CN111824248A - 用于马达的控制系统和用于马达的控制装置 - Google Patents

用于马达的控制系统和用于马达的控制装置 Download PDF

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Abstract

一种用于马达的控制系统包括：第一处理电路(301)，被配置成操作第一驱动电路(221)；第二处理电路(302)，被配置成操作第二驱动电路(222)；以及命令电路(60)，被配置成向第一处理电路(301)和第二处理电路(302)输出与用于转向轮的转向角度的命令值相关的信号。命令电路(60)被配置成执行检测过程、第一通知过程和第二通知过程。第一处理电路(301)被配置成基于第一结果信号执行第一校正过程，以转向角度控制成命令值。第二处理电路(302)被配置成基于第二结果信号执行第二校正过程，以将转向角度控制成命令值。

Description

用于马达的控制系统和用于马达的控制装置
技术领域
本发明涉及用于马达的控制系统和用于马达的控制装置。
相关技术的描述
例如，未经审查的日本专利申请公开第2018-24335号(JP 2018-24335 A)描述了使转向轮转向并且包括两个彼此独立的定子线圈的马达。JP 2018-24335 A描述了包括用于每个定子线圈的单独的微型计算机的冗余控制装置，作为操作连接到定子线圈的驱动电路的马达的控制装置。微型计算机对中的每一个通过基于单独的旋转角度传感器的检测值计算d轴和q轴电流来控制马达的d轴和q轴电流。JP 2018-24335 A还描述了用于第一微型计算机的电流的命令值被第二微型计算机使用(图10)。
发明内容
发明人研究了通过旋转角度传感器检测转向轮的转向角度，并执行反馈控制以将检测到的值反馈到如上所述的冗余控制装置中的目标值。然而，在这种情况下，转向角度的可控性可能由于旋转角度传感器的检测值之间的差而降低。
本发明的第一方面是用于马达的控制系统。马达被配置成使转向轮转向并且包括彼此绝缘的第一定子线圈和第二定子线圈。控制系统包括：第一处理电路，被配置成操作连接到第一定子线圈的第一驱动电路；第二处理电路，被配置成操作连接到第二定子线圈的第二驱动电路；以及命令电路，被配置成向第一处理电路和第二处理电路输出与用于转向轮的转向角度的命令值相关的信号。命令电路被配置成执行检测过程、第一通知过程和第二通知过程。检测过程被配置成基于车辆的行驶状态来检测转向角度何时变成参考角度。第一通知过程被配置成向第一处理电路输出第一结果信号，该第一结果信号是基于检测过程的检测结果的信号。第二通知过程被配置成向第二处理电路输出第二结果信号，该第二结果信号是基于检测过程的检测结果的信号。第一处理电路被配置成基于第一结果信号执行第一校正过程，以将转向角度控制成命令值。第一校正过程是如下过程：校正第一可转换角度和根据命令值的可转换角度之间的相对角度，以输入校正后的相对角度来操作第一驱动电路，其中第一可转换角度是可转换到转向轮的转向角度的可转换角度。第一可转换角度是基于第一角度传感器的检测值的角度。第二处理电路被配置成基于第二结果信号执行第二校正过程，以将转向角度控制成命令值。第二校正过程是如下过程：校正第二可转换角度和根据命令值的可转换角度之间的相对角度，以输入校正后的相对角度来操作第二驱动电路。第二可转换角度是基于第二角度传感器的检测值的角度。
利用上述配置，命令电路将第一结果信号输出到第一处理电路。因此，第一处理电路获得对应于参考角度的第一可转换角度。因此，可以校正第一可转换角度，以根据参考角度和命令值之间的相对角度来控制对应于参考角度的第一可转换角度和实际的第一可转换角度之间的相对角度。在上述配置中，第二结果信号被输出到第二处理电路。因此，第二处理电路获得对应于参考角度的第二可转换角度。因此，可以校正第二可转换角度，以根据参考角度和命令值之间的相对角度来控制对应于参考角度的第二可转换角度和实际的第二可转换角度之间的相对角度。因此，可以独立地设定用于第一可转换角度的校正量和用于第二可转换角度的校正量。因此，即使当第一角度传感器的检测值和第二角度传感器的检测值之间存在差时，第一可转换角度和第二可转换角度也被精确地校正。转向角度也因此而被精确地控制。
在以上控制系统中，第一处理电路可以被配置成执行第一输出过程和第一比较输出过程，第一输出过程是将第一可转换角度输出到命令电路的过程，第一比较输出过程是将参考第一角度输出到命令电路的过程，并且参考第一角度是当通过第一输出过程基于第一结果信号而输出的第一可转换角度指示参考角度时的值。第二处理电路可以被配置成执行第二输出过程和第二比较输出过程，第二输出过程是将第二可转换角度输出到命令电路的过程，第二比较输出过程是将参考第二角度输出到命令电路的过程，并且参考第二角度是当通过第二输出过程基于第二结果信号输出的第二可转换角度指示参考角度时的值。命令电路可以被配置成执行第一比较过程和第二比较过程，第一比较过程是如下过程：检查当基于检测过程获得的通过第一输出过程输出的第一可转换角度指示参考角度时的值是否匹配通过第一比较输出过程输出的参考第一角度，并且第二比较过程是如下过程：检查当基于检测过程获得的通过第二输出过程输出的第二可转换角度指示参考角度时的值是否匹配通过第二比较输出过程输出的参考第二角度。
