A及び図3Bに示すような関係が用いられる。具体的には、図3A及び図3Bに対応する図における横軸は、目標転舵角δの信号の周波数を示す。図3Aに対応する図における縦軸は、目標転舵角δのゲインを示す。図3Bに対応する図における縦軸は、ゲイン変更後の目標転舵角δの信号の位相遅れを示す。そして、規範モデル算出部1022は、高周波ゲインを低下後の目標転舵角を用いて、第二目標ヨーレートγmaを算出する。 Further, in the vehicle steering system 1 according to Embodiment 1, the reference model calculation unit 1022 uses the first target yaw rate γm, the target steering angle δ, and the target steering angle ratio R to calculate the high-frequency model of the first target yaw rate γm. Although the processing for lowering the gain has been performed, it is not limited to this. For example, the reference model calculation unit 1022 may use the target steering angle δ and the target steering angle ratio R to perform processing to reduce the high-frequency gain of the target steering angle δ. Again, the relationships shown in FIGS. 3A and 3B are used. Specifically, the horizontal axis in the diagrams corresponding to FIGS. 3A and 3B indicates the frequency of the signal of the target steering angle δ. The vertical axis in the drawing corresponding to FIG. 3A indicates the gain of the target steering angle δ. The vertical axis in the diagram corresponding to FIG. 3B indicates the phase delay of the signal of the target steering angle δ after the gain change. Then, reference model calculation section 1022 calculates the second target yaw rate γma using the target steering angle after the high-frequency gain is lowered.

[実施の形態2]
実施の形態2に係る車両用操舵装置を説明する。実施の形態2に係る車両用操舵装置では、ECU200は、機械学習により構築されたフィルタモデルを用いて、目標転舵角から目標ヨーレートを算出する。以下において、実施の形態1と異なる点を中心に説明し、実施の形態1と同様の点の説明を省略する。
[Embodiment 2]
A vehicle steering system according to Embodiment 2 will be described. In the vehicle steering system according to Embodiment 2, the ECU 200 calculates the target yaw rate from the target turning angle using a filter model constructed by machine learning. In the following, the points that are different from the first embodiment will be mainly described, and the description of the points that are the same as the first embodiment will be omitted.

図4には、実施の形態2に係る車両用操舵装置におけるECU200の機能的な構成の一例が示されている。図4に示すように、ECU200は、転舵角算出部101と、転舵角補正部202と、記憶部103とを備える。転舵角補正部202は、取得部2021と、フィルタ部2027と、転舵角決定部2025とを含む。取得部2021は、転舵角算出部101から目標転舵角δ及びこれに対応する車速νを取得する。 FIG. 4 shows an example of the functional configuration of the ECU 200 in the vehicle steering system according to the second embodiment. As shown in FIG. 4 , the ECU 200 includes a steering angle calculation section 101 , a steering angle correction section 202 and a storage section 103 . Turning angle correction section 202 includes acquisition section 2021 , filter section 2027 , and turning angle determination section 2025 . Acquisition unit 2021 acquires target turning angle δ and vehicle speed ν corresponding thereto from turning angle calculation unit 101 .

