CN110091913A - 转向操纵控制装置 - Google Patents

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Abstract

提供能够使转向轮进行适当的转向动作的转向操纵控制装置。控制装置基于根据转向操纵状态运算出的小齿轮角指令值来控制产生赋予车辆的转向机构的驱动力的转向马达。控制装置对根据转向操纵状态运算的小齿轮角的目标值亦即目标小齿轮角θp ＊进行运算，并通过使实际的小齿轮角与该目标小齿轮角θp ＊一致的反馈控制对小齿轮角指令值进行运算。控制装置具有补偿控制电路(63)。补偿控制电路(63)基于目标小齿轮角θp ＊对为了补偿转向机构中的惯性成分、粘性成分、以及弹性成分而使反映于小齿轮角指令值的补偿量(θpb、θpc、θpd)进行运算，通过将该补偿量与目标小齿轮角θp ＊相加对小齿轮角指令值的运算所使用的最终的目标小齿轮角θp ＊进行运算。

Description

转向操纵控制装置
相关申请的交叉引用
本申请主张于2018年1月31日提交的日本专利申请号2018-015596的优先权，并在此引用其全部内容。
技术领域
本发明涉及转向操纵控制装置。
背景技术
以往，已知有分离方向盘与转向轮之间的动力传递的所谓的线控转向方式的转向操纵装置。该转向操纵装置具有作为对转向传动轴赋予的转向操纵反作用力的产生源的反作用力马达、以及作为用于使转向轮转向的转向力的产生源的转向马达。在车辆行驶时，转向操纵装置的控制装置(转向操纵控制装置)执行通过反作用力马达使转向操纵反作用力产生的反作用力控制，并且执行通过转向马达使转向轮转向的转向控制。
例如日本特开2014－151881号公报的转向操纵控制装置执行以下那样的转向控制。即，转向操纵控制装置对与转向操纵角对应的控制量亦即稳定转向控制量、以及与转向操纵角速度对应的控制量亦即微分转向控制量进行运算，并将这些稳定转向控制量与微分转向控制量相加后的值设定为转向轮的目标转向角。转向操纵控制装置以使实际的转向角与目标转向角一致的方式控制对转向马达的供电。转向操纵控制装置根据车辆的行驶模式(普通模式、运动模式等)对微分转向控制量进行运算。由此，能够使相对于转向操纵角速度的转向角的相位适合行驶模式，进而能够得到目标的转向响应。
近年来，面向车辆的高功能化或者高性能化的各种车载控制装置的开发不断发展。对于转向操纵控制装置而言，也对包含转向响应的针对方向盘的操作的转向轮的动作正在研究进一步改善。
发明内容
本发明的目的之一在于提供能够进行适合转向轮的转向动作的转向操纵控制装置。
本发明的一方式是基于根据转向操纵状态运算出的指令值来控制对用于使车辆的转向轮转向的转向机构赋予的驱动力的产生源亦即马达的转向操纵控制装置。该转向操纵控制装置具有为了基于与转向轮的转向动作联动地旋转的旋转体的目标旋转角来补偿上述机构中的惯性成分、粘性成分、以及弹性成分中的至少一个，而根据转向操纵状态运算使反映于上述指令值的补偿量的补偿控制电路。
考虑每个用于使转向轮转向的机构的针对转向轮的转向动作的惯性成分、粘性成分、以及弹性成分的影响的大小不同。因此，在以往的微分转向控制中有未必能够抑制针对转向轮的转向动作的各成分(惯性、粘性、弹性)的影响的可能。
对于这一点，根据上述的转向操纵控制装置，用于补偿用于使转向轮转向的机构中的惯性成分、粘性成分、以及弹性成分中的至少一个的补偿量反映于指令值。例如在虽然惯性成分对转向轮的转向动作造成的影响较大，但粘性成分以及弹性成分不成为问题的机构的情况下，仅补偿惯性成分即可。另外，在虽然惯性成分以及弹性成分对转向轮的转向动作造成的影响较大，但粘性成分不成为问题的机构的情况下，仅补偿惯性成分以及弹性成分即可。另外，在惯性成分、粘性成分、以及弹性成分的全部对转向轮的转向动作造成影响的机构的情况下，补偿惯性成分、粘性成分、以及弹性成分的全部即可。这样，通过根据用于使转向轮转向的机构的特性，选择性地补偿惯性成分、粘性成分以及弹性成分，而能够合适地抑制对转向轮的转向动作造成影响的成分(惯性、粘性、弹性)。因此，通过基于反映了补偿量的指令值控制马达，转向轮进行适当的转向动作。也能够确保转向轮的转向响应性。
本发明的其它方式是在上述方式的转向操纵控制装置中，优选具备：第一运算电路，其基于转向操纵状态对上述旋转体的目标旋转角进行运算；以及第二运算电路，其通过使上述旋转体的实际的旋转角与上述目标旋转角一致的反馈控制来对上述指令值进行运算。该情况下，优选上述补偿控制电路具有：补偿量运算电路，其基于通过上述第一运算电路运算出的目标旋转角对上述补偿量进行运算；以及加法器，其通过将通过上述补偿量运算电路运算出的补偿量与通过上述第一运算电路运算出的目标旋转角相加来对上述指令值的运算所使用的最终的目标旋转角进行运算。根据该构成，通过补偿量运算电路运算出的补偿量被加到通过第一运算电路运算出的目标旋转角从而反映于指令值。
本发明的其它方式是在上述方式的转向操纵控制装置中，优选上述马达是对构成上述机构的转向轴赋予驱动力的转向马达。根据该构成，在对与方向盘远离的位置的转向轴赋予驱动力的情况下，如上述那样补偿惯性成分、粘性成分、以及弹性成分中的至少一个在使转向轮进行适当的转向动作上有效。
附图说明
根据参照附图下述的详细记述，本公开的上述目的以及其它的目的、特征、优点变得更加明确。其中，
图1是搭载转向操纵控制装置的第一实施方式的线控转向方式的转向操纵装置的构成图。
图2是第一实施方式中的控制装置的控制框图。
图3是第一实施方式中的目标舵角运算电路的控制框图。
图4是第一实施方式中的车辆模型的控制框图。
图5是第一实施方式中的补偿控制电路的控制框图。
图6是表示第一实施方式中的目标转向角以及实际的转向角的相对于时间的变化的图表。
图7是表示第二实施方式中的补偿控制电路的主要部分的控制框图。
图8是表示第三实施方式中的控制装置的主要部分的控制框图。
图9是表示第三实施方式中的小齿轮角以及转向状态判定值的相对于时间的变化的图表。
图10是搭载转向操纵控制装置的第四实施方式的电动助力转向装置的构成图。
图11是第四实施方式中的转向操纵控制装置的控制框图。
具体实施方式
对将本发明的转向操纵控制装置应用于线控转向方式的转向操纵装置的第一实施方式进行说明。
如图1所示，车辆的转向操纵装置10具有与方向盘11连结的转向传动轴12。另外，转向操纵装置10具有沿着车宽方向(图1中的左右方向)延伸的转向轴14。在转向轴14的两端分别经由转向横拉杆15、15与左右的转向轮16、16连结。通过转向轴14进行直线运动，变更转向轮16、16的转向角θw。