利用上述配置，命令电路可以通过使用第一输出过程和检测过程来获得对应于参考角度的第一可转换角度，并且可以通过使用第二输出过程和检测过程来获得对应于参考角度的第二可转换角度。当第一处理电路执行第一比较输出过程时，命令电路可以检查通过第一处理电路获得的参考第一角度是否匹配通过命令电路获得的对应于参考角度的第一可转换角度。当第二处理电路执行第二比较输出过程时，命令电路可以检查通过第二处理电路获得的参考第二角度是否匹配通过命令电路获得的对应于参考角度的第二可转换角度。
在以上控制系统中，第一通知过程可以包括以下过程：当检测过程基于通过第一输出过程输出的第一可转换角度而检测到转向角度变成参考角度时，将与第一可转换角度相关的信号作为第一结果信号输出到第一处理电路。第一比较输出过程可以包括如下过程：将通过第一通知过程通知的第一可转换角度作为参考第一角度输出。第二通知过程可以包括以下过程：当检测过程基于由第二输出过程输出的第二可转换角度而检测到转向角度变成参考角度时，将与第二可转换角度相关的信号作为第二结果信号输出到第二处理电路。第二比较输出过程可以包括如下过程：将通过第二通知过程通知的第二可转换角度作为参考第二角度输出。
利用上述配置，将第一可转换角度通知到第一处理电路，该第一可转换角度对应于通过命令电路获得的参考角度。因此，第一处理电路可以容易地获得参考第一角度。此外，将第二可转换角度通知到第二处理电路，该第二可转换角度对应于通过命令电路获得的参考角度。因此，第二处理电路可以容易地获得参考第二角度。
在以上控制系统中，第一处理电路可以被配置成执行以下过程：第一操纵变量计算过程，第一操纵变量计算过程根据基于第一可转换角度和基于所述命令值的目标角度之间的差的积分元素的输出值来计算第一操纵变量；基于第一操纵变量操作第一驱动电路的过程；以及将第一操纵变量输出到第二处理电路的操纵变量输出过程。第二处理电路可以被配置成执行以下过程：第二操纵变量计算过程，该第二操纵变量计算过程在没有使用根据第二可转换角度和目标角度之间的差的积分元素的情况下计算第二操纵变量；基于第一操纵变量来操作第二驱动电路的第一使用和操作过程；以及确定过程，该确定过程在第一使用和操作过程期间基于通过第二操纵变量计算过程计算的第一操纵变量和第二操纵变量之间的偏差来确定第一处理电路是否异常。
利用上述配置，第一处理电路和第二处理电路都可以精确地获得参考角度，并且通过校正过程将转向角度控制成命令值。然而，由于转子的变形等，马达的任何旋转角度和通过第一处理电路获得的参考角度之间的相对角度以及马达的任何旋转角度和通过第二处理电路获得的参考角度之间的相对角度可能不总是相同。当通过第一处理电路获得的角度与通过第二处理电路获得的角度不同时，目标角度和通过第一校正过程校正的第一可转换角度之间的差不同于目标角度和通过第二校正过程校正的第二可转换角度之间的差。在这种情况下，当第二处理电路基于通过第二处理电路独立计算的操纵变量来控制转向角度时，由第一处理电路执行的控制可能与由第二处理电路执行的控制不匹配。然而，在以上配置中，第二处理电路基于第一操纵变量来控制转向角度。因此，由第一处理电路执行的控制匹配由第二处理电路控制执行的控制。
在根据通过第二校正过程校正的第二可转换角度和目标角度之间的差基于积分元件的输出来计算第二操纵变量的情况下，第一操纵变量和第二操纵变量之间的误差可能增加。然而，在以上配置中，第二操纵变量在没有使用积分元素的情况下计算。因此，当控制正常执行时，第一操纵变量和第二操纵变量之间的差不太可能增加，并且可以通过确定过程来监视控制是否正常执行。
在以上控制系统中，当在确定过程中确定第一处理电路异常时，第二处理电路可以被配置成停止第一使用和操作过程，并且基于第二操纵变量执行操作第二驱动电路的第二使用和操作过程。
利用以上配置，当控制异常时，第二处理电路基于第二操纵变量来操作第二驱动电路。转向角度的可控性不太可能降低。
本发明的第二方面是用于马达的控制装置。马达被配置成使转向轮转向并且包括彼此绝缘的第一定子线圈和第二定子线圈。控制装置包括：第一处理电路，被配置成操作连接到第一定子线圈的第一驱动电路；以及第二处理电路，被配置成操作连接到第二定子线圈的第二驱动电路。第一处理电路被配置成基于从命令电路接收的第一结果信号来执行第一校正过程，以将转向角度控制成命令值。第一结果信号是根据基于车辆的行驶状态执行的转向角度变成参考角度的检测结果的信号。第一校正过程是如下过程：校正第一可转换角度和根据命令值的可转换角度之间的相对角度，以输出校正后的相对角度来操作第一驱动电路，其中第一可转换角度是可转换到转向轮的转向角度的可转换角度。第一可转换角度是基于第一角度传感器的检测值的角度。第二处理电路被配置成基于从命令电路接收的第二结果信号来执行第二校正过程，以将转向角度控制成命令值。第二结果信号是根据基于车辆的行驶状态执行的转向角度变成参考角度的检测结果的信号。第二校正过程是如下过程：校正第二可转换角度和根据命令值的可转换角度之间的相对角度，以输入校正后的相对角度来操作第二驱动电路。第二可转换角度是基于第二角度传感器的检测值的角度。