取得部2021は、目標転舵角δをフィルタ部2027に出力し、車速νを転舵角決定部2025に出力する。フィルタ部2027は、目標転舵角δを用いて、第二目標ヨーレートγmaを算出し、転舵角決定部2025に出力する。さらに、フィルタ部2027は、目標転舵角δを記憶部103に記憶させる。これにより、記憶部103では、これまでに取得された複数の目標転舵角が、取得された順序と対応付けられて、例えば、時系列データとして蓄積される。なお、記憶部103への目標転舵角δの記憶は、転舵角算出部101又は取得部2021によって行われてもよい。転舵角決定部2025は、車速ν及び第二目標ヨーレートγmaを用いて、目標転舵角δを補正した補正目標転舵角δaを算出する。例えば、転舵角決定部2025は、実施の形態1で説明した規範モデルの伝達関数の逆演算を行うことによって、車速ν及び第二目標ヨーレートγmaから補正目標転舵角δaを算出する。 Acquisition section 2021 outputs target steering angle δ to filter section 2027 and outputs vehicle speed ν to steering angle determination section 2025 . The filter unit 2027 calculates the second target yaw rate γma using the target turning angle δ and outputs it to the turning angle determination unit 2025 . Furthermore, the filter unit 2027 causes the storage unit 103 to store the target steering angle δ. As a result, in the storage unit 103, a plurality of target steering angles acquired so far are associated with the order in which they were acquired, and are accumulated, for example, as time-series data. Note that the storage of the target steering angle δ in the storage unit 103 may be performed by the steering angle calculation unit 101 or the acquisition unit 2021 . A steering angle determination unit 2025 calculates a corrected target steering angle δa by correcting the target steering angle δ using the vehicle speed ν and the second target yaw rate γma. For example, the steering angle determining unit 2025 calculates the corrected target steering angle δa from the vehicle speed ν and the second target yaw rate γma by performing inverse calculation of the transfer function of the reference model described in the first embodiment.

フィルタ部2027の詳細を説明する。フィルタ部2027は、フィルタモデルを用いて、入力データに対する出力データを出力する。フィルタモデルは、非線形のフィルタモデルであり、目標転舵角δ、及び目標転舵角δの過去値を入力データとし、第二目標ヨーレートγmaを出力データとする非線形の時系列モデルである。目標転舵角δの過去値は、目標転舵角δよりも前に取得され且つ記憶部103に蓄積された目標転舵角である。フィルタモデルは、記憶部103に格納されている。フィルタ部2027は、上記のような入力データに対して、例えば実施の形態1のような、目標舵角比Rに応じた高周波ゲインの低下処理と応答の位相遅れの抑制処理とが行われた第二目標ヨーレートγmaを出力する。なお、時系列モデルは、時系列データにおける2時点間の変数の間にある規則を与えるモデルである。時系列データは、時間の流れと共に順番に観測又は取得されるデータである。例えば、操舵角センサ50によって検出される操舵角は、時系列データであり、各操舵角から算出される目標転舵角は、時系列データである。 Details of the filter unit 2027 will be described. Filter unit 2027 outputs output data for input data using a filter model. The filter model is a nonlinear filter model, and is a nonlinear time-series model that uses the target turning angle δ and past values of the target turning angle δ as input data and the second target yaw rate γma as output data. The past value of the target steering angle δ is a target steering angle acquired before the target steering angle δ and accumulated in the storage unit 103 . A filter model is stored in the storage unit 103 . The filter unit 2027 performs high-frequency gain reduction processing and response phase delay suppression processing according to the target steering angle ratio R, for example, as in Embodiment 1, on the input data as described above. Output the second target yaw rate γma. Note that the time series model is a model that gives rules between variables between two points in time series data. Time-series data is data that is observed or acquired in order over time. For example, the steering angle detected by the steering angle sensor 50 is time-series data, and the target turning angle calculated from each steering angle is time-series data.

本実施の形態では、フィルタモデルは、非線形自己回帰型の時系列モデルである。フィルタモデルは、学習データを用いて学習することによって出力データの出力精度を向上する。フィルタモデルに適用される学習モデルは、Deep Learning(深層学習)等のニューラルネットワークを用いた機械学習モデルであるが、他の学習モデルであってもよい。例えば、学習モデルは、Random Forest、又はGenetic Programming等を用いた機械学習モデルであってもよい。 In this embodiment, the filter model is a nonlinear autoregressive time series model. The filter model improves the output accuracy of the output data by learning using the learning data. A learning model applied to the filter model is a machine learning model using a neural network such as Deep Learning, but may be another learning model. For example, the learning model may be a machine learning model using Random Forest, Genetic Programming, or the like.