接下来对作为用于使转向操纵反作用力产生的构成的反作用力单元进行说明。转向操纵装置10具有反作用力马达31、减速机构32、旋转角传感器33、以及转矩传感器34，作为用于使转向操纵反作用力生成的构成。另外，转向操纵反作用力是指朝向与驾驶员对方向盘11的操作方向相反方向作用的力(转矩)。通过将转向操纵反作用力赋予方向盘11，能够给予驾驶员适度的手感。
反作用力马达31是转向操纵反作用力的产生源。作为反作用力马达31例如采用三相(U，V，W)的无刷马达。反作用力马达31(准确地说，是其旋转轴)经由减速机构32与转向传动轴12连结。减速机构32设在转向传动轴12的与方向盘11相反侧的部分。反作用力马达31的转矩作为转向操纵反作用力赋予转向传动轴12。
旋转角传感器33设于反作用力马达31。旋转角传感器33检测反作用力马达31的旋转角θa。反作用力马达31的旋转角θa使用于舵角(转向操纵角)θs的运算。反作用力马达31与转向传动轴12经由减速机构32联动。因此，在反作用力马达31的旋转角θa与转向传动轴12的旋转角之间，进而在与方向盘11的旋转角亦即舵角θs之间有相关关系。因此，能够基于反作用力马达31的旋转角θa求出舵角θs。
转矩传感器34检测通过方向盘11的旋转操作施加给转向传动轴12的转向操纵转矩Th。转矩传感器34设在转向传动轴12的与减速机构32相比靠方向盘11侧的部分。
接下来对作为用于使转向力产生的构成的转向单元进行说明。转向操纵装置10具有转向马达41、减速机构42、以及旋转角传感器43，作为用于生成用于使转向轮16、16转向的动力亦即转向力的构成。
转向马达41是转向力的产生源。作为转向马达41，例如采用三相的无刷马达。转向马达41(准确地说，是其旋转轴)经由减速机构42与小齿轮轴44连结。小齿轮轴44的小齿轮齿44a与转向轴14的齿条齿14b啮合。转向马达41的转矩作为转向力经由小齿轮轴44赋予转向轴14。转向轴14与转向马达41的旋转对应地沿着车宽方向(图中的左右方向)移动。
旋转角传感器43设于转向马达41。旋转角传感器43检测转向马达41的旋转角θb。另外，转向操纵装置10具有小齿轮轴13。小齿轮轴13设置为与转向轴14相交。小齿轮轴13的小齿轮齿13a与转向轴14的齿条齿14a啮合。设置小齿轮轴13的理由是为了与小齿轮轴44一起在壳体(图示省略)的内部支承转向轴14。即，通过设于转向操纵装置10的支承机构(图示省略)，转向轴14被支承为能够沿着其轴向移动，并且朝向小齿轮轴13、44被按压。由此，转向轴14被支承于壳体的内部。另外，也可以不使用小齿轮轴13而设置将转向轴14支承于壳体的其它的支承机构。此外，小齿轮轴44与转向轴14一起构成用于使转向轮16、16转向的机构亦即转向机构。
另外，转向操纵装置10具有控制装置50。控制装置50基于各种传感器的检测结果控制反作用力马达31、以及转向马达41。作为传感器，除了上述的旋转角传感器33、转矩传感器34以及旋转角传感器43之外，还有车速传感器501。车速传感器501设于车辆并检测车辆的行驶速度亦即车速V。
控制装置50通过反作用力马达31的驱动控制执行使与转向操纵转矩Th对应的转向操纵反作用力产生的反作用力控制。控制装置50基于转向操纵转矩Th以及车速V对目标转向操纵反作用力进行运算，并基于该运算出的目标转向操纵反作用力、转向操纵转矩Th以及车速V对方向盘11的目标转向操纵角进行运算。控制装置50通过为了使实际的舵角θs追随目标转向操纵角而执行的舵角θs的反馈控制对舵角修正量进行运算，并通过将该运算出的舵角修正量与目标转向操纵反作用力相加来对转向操纵反作用力指令值进行运算。控制装置50向反作用力马达31供给为了使与转向操纵反作用力指令值对应的转向操纵反作用力产生所需要的电流。
控制装置50通过转向马达41的驱动控制执行使转向轮16、16与转向操纵状态对应地转向的转向控制。控制装置50基于通过旋转角传感器43检测出的转向马达41的旋转角θb对小齿轮轴44的实际的旋转角亦即小齿轮角θp进行运算。该小齿轮角θp是反映转向轮16、16的转向角θw的值。控制装置50使用上述的目标转向操纵角对目标小齿轮角进行运算。然后控制装置50求出目标小齿轮角与实际的小齿轮角θp的偏差，并以消除该偏差的方式控制对转向马达41的供电。
接下来，对控制装置50进行详细说明。如图2所示，控制装置50具有执行反作用力控制的反作用力控制电路50a、以及执行转向控制的转向控制电路50b。
反作用力控制电路50a具有目标转向操纵反作用力运算电路51、目标舵角运算电路52、舵角运算电路53、舵角反馈控制电路54、加法器55、以及通电控制电路56。
目标转向操纵反作用力运算电路51基于转向操纵转矩Th以及车速V对目标转向操纵反作用力T1 ＊进行运算。目标舵角运算电路52基于目标转向操纵反作用力T1 ＊、转向操纵转矩Th以及车速V对方向盘11的目标舵角θ＊进行运算。目标舵角运算电路52具有在将目标转向操纵反作用力T1 ＊以及转向操纵转矩Th的总和作为输入转矩时，基于该输入转矩决定理想的舵角的理想模型。该理想模型是将以机械的方式连结了方向盘11与转向轮16、16之间的动力传递路径的转向操纵装置作为前提，预先通过实验等将与输入转矩对应的理想的转向角所对应的舵角(转向操纵角)模型化后的模型。目标舵角运算电路52通过将目标转向操纵反作用力T1 ＊与转向操纵转矩Th相加来求出输入转矩，根据该输入转矩并基于理想模型对目标舵角θ＊(目标转向操纵角)进行运算。
舵角运算电路53基于通过旋转角传感器33检测出的反作用力马达31的旋转角θa对方向盘11的实际的舵角θs进行运算。舵角反馈控制电路54为了使实际的舵角θs追随目标舵角θ＊而通过舵角θs的反馈控制对舵角修正量T2 ＊进行运算。加法器55通过对目标转向操纵反作用力T1 ＊加上舵角修正量T2 ＊来计算转向操纵反作用力指令值T＊。
通电控制电路56向反作用力马达31供给与转向操纵反作用力指令值T＊对应的电力。具体而言，通电控制电路56基于转向操纵反作用力指令值T＊对针对反作用力马达31的电流指令值进行运算。另外，通电控制电路56通过设在针对反作用力马达31的供电路径的电流传感器57，检测在该供电路径产生的实际的电流值Ia。该电流值Ia是供给到反作用力马达31的实际的电流的值。然后通电控制电路56求出电流指令值与实际的电流值Ia的偏差，并以消除该偏差的方式控制对反作用力马达31的供电(电流Ia的反馈控制)。由此，反作用力马达31产生与转向操纵反作用力指令值T＊对应的转矩。能够给予驾驶员与路面反作用力对应的适度的手感。
如图2所示，转向控制电路50b具有小齿轮角运算电路61、舵角比变更控制电路62、补偿控制电路63、小齿轮角反馈控制电路64、以及通电控制电路65。