附图说明
下面将参照附图描述本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和工业意义，附图中相同的符号表示相同的元素，其中：
图1示出了根据实施方式的控制系统和马达；
图2示出了根据实施方式的通过控制装置执行的过程的一部分；
图3是示出通过控制装置执行的过程的流程图；以及
图4是示出通过控制系统执行的过程的流程图。
具体实施方式
将参照附图描述用于马达的控制系统的实施方式。图1所示的马达10是用于使转向轮转向的转向致动器中的动力源。在本实施方式中，表贴式永磁同步马达(SPMSM)被示为马达10。马达10包括一个转子12和一对定子线圈，即第一定子线圈141和第二定子线圈142。控制装置20是以马达10为受控对象的控制装置，并且控制马达10的作为受控变量的转矩。控制装置20包括用于第一定子线圈141和第二定子线圈142的单独的电路。具体地，控制装置20包括分别对应于第一定子线圈141和第二定子线圈142的用于第一系统的电路和用于第二系统的电路。
更具体地，控制装置20包括第一逆变器221和第一微型计算机301作为用于第一系统的电路。第一逆变器221连接到第一定子线圈141。第一微型计算机301通过向第一逆变器221输出操作信号MS1来控制流经第一定子线圈141的电流。控制装置20包括第二逆变器222和第二微型计算机302作为用于第二系统的电路。第二逆变器222连接到第二定子线圈142。第二微型计算机302通过向第二逆变器222输出操作信号MS2来控制流经第二定子线圈142的电流。第一微型计算机301和第二微型计算机302可以经由通信线路42彼此通信。
在下文中，可以是“1”或“2”的字母“k”被用来共同地描述第一系统和第二系统。例如，“k”被按照如下方式使用：“第k逆变器22k连接到第k定子线圈14k”。
第k微型计算机30k获得流经第k定子线圈14k的三相电流iu(k)、iv(k)和iw(k)以及通过第k角度传感器40k检测的转子12的旋转角度θm(k)。每个电流iu(k)、iv(k)、iw(k)通过例如连接到第k逆变器22k的相应支路的相应分流电阻器中的电压降来检测。
第k微型计算机30k包括中央处理单元(CPU)32k、只读存储器(ROM)34k、存储装置36k、外围电路38k等。CPU 32k、ROM 34k、存储装置36k、外围电路38k等可以经由局域网39k彼此通信。存储装置36k是电可重写非易失性存储器。外围电路38k包括用于基于外部时钟信号生成调节内部操作的时钟信号的电路、供电电路、复位电路等。
控制装置20可以经由通信线路50与外部上电子控制单元(ECU)60通信。从上ECU60输出的目标角度θp*被输入到第一微型计算机301和第二微型计算机302。目标角度θp*是可转换角度的目标值，可转换角度能够被转换成转向轮的转向角度(轮胎的转向角度)。在本实施方式中，目标角度θp*是转向轴的旋转角度的目标值。具体地，根据本实施方式的目标角度θp*在参考角度处具有值“0”，并且在右转侧和左转侧具有不同的符号。参考角度是直线行驶角度，即车辆直线行驶的角度。电池52的端电压被施加到上ECU 60、第k微型计算机30k和第k逆变器22k。更具体地，电池52的电压经由继电器24k施加到第k微型计算机30k。在第k逆变器22k和第k定子线圈14k之间设置有继电器26k。
上ECU 60包括CPU 62、ROM 64和外围电路66。CPU 62、ROM 64和外围电路66可以经由局域网68彼此通信。上ECU 60参考各种传感器值诸如通过偏航角速度传感器70检测的偏航角速度以及通过横向加速度传感器72检测的横向加速度ay，以输出目标角度θp*。自动驾驶开关74的操作状态信号被输入到上ECU 60。自动驾驶开关74是如下开关：驾驶员使用该开关发送执行自动驾驶的指令。
图2具体地示出了通过第一微型计算机301和第二微型计算机302执行的过程中的在执行自动驾驶时所执行的过程。图2所示的过程通过CPU 32k执行存储在ROM 34k中的程序来实现。在下文中，通过第一微型计算机301和第二微型计算机302执行的过程由以字母“k”结尾的附图标记共同表示。
积分过程M10k是对旋转角度θm(k)积分的过程。转换过程M12k是如下过程：将积分过程M10k的输出乘以预定系数K以将该输出转换成转向轴的旋转角度θp(k)。