フィルタモデルの機械学習は、ECU200によって行われてもよく、ECU200とは離れた位置に配置された図示しないサーバ装置等の外部機器によって行われてもよい。サーバ装置等の外部機器で学習されたフィルタモデルは、不揮発性メモリ等の記録媒体、又は、インターネットなどの通信網等を介した無線通信により、記憶部103に送られてもよい。 The machine learning of the filter model may be performed by the ECU 200, or may be performed by an external device such as a server device (not shown) arranged at a position remote from the ECU 200. FIG. A filter model learned by an external device such as a server device may be sent to the storage unit 103 by wireless communication via a recording medium such as a nonvolatile memory or a communication network such as the Internet.

フィルタモデルの学習には、教師信号あり学習(「教師あり学習」とも呼ばれる)が用いられる。教師あり学習では、入力データ、つまり入力信号に対するフィルタモデルの出力が、教師信号と合致するようにニューラルネットワーク内の重み付けが調整される。本実施の形態では、ニューラルネットワークにおいて、現在の値y(t)は、下記の式2に示すように、教師信号y(t)及び入力信号x(t)のそれぞれの過去のデータの関数として予測される。なお、fは、非線形関数である。フィルタモデルの学習は、事前に作成された教師信号を用いて行われ、学習終了後はフィルタモデルからの出力y(t)が入力y(t-1)に接続され、クローズドループのニューラルネットワークとされる。 Supervised learning (also called “supervised learning”) is used to train the filter model. In supervised learning, the weightings in the neural network are adjusted so that the input data, ie the output of the filter model for the input signal, matches the teacher signal. In this embodiment, in the neural network, the current value y(t) is obtained as a function of the past data of each of the teacher signal y(t) and the input signal x(t) as shown in Equation 2 below: is expected. Note that f is a nonlinear function. The learning of the filter model is performed using a teacher signal created in advance, and after the learning is completed, the output y(t) from the filter model is connected to the input y(t-1), and a closed loop neural network and be done.

Figure 0007148058000002
Figure 0007148058000002

フィルタモデルの学習方法の詳細を説明する。図5には、実施の形態2に係るフィルタモデル2027aの学習のための構成の一例が示されている。上述したように、図5の構成は、ECU200に含まれていてもよく、サーバ装置等の外部機器に含まれていてもよい。ECU200に含まれる場合、図5のフィルタ部2027Aは、図4のフィルタ部2027である。フィルタモデル2027aの学習は、フィルタ部2027A及び教師信号生成部2027Bによって行われる。フィルタ部2027Aは、フィルタモデル2027a及び車両モデル2027bを含み、教師信号生成部2027Bは、車両モデル2027b及びゼロ位相フィルタ(Zero Phase Filter)2027cを含む。 The details of the training method of the filter model will be explained. FIG. 5 shows an example of a configuration for learning the filter model 2027a according to the second embodiment. As described above, the configuration of FIG. 5 may be included in ECU 200 or may be included in an external device such as a server device. When included in ECU 200, filter unit 2027A in FIG. 5 is filter unit 2027 in FIG. The learning of the filter model 2027a is performed by the filter section 2027A and the teacher signal generation section 2027B. The filter section 2027A includes a filter model 2027a and a vehicle model 2027b, and the teacher signal generation section 2027B includes a vehicle model 2027b and a zero phase filter (Zero Phase Filter) 2027c.

フィルタモデル2027aは、入力データに対して、目標舵角比Rに応じた高周波ゲインの低下処理と応答の位相遅れの抑制処理とを行う。このため、図5に示すように、教師信号の生成には、ゼロ位相フィルタ2027cが用いられる。ゼロ位相フィルタ2027cとは、入力データの過去の値だけでなく未来の値も使うことにより、出力の位相遅れをゼロにできるオフラインフィルタである。ゼロ位相フィルタ2027cの位相遅れをゼロにできるという位相特性を利用して、ゲインと位相とを独立に変更可能な教師信号の作成が可能である。なお、オンラインは、車両の走行中を示し、オフラインは、車両の非走行時を示す。オフラインフィルタは、事前に取得されたデータ、及び、人工的に作成されたデータ等の車両の非走行時に取得されるデータを使用する。 The filter model 2027a performs high-frequency gain reduction processing and response phase delay suppression processing according to the target steering angle ratio R on the input data. Therefore, as shown in FIG. 5, a zero-phase filter 2027c is used to generate the teacher signal. The zero-phase filter 2027c is an off-line filter that can zero the phase delay of the output by using not only the past value of the input data but also the future value. Using the phase characteristic that the phase delay of the zero-phase filter 2027c can be made zero, it is possible to create a teacher signal whose gain and phase can be changed independently. Note that "online" indicates that the vehicle is running, and "offline" indicates that the vehicle is not running. The off-line filter uses pre-acquired data and data acquired when the vehicle is not running, such as artificially generated data.