小齿轮角运算电路61基于通过旋转角传感器43检测出的转向马达41的旋转角θb对小齿轮轴44的实际的旋转角亦即小齿轮角θp进行运算。如上述那样，转向马达41与小齿轮轴44经由减速机构42联动。因此，在转向马达41的旋转角θb与小齿轮角θp之间有相关关系。利用该相关关系能够根据转向马达41的旋转角θb求出小齿轮角θp。并且，也如上述那样，小齿轮轴44与转向轴14啮合。因此，小齿轮角θp与转向轴14的移动量之间也有相关关系。即，小齿轮角θp是反映转向轮16、16的转向角θw的值。
舵角比变更控制电路62根据车辆的行驶状态(例如车速V)设定相对于舵角θs的转向角θw之比亦即舵角比，并根据该设定的舵角比对目标小齿轮角进行运算。舵角比变更控制电路62以车速V越慢相对于舵角θs的转向角θw越大的方式，而且以车速V越快相对于舵角θs的转向角θw越小的方式，对目标小齿轮角θp ＊进行运算。舵角比变更控制电路62为了实现与车辆的行驶状态对应地设定的舵角比，对针对目标舵角θ＊的修正角度进行运算，并通过将该运算出的修正角度与目标舵角θ＊相加来对与舵角比对应的目标小齿轮角θp ＊进行运算。
补偿控制电路63例如执行用于使针对方向盘11的操作的转向轮16、16的响应性(以下，称为转向响应性。)提高的控制。补偿控制电路63基于通过舵角比变更控制电路62运算出的目标小齿轮角θp ＊，对用于补偿转向操纵装置10的转向机构的惯性成分、粘性成分、以及弹性成分的补偿量进行运算。补偿控制电路63通过对由舵角比变更控制电路62运算出的目标小齿轮角θp ＊加上补偿量，来对最终的目标小齿轮角θp ＊进行运算。后面详述补偿控制电路63。
小齿轮角反馈控制电路64为了使实际的小齿轮角θp追随通过补偿控制电路63运算出的最终的目标小齿轮角θp ＊而通过小齿轮角θp的反馈控制(PID控制)对小齿轮角指令值Tp ＊进行运算。
通电控制电路65向转向马达41供给与小齿轮角指令值Tp ＊对应的电力。具体而言，通电控制电路65基于小齿轮角指令值Tp ＊对针对转向马达41的电流指令值进行运算。另外，通电控制电路65通过设在针对转向马达41的供电路径的电流传感器66，检测在该供电路径产生的实际的电流值Ib。该电流值Ib是供给到转向马达41的实际的电流的值。然后通电控制电路65求出电流指令值与实际的电流值Ib的偏差，并以消除该偏差的方式控制对转向马达41的供电(电流Ib的反馈控制)。由此，转向马达41旋转与小齿轮角指令值Tp ＊对应的角度。
接下来，对目标舵角运算电路52进行详细说明。如上述那样，目标舵角运算电路52根据目标转向操纵反作用力T1 ＊以及转向操纵转矩Th的总和亦即输入转矩并基于理想模型来对目标舵角θ＊进行运算。该理想模型是利用了以下式(A)表示作为施加给转向传动轴12的转矩的输入转矩Tin ＊的模型。
Tin ＊＝Jθ＊″+Cθ＊′+Kθ＊ (A)
其中，J是方向盘11以及转向传动轴12的惯性力矩，C是转向轴14的相对于壳体的摩擦等所对应的粘性系数(摩擦系数)，K是分别将方向盘11以及转向传动轴12视为弹簧时的弹性系数。
根据式(A)可知，通过将对目标舵角θ＊的二阶时间微分值θ＊″乘以惯性力矩J后的值、对目标舵角θ＊的一阶时间微分值θ＊′乘以粘性系数C后的值、以及对目标舵角θ＊乘以弹性系数K后的值相加得到输入转矩Tin ＊。目标舵角运算电路52根据基于式(A)的理想模型对目标舵角θ＊进行运算。
如图3所示，基于式(A)的理想模型分为转向模型71、以及车辆模型72。转向模型71根据转向传动轴12以及反作用力马达31等转向操纵装置10的各构成要素的特性进行调整。转向模型71具有加法器73、减法器74、惯性模型75、第一积分器76、第二积分器77以及粘性模型78。
加法器73通过将目标转向操纵反作用力T1 ＊与转向操纵转矩Th相加来对输入转矩Tin ＊进行运算。减法器74通过从由加法器73计算出的输入转矩Tin ＊分别减去后述的粘性成分Tvi ＊以及弹簧成分Tsp ＊，对最终的输入转矩Tin ＊进行运算。
惯性模型75作为与式(A)的惯性项对应的惯性控制运算电路发挥作用。惯性模型75通过对由减法器74计算出的最终的输入转矩Tin ＊乘以惯性力矩J的倒数，对舵角加速度α＊进行运算。
第一积分器76通过对由惯性模型75计算出的舵角加速度α＊进行积分，对舵角速度ω＊进行运算。第二积分器77通过进一步对由第一积分器76计算出的舵角速度ω＊进行积分，对目标舵角θ＊进行运算。目标舵角θ＊是基于转向模型71的方向盘11(转向传动轴12)的理想的旋转角。
粘性模型78作为与式(A)的粘性项对应的粘性控制运算电路发挥作用。粘性模型78通过对由第一积分器76计算出的舵角速度ω＊乘以粘性系数C，来对从输入转矩Tin ＊相减的粘性成分Tvi ＊进行运算。
根据搭载转向操纵装置10的车辆的特性调整车辆模型72。例如根据悬架以及车轮定位的规格、以及转向轮16、16的抓地力(摩擦力)等决定影响转向操纵特性的车辆侧的特性。车辆模型72作为与式(A)的弹簧项对应的弹簧特性控制运算电路发挥作用。车辆模型72通过对由第二积分器77计算出的目标舵角θ＊乘以弹性系数K，来对从输入转矩Tin ＊相减弹簧成分Tsp ＊(转矩)进行运算。
根据像这样构成的目标舵角运算电路52，通过分别调整转向模型71的惯性力矩J以及粘性系数C、及车辆模型72的弹性系数K，能够实现直接地调整输入转矩Tin ＊与目标舵角θ＊的关系，进而能够实现所希望的转向操纵特性。
另外，使用根据输入转矩Tin ＊并基于转向模型71以及车辆模型72运算出的目标舵角θ＊对目标小齿轮角θp ＊进行运算。然后，以实际的小齿轮角θp与目标小齿轮角θp ＊一致的方式进行反馈控制。如上述那样，在小齿轮角θp与转向轮16、16的转向角θw之间有相关关系。因此，与输入转矩Tin ＊对应的转向轮16、16的转向动作也根据转向模型71以及车辆模型72决定。即，根据转向模型71以及车辆模型72决定车辆的转向操纵响应(性)。因此，通过调整转向模型71以及车辆模型72能够实现所希望的转向操纵感。
但是，朝向与驾驶员的转向操纵方向相反方向作用的力(转矩)亦即转向操纵反作用力(通过方向盘感受到的手感)只与目标舵角θ＊对应。即，转向操纵反作用力不根据车辆举动或者路面状态(路面的易滑度等)而改变。因此，驾驶员不容易通过转向操纵反作用力掌握车辆举动或者路面状态。因此在本例中，基于消除这样的担忧的观点，如以下那样构成车辆模型72。
如图4所示，车辆模型72具有假想齿条端轴力运算电路90、理想轴力运算电路91、估计轴力运算电路92、估计轴力运算电路93、估计轴力运算电路94、轴力分配运算电路95以及换算电路96。
