CN101678856B - 转向控制装置 - Google Patents

Abstract

转向控制装置进行基于由驾驶员执行的转向操作来施加辅助转矩的控制。具体地说，转向控制装置将从输入的转向角到车轮转角的传递函数设定为预定的频率响应。并且，基于所述频率响应、在转向角和车轮转角以及辅助转矩之间成立的关系式中的转向角的传递函数、以及所述关系式中的辅助转矩的传递函数来确定与转向量相应的辅助转矩。通过基于这样确定的辅助转矩来进行转向辅助，能够高精度地控制车轮转角对转向角的响应。

Description

转向控制装置

技术领域

本发明涉及基于由驾驶员执行的转向操作来施加辅助转矩的转向控制装置。

背景技术

以往，提出了通过马达的驱动力来辅助驾驶员的转向操作的电动助力转向系统(以下也称为“EPS(Electric Power Steering)”)。例如专利文献1记载了使用从转向角对应值求出的马达输出修正值来进行转向辅助的EPS。另外，专利文献2记载了设定反馈函数以使其与侧滑角相对于转向角的传递函数成比例关系的EPS。

但是，在专利文献1和2所记载的技术中，未考虑车轮转角对转向角的响应。因此，有时无法相对于转向角恰当地控制车轮转角。

专利文献1：日本专利文献特开2006-298102号公报；

专利文献2：日本专利文献特开平7-81599号公报。

发明内容

发明所要解决的问题

本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于，提供一种能够恰当地控制车轮转角对转向角的响应的转向控制装置。

用于解决问题的手段

本发明的一个观点提供一种进行基于由驾驶员执行的转向操作来施加辅助转矩的控制的转向控制装置，其包括辅助转矩确定单元，所述辅助转矩确定单元将从输入的转向角到车轮转角的传递函数设定为预定的频率响应，并基于所述频率响应、在所述转向角和所述车轮转角以及所述辅助转矩之间成立的关系式中的转向角的传递函数、以及所述关系式中的辅助转矩的传递函数来确定与转向量相应的辅助转矩。

上述的转向控制装置例如由电动助力转向系统等构成，并进行基于由驾驶员执行的转向操作来施加辅助转矩的控制。具体地说，转向控制装置将从输入的转向角到车轮转角的传递函数设定为预定的频率响应。并且，基于所述频率响应、在转向角和车轮转角以及辅助转矩之间成立的关系式中的转向角的传递函数、以及所述关系式中的辅助转矩的传递函数来确定与转向量相应的辅助转矩。通过基于这样确定的辅助转矩进行转向辅助，能够高精度地控制车轮转角对转向角的响应。

在上述的转向控制装置中，优选的是，所述辅助转矩确定单元求出将所述频率响应与所述转向角的传递函数之差除以所述辅助转矩的传递函数而得的值来作为辅助转矩增益，并基于该辅助转矩增益来确定所述辅助转矩。

另外，优选的是，基于车辆规格和车速来确定所述转向角的传递函数和所述辅助转矩的传递函数。

在上述转向控制装置的一个方式中，所述频率响应被设定为使得超过预定频率的第一转向频率范围内的从齿条行程到所述转向角的传递函数的增益小于不超过所述预定频率的第二转向频率范围内的从齿条行程向所述转向角的传递函数的增益。由此，能够恰当地抑制由干扰引起的振动，能够改善转向操作感。

在上述的转向控制装置的另一方式中，所述频率响应被设定为使得从所述转向角到所述齿条行程的传递函数的增益变化大致为0，并且所述转向角和所述齿条行程之间的相位延迟大致为0。