オフラインフィルタでは未来の値を使用できるが、オンラインフィルタでは過去の値だけしか使用できない。そして、実際にフィルタモデル2027aを使用するときはオンラインであるから過去の値だけしか使えない。そこで、ニューラルネットワークの非線形性を使用することで、フィルタモデル2027aは、オンラインフィルタでありながら、ゼロ位相フィルタ2027cに近い特性を擬似的に実現することができる。教師信号を用いてオフラインで学習されたフィルタモデル2027aを用いることにより、オンラインフィルタでも教師信号に近い特性を模擬できる。 Offline filters can use future values, while online filters can only use past values. When the filter model 2027a is actually used, only past values can be used because it is online. Therefore, by using the nonlinearity of the neural network, the filter model 2027a can pseudo-realize characteristics close to those of the zero-phase filter 2027c while being an online filter. By using the filter model 2027a learned offline using the teacher signal, even the online filter can simulate characteristics close to those of the teacher signal.

教師信号生成部2027Bは、目標転舵角等の入力信号が入力されると、入力信号を、車両モデル2027bに入力し、車両モデル2027bからヨーレート信号として出力する。なお、車両モデル2027bは、対象とする車両の特性をあらわすモデルであり、例えば、実施の形態1における車両モデルを示す伝達関数である。さらに、教師信号生成部2027Bは、ヨーレート信号を、ゼロ位相フィルタ2027cに入力し、ゼロ位相フィルタ2027cからヨーレート信号を教師信号として出力する。このような教師信号は、事前に計算され、フィルタモデル2027aの学習に用いられる。教師信号は、1つの車両に関するデータから生成される教師信号に限定されず、例えば、同様の特性の複数の車両に関するデータから生成される汎用的な教師信号であってもよい。 When an input signal such as a target steering angle is input, the teacher signal generation section 2027B inputs the input signal to the vehicle model 2027b and outputs it as a yaw rate signal from the vehicle model 2027b. The vehicle model 2027b is a model representing the characteristics of the target vehicle, and is, for example, a transfer function representing the vehicle model in the first embodiment. Further, the teacher signal generator 2027B inputs the yaw rate signal to the zero phase filter 2027c, and outputs the yaw rate signal as the teacher signal from the zero phase filter 2027c. Such teacher signals are pre-computed and used for training the filter model 2027a. The teacher signal is not limited to a teacher signal generated from data regarding one vehicle, and may be, for example, a general-purpose teacher signal generated from data regarding a plurality of vehicles having similar characteristics.