假想齿条端轴力运算电路90基于目标舵角θ＊，对用于假想地限制方向盘11的操作范围的假想齿条端轴力Fend进行运算。基于急剧地增大使反作用力马达31产生的与转向操纵方向相反方向的转矩(转向操纵反作用力转矩)的观点来对假想齿条端轴力Fend进行运算。假想齿条端轴力运算电路90使用储存于控制装置50的未图示的存储装置的假想齿条端表来对假想齿条端轴力Fend进行运算。假想齿条端轴力Fend在目标舵角θ＊达到角度阈值以后产生，并且相对于目标舵角θ＊的增加急剧地增大。
理想轴力运算电路91基于目标小齿轮角θp ＊，对通过转向轮16、16作用给转向轴14的轴力的理想值亦即理想轴力F1进行运算。理想轴力运算电路91使用储存于控制装置50的未图示的存储装置的理想轴力表对理想轴力F1进行运算。目标小齿轮角θp ＊(或者通过对目标小齿轮角θp ＊乘以规定的换算系数得到的目标转向角)的绝对值越增大，而且车速V越慢，越将理想轴力F1设定为更大的绝对值。此外，车速V可不必考虑。
估计轴力运算电路92基于转向马达41的电流值Ib，对作用给转向轴14的估计轴力F2(路面反作用力)进行运算。这里，转向马达41的电流值Ib根据由于与路面状态(路面摩擦阻力)对应的干扰作用给转向轮16而产生目标小齿轮角θp ＊与实际的小齿轮角θp之间的差而变化。即，转向马达41的电流值Ib反映了作用给转向轮16、16的实际的路面反作用力。因此，能够基于转向马达41的电流值Ib对反映了路面状态的影响的轴力进行运算。通过对转向马达41的电流值Ib乘以与车速V对应的系数亦即增益来求出估计轴力F2。
估计轴力运算电路93基于通过设在车辆的横向加速度传感器502检测出的横向加速度LA，对作用给转向轴14的估计轴力F3进行运算。通过对横向加速度LA乘以与车速V对应的系数亦即增益来求出估计轴力F3。在横向加速度LA反映了路面摩擦阻力等路面状态。因此，基于横向加速度LA运算出的估计轴力F3反映了实际的路面状态。
估计轴力运算电路94基于通过设在车辆的横摆率传感器503检测出的横摆率YR，对作用给转向轴14的估计轴力F4进行运算。通过在对横摆率YR进行微分后的值亦即横摆率微分值乘以与车速V对应的系数亦即车速增益来求出估计轴力F4。车速V越快车速增益越被设定为更大的值。在横摆率YR反映了路面摩擦阻力等路面状态。因此，基于横摆率YR运算出的估计轴力F4反映了实际的路面状态。
轴力分配运算电路95通过将分别对假想齿条端轴力Fend、理想轴力F1、估计轴力F2、估计轴力F3、以及估计轴力F4乘以独立地设定的分配比率(增益)后的值相加，来对从输入转矩Tin ＊相减的弹簧成分Tsp ＊的运算中所使用的最终的轴力Fsp进行运算。根据车辆举动、路面状态或者反映转向操纵状态的各种状态量设定分配比率。
换算电路96基于通过轴力分配运算电路95运算出的最终的轴力Fsp对相对于输入转矩Tin ＊的弹簧成分Tsp ＊进行运算(换算)。通过使基于该最终的轴力Fsp的弹簧成分Tsp ＊反映于输入转矩Tin ＊，能够对方向盘11赋予与车辆举动或者路面状态对应的转向操纵反作用力。
接下来，对补偿控制电路63进行详细说明。如图5所示，补偿控制电路63具有四个运算电路101、102、103、104、两个微分器105、106、以及加法器107。
运算电路101通过对由舵角比变更控制电路62运算出的目标小齿轮角θp ＊乘以增益GA来对运算值θpa进行运算。例如基于下式(B)求出增益GA。
GA＝1/KG (B)
其中，KG是转向机构的安装刚度(对车体的支承刚度)。
微分器105通过对由运算电路101运算出的运算值θpa进行微分来对运算值θpa′进行运算。微分器106通过进一步对由微分器105运算出的运算值θpa′进行微分来对运算值θpa″进行运算。
运算电路102通过对由运算电路101运算出的运算值θpa乘以增益GB，对用于补偿转向机构的弹性成分(刚性成分)的弹性补偿量(刚性补偿量)θpb进行运算。例如基于下式(C)求出增益GB。
GB＝2·Cff·ξ (C)
其中，Cff是转弯力，ξ是转向节主销纵偏距。
运算电路103通过对由微分器105运算出的运算值θpa′乘以增益GC，来对用于补偿转向机构的粘性成分的粘性补偿量θpc进行运算。如以下式(D)所示，基于转向机构的粘性Cw设定增益GC。
GC＝Cw (D)
运算电路104通过对由微分器106运算出的运算值θpa″乘以增益GD，来对用于补偿转向机构的惯性成分的惯性补偿量θpd进行运算。如下式(E)所示，基于转向机构的惯性Jw设定增益GD。
GD＝Jw (E)
弹性补偿量θpb、粘性补偿量θpc、以及惯性补偿量θpd是对目标小齿轮角θp ＊的修正角度。
加法器107通过对由舵角比变更控制电路62运算出的目标小齿轮角θp ＊加上弹性补偿量θpb、粘性补偿量θpc以及惯性补偿量θpd，来对最终的目标小齿轮角θp ＊进行运算。
小齿轮角反馈控制电路64通过基于该最终的目标小齿轮角θp ＊的小齿轮角θp的反馈控制对小齿轮角指令值Tp ＊进行运算。由此，补偿基于转向操纵装置10中的转向机构的安装刚度以及转弯力等的弹性成分、基于转向机构(小齿轮轴44以及转向轴14等)的粘性以及主销的粘性等的粘性成分、及基于转向机构的惯性以及转向轮16的惯性等的惯性成分。
这里，对目标小齿轮角θp ＊(目标转向角)、实际的转向角θw、以及作为比较例的转向角θwex的相对于时间的变化的一个例子进行说明。能够通过对小齿轮角θp乘以规定的换算系数来得到转向角θw。能够通过对目标小齿轮角乘以规定的换算系数来得到目标转向角。作为比较例的转向角θwex是采用了作为控制装置50省去补偿控制电路63的构成的情况下的转向角。
如图6的图表的箭头P1所示，通过补偿转向机构的弹性成分，实际的转向角θw与比较例相比成为更近似目标小齿轮角θp ＊(目标转向角)的值。基于转向机构的弹性成分以使相对于小齿轮角θp的转向轴14的轴力进一步减少的方式作用。
另外，如图6的图表的箭头P2所示，通过补偿转向机构的粘性成分，实际的转向角θw的相位与比较例相比被提前以更近似于目标小齿轮角θp ＊(目标转向角)的相位。这基于转向机构的粘性成分向使相对于小齿轮角θp的转向轴14的轴力增加的方向作用。
另外，如图6的图表的箭头P3所示，通过补偿转向机构的惯性成分，实际的转向角θw的相对于时间的变化量(倾斜)与比较例相比成为更近似于目标小齿轮角θp ＊(目标转向角)的相对于时间的变化量的值。基于转向机构的惯性成分以使相对于小齿轮角θp的增大的转向轴14的轴力的变化程度进一步减少的方式作用。
这样，转向角θw与比较例相比以更与目标小齿轮角θp ＊(目标转向角)一致的形状变化。
根据第一实施方式，能够得到以下的效果。