优选的是，所述第一转向频率范围由与来自所述齿条行程的输入相当的频率范围规定，所述第二转向频率范围由与转向角输入相当的频率范围规定。

附图说明

图1是示出本实施方式中的转向控制系统的结构的概要图；

图2是示出本实施方式中的控制模块的概要图；

图3A和图3B是将转向控制系统建模的模式图；

图4A和图4B是示出车轮转角对转向角的响应的一个例子的图；

图5是示出对转向的时间轴响应的一个例子的图；

图6A和图6B是示出从转向角至齿条行程的传递函数的例子的图；

图7是示出变形例中的控制块的概要图。

标号说明

1方向盘

2转向轴

3转向角传感器

4扭杆

5马达

7齿条小齿轮部

10F车轮(前轮)

12车速传感器

20控制器

21辅助转矩确定部

50转向控制系统

具体实施方式

以下，参照附图来说明本发明的优选实施方式。

[整体结构]

首先说明应用了本实施方式的转向控制装置的转向控制系统50的整体结构。图1是示出转向控制系统50的结构的概要图。

转向控制系统50包括：方向盘1、转向轴2、转向角传感器3、扭杆4、马达5、中间轴6、齿条小齿轮部7、转向横拉杆8r和8l、转向节臂9r和9l、车轮(前轮)10Fr和10Fl、车速传感器12以及控制器20。以下，转向横拉杆8r和8l、转向节臂9r和9l以及车轮10Fr和10Fl的标号的末尾所附加的“r”“l”在不区分它们而使用时予以省略。

转向控制系统50由电动助力转向系统(EPS)构成。具体地说，转向控制系统50被安装在车辆上，进行用于对作为转向轮的车轮10F进行转向驱动的马达5的驱动控制，并根据方向盘1的操作使转向轮转向。

驾驶员为了使车辆转弯等而操作方向盘1。方向盘1经由转向轴2与齿条小齿轮部7连接。在转向轴2上设置有转向角传感器3、扭杆4、马达5以及中间轴6。

扭杆4被构成为根据来自方向盘1的输入而扭转。马达5由没有图示的减速器和电动马达等构成，通过从控制器20提供的控制信号S5而被控制。具体地说，马达5例如为了提高转向操作感或转向稳定性等而根据驾驶员的转向来产生辅助转矩(转向辅助力)，或者为了提高转向稳定性和转向操作感等而产生附加阻尼力。中间轴6被构成为能够根据来自车辆前方的外力而变形、吸收冲击。

转向角传感器3检测与驾驶员对方向盘1执行的操作相对应的转向角。转向角传感器3将与检测出的转向角相对应的检测信号S3提供给控制器20。另外，车速传感器12检测车速，并将与检测出的车速相对应的检测信号S12提供给控制器20。

齿条小齿轮部7由齿条和小齿轮等构成，并通过从转向轴2传递而来的旋转而动作。另外，在齿条小齿轮部7上连结有转向横拉杆8、转向节臂9，在转向节臂9上连结有车轮10F。在此情况下，转向横拉杆8和转向节臂9通过齿条小齿轮部7动作，由此与转向节臂9连结的车轮10F被转向。

控制器20包括没有图示的CPU、ROM、RAM、以及A/D变换器等。控制器20相当于车辆内的ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)。控制器20主要基于从转向角传感器3和车速传感器12提供的检测信号S3、S12来向马达5提供控制信号S5，由此对马达5进行控制。具体地说，控制器20进行确定应从马达5提供的辅助转矩的处理。即，控制器20相当于本发明中的转向控制装置，并起到辅助转矩确定单元的作用。

[辅助转矩确定方法]

下面说明本实施方式中的辅助转矩确定方法。在本实施方式中，控制器20考虑车轮转角对转向角的响应来确定应从马达5提供的辅助转矩。即，为了高精度地控制车轮转角对转向角的响应，确定辅助转矩。具体地说，控制器20将从输入的转向角至车轮转角的传递函数设定为预定的频率响应，基于该频率响应来求出辅助转矩增益，并确定辅助转矩。