また、フィルタモデル2027aの学習では、フィルタ部2027Aは、目標転舵角等の入力信号を車両モデル2027bに入力し、車両モデル2027bから出力されるヨーレート信号をフィルタモデル2027aに入力する。また、フィルタ部2027Aは、入力信号を、車両モデル2027bを介さずに、フィルタモデル2027aにも入力する。入力信号は、目標転舵角と、当該目標転舵角の過去値とを含む。入力信号の例は、目標転舵角の時系列データである。よって、フィルタモデル2027aには、目標転舵角及び当該目標転舵角の過去値(x1~xn)と、これら目標転舵角から生成されるヨーレートとが入力される。入力された目標転舵角及びヨーレートの信号は、フィルタモデル2027aからヨーレート信号として出力される。フィルタ部2027Aは、フィルタモデル2027aから出力されたヨーレート信号が教師信号と合致するように、フィルタモデル2027aを構成するニューラルネットワーク内のノード間の重み付けを調整する。 In learning the filter model 2027a, the filter unit 2027A inputs an input signal such as a target steering angle to the vehicle model 2027b, and inputs a yaw rate signal output from the vehicle model 2027b to the filter model 2027a. The filter unit 2027A also inputs the input signal to the filter model 2027a without going through the vehicle model 2027b. The input signal includes a target steering angle and a past value of the target steering angle. An example of the input signal is time-series data of the target steering angle. Therefore, the filter model 2027a receives the target steering angle, the past values (x1 to xn) of the target steering angle, and the yaw rate generated from these target steering angles. The signals of the input target steering angle and yaw rate are output from the filter model 2027a as a yaw rate signal. The filter unit 2027A adjusts weighting between nodes in the neural network forming the filter model 2027a so that the yaw rate signal output from the filter model 2027a matches the teacher signal.

なお、ニューラルネットワークは、入力層及び出力層を含む複数のノード層で構成されている。ノード層には、1つ以上のノードが含まれる。ニューラルネットワークが、例えば、入力層、中間層及び出力層の3つのノード層で構成される場合、ニューラルネットワークは、入力層のノードに入力された情報について、入力層から中間層への出力処理、中間層での処理、中間層から出力層への出力処理、出力層での処理を順次行い、入力情報に適合する出力結果を出力する。なお、1つの層の各ノードは、次の層の各ノードと接続されており、ノード間の接続には、重み付けがされている。1つの層のノードの情報は、ノード間の接続の重み付けが付与されて、次の層のノードに出力される。 A neural network is composed of a plurality of node layers including an input layer and an output layer. The node layer contains one or more nodes. For example, when a neural network is composed of three node layers, an input layer, an intermediate layer, and an output layer, the neural network performs output processing from the input layer to the intermediate layer for information input to the nodes of the input layer, The processing in the intermediate layer, the output processing from the intermediate layer to the output layer, and the processing in the output layer are sequentially performed to output an output result that matches the input information. Each node in one layer is connected to each node in the next layer, and the connections between nodes are weighted. The information of the nodes of one layer is weighted by the connection between nodes and output to the nodes of the next layer.

また、フィルタモデル2027aは、複数のゲイン特性に対応するように構築される。このため、ゼロ位相フィルタ2027cは、位相特性を変えずに複数のゲイン特性に対応するように作成される。車両モデル2027bには、車両に対応した固有振動数が設定される。ゼロ位相フィルタ2027cには、ゲイン特性それぞれに対応した固有振動数が設定される。このようなゼロ位相フィルタ2027cは、位相特性が同一であり且つゲイン特性が異なる複数の車両仕様の周波数応答を示す。周波数応答は、操舵角に対するヨーレートの周波数応答である。実施の形態1の図3A及び図3Bで説明したように、高領域、中領域及び低領域の3つのゲイン特性が考慮される場合、ゼロ位相フィルタ2027cは、3つのゲイン特性に対応した固有振動数が設定され得る。上述のように構築されたフィルタモデル2027aは、ゲイン及び位相遅れの関係が非線形であっても、目標転舵角δに対応する適切な第二目標ヨーレートγmaを算出することができる。 Also, the filter model 2027a is constructed so as to correspond to a plurality of gain characteristics. Therefore, the zero-phase filter 2027c is created so as to correspond to a plurality of gain characteristics without changing the phase characteristics. A natural frequency corresponding to the vehicle is set in the vehicle model 2027b. A natural frequency corresponding to each gain characteristic is set in the zero-phase filter 2027c. Such a zero-phase filter 2027c exhibits frequency responses of a plurality of vehicle specifications having the same phase characteristics and different gain characteristics. The frequency response is the frequency response of yaw rate to steering angle. As described with reference to FIGS. 3A and 3B in Embodiment 1, when three gain characteristics of the high region, middle region and low region are considered, the zero phase filter 2027c has natural vibration corresponding to the three gain characteristics. number can be set. The filter model 2027a constructed as described above can calculate an appropriate second target yaw rate γma corresponding to the target steering angle δ even if the relationship between gain and phase delay is nonlinear.