反馈操纵变量计算过程M20k是计算反馈操纵变量MFBk的过程。反馈操纵变量MFBk是用于执行反馈控制以将旋转角度θp(k)反馈到目标角度θp*的操纵变量。在本实施方式中，反馈操纵变量MFBk基本上是比例元素的输出值、积分元素的输出值和微分元素的输出值的总和。具体地，偏差计算过程M22k是计算旋转角度θp(k)和目标角度θp*之间的差的过程，并且比例元素M24k是将该差乘以比例系数Kp的过程。积分增益乘法过程M26k是将该差乘以积分增益Ki的过程，并且积分过程M28k是用于更新积分增益乘法过程M26k的输出的积分值并输出更新的积分值的过程。积分元素由积分增益乘法过程M26k和积分过程M28k组成。微分增益乘法过程M30k是将该差乘以微分增益Kd的过程，并且微分过程M32k是对微分增益乘法过程M30k的输出进行微分的过程。微分元素由微分增益乘法过程M30k和微分过程M32k组成。加法过程M34k是计算比例元素M24k、积分过程M28k和微分过程M32k的输出值的总和并将该总和作为反馈操纵变量MFBk输出的过程。
前馈操纵变量计算过程M40k是计算前馈操纵变量MFFk的过程。前馈操纵变量MFFk是用于控制以实现目标角度θp*的操纵变量。具体地，前馈操纵变量计算过程M40k是如下过程：与当目标角度θp*的绝对值较小时相比，当目标角度θp*的绝对值相比较大时，将前馈操纵变量MFFk的绝对值设置成更大的值。这可以通过例如CPU 32k通过用预先存储在ROM 34k中的映射数据进行映射以计算前馈操纵变量MFFk来实现。例如，映射数据的输入变量是目标角度θp*，而映射数据的输出变量是前馈操纵变量MFFk。映射数据是输入变量的离散值和与输入变量的值对应的输出变量的值的集合。通过映射的计算是如下过程，在该过程中，当输入变量的值与映射数据中的输入变量的值之一匹配时，映射数据中的输出变量的对应值被输出以作为计算结果，并且当输入变量的值与映射数据中的输入变量的任何值都不匹配时，通过映射数据中的输出变量的多个值的插值而计算的值被输出作为计算结果。
加法过程M42k是将反馈操纵变量MFBk和前馈操纵变量MFFk相加以计算第k操纵变量MVk的过程。第k操纵变量MVk是q轴电流命令值。
第一操作信号生成过程M441是如下过程：计算并输出用于第一逆变器221的操作信号MS1，使得流经第一定子线圈141的q轴电流变成第一操纵变量MV1的“1/2”。
选择过程M50是如下过程：将两个操纵变量即第一操纵变量MV1和第二操纵变量MV2之一选择性地输出到第二操作信号生成过程M442。
第二操作信号生成过程M442原则上是如下过程：计算并输出用于第二逆变器222的操作信号MS2，使得流经第二定子线圈142的q轴电流变成选择过程M50的输出的“1/2”。
在本实施方式中，通过基于图2中的过程执行图3中所示的过程，图2中所示的过程被适当地改变。图3示出了通过CPU 321以例如预定间隔重复地执行存储在ROM 341中的程序所实现的过程，以及通过CPU 322以例如预定间隔重复地执行存储在ROM 342中的程序所实现的过程。图3中每个过程的步骤通过以字母“S”开始的编号表示。将针对每种情况描述图3中的过程。
在图3所示的一系列过程中，CPU 321首先确定第一微型计算机301和第二微型计算机302之间的通信是否正常(S10)。在该示例中，第一微型计算机301和第二微型计算机302经由通信线路42周期性地相互发送和接收预定数据，并且当第一微型计算机301和第二微型计算机302不能经由通信线路42周期性地相互发送和接收预定数据时，CPU 321确定第一微型计算机301和第二微型计算机302之间的通信异常。
当CPU 321确定第一微型计算机301和第二微型计算机302之间的通信正常时(S10：是)，CPU 321确定是否第一微型计算机301不能通过操作第一逆变器221来控制流经第一定子线圈141的电流(S12)。当第一角度传感器401异常时、当第一定子线圈141或第一逆变器221的温度等于或高于规定温度时等，CPU 321确定第一微型计算机301不能控制流经第一定子线圈141的电流。例如，当第一角度传感器401的输出信号固定到电池52的地电位或端子电位等时，确定第一角度传感器401异常。基于电流iu(1)、iv(1)和iw(1)等的历史来确定是否第一定子线圈141或第一逆变器221的温度等于或高于规定温度。
当CPU 321确定第一微型计算机301能够控制流经第一定子线圈141的电流时(S12：否)，CPU 321经由通信线路42将第一操纵变量MV1输出到第二微型计算机302(S14)。当S14的过程完成时，CPU 321终止图3所示的一系列过程。
如图3所示，CPU 322确定是否第一微型计算机301已经停止控制流经第一定子线圈141的电流(S20)。当第一微型计算机301正在操作时(S20：否)，CPU 322停止积分过程M282(S22)。具体地，由积分过程M282保持的值被固定成初始值“0”。因此，反馈操纵变量MFB2是比例元素M242的输出值和微分过程M322的输出值的总和，并且第二操纵变量MV2是反馈操纵变量MFB2和前馈操纵变量MFF2的总和。