图2是示出本实施方式中的控制模块的概要图。辅助转矩确定部21相当于上述的控制器20内的处理部，其通过前馈控制来进行转向辅助。具体地说，辅助转矩确定部21获取转向角θh和车速V，并基于这些确定辅助转矩T_a。详细地说，辅助转矩确定部21基于频率响应来求出辅助转矩增益(即，进行增益补偿)，确定辅助转矩T_a。然后，辅助转矩确定部21基于所确定的辅助转矩T_a来进行转向辅助。车辆100(假定也包括方向盘1等)获得基于由辅助转矩确定部21确定的辅助转矩T_a的转向辅助，由此车轮10F以车轮转角δ_t被转向。

接着，使用运算式等来具体地说明本实施方式中的辅助转矩确定方法。

在以下的说明中所使用的字符、符号的含义如下所述。

m：车辆重量

I：横摆惯性力矩

I_f：前轮(前轮轮心)至重心的距离

I_r：后轮(后轮轮心)至重心的距离

K_f：前轮的等价转弯功率

K_r：后轮的等价转弯功率

ξ：轮胎拖距

F_f：前轮的横向力

F_r：后轮的横向力

β：车身滑移角

γ：横摆率

V：车速

I_h：方向盘的惯性力矩

K_h：扭杆的弹簧常数

C_h：扭杆的阻尼系数

I_m：马达的惯性力矩

K_i：中间轴的弹簧常数

N_g：马达齿轮比

N_p：转向齿轮比

T_h：方向盘的转矩

T_a：辅助转矩

I_w：车轮的惯性力矩

K：辅助转矩增益

G₁～G₁₂：传递函数

G_gain0：频率响应

g：转向角至齿条行程的传递函数的增益

φ：转向角和齿条行程之间的相位

θ_h：转向角(扭杆转角)

θ_m：马达转角

θ_w：中间轴终端部的转角

δ：车轮转角

s：拉普拉斯算子

这里，参照图3A和图3B来说明确定辅助转矩的方法。

图3A和图3B是示出将上述的转向控制系统50建模的模式图。具体地说，图3A示出了转向系统的模型。方向盘1的惯性力矩是“I_h”，扭杆4的弹簧常数是“K_h”，扭杆4的阻尼系数是“C_h”，马达5的惯性力矩是“I_m”，马达5的齿轮比是“N_g”，中间轴6的弹簧常数是“K_i”。另外，转向齿轮比是“N_p”，车轮的惯性力矩是“I_w”。在此情况下，方向盘1以转向角θ_h、转矩T_h旋转(换言之，扭杆4以转角θ_h旋转)，马达5提供辅助转矩T_a，并以转角θ_m旋转。并且，中间轴6的终端部以转角θ_w旋转，车轮(前轮)10F以车轮转角δ被转向。

图3B示出了作用在车轮10F、10R(前轮10F和后轮10R)上的横向力F_f、F_r等。具体地示出了车速V、车身滑移角β、以及作用在车轮10F的转动角为δ时的车辆上的横向力F_f、F_r。

在上述的车辆模型中，车辆有式(1)和式(2)的运动方程式成立。

[数1]

$\mathrm{mV\β}+2(K_f+K_r)\mathrm{\β}+[\mathrm{mV}+\frac{2}{V}(l_f{K}_f-l_r{K}_r)]\mathrm{\γ}=2K_f\mathrm{\δ}$ 式(1)

[数2]

$2(l_f{K}_f-l_r{K}_r)\mathrm{\β}+I\stackrel{\·}{\mathrm{\γ}}+\frac{2(K_f{l_f}^2+K_r{l_r}^2)}{V}\mathrm{\γ}=2K_f{l}_f\mathrm{\δ}$ 式(2)

另外，在方向盘1中，有式(3)成立，在马达5中，有式(4)成立。

[数3]

$I_h{\stackrel{\·\·}{\mathrm{\θ}}}_h+K_h({\mathrm{\θ}}_h-{\mathrm{\θ}}_m)+C_h({\stackrel{\·}{\mathrm{\θ}}}_h-{\stackrel{\·}{\mathrm{\θ}}}_m)=T_h$ 式(3)