(1)对通过舵角比变更控制电路62运算出的目标小齿轮角θp ＊加上弹性补偿量θpb、粘性补偿量θpc、以及惯性补偿量θpd。由此，补偿基于转向操纵装置10中的转向机构的安装刚度以及转弯力等的弹性成分、基于转向机构的粘性以及主销粘性等的粘性成分、及基于转向机构的惯性以及转向轮16的惯性等的惯性成分。因此，改善转向延迟，即转向响应性提高。另外，转向轮16、16与目标小齿轮角θp ＊对应地适当地进行转向动作。在对设在远离方向盘11的位置的转向轴14赋予驱动力的情况下，如上述那样补偿惯性成分、粘性成分、以及弹性成分在使转向轮16、16进行适当的转向动作上有效。
这里，对代替补偿控制电路63而设置以往的微分转向控制电路的情况进行研究。微分转向控制电路执行将对通过舵角比变更控制电路62运算出的目标小齿轮角θp ＊的变化速度(目标小齿轮角θp ＊的微分值)乘以增益得到的修正角度与通过舵角比变更控制电路62运算出的目标小齿轮角θp ＊相加的、所谓的微分转向控制。通过该微分转向控制的执行使目标小齿轮角θp ＊的相位提前，从而改善转向延迟。
然而，微分转向控制可以说是补偿转向机构(小齿轮轴44以及转向轴14等)的粘性成分的控制。因此，可能如先前的图6的图表的箭头P2所示那样，通过使目标小齿轮角θp ＊的相位提前，确实有对转向延迟的改善效果。但是，在以往的微分转向控制中，不能够进行图6的图表的箭头P1以及箭头P3所示那样的转向机构的弹性成分以及惯性成分的补偿。也考虑这些弹性成分以及惯性成分对针对方向盘11的操作的转向轮16、16的转向响应性，或者适当的转向动作造成影响。对于这一点，根据补偿控制电路63，不仅补偿转向机构的粘性成分，也能够补偿弹性成分以及惯性成分。因此，能够使转向轮16、16的转向响应性提高。另外，转向轮16、16与目标小齿轮角θp ＊对应地适当地进行转向动作。
以下叙述第一实施方式的变形例。也可以如以下那样求出增益GA、GB、GC、GD。首先，使用从小齿轮轴44到转向轮16的动力传递路径上的弹性成分中至少一个以上求出增益GA即可。即，也可以基于两个以上的弹性成分求出增益GA。例如，也可以如下式(B1)所示那样，使用转向机构的安装刚度KG、以及转向轮16(轮胎轮毂)的刚度KW对增益GA进行运算。
GA＝1/(KG+KW) (B1)
接下来，也可以如下式(C1)所示那样不使用转向节主销纵偏距ξ而求出增益GB，也可以如下式(C2)所示那样不使用转弯力Cff而求出增益GB。
GB＝2·Cff (C1)
GB＝2·ξ (C2)
另外，也可以如下式(C3)所示那样，除了转弯力Cff以及转向节主销纵偏距ξ之外，还使用从车辆的重心到转向轮16的中心(前轮的轮胎中心)为止的距离Lf来求出增益GB。
GB＝2·Cff·ξ·Lf…(C3)
此外，式(C)、(C1)、(C3)中的转弯力Cff既可以根据通过轮胎力检测装置(图示省略)检测出的轮胎侧向力进行估计，也可以是常数。另外，式(C)、(C2)、(C3)中的转向节主销纵偏距ξ既可以根据通过轮胎力检测装置(图示省略)检测出的轮胎侧向力以及转向轮16的绕垂直轴的力矩进行估计，也可以是常数。
接下来，只要使用从小齿轮轴44到转向轮16的动力传递路径上的粘性成分中至少一个以上求出增益GC即可。即，也可以基于两个以上的粘性成分求出增益GC。例如，也可以如下式(D1)所示那样，通过将转向机构的粘性Cw、转向轮16中的轮胎轮毂的粘性Cww、以及转向轮16中的轮胎的粘性Cwt相加来求出增益GC。
GC＝Cw+Cww+Cwt (D1)
最后，只要使用从小齿轮轴44到转向轮16的动力传递路径上的惯性成分中至少一个以上来求出增益GD即可。即，也可以基于两个以上的惯性成分求出增益GD。例如，也可以如下式(E1)所示那样，通过将转向机构的惯性Jw、转向轮16中的轮胎轮毂的惯性Jww、以及转向轮16中的轮胎的惯性Jwt相加来求出增益GD。
GD＝Jw+Jww+Jwt (E1)
另外，也可以使增益GB、GC、GD根据通过车速传感器501检测出的车速V，或者通过轮胎力检测装置(图示省略)检测出的载荷变化。
接下来，对转向操纵控制装置的第二实施方式进行说明。本实施方式基本而言具有与图1～图5所示的第一实施方式相同的构成。
在转向轮16、16向打轮方向进行转向的情况和转向轮16、16向回轮方向进行转向的情况下，转向轴14上的力的平衡方向，即作用给转向轮16、16(轮胎)的转矩的符号相反。因此，优选根据转向状态(转向方向)使通过运算电路102运算出的弹性补偿量θpb的正负的符号反转。
另外，转向轮16、16的打轮方向是指向打轮方向操作了方向盘11的情况下即从中立位置向朝向转向操纵极限的方向转动的情况下的转向轮16、16的转向方向。另外，转向轮16、16的回轮方向是指向回轮方向操作了方向盘11的情况下即向与打轮方向相反的方向转动的情况下的转向轮16、16的转向方向。
例如如下式(F)所示，能够基于将小齿轮转矩Tp与小齿轮角速度(转向速度)ωp相乘后的值亦即判定值Hp判定转向轮16、16的转向状态。能够基于转向马达41的电流值Ib得到小齿轮转矩Tp。
Hp＝Tp·ωp (F)
例如在判定值Hp为正值的情况下，转向轮16是朝向打轮方向进行转向的打轮动作状态。另外，在判定值Hp为负值的情况下，转向轮16是朝向回轮方向进行转向的回轮动作状态。另外，在判定值Hp为零的情况下，转向轮16是将转向角θw维持为恒定值的状态。利用该情况，在本实施方式中，如以下那样构成补偿控制电路63。
如图7所示，补偿控制电路63除了图5所示的构成之外，还具有微分器111、乘法器112、增益运算电路113、以及乘法器114。
微分器111通过对由小齿轮角运算电路61运算出的小齿轮角θp进行微分，来对小齿轮角速度ωp进行运算。
乘法器112通过将小齿轮转矩Tp与小齿轮角速度ωp相乘来对转向状态的判定值Hp进行运算。
增益运算电路113使用增益表MG来对与判定值Hp对应的增益Gh进行运算。增益表MG是规定判定值Hp与增益Gh的关系的表，被设定为在判定值Hp为正值的情况下运算出正值的增益Gh，在判定值Hp为负值的情况下运算出负值的增益Gh。另外，增益Gh的绝对值为1。
乘法器114通过将由运算电路102运算出的弹性补偿量θpb与增益Gh相乘来对最终的弹性补偿量θpb进行运算。
在判定值Hp为正值(1)时，即在转向轮16为打轮动作状态时，最终的弹性补偿量θpb成为正值。在判定值Hp为负值(－1)时，即在转向轮16为回轮动作状态时，最终的弹性补偿量θpb成为负值。
根据第二实施方式，能够得到以下的效果。
(2)通过基于判定值Hp使由运算电路102运算出的弹性补偿量θpb的正负的符号反转，能够在转向轮16向打轮方向转向的情况以及转向轮16向回轮方向转向的情况双方，适当地补偿转向机构的弹性成分。