然后，CPU 322确定第一微型计算机301和第二微型计算机302之间的通信是否正常(S24)。当CPU 322确定第一微型计算机301和第二微型计算机302之间的通信正常时(S24：是)，CPU 322获得由图3中的S14的过程输出的第一操纵变量MV1(S26)。然后，CPU 322确定第一操纵变量MV1和第二操纵变量MV2之间的差的绝对值是否小于规定值Mth(S28)。该过程是确定旋转角度θp(k)是否被正常地控制成目标角度θp*的过程。也就是说，第一操纵变量MV1和第二操纵变量MV2之间的差是反馈操纵变量MFB1、MFB2之间的差，并且反馈操纵变量MFB1、MFB2之间的差应该非常小。
也就是说，导致反馈操纵变量MFB1、MFB2之间的差的第一因素是积分过程M282的输出值为零。由于积分过程M281的输出值是补偿由前馈操纵变量MFF1导致的控制误差的值，所以积分过程M281的输出值的绝对值不会变得如此大。导致反馈操纵变量MFB1、MFB2之间的差的第二因素是由于通过第一角度传感器401检测的旋转角度θm(1)和通过第二角度传感器402检测的旋转角度θm(2)之间的差而引起的比例元素M241、M242之间的差以及微分过程M321、M322之间的差。然而，由于旋转角度θm(1)、θm(2)之间的差的绝对值非常小，所以比例元素M241、M242之间的差的绝对值和微分过程M321、M322之间的差的绝对值也较小。
当CPU 322确定第一操纵变量MV1和第二操纵变量MV2之间的差的绝对值小于规定值Mth时(S28：是)，认为控制正在正常执行。因此，CPU 322选择第一操纵变量MV1作为选择过程M50(S30)。因此，在第二操作信号生成过程M442中，生成生成并输出用于操作第二逆变器222的操作信号MS2，使得流经第二定子线圈142的q轴电流变成第一操纵变量MV1的“1/2”。当S30的过程完成时，CPU 322终止图3所示的一系列处理。
在微型计算机之间的通信正常且第一微型计算机301的控制异常时，如图3所示，由于在S12中CPU 321确定第一微型计算机301不能控制流经第一定子线圈141的电流(S12：是)，所以CPU 321经由通信线路42将第一微型计算机301不能控制流经第一定子线圈141的电流通知给第二微型计算机302(S16)。CPU 321经由外围电路381等将继电器241、261切换到断开状态(S18)。当S18的过程完成时，CPU 321终止图3所示的一系列过程。
在这种情况下，如图3所示，CPU 322确定第一微型计算机301已经停止控制流经第一定子线圈141的电流(S20：是)，并且执行积分过程M282以基于积分元素(I项)来计算第二操纵变量MV2(S32)。
CPU 322选择第二操纵变量MV2作为选择过程M50(S34)。在这种情况下，在第二操作信号生成过程M442中，生成并输出用于操作第二逆变器222的操作信号MS2，使得流经第二定子线圈142的q轴电流变成第二操纵变量MV2。也就是说，因为没有电流被施加到第一定子线圈141，所以施加到第二定子线圈142的q轴电流需要是第二操纵变量MV2，以便将旋转角度θp(2)控制成目标角度θp*。当S34的过程完成时，CPU 322终止图3所示的一系列过程。
在微型计算机之间的通信正常且控制异常时，假设图3中的S14的过程被执行。在这种情况下，在图3所示的S28的过程中，CPU 322确定第一操纵变量MV1和第二操纵变量MV2之间的差的绝对值不小于规定值Mth(S28：否)，并且例程继续至S34。在第二操作信号生成过程M442中，生成并输出用于操作第二逆变器222的操作信号MS2，使得流经第二定子线圈142的q轴电流变成第二操纵变量MV2的“1/2”。
在这种情况下，如图3所示，CPU 321确定在第一微型计算机和第二微型计算机301、302之间的通信中发生了异常(S10：否)，并且终止图3所示的一系列过程。
在这种情况下，在图3的S24中CPU 322确定第一微型计算机301和第二微型计算机302之间的通信不正常(S24：否)，并且例程继续至S34。在第二操作信号生成过程M442中，生成并输出用于操作第二逆变器222的操作信号MS2，使得流经第二定子线圈142的q轴电流变成第二操纵变量MV2的“1/2”。
接下来，将描述将参考角度设置成零的过程，参考角度是车辆直线行驶的旋转角度θp(k)。图4示出了根据本实施方式的学习参考角度的过程。图4中示出的过程通过CPU32k以例如预定间隔重复地执行存储在ROM 34k中的程序来实现。图4中示出的过程也通过CPU 62以例如预定间隔重复地执行存储在ROM 64中的程序来实现。
在图4所示的一系列过程中，CPU 32k首先确定是否CPU 32k已经接收到目标角度θp*(S40)。当CPU 32k确定CPU 32k没有接收到目标角度θp*时(S40：否)，CPU 32k经由通信线路50向上ECU 60输出旋转角度θp(k)(S42)。