[数4]

${N_g}^2{I}_m{\stackrel{\·\·}{\mathrm{\θ}}}_m+K_h({\mathrm{\θ}}_m-{\mathrm{\θ}}_h)+C_h({\stackrel{\·}{\mathrm{\θ}}}_m-{\stackrel{\·}{\mathrm{\θ}}}_h)+K_i({\mathrm{\θ}}_m-{\mathrm{\θ}}_w)=T_a$ 式(4)

另外，在车轮10F中有式(5)和式(6)成立。

[数5]

$I_w\stackrel{\·\·}{\mathrm{\δ}}+K_i({\mathrm{\θ}}_w-{\mathrm{\θ}}_m)N_p=2\mathrm{\ξ}{F}_f$ 式(5)

[数6]

$F_f=K_f(\mathrm{\β}+\frac{l_f}{V}\mathrm{\γ}-\mathrm{\δ})$ 式(6)

转向齿轮比N_p使用中间轴6的终端部的转角θ_w和车轮转角δ通过式(7)来表示。

[数7]

θ_w＝N_pδ        式(7)

式(7)示出了为使车轮10F旋转一周所需要的中间轴6的终端部的转速。

这里，通过式(1)和式(2)得到式(8)。式(8)中的“G₁”“G₂”相当于根据车辆规格等求出的传递函数。

[数8]

$\left[\begin{array}{c}\mathrm{\β}\left(s\right)\\ \mathrm{\γ}\left(s\right)\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{G}_1\left(s\right)\\ G_2\left(s\right)\end{array}\right]\mathrm{\δ}\left(s\right)$ 式(8)

当将式(7)代入到式(6)中时，可得到式(9)。式(9)中的“G₃”相当于根据车辆规格等求出的传递函数。

[数9]

$F_f\left(s\right)=(K_f{G}_1\left(s\right)+\frac{K_f{l}_f}{V}{G}_2\left(s\right)-K_f)\mathrm{\δ}\left(s\right)=G_3\left(s\right)\mathrm{\δ}\left(s\right)$ 式(9)

对式(3)、式(4)、式(5)的一部分进行整理，得到以下的式(10)、式(11)、式(12)。

[数10]

(I_hs²+C_hs+K_h)θ_h(s)-(K_h+C_hs)θ_m(s)＝T_h(s)    式(10)

[数11]

-(K_h+C_hs)θ_h(s)+(N_g ²I_ms²+C_hs+K_h+K_i)θ_m(s)-K_iN_pδ＝T_a    式(11)

[数12]

(I_Ws²+K_iN_p ²)δ(s)-K_iN_pθ_m(s)＝2ξG₃(s)δ       式(12)

由式(12)可得到式(13)。式(13)中的“G₄”相当于根据车辆规格等求出的传递函数。

[数13]

${\mathrm{\θ}}_m\left(s\right)=-\frac{1}{K_i{N}_p}\{2\mathrm{\ξ}{G}_3\left(s\right)-(I_W{s}^2+K_i{N}_p)\}\mathrm{\δ}\left(s\right)=G_4\left(s\right)\mathrm{\δ}\left(s\right)$ 式(13)

整理式(10)～式(13)，得到式(14)。式(14)中的“G₅”、“G₆”、“G₇”、“G₈”相当于根据车辆规格等求出的传递函数。

[数14]

$\left[\begin{array}{cc}{G}_5\left(s\right)& 0\\ G_6\left(s\right)& -1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\θ}}_h\left(s\right)\\ T_a\left(s\right)\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}1& G_7\left(s\right)\\ 0& G_8\left(s\right)\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{T}_h\left(s\right)\\ \mathrm{\δ}\left(s\right)\end{array}\right]$ 式(14)

整理式(14)，得到式(15)。

[数15]