上述のように学習されたフィルタモデル2027aは、記憶部103に記憶される。そして、ECU200の転舵角補正部202のフィルタ部2027は、車両Aの走行中に取得される目標転舵角δと、記憶部103から取得される目標転舵角δの過去値とを、記憶部103に記憶された車両モデルに入力することによって、目標転舵角δ及びその過去値に対応するヨーレートを取得する。上記車両モデルは、車両モデル2027bと同様である。さらに、フィルタ部2027は、目標転舵角δとその過去値と上記ヨーレートとを、記憶部103のフィルタモデル2027aに入力することによって、第二目標ヨーレートγmaを算出し転舵角決定部2025に出力する。目標転舵角δとその過去値からなるデータは、目標舵角比Rに相関する。このようなフィルタ部2027は、目標舵角比Rに応じた高周波ゲインの低下と応答の位相遅れの抑制とを反映した第二目標ヨーレートγmaを出力する。 Filter model 2027 a learned as described above is stored in storage unit 103 . Then, the filter unit 2027 of the turning angle correction unit 202 of the ECU 200 converts the target turning angle δ acquired while the vehicle A is running and the past value of the target turning angle δ acquired from the storage unit 103 into By inputting to the vehicle model stored in the storage unit 103, the target steering angle δ and the yaw rate corresponding to its past value are obtained. The vehicle model is similar to the vehicle model 2027b. Furthermore, the filter unit 2027 inputs the target turning angle δ, its past value, and the yaw rate into the filter model 2027a of the storage unit 103, thereby calculating the second target yaw rate γma and sending it to the turning angle determination unit 2025. Output. Data consisting of the target steering angle δ and its past value correlates with the target steering angle ratio R. Such a filter unit 2027 outputs the second target yaw rate γma that reflects the decrease in the high-frequency gain according to the target steering angle ratio R and the suppression of the response phase delay.

実施の形態2に係る車両用操舵装置のその他の構成及び動作は、実施の形態1と同様であるため、その説明を省略する。また、実施の形態2に係る車両用操舵装置によると、実施の形態1と同様の効果が得られる。 Other configurations and operations of the vehicle steering system according to Embodiment 2 are the same as those in Embodiment 1, and therefore descriptions thereof are omitted. Further, according to the vehicle steering system according to the second embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.

さらに、実施の形態2に係る車両用操舵装置のECU200において、転舵角補正部202は、非線形フィルタモデルを用いて、目標転舵角の高周波成分を抑制するように補正する。上記構成によると、ゲイン及び位相遅れの様々な関係に対応して、高周波成分を適切に抑制することが可能になる。例えば、ゲイン及び位相遅れが線形関係である場合、位相遅れを小さくすると高周波でのケインが大きくなる関係がある。 Further, in the ECU 200 of the vehicle steering system according to the second embodiment, the steering angle correction unit 202 uses a nonlinear filter model to correct the target steering angle so as to suppress high-frequency components. According to the above configuration, it is possible to appropriately suppress high frequency components in accordance with various relationships between gain and phase delay. For example, if the gain and the phase lag are in a linear relationship, the smaller the phase lag, the larger the gain at high frequencies.

また、実施の形態2に係る車両用操舵装置のECU200において、非線形フィルタモデルは、ニューラルネットワークを用いて学習される時系列モデルである。ニューラルネットワークを用いることによって、ゲイン及び位相遅れの様々な関係に対応する適切な非線形フィルタモデルを、構築することが可能になる。 In ECU 200 of the vehicle steering system according to Embodiment 2, the nonlinear filter model is a time-series model learned using a neural network. By using neural networks, it is possible to construct appropriate nonlinear filter models that correspond to various gain and phase lag relationships.