在图4所示的一系列过程中，CPU 62首先确定标志位F是否是“1”(S60)。当标志位F是“1”时，表示参考角度的学习已经完成并且可以执行自动转向过程。当标志位F是“0”时，表示参考角度的学习没有完成并且不能执行主动转向过程。当CPU 62确定标志位F是“0”时(S60：否)，CPU 62接收来自第一微型计算机301的旋转角度θp(1)，并且接收来自第二微型计算机302的旋转角度θp(2)(S62)。然后，CPU 62确定车辆是否是直线行驶(S64)。在S64中，CPU 62基于偏航角速度γ、横向加速度ay等来确定车辆是否是直线行驶。
当CPU 62确定车辆是直线行驶时(S64：是)，CPU 62用在S62中接收的旋转角度θp(1)来代替参考角度θpr0(1)，并用在S62中接收的旋转角度θp(2)代替参考角度θpr0(2)(S66)。然后，CPU 62用参考角度θpr0(1)来代替参考角度θpr(1)，并用参考角度θpr0(2)来代替参考角度θpr(2)(S68)。随后，CPU 62经由通信线路50将参考角度θpr(1)输出到第一微型计算机301，并经由通信线路50将参考角度θpr(2)输出到第二微型计算机302(S70)。
如图4所示，CPU 32k等待直到CPU 32k接收到参考角度θpr(k)(S44：否)。当CPU32k接收到参考角度θpr(k)时(S44：是)，CPU 32k将参考角度θpr(k)存储在存储装置36k中(S46)。然后，CPU 32k经由通信线路50将与存储的参考角度θpr(k)相同的值输出到上ECU60(S48)。
如图4所示，CPU 62等待直到CPU 62接收到参考角度θpr(1)、θpr(2)(S72：否)。当CPU 62接收到参考角度θpr(1)、θpr(2)(S72：是)时，CPU 62确定“接收到的参考角度θpr(1)匹配参考角度θpr0(1)”以及“接收到的参考角度θpr(2)匹配参考角度θpr0(2)”的逻辑乘积是否为真(S74)。当CPU 62确定该逻辑乘积为真时(S74：是)，CPU 62将标志位F设置成“1”(S76)。
当CPU 62确定标志位F为“1”时(S60：是)，CPU 62基于自动驾驶开关74的操作状态来确定是否存在自动驾驶请求(S78)。当CPU 62确定存在自动驾驶请求时(S78：是)，CPU 62计算目标角度θp*并将计算的目标角度θp*经由通信线路50输出到第一微型计算机301和第二微型计算机302(S80)。输出到第一微型计算机301的目标角度θp*和输出到第二微型计算机302的目标角度θp*是相同的角度。
如图4所示，当CPU 32k接收到目标角度θp*时(S40：是)，CPU 32k读取存储在存储装置36k中的参考角度θpr(k)(S50)。然后，CPU 32k用通过从旋转角度θp(k)减去参考角度θpr(k)而获得的值来代替要输入到反馈操纵变量计算过程M20k的旋转角度θp(k)(S52)。
当S48或S52的过程完成时或者当S44中的确定结果为否时，CPU 32k终止图4所示的一系列过程。当S76或S80的过程完成时或者当S64、S72、S74或S78中的确定结果为否时，CPU 62终止图4所示的一系列过程。
将描述本实施方式的功能和效果。每次在学习参考角度θpr(k)之前计算旋转角度θp(k)，CPU 32k将计算的旋转角度θp(k)输出到上ECU 60。当车辆直线行驶时，CPU 62确定从第k微型计算机30k输出的旋转角度θp(k)对应于参考角度，并且用旋转角度θp(k)来替代参考角度θpr(k)，θpr0(k)。然后，CPU 62将参考角度θpr(k)输出到第k微型计算机30k。因此，第一微型计算机301具有参考角度θpr1，并且第二微型计算机302具有参考角度θpr2。由于第一微型计算机301和第二微型计算机302中的每一个单独具有参考角度，所以用于通过第一微型计算机301的控制的角度和用于通过第二微型计算机302的控制的角度之间的差减小。
上述实施方式还具有以下功能和效果。当CPU 32k接收到参考角度θpr(k)时，CPU32k将接收到的参考角度θpr(k)输出到上ECU 60。当从第一微型计算机301输出的参考角度θpr(1)等于参考角度θpr0(1)并且从第二微型计算机302输出的参考角度θpr(2)等于参考角度θpr0(2)时，CPU 62允许自动转向。因此，在确认第一微型计算机301和第二微型计算机302中的每一个都具有正确的角度之后，执行自动转向。
在正常状态下，CPU 321计算用于将旋转角度θp(1)控制成目标角度θp*的第一操纵变量MV1，并且操作第一逆变器221，使得流经第一定子线圈141的q轴电流变成第一操纵变量MV1的“1/2”。CPU 322操作第二逆变器222，使得流经第二定子线圈142的q轴电流变成第一操纵变量MV1的“1/2”。因此，与流经第二定子线圈142的q轴电流被控制成在执行积分过程M282时计算的第二操纵变量MV2的情况相比，在控制转向轮的转向角度时不太可能发生干扰。