$\left[\begin{array}{c}{T}_h\left(s\right)\\ \mathrm{\δ}\left(s\right)\end{array}\right]={\left[\begin{array}{cc}1& G_7\left(s\right)\\ 0& G_8\left(s\right)\end{array}\right]}^{-1}\left[\begin{array}{cc}{G}_5\left(s\right)& 0\\ G_6\left(s\right)& -1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\θ}}_h\left(s\right)\\ T_a\left(s\right)\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{G}_9\left(s\right)& G_{10}\left(s\right)\\ G_{11}\left(s\right)& G_{12}\left(s\right)\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\θ}}_h\left(s\right)\\ T_a\left(s\right)\end{array}\right]$ 式(15)

式(15)表示从转向角θ_h和辅助转矩T_a到方向盘1的转矩T_h的传递函数以及到车轮转角δ的传递函数。另外，式(15)中的“G₉”、“G₁₀”、“G₁₁”、“G₁₂”相当于根据车辆规格、车速求出的传递函数。即，是将车辆规格、车速作为系数而具有的项。详细地说，“G₁₁”相当于转向角的传递函数，“G₁₂”相当于辅助转矩的传递函数。

根据式(15)并使用转向角的传递函数G₁₁和辅助转矩的传递函数G₁₂，如下式(16)那样表示在辅助转向时的转向角θ_h、车轮转角δ、以及辅助转矩T_a之间成立的关系式。

[数16]

δ(s)＝G₁₁(s)θ_h(s)+T_a(s)G₁₂(s)        式(16)

这里，辅助转矩T_a能够通过使用辅助转矩增益K而如式(17)那样表示。另外，式(17)示出了例如通过前馈控制(参照图2)进行转向辅助。

[数17]

T_a(s)＝K(s)θ_h(s)        式(17)

将式(17)代入到式(16)中并进行整理，可得到式(18)。

[数18]

$\frac{\mathrm{\δ}\left(s\right)}{{\mathrm{\θ}}_h\left(s\right)}=G_{11}\left(s\right)+K\left(s\right)G_{12}\left(s\right)$ 式(18)

式(18)相当于从转向角θ_h到车轮转角δ的传递函数。由此可知，通过恰当地设定辅助转矩增益K，能够任意地实现车轮转角δ对转向角θ_h的频率响应。

接着，考虑为转向角θ_h至车轮转角δ的传递函数(δ(s)/θ_h(s))设定预定的频率响应G_gain0。例如，频率响应G_gain0基于齿条行程的响应性能、干扰响应性等而被设定。将这样的频率响应G_gain0代入到式(18)中，求解辅助转矩增益K，由此得到式(19)。

[数19]

$K\left(s\right)=\frac{G_{\mathrm{gain}0}\left(s\right)-G_{11}\left(s\right)}{G_{12}\left(s\right)}$ 式(19)

式(19)中的“G₁₁”和“G₁₂”如上述的式(16)等所示的那样分别相当于转向角的传递函数和辅助转矩的传递函数，根据车辆规格、车速(由车速传感器12测定)而求出。因此，如式(19)所示，恰当地设定频率响应G_gain0，并将该频率响应G_gain0和转向角的传递函数G₁₁之差除以辅助转矩的传递函数G₁₂，由此能够求出辅助转矩增益K。并且，通过将该辅助转矩增益K代入到式(17)中，能够确定辅助转矩T_a。由控制器20(详细地说，辅助转矩确定部21)执行式(19)、式(17)等的运算。

通过基于如上求出的辅助转矩T_a进行转向辅助，能够高精度地控制车轮转角δ对转向角θ_h的响应。

参照图4A和图4B来说明基于如上确定的辅助转矩T_a进行控制时的车轮转角对转向角的响应的一个例子。这里，以将频率响应G_gain0设定为“G_gain0＝1/N_s”时为例进行说明。即示出了设定为“G_gain0＝1/N_s”来求出辅助转矩增益K时的传递函数“δ(s)/θ_h(s)×N_s”的响应。“N_s”是转向齿轮比，这里，为了容易理解转向角θ_h与车轮转角δ的关系，对传递函数“δ(s)/θ_h(s)”乘以转向齿轮比N_s。