以下叙述第二实施方式的变形例。也可以基于下式(F1)、(F2)、(F3)中任意一个对判定值Hp进行运算。
Hp＝Tp·ωp·G1+dTp·θp·G2 (F1)
其中，dTp是小齿轮转矩Tp的微分值，θp是小齿轮角。另外，G1、G2是规定的增益。
Hp＝Th·ωs (F2)
其中，Th是转向操纵转矩，ωs是转向操纵速度。能够通过对舵角θs进行微分得到转向操纵速度。
Hp＝Th·ωs·G1+dTp·θs·G2 (F3)
此外，虽然在本实施方式中，通过对由运算电路102运算出的弹性补偿量θpb乘以增益Gh来决定最终的弹性补偿量θpb的符号，但也可以由运算电路102基于增益Gh使增益GB的正负反转。
接下来，对转向操纵控制装置的第三实施方式进行说明。本实施方式基本而言具有与图1～图5所示的第一实施方式相同的构成。
在本实施方式中，使用转向操纵装置10中的转向侧的各种信息判定转向状态。能够基于下式(G1)或者下式(G2)对表示转向状态的判定值Hp进行运算。
Hp＝X1·X2 (G1)
其中，在X1代入下述(a1)～(a13)的任意一个状态量，或者下述(a1)～(a13)的任意两个以上的状态量的积。在X2代入下述(a1)～(a13)的微分值的任意一个状态量，或者下述(a1)～(a13)的微分值的任意两个以上的状态量的积。下述(a1)～(a13)的状态量中的全部的组合有效。
Hp＝Y1+Y2 (G2)
其中，在Y1代入下述(a1)～(a13)的任意一个状态量与规定的增益的积，或者分别对下述(a1)～(a13)的任意两个以上的状态量乘以规定的增益后的值的积。在Y2代入下述(a1)～(a13)的任意一个状态量的微分值与规定的增益的积，或者分别对下述(a1)～(a13)的任意两个以上的状态量的微分值乘以规定的增益后的值的积。下述(a1)～(a13)的状态量中的全部的组合有效。
(a1)目标小齿轮角θp ＊(或者目标转向角)。
(a2)小齿轮角θp(或者转向角)
(a3)小齿轮角指令值Tp ＊(或者电流指令值)
(a4)转向马达41的电流值Ib
(a5)估计轴力F2
(a6)横向加速度LA
(a7)估计轴力F3
(a8)横摆率YR
(a9)估计轴力F4
(a10)基于横向加速度LA的微分值和横摆率YR的微分值的估计轴力
(a11)理想轴力F1
(a12)转向轮16的侧向力
(a13)转向轮16的回正力矩(检测值或者估计值)。
这里，转向操纵装置10的控制装置50在根据转向操纵状态执行反作用力控制以及转向控制时，根据产品规格等要求考虑转向状态执行反作用力控制以及转向控制。
因此，在本实施方式中，使用与转向状态(打轮动作状态、回轮动作状态)对应的判定值Hp，对执行反作用力控制以及转向控制时的控制参数进行运算。
这里，对使转向状态反映于通过目标转向操纵反作用力运算电路51运算出的控制参数亦即目标转向操纵反作用力T1 ＊的情况进行说明。另外，使用将作为(a4)的状态量的转向马达41的电流值Ib、以及作为(a2)的状态量的小齿轮角θp的微分值(小齿轮角速度ωp)应用于先前的式(G1)得到的值，作为判定值Hp。
该情况下，小齿轮角θp以及判定值Hp的相对于时间的变化的一个例子如图9的图表所示。如图9的图表的箭头P4所示，在转向轮16为打轮动作状态时，即小齿轮角θp的以与转向中立位置对应的0度为基准的绝对值变大时，判定值Hp成为正值。另外，如图9的图表的箭头P5所示，在转向轮16为回轮动作状态时，即小齿轮角θp朝向0度变化时，判定值Hp成为负值。在小齿轮角θp达到0时(即转向轮16处于转向中立位置时)，或者在小齿轮角θp是与车辆的直行状态对应的角度时，判定值Hp为零。
对控制装置50的构成进行说明。如图8所示，控制装置50(反作用力控制电路50a)具有微分器121、乘法器122、增益运算电路123、以及乘法器124。
微分器121通过对由小齿轮角运算电路61运算出的小齿轮角θp进行微分，来对小齿轮角速度ωp进行运算。乘法器122通过将转向马达41的电流值Ib与小齿轮角速度ωp相乘来对转向状态(转向方向)的判定值Hp进行运算。
增益运算电路123使用增益表MG2对与判定值Hp对应的增益Gh2进行运算。增益表MG2是规定判定值Hp与增益Gh2的关系的表，被设定为在判定值Hp为正值的情况下运算出增益Gh21，在判定值Hp为负值的情况下运算出增益Gh22。增益Gh21、Gh22均为正值，增益Gh21被设定为比增益Gh22小的值。
乘法器124通过将由目标转向操纵反作用力运算电路51运算出的目标转向操纵反作用力T1 ＊与增益Gh2相乘来对最终的目标转向操纵反作用力T1 ＊进行运算。
控制装置50通过使用由乘法器124运算出的最终的目标转向操纵反作用力T1 ＊，能够执行与转向状态对应的适当的反作用力控制以及转向控制。
根据第三实施方式，能够得到以下的效果。
(3)控制装置50估计转向状态(转向轮16、16为打轮动作状态还是回轮动作状态)，并对控制参数(这里，是目标转向操纵反作用力T1 ＊)乘以与该估计出的转向状态对应的增益Gh2。控制装置50通过使用与转向状态对应的控制参数，能够执行与转向状态对应的适当的转向控制、以及与转向状态对应的适当的反作用力控制。另外，与不管转向状态而一律使用相同的控制参数执行转向控制以及反作用力控制的情况不同，能够改善转向控制以及反作用力控制双方的控制性能。
另外，根据产品规格等，与控制装置50中的至少一个运算电路或者控制电路对应地设置用于对判定值Hp进行运算的构成(相当于乘法器122的构成)、以及用于对增益Gh2进行运算的构成(相当于增益运算电路123的构成)即可。即，对于用于对判定值Hp进行运算的构成、以及用于对增益Gh2进行运算的构成来说，既可以设置在控制装置50中的目标转向操纵反作用力运算电路51以外的一个运算电路或者控制电路，也可以与控制装置50的全部的运算电路以及控制电路(在图2的例子中全部为十个)，或者不为全部的多个运算电路以及控制电路对应地设置。
接下来，对将本发明的车辆用控制装置应用于电动助力转向装置(以下，简称为EPS。)的第四实施方式进行说明。此外，对与第一实施方式相同的部件附加相同的附图标记，并省去其详细的说明。
如图10所示，EPS150具有作为方向盘11与转向轮16、16之间的动力传递路径发挥作用的转向传动轴12、小齿轮轴13以及转向轴14。转向轴14的往复直线运动经由分别与转向轴14的两端连结的转向横拉杆15传递到左右的转向轮16、16。
另外，EPS150具有辅助马达151、减速机构152、转矩传感器34、旋转角传感器153以及控制装置154，作为生成转向操纵辅助力(助力)的构成。旋转角传感器153设于辅助马达151，并检测其旋转角θm。