也就是说，在S52中通过CPU 321校正的旋转角度θp(1)被控制成目标角度θp*。当S80中输出的目标角度θp*是参考角度时，CPU 321将实际角度控制成参考角度。此外，在S52中通过CPU 322校正的旋转角度θp(2)被控制成目标角度θp*。当S80中输出的目标角度θp*是参考角度时，CPU 322将实际角度控制成参考角度。因此，当S80中输出的目标角度θp*是参考角度时，CPU 321和CPU 322将转向角度控制成参考角度。然而，除非目标角度θp*是参考角度或者是与参考角度相差预定角度的整数倍的角度，否则由于转子12的变形，CPU 321和CPU 322可能将转向角度控制成不同的角度。这是因为，当目标角度θp*不是参考角度等时，由于转子12的变形，对应于在S52中通过CPU 321校正的旋转角度θp(1)的实际转向角度和对应于在S52中通过CPU 322校正的旋转角度θp(2)的实际转向角度可能彼此不同。积分过程M281的输出值是用于消除目标角度θp*与在S52中通过CPU 321校正的旋转角度θp(1)之间的稳态偏差的值，并且积分过程M282的输出值是用于消除目标角度θp*与在S52中通过CPU 322校正的旋转角度θp(2)之间的稳态偏差的值。因此，当对应于在S52中通过CPU 321校正的旋转角度θp(1)的实际转向角度和对应于在S52中通过CPU 322校正的旋转角度θp(2)的实际转向角度彼此不同时，发生控制上的干扰。
在控制上发生其原因不能由第一微型计算机301识别的异常的情况下，CPU 322在第一操纵变量MV1和第二操纵变量MV2之间的差的绝对值等于或大于规定值Mth时检测到异常。在这种情况下，CPU 322使用第二操纵变量MV2来操作第二逆变器222。与即使当第一操纵变量MV1异常时仍将第一操纵变量MV1用于操作第二逆变器222的情况相比，这减少了第一操纵变量MV1对目标角度θp*的控制的贡献。在这种情况下，CPU 322在积分过程M282停止的情况下计算第二操纵变量MV2。这避免了由于积分过程M281、M282的输出值是消除彼此不同的稳态偏差的值而发生的控制上的干扰。
当第一微型计算机301和第二微型计算机302之间的通信异常时，CPU 322使用第二操纵变量MV2来操作第二逆变器222。因此，流经第一定子线圈141的q轴电流被控制成第一操纵变量MV1的“1/2”，并且流经第二定子线圈142的q轴电流被控制成第二操纵变量MV2的“1/2”。因此，马达10的转矩被控制成适于控制成目标角度θp*的值。在这种情况下，CPU322在积分过程M282停止的情况下计算第二操纵变量MV2。这避免了由于积分过程M281、M282的输出值是消除彼此不同的稳态偏差的值而发生的控制上的干扰。
以上实施方式中描述的内容和上面“发明内容”中描述的内容之间的对应关系如下。第k驱动电路对应于第k逆变器22k，以及第k处理电路对应于第k微型计算机30k，其中，变量k是“1”或“2”。命令电路对应于上ECU 60。检测过程对应于S64的过程，第一通知过程对应于S70的过程中的输出参考角度θpr(1)的过程，以及第二通知过程对应于S70的过程中的输出参考角度θpr(2)的过程。第一校正过程对应于在S52的过程中的使用参考角度θpr(1)作出校正的过程，以及第二校正过程对应于在S52的过程中使用参考角度θpr(2)作出校正的过程。第一输出过程对应于由CPU 321执行的S42的过程，以及第一比较输出过程对应于由CPU 321执行的S48的过程。第二输出过程对应于由CPU 322执行的S42的过程，以及第二比较输出过程对应于由CPU 322执行的S48的过程。第一比较过程对应于在S74的过程中确定参考角度θpr0(1)是否匹配参考角度θpr(1)的过程。第二比较过程对应于在S74的过程中确定参考角度θpr0(2)是否匹配参考角度θpr(2)的过程。第k操纵变量计算过程对应于反馈操纵变量计算过程M20k、前馈操纵变量计算过程M40k和加法过程M42k。操纵变量输出过程对应于S14的过程。第一使用和操作过程对应于当执行S30的过程时执行的第二操作信号生成过程M442。确定过程对应于S28的过程。第二使用和操作过程对应于当执行S34的过程时执行的第二操作信号生成过程M442。
以上实施方式中的至少一个方面可以修改为如下。在以上实施方式中，参考角度θpr(k)被输出到第k微型计算机30k。然而，本发明不限于此。例如，当S64中的确定结果为是时，指示该确定结果的信号可以作为第k结果信号输出到第k微型计算机30k。在这种情况下，第k微型计算机30k在接收第k结果信号时用旋转角度θp(k)代替参考角度θpr(k)。即使在这种情况下，在CPU 62执行S68的过程并且CPU 32k在接收第k结果信号时用旋转角度θp(k)代替参考角度θpr(k)之后，仍期望在S48中CPU 32k输出结果值。因此可以执行S74的过程。