[その他]
以上、本発明の1つ以上の態様に係る車両用操舵装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の1つ以上の態様の範囲内に含まれてもよい。
[others]
Although the vehicle steering system according to one or more aspects of the present invention has been described above based on the embodiments, the present invention is not limited to the embodiments. As long as it does not deviate from the spirit of the present invention, various modifications that a person skilled in the art can think of, and a form constructed by combining the components of different embodiments are also one or more aspects of the present invention. may be included within the range of

例えば、実施の形態2に係る車両用操舵装置の転舵角補正部202は、フィルタモデル2027aを有するフィルタ部2027の代わりに、ローパスフィルタを有するフィルタ部を備えてもよい。ローパスフィルタは、目標転舵角の高周波成分、又は、目標転舵角から算出される目標ヨーレートの高周波成分を除去するフィルタであってもよい。さらに、ローパスフィルタは、例えば実施の形態1のように、目標舵角比Rに応じて、除去対象とする高周波成分を異ならせてもよい。これによっても、舵角比の変化による走行への影響を低減することが可能である。 For example, the steering angle correction unit 202 of the vehicle steering system according to Embodiment 2 may include a filter unit having a low-pass filter instead of the filter unit 2027 having the filter model 2027a. The low-pass filter may be a filter that removes high-frequency components of the target steering angle or high-frequency components of the target yaw rate calculated from the target steering angle. Furthermore, the low-pass filter may change the high-frequency component to be removed according to the target steering angle ratio R, for example, as in the first embodiment. This also makes it possible to reduce the influence of changes in the steering angle ratio on running.

また、実施の形態に係る車両用操舵装置は、ステア・バイ・ワイヤシステムを構成するとして説明されたが、これに限定されない。車両用操舵装置は、舵角比を可変であるいかなる操舵装置であってもよい。例えば、車両用操舵装置は、操舵機構と転舵機構とが機械的に接続されており、操舵機構と転舵機構との間に、上記比率を変更する可変機構を備える構成であってもよい。又は、車両用操舵装置は、左右独立操舵可能なステア・バイ・ワイヤシステムを構成してもよい。上記ステア・バイ・ワイヤシステムでは、左右の転舵輪それぞれの転舵機構は、互いに機械的に結合されておらず、操舵機構とも機械的に結合されていない。左右の転舵機構は、各転舵機構に設けられたアクチュエータによって動作する。 Further, although the vehicle steering system according to the embodiment has been described as constituting a steer-by-wire system, it is not limited to this. The vehicle steering system may be any steering system having a variable steering angle ratio. For example, the vehicle steering system may have a configuration in which the steering mechanism and the steering mechanism are mechanically connected, and a variable mechanism for changing the ratio is provided between the steering mechanism and the steering mechanism. . Alternatively, the vehicle steering system may constitute a steer-by-wire system capable of left and right independent steering. In the steer-by-wire system, the steering mechanisms for the left and right steerable wheels are not mechanically coupled to each other, nor are they mechanically coupled to the steering mechanism. The left and right steering mechanisms are operated by actuators provided in each steering mechanism.

また、上記で用いた序数、数量等の数字は、全て本発明を具体的に説明するために例示するものであり、本発明は例示された数字に制限されない。また、構成要素間の接続関係は、本発明を具体的に説明するために例示するものであり、本発明の機能を実現する接続関係はこれに限定されない。 In addition, all numbers such as ordinal numbers and numbers used above are examples for specifically describing the present invention, and the present invention is not limited to the illustrated numbers. Moreover, the connection relationship between the components is an example for specifically describing the present invention, and the connection relationship for realizing the function of the present invention is not limited to this.

また、ブロック図における機能ブロックの分割は一例であり、複数の機能ブロックを1つの機能ブロックとして実現したり、1つの機能ブロックを複数に分割したり、一部の機能を他の機能ブロックに移してもよい。また、類似する機能を有する複数の機能ブロックの機能を単一のハードウェア又はソフトウェアが並列又は時分割に処理してもよい。 Also, the division of functional blocks in the block diagram is an example, and a plurality of functional blocks can be realized as one functional block, one functional block can be divided into a plurality of functional blocks, and some functions can be moved to other functional blocks. may Moreover, single hardware or software may process the functions of a plurality of functional blocks having similar functions in parallel or in a time-sharing manner.