辅助马达151是转向操纵辅助力的产生源，例如采用三相的无刷马达。辅助马达151经由减速机构152与小齿轮轴44连结。辅助马达151的旋转被减速机构152减速，该减速后的旋转力作为转向操纵辅助力从小齿轮轴44经由转向轴14传递到小齿轮轴13。
控制装置154执行通过对辅助马达151的通电控制使与转向操纵转矩Th对应的转向操纵辅助力产生的辅助控制。控制装置154基于通过转矩传感器34检测出的转向操纵转矩Th、通过车速传感器501检测出的车速V、以及通过旋转角传感器153检测出的旋转角θm，控制对辅助马达151的供电。
如图11所示，控制装置154具备小齿轮角运算电路161、基本辅助成分运算电路162、目标小齿轮角运算电路163、小齿轮角反馈控制电路(小齿轮角F/B控制电路)164、加法器165、以及通电控制电路166。
小齿轮角运算电路161获取辅助马达151的旋转角θm，并基于该获取的旋转角θm对小齿轮轴44的旋转角亦即小齿轮角θp进行运算。
基本辅助成分运算电路162基于转向操纵转矩Th以及车速V对基本辅助成分Ta1 ＊进行运算。基本辅助成分运算电路162使用根据车速V规定转向操纵转矩Th与基本辅助成分Ta1 ＊的关系的三维图，对基本辅助成分Ta1 ＊进行运算。转向操纵转矩Th的绝对值越大，而且车速V越慢，基本辅助成分运算电路162越将基本辅助成分Ta1 ＊的绝对值设定为更大的值。
目标小齿轮角运算电路163获取通过基本辅助成分运算电路162运算出的基本辅助成分Ta1 ＊、以及转向操纵转矩Th。目标小齿轮角运算电路163具有在将基本辅助成分Ta1 ＊以及转向操纵转矩Th的总和作为输入转矩时，基于输入转矩决定理想的小齿轮角的理想模型。理想模型是预先通过实验等将与输入转矩对应的理想的转向角所对应的小齿轮角进行模型化后的模型。目标小齿轮角运算电路163将基本辅助成分Ta1 ＊与转向操纵转矩Th相加求出输入转矩，根据该求出的输入转矩并基于理想模型对目标小齿轮角θp ＊进行运算。此外，目标小齿轮角运算电路163在对目标小齿轮角θp ＊进行运算时进一步考虑车速V、以及通过设置在针对辅助马达151的供电路径上的电流传感器167检测出的电流值Im。该电流值Im是供给到辅助马达151的实际的电流的值。
小齿轮角反馈控制电路164分别获取通过目标小齿轮角运算电路163计算出的目标小齿轮角θp ＊以及通过小齿轮角运算电路161计算出的实际的小齿轮角θp。小齿轮角反馈控制电路164进行PID(比例、积分、微分)控制作为小齿轮角的反馈控制，以使实际的小齿轮角θp追随目标小齿轮角θp ＊。即，小齿轮角反馈控制电路164求出目标小齿轮角θp ＊与实际的小齿轮角θp的偏差，并以消除该偏差的方式对相加到基本辅助成分Ta1 ＊的修正成分Ta2 ＊进行运算。
加法器165通过对基本辅助成分Ta1 ＊加上修正成分Ta2 ＊来对辅助指令值Ta ＊进行运算。辅助指令值Ta ＊是表示应该使辅助马达151产生的旋转力(辅助转矩)的指令值。
通电控制电路166向辅助马达151供给与辅助指令值Ta ＊对应的电力。具体而言，通电控制电路166基于辅助指令值Ta ＊对针对辅助马达151的电流指令值进行运算。另外，通电控制电路166获取通过电流传感器167检测出的电流值Im。然后通电控制电路166求出电流指令值与实际的电流值Im的偏差，并以消除该偏差的方式控制对辅助马达151的供电。由此，辅助马达151产生与辅助指令值Ta ＊对应的转矩。其结果，能够进行与转向操纵状态对应的转向操纵辅助。
根据该EPS150，根据输入转矩(基本辅助成分Ta1 ＊以及转向操纵转矩Th的总和)并基于理想模型设定目标小齿轮角θp ＊，并以实际的小齿轮角θp与目标小齿轮角θp ＊一致的方式进行反馈控制。如上述那样，小齿轮角θp与转向轮16、16的转向角θt之间有相关关系。因此，与输入转矩对应的转向轮16、16的转向动作也根据理想模型决定。即，根据理想模型决定车辆的转向操纵感。因此，通过理想模型的调整能够实现所希望的转向操纵感。
另外，根据EPS150，实际的转向角θt被维持为与目标小齿轮角θp ＊对应的转向角θt。因此，也能够得到由于路面状态或者制动等外部干扰而产生的逆输入振动的抑制效果。即，即使在振动经由转向轮16、16传递到转向传动轴12等转向操纵机构的情况下，也以小齿轮角θp成为目标小齿轮角θp ＊的方式调节修正成分Ta2 ＊。因此，实际的转向角θt被维持为与根据理想模型规定的目标小齿轮角θp ＊对应的转向角θt。从结果来看，通过向抵消反输入振动的方向进行转向操纵辅助，能够抑制反输入振动传递到方向盘11。
但是，朝向与驾驶员的转向操纵方向相反的方向作用的力(转矩)亦即转向操纵反作用力(通过方向盘感受到的手感)仅与目标小齿轮角θp ＊对应。即，例如转向操纵反作用力不根据干燥路以及低摩擦路等路面状态而改变，所以驾驶员不容易作为手感掌握路面状态。
因此在本例中，例如使目标小齿轮角运算电路163具有先前的第一实施方式中的目标舵角运算电路52的运算功能。
目标小齿轮角运算电路163具有与先前的图3所示的目标舵角运算电路52相同的功能构成。先前的目标舵角运算电路52获取目标转向操纵反作用力T1 ＊，与此相对本例的目标小齿轮角运算电路163获取基本辅助成分Ta1 ＊。另外，先前的目标舵角运算电路52获取供给到转向马达41的电流的电流值Ib，与此相对本例的目标小齿轮角运算电路163获取供给至辅助马达151的电流的电流值Im。目标小齿轮角运算电路163获取转向操纵转矩Th以及车速V的情况与先前的目标舵角运算电路52相同。另外，先前的目标舵角运算电路52对目标舵角θ＊进行运算，与此相对本例的目标小齿轮角运算电路163对目标小齿轮角θp ＊进行运算。仅获取的信号的一部分、以及生成的信号不同，目标小齿轮角运算电路163的内部的运算处理的内容与先前的目标舵角运算电路52相同。
这里，如图10的双点划线所示，也有在EPS150设有VGR机构(Variable-Gear-Ratio/可变传动比机构)170的情况。VGR机构170以转向操纵性的提高为目的，在转向传动轴12(方向盘11与转矩传感器34之间的部分)设置VGR马达171，使用该VGR马达171使舵角θs与转向角θt的比率(传动比)变化。VGR马达171的定子171a与转向传动轴12的方向盘11侧的部分亦即输入轴12a连结。VGR马达171的转子171b与转向传动轴12的小齿轮轴13侧的部分亦即输出轴12b连结。
在使方向盘11旋转时，VGR马达171的定子171a旋转与方向盘11相同的量。另外，控制装置154根据方向盘11的旋转以及车速V使VGR马达171的转子171b旋转。因此，由下式(H)表示相对于输入轴12a的输出轴12b的相对的旋转角θsg。