具体地说，图4A示出了相位(相当于车轮转角δ相对于转向角θ_h的相位)，图4B示出了增益(相当于“车轮转角δ/转向角θ_h”)。另外，在图4A、图4B中，横轴表示频率，以实线表示进行了本实施方式的控制时的曲线，以虚线表示没有进行本实施方式的控制时的曲线。由此可知，当进行了本实施方式的控制时，车轮转角δ对转向角θ_h的响应实现了目标特性，而不受转向频率的影响。

[频率响应的设定方法]

接着，对上述的频率响应G_gain0的设定方法进行具体说明。在本实施方式中，考虑齿条小齿轮部7中的齿条行程的响应性能和干扰响应性等来设定频率响应G_gain0。具体地说，将转向频率范围分为第一转向频率范围和第二转向频率范围，在各个转向频率范围，设定频率响应G_gain0，以使得转向角至齿条行程的传递函数的增益、转向角和齿条行程之间的相位满足预定条件。

第一转向频率范围是超过预定频率的频率范围，第二转向频率范围是不超过预定频率的频率范围。具体地说，由相当于来自齿条行程的输入(换言之，干扰输入)的频率范围规定第一转向频率范围，由相当于转向角输入的频率范围规定第二转向频率范围。例如，第一转向频率范围是10～20Hz左右的频率范围，第二转向频率范围是高至5Hz的频率范围。

当如上规定了第一和第二转向频率范围时，频率响应G_gain0在第一转向频率范围被设定成使齿条行程至转向角的传递函数的增益变小。换言之，设定频率响应G_gain0以使转向角至齿条行程的传递函数的增益变大。通过基于这样的频率响应G_gain0来进行转向辅助，能够抑制由干扰引起的振动。另外，频率响应G_gain0在第二转向频率范围被设定成转向角至齿条小齿轮的传递函数的增益变化大致为0，并且转向角和齿条行程之间的相位延迟大致为0。通过基于如上设定的频率响应G_gain0来进行转向辅助，能够更高精度地控制车轮转角对转向角的响应。以下，将在第一转向频率范围和第二转向频率范围中转向角至齿条行程的传递函数的增益以及转向角和齿条行程之间的相位应满足的条件分别称为“第一条件”和“第二条件”。

图5示出了对于转向的时间轴响应的一个例子。具体地说，在图5中，横轴表示时间，纵轴表示横摆率。另外，细线表示原来的数据，粗线表示通过1.5Hz的低通滤波器处理后的数据。如图5中的虚线区域所示可知，当人进行转向时(例如当进行用于变换车道的转向时)，转向角中将包含有高至5Hz的成分。从而在本实施方式中，如上述那样将高至5Hz的频率范围设定为相当于转向角输入的第二转向频率范围。

接着，对频率响应G_gain0的具体例子进行说明。这里，考虑将频率响应G_gain0设定为二阶时滞系统以使得上述每个转向频率范围的增益、相位的条件被满足的情况。具体地说，频率响应G_gain0由下式(20)表示。

[数20]

$G_{\mathrm{gain}0}\left(s\right)=\frac{{{\mathrm{\ω}}_n}^2}{s^2+2\mathrm{\ζ}{\mathrm{\ω}}_{n}s+{{\mathrm{\ω}}_n}^2}$ 式(20)

另外，相对于某一角频率ω，增益g和相位φ分别由式(21)和式(22)表示。

[数21]

$g\left(\mathrm{\ω}\right)=-10\log [{\{1-{\left(\frac{\mathrm{\ω}}{{\mathrm{\ω}}_n}\right)}^2\}}^2+{\left(\frac{2\mathrm{\ζ\ω}}{{\mathrm{\ω}}_n}\right)}^2]$ 式(21)

[数22]