本発明に係る車両用操舵装置は、舵角比を可変である車両用操舵装置に有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The vehicle steering system according to the present invention is useful as a vehicle steering system having a variable steering angle ratio.

1 車両用操舵装置、2 操舵機構、3 転舵機構、10 ステアリングホイール、32 転舵モータ、50 操舵角センサ、71 転舵角センサ、80 転舵輪、91 速度センサ、100,200 ECU、101 転舵角算出部、102,202 転舵角補正部、A 車両 1 Vehicle Steering Device 2 Steering Mechanism 3 Steering Mechanism 10 Steering Wheel 32 Steering Motor 50 Steering Angle Sensor 71 Steering Angle Sensor 80 Steering Wheel 91 Speed Sensor 100, 200 ECU 101 Turning steering angle calculation unit 102, 202 steering angle correction unit A vehicle

Claims (6)

ステアリングホイールから入力される入力操舵角に対して、転舵機構に出力される出力転舵角を独立して制御する車両用操舵装置において、
目標転舵角に対する前記入力操舵角の比率を決定し、前記入力操舵角及び前記比率に応じた前記目標転舵角を算出する転舵角算出部と、
前記目標転舵角を補正し、前記出力転舵角として出力する転舵角補正部とを備え、
前記転舵角補正部は、前記比率が小さい程、前記目標転舵角の高周波成分を大きく抑制するように補正する
車両用操舵装置。
A vehicle steering apparatus that independently controls an output steering angle output to a steering mechanism with respect to an input steering angle input from a steering wheel,
a steering angle calculation unit that determines a ratio of the input steering angle to a target steering angle and calculates the target steering angle according to the input steering angle and the ratio;
a turning angle correction unit that corrects the target turning angle and outputs it as the output turning angle;
The steering angle correction unit corrects the target steering angle such that the smaller the ratio, the greater the suppression of high frequency components of the target steering angle.
前記転舵角補正部は、異なる前記比率の間で、前記目標転舵角に対する前記出力転舵角の位相遅れを同等にする
請求項1に記載の車両用操舵装置。
2. The vehicle steering system according to claim 1, wherein the turning angle correcting section equalizes the phase delay of the output turning angle with respect to the target turning angle between the different ratios.
前記比率は、車両の速度が低くなるほど小さくなる
請求項1または2に記載の車両用操舵装置。
3. The vehicle steering system according to claim 1, wherein the ratio decreases as the speed of the vehicle decreases.
前記転舵角補正部は、
前記転舵機構における実際の転舵角である実転舵角を取得し、
前記目標転舵角及び前記実転舵角を用いて前記目標転舵角に与える補正角を算出し、
前記目標転舵角と前記実転舵角との誤差を前記補正角の算出にフィードバックする
請求項1~3のいずれか一項に記載の車両用操舵装置。
The steering angle correction unit is
Acquiring an actual steering angle, which is an actual steering angle in the steering mechanism,
calculating a correction angle given to the target steering angle using the target steering angle and the actual steering angle;
4. The vehicle steering system according to any one of claims 1 to 3, wherein an error between said target turning angle and said actual turning angle is fed back to calculation of said correction angle.
前記転舵角補正部は、非線形フィルタモデルを用いて、前記目標転舵角の高周波成分を抑制するように補正する
請求項1~のいずれか一項に記載の車両用操舵装置。
The vehicle steering system according to any one of claims 1 to 3 , wherein the turning angle correction unit uses a nonlinear filter model to correct the target turning angle so as to suppress high-frequency components.
前記非線形フィルタモデルは、ニューラルネットワークを用いて学習される時系列モデルである
請求項5に記載の車両用操舵装置。
The vehicle steering system according to claim 5, wherein the nonlinear filter model is a time-series model learned using a neural network.
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