θsg＝θs+θg (H)
其中，θs是转向操纵角，θg是VGR马达的旋转角。
因此，通过控制VGR马达171的旋转角θg，能够实现任意的传动比。
如图11的括号所示，作为目标舵角运算电路的目标小齿轮角运算电路163对舵角θs以及VGR马达171的旋转角θg的合计值，即相对于输入轴12a的输出轴12b的相对的旋转角θsg的目标值进行运算。另外，作为该目标舵角运算电路的目标小齿轮角运算电路163在对旋转角θsg的目标值进行运算时，使用转向操纵速度ωs以及VGR马达171的旋转速度的合计值。作为舵角反馈控制电路的小齿轮角反馈控制电路164求出旋转角θsg的目标值与实际的旋转角θsg的偏差，并以消除该偏差的方式对相加到基本辅助成分Ta1 ＊的修正成分Ta2 ＊进行运算。
在具有VGR机构170的EPS150的控制装置154设有舵角比变更控制电路以及微分转向控制电路，作为控制VGR马达171的部分。舵角比变更控制电路例如基于舵角θs(转向操纵角)以及车速V对VGR马达171的目标旋转角进行运算。微分转向控制电路通过基于转向操纵速度ωs以及车速V修正VGR马达171的目标旋转角，来对最终的目标旋转角进行运算。通过使VGR马达171的实际的旋转角与目标旋转角一致的反馈控制，控制对VGR马达171的供电。
这里，也可以代替作为控制VGR马达171的部分的微分转向控制电路，而具有依照先前的图5或者图7所示的补偿控制电路63的运算功能。另外，也可以不管是否具有VGR机构170，而使EPS150的控制装置154具有先前的图8所示的控制装置50的运算功能(对表示转向状态的判定值Hp进行运算的部分亦即乘法器122、以及对增益Gh2进行运算的部分亦即增益运算电路123)。这样一来，作为EPS150的控制装置154，能够得到依照先前的第一～第三实施方式的效果。
此外，也可以如以下那样变更实施第四实施方式。
即，虽然在本实施方式中，例举了对转向轴14赋予转向操纵辅助力的EPS(电动助力转向装置)150，但也可以是对转向传动轴赋予转向操纵辅助力的类型的EPS。具体而言，如以下那样。
如图10的双点划线所示，辅助马达151经由减速机构152不与转向轴14连结而与转向传动轴12连结。能够省去小齿轮轴44。该情况下，控制装置154不执行小齿轮角θp的反馈控制，而执行舵角θs的反馈控制。
即，如图11的括号所示，小齿轮角运算电路161作为基于辅助马达151的电流值Im对舵角θs进行运算的舵角运算电路发挥作用。目标小齿轮角运算电路163作为基于转向操纵转矩Th、车速V、基本辅助成分Ta1 ＊以及电流值Im对舵角θs的目标值亦即目标舵角进行运算的目标舵角运算电路发挥作用。目标舵角运算电路具有与先前的图3所示的目标舵角运算电路52基本相同的构成。然而，设于控制装置154的微分器79通过对舵角θs进行微分来对转向操纵速度ωs进行运算。小齿轮角反馈控制电路164作为求出目标舵角与实际的舵角θs的偏差，并以消除该偏差的方式对基本辅助成分Ta1 ＊的修正成分Ta2 ＊进行运算的舵角反馈控制电路发挥作用。
此外，也可以如以下那样变更实施各实施方式。
第一～第三实施方式中的目标转向操纵反作用力运算电路51基于转向操纵转矩Th以及车速V求出目标转向操纵反作用力T1 ＊，但也可以仅基于转向操纵转矩Th求出目标转向操纵反作用力T1 ＊。另外，第四实施方式中的基本辅助成分运算电路162基于转向操纵转矩Th以及车速V求出基本辅助成分Ta1 ＊，但也可以仅基于转向操纵转矩Th求出基本辅助成分Ta1＊
在第一～第四实施方式中，车辆模型72(参照图4)只要具有三个估计轴力运算电路92、93、94中的至少一个即可。通过使通过估计轴力运算电路92、93、94的任意一个运算出的估计轴力反映于输入转矩Tin ＊，能够使转向操纵反作用力反映车辆举动或者路面状态。
在第一～第三实施方式中，也可以在转向操纵装置10设置离合器。该情况下，如图1的双点划线所示，经由离合器21连结转向传动轴12与小齿轮轴13。作为离合器21，采用通过对励磁线圈的通电的断续来进行动力的断续的电磁离合器。控制装置50执行切换离合器21的断续的断续控制。在切断离合器21时，在机械上切断方向盘11与转向轮16、16之间的动力传递路径。在连接离合器21时，在机械上连结方向盘11与转向轮16、16之间的动力传递。
在第一～第三实施方式中，补偿转向机构的弹性成分、粘性成分、以及惯性成分的全部，但也可以根据产品规格等，而补偿弹性成分、粘性成分以及惯性成分的至少一个。例如在惯性成分对转向轮16、16的转向动作造成的影响较大，但粘性成分以及弹性成分不成为问题的情况下，仅补偿惯性成分即可。另外，在惯性成分以及弹性成分对转向轮16、16的转向动作造成的影响较大，但粘性成分不成为问题的情况下，仅补偿惯性成分以及弹性成分即可。这样一来，通过根据转向机构的特性，选择性地补偿惯性成分、粘性成分以及弹性成分，能够合适地抑制对转向轮16、16的转向动作造成影响的成分(惯性、粘性、弹性)。能够灵活地应对每个转向机构的特性。

Claims (5)

1.一种转向操纵控制装置，基于根据转向操纵状态运算出的指令值来控制马达，该马达是对用于使车辆的转向轮转向的转向机构赋予的驱动力的产生源，上述转向操纵控制装置包含补偿控制电路，
为了基于与转向轮的转向动作联动地旋转的旋转体的目标旋转角来补偿上述转向机构中的惯性成分、粘性成分、以及弹性成分中的至少一个，上述补偿控制电路根据转向操纵状态来运算使反映于上述指令值的补偿量。
2.根据权利要求1所述的转向操纵控制装置，还具备：
第一运算电路，基于转向操纵状态来运算上述旋转体的目标旋转角；以及
第二运算电路，通过使上述旋转体的实际的旋转角与上述目标旋转角一致的反馈控制来运算上述指令值，
上述补偿控制电路具有：
补偿量运算电路，基于通过上述第一运算电路运算出的目标旋转角来运算上述补偿量；以及
加法器，通过将由上述补偿量运算电路运算出的补偿量与由上述第一运算电路运算出的目标旋转角相加来运算使用于上述指令值的运算的最终的目标旋转角。
3.根据权利要求1或者2所述的转向操纵控制装置，其中，
上述马达是对构成上述转向机构的转向轴赋予驱动力的转向马达。
4.根据权利要求1或者2所述的转向操纵控制装置，其中，
根据转向轮的转向状态是打轮动作还是回轮动作来运算增益，并将上述增益与由上述补偿控制电路运算出的补偿量相乘。
5.根据权利要求1或者2所述的转向操纵控制装置，其中，
根据转向轮的转向状态是打轮动作还是回轮动作来运算增益，并将上述增益与在上述指令值的运算过程中所使用的控制参数相乘。
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