$\mathrm{\φ}\left(\mathrm{\ω}\right)=-{\tan }^{-1}\frac{2\mathrm{\ζ}}{1-{(\mathrm{\ω}/{\mathrm{\ω}}_n)}^2}$ 式(22)

接着，求出式(21)和式(22)中的ζ、ω_n，以使得上述的第一条件和第二条件被满足。即，在第一转向频率范围和第二转向频率范围的各个范围内，使用式(21)和式(22)来求出ζ、ω_n，以使得第一条件和第二条件被满足。

在第一转向频率范围(10Hz～20Hz的频率范围)，使用第一条件。具体地说，在第一转向频率范围，以使从齿条行程到转向角的传递函数的增益变小的方式设定了第一条件。换言之，在第一转向频率范围，提高从转向角到齿条行程的传递函数的增益g。这样的第一条件由式(23)表示。

[数23]

$\left\{\begin{array}{c}20\mathrm{\&pi;}<{\mathrm{\&omega;}}_n\sqrt{1-2{\mathrm{\&zeta;}}^2}<40\mathrm{\&pi;}\\ 3<g\left(20\mathrm{\&pi;}\right)\\ 3<g\left(40\mathrm{\&pi;}\right)\end{array}\right.$ 式(23)

在第二转向频率范围(高至5Hz的频率范围)，使用第二条件。具体地说，在第二转向频率范围，以使得从转向角到齿条行程的传递函数的增益g大致为0、并且转向角和齿条行程之间的相位φ(相位延迟)大致为0的方式设定第二条件。这样的第二条件由式(24)表示。

[数24]

$\left\{\begin{array}{c}-1<g\left(10\mathrm{\&pi;}\right)<1\\ \mathrm{\&phi;}\left(10\mathrm{\&pi;}\right)<-1\left[\mathrm{deg}\right]\end{array}\right.$ 式(24)

求出满足如上式(23)和式(24)所示的条件的ζ、ω_n，并将求出的ζ、ω_n代入到式(20)中，由此设定频率响应G_gain0。上述的控制器20通过将该频率响应G_gain0代入到式(19)中求出辅助转矩增益K，基于该辅助转矩增益K来确定辅助转矩T_a，并基于此进行转向辅助。由此，能够更高精度地控制车轮转角对转向角的响应。

接着，图6A和图6B示出了通过逐次搜索来求出满足上式(23)和式(24)的ζ、ω_n并使用其中一个进行运算时的从转向角到齿条行程的传递函数的例子。图6A示出了从转向角到齿条行程的传递函数的增益g，图6B示出了转向角和齿条行程之间的相位φ。另外，在图6A和图6B中，横轴均表示频率。图6A和图6B示出了设为“ζ＝0.02”、“ω_n＝65”时的曲线。

由图6A可知，在以虚线区域A1表示的第一转向频率范围，从转向角到齿条行程的传递函数的增益g上升。另外，由图6A可知，在以虚线区域A2表示的第二转向频率范围，从转向角到齿条行程的传递函数的增益g大致为0。另外，由图6B可知，在第二转向频率范围，转向角和齿条行程之间的相位φ(相位延迟)大致为0。

如上所述，在本实施方式中，在第一转向频率范围和第二转向频率范围的各个范围，对从转向角到齿条行程的传递函数的增益g以及转向角和齿条行程之间的相位φ设定条件，并设定频率响应G_gain0以使该条件被满足。基于如此设定的频率响应G_gain0求出辅助转矩T_a并进行转向辅助，由此能够恰当地控制齿条行程对转向角的响应。更具体地说，在第一转向频率范围，设定频率响应G_gain0以使从齿条行程到转向角的传递函数的增益变小，因此通过基于这样的频率响应G_gain0进行转向辅助，能够恰当地抑制由干扰引起的振动，能够提高转向操作感。

[变形例]

图1和图3A、图3B示出了柱式EPS，但不管EPS的形式如何均能够应用本发明。例如，除了柱式EPS以外，本发明也可以应用于齿条同轴式EPS等。另外，本发明还可以应用于电动转向式转向装置。

另外，上面示出了通过前馈控制来进行转向辅助的例子(参照图2)，但代替上述前馈控制，也可以通过反馈控制来进行转向辅助。图7是示出变形例中的控制模块的概要图。

在此情况下，车轮转角目标值计算部25获取转向角θ_h，并计算车轮转角目标值δ_a。具体地说，车轮转角目标值计算部25计算出车轮转角目标值δ_a，以使得从转向角到齿条行程的传递函数的增益g以及转向角和齿条行程之间的相位φ满足第一条件和第二条件(参照式(23)、式(24)等)。车辆(也包括方向盘1等)获得基于由辅助转矩确定部26确定的辅助转矩T_a的转向辅助，由此车轮10F以车轮转角δ_b被转向。辅助转矩确定部26基于由车轮转角目标值计算部25算出的车轮转角目标值δ_a与车辆100的车轮转角δ_b之差来确定辅助转矩T_a。并且，辅助转矩确定部26基于所确定的辅助转矩T_a来进行转向辅助。车辆100的车轮转角δ_b既可以使用由传感器测出的实测值(真值)，也可以使用估计值。另外，车轮转角目标值计算部25和辅助转矩确定部26所进行的处理由上述的控制器20执行。

如上所述，在变形例中，通过反馈控制进行转向辅助。由此也能够高精度地控制车轮转角对转向角的响应。

另外，在另一例子中，也可以基于如上求出的车轮转角目标值δ_a来确定辅助转矩T_a，并基于这样的辅助转矩T_a通过前馈控制来进行转向辅助。

另外，本发明不限于应用到基于转向角施加辅助转矩的类型的转向装置，也可以应用于基于转向转矩提供辅助转矩的类型的转向装置。在此情况下，通过向基于转向转矩确定的基本辅助转矩附加基于车轮转角对转向角的频率响应的修正量，来确定辅助转矩。

产业上的可利用性

本发明能够利用于具有动力转向装置的车辆，该动力转向装置被构成为可基于驾驶员施加的转向来施加辅助转矩。

Claims (6)

1.一种转向控制装置，进行基于由驾驶员执行的转向操作来施加辅助转矩的控制，其特征在于，

包括辅助转矩确定单元，所述辅助转矩确定单元将从输入的转向角到车轮转角的传递函数设定为预定的频率响应，并基于所述频率响应、在所述转向角和所述车轮转角以及所述辅助转矩之间成立的关系式中的转向角的传递函数、以及所述关系式中的辅助转矩的传递函数来确定与所述转向角相应的辅助转矩。

2.如权利要求1所述的转向控制装置，其中，

所述辅助转矩确定单元求出将所述频率响应与所述转向角的传递函数之差除以所述辅助转矩的传递函数而得的值来作为辅助转矩增益，并基于该辅助转矩增益来确定所述辅助转矩。

3.如权利要求1所述的转向控制装置，其中，

基于车辆规格和车速来确定所述转向角的传递函数和所述辅助转矩的传递函数。

4.如权利要求1所述的转向控制装置，其中，

所述频率响应被设定为使得超过预定频率的第一转向频率范围内的从齿条行程到所述转向角的传递函数的增益小于不超过所述预定频率的第二转向频率范围内的从齿条行程到所述转向角的传递函数的增益。

5.如权利要求4所述的转向控制装置，其中，

在所述第二转向频率范围内，所述频率响应被设定为使得从所述转向角到所述齿条行程的传递函数的增益变化大致为0，并且所述转向角和所述齿条行程之间的相位延迟大致为0。

6.如权利要求4所述的转向控制装置，其中，

所述第一转向频率范围由与来自所述齿条行程的输入相当的频率范围规定，

所述第二转向频率范围由与转向角输入相当的频率范围规定。

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