在S42的过程中，指示当检测到旋转角度θp(k)的时间的时间戳可以与旋转角度θp(k)一起被输出。因此，CPU 62更准确地获得与CPU 62在S64中确定车辆正在直线行驶的时刻相对应的旋转角度θp(k)。
在以上实施方式中，要输入到反馈操纵变量计算过程M20k的旋转角度θp(k)被校正。然而，本发明不限于此。例如，可以校正要输入到反馈操纵变量计算过程M20k的目标角度θp*。即使在这种情况下，在S80中输出的目标角度θp*和通过转换过程M12k输出的旋转角度θp(k)之间的相对角度可以被校正。要被校正的值不限于反馈操纵变量计算过程M20k的输入。例如，当基于旋转角度θp(k)计算前馈操纵变量MFFk时，要输入到前馈操纵变量计算过程M40k的旋转角度θp(k)也被校正。
例如，在用于反馈操纵变量MFBk的积分增益Ki不可变的情况下，积分元素可以是在积分增益乘法过程M26k中将积分过程M28k的输出值乘以积分增益Ki的过程。
反馈操纵变量MFBk不限于比例元素M24k、积分元素和微分元素的输出值的总和。例如，反馈操纵变量MFBk可以是比例元素和积分元素的输出值的总和，可以是积分元素和微分元素的输出值的总和，或者可以是积分元素的输出值。
关于前馈操纵变量MFFk，基于可转换角度(目标角度θp*等)的前馈操纵变量MFFk不限于仅从可转换角度计算的前馈操纵变量MFFk。例如，前馈操纵变量MFFk可以根据车辆速度而变化。例如，与比例系数相乘的可转换角度的二阶时间微分值可以进一步相加以计算前馈操纵变量MFFk。
不一定要基于前馈操纵变量MFFk来计算第k操纵变量MVk。
在以上实施方式中，可转换角度是转向轴的角度。然而，本发明不限于此。可转换角度可以是转向角度，即轮胎的转向角度。
在以上实施方式中，ROM被示为形成处理电路的程序存储装置，但是在上面描述中没有提到ROM的类型。ROM可以是不可重写的存储器，或者可以是电可重写的非易失性存储器。程序存储装置不限于ROM。
处理电路不限于软件处理电路，该软件处理电路包括里面存储有程序的程序存储装置和用于执行程序的CPU。处理电路可以是用于执行预定过程的专用硬件电路诸如专用集成电路(ASIC)。
处理电路不限于通过软件处理电路或专用硬件电路形成的处理电路。处理电路可以通过软件处理电路执行以上过程的一部分，并且通过专用硬件电路执行以上过程的剩余部分。
以上实施方式示出了具有两个系统即第一系统和第二系统的装置。然而，本发明不限于此。例如，装置还可以包括第三系统等。具体地，装置可以包括三个或更多个定子线圈、三个或更多个驱动电路以及三个或更多个处理电路。在这种情况下，期望三个或更多个部件中的一个部件被用作主要部件，且其余部件被用作子部件。
马达不限于SPMSM。马达可以是内置式永磁同步马达(IPMSM)。在IPMSM的情况下，期望第k操纵变量MVk是转矩命令值，并且在第k操作信号生成过程M44k中，转矩命令值被转换成d轴电流命令值和q轴电流命令值。马达不限于同步马达，而是可以是异步马达。马达不限于无刷马达，而是可以是有刷DC马达。
在以上实施方式中，三相逆变器被示为驱动电路。然而，本发明不限于此。例如，当DC马达被用作马达时，可以使用H桥电路作为驱动电路。
另外，在S18中，不一定要设置继电器261、262以及关闭继电器261。在S18中，继电器261可以关闭，而继电器241可以不关闭。

Claims (6)

1.一种用于马达(10)的控制系统，所述马达(10)被配置成使转向轮转向并且包括彼此绝缘的第一定子线圈和第二定子线圈，所述控制系统的特征在于包括：
第一处理电路(301)，被配置成操作连接到所述第一定子线圈(141)的第一驱动电路(221)；
第二处理电路(302)，被配置成操作连接到所述第二定子线圈(142)的第二驱动电路(222)；以及
命令电路(60)，被配置成向所述第一处理电路(301)和所述第二处理电路(302)输出与针对所述转向轮的转向角度的命令值相关的信号，其中，
所述命令电路(60)被配置成执行检测过程、第一通知过程和第二通知过程，所述检测过程被配置成基于车辆的行驶状态来检测所述转向角度何时变成参考角度，所述第一通知过程被配置成向所述第一处理电路(301)输出第一结果信号，所述第一结果信号是基于所述检测过程的检测结果的信号，并且所述第二通知过程被配置成向所述第二处理电路(302)输出第二结果信号，所述第二结果信号是基于所述检测过程的检测结果的信号，
所述第一处理电路(301)被配置成基于所述第一结果信号执行第一校正过程，以将所述转向角度控制成所述命令值，所述第一校正过程是如下过程：校正第一可转换角度和根据命令值的可转换角度之间的相对角度，以输入校正后的相对角度来操作所述第一驱动电路(221)，所述第一可转换角度是能够被转换到所述转向轮的转向角度的可转换角度，并且所述第一可转换角度是基于第一角度传感器的检测值的角度，并且
第二处理电路(302)被配置成基于所述第二结果信号执行第二校正过程，以将所述转向角度控制成所述命令值，所述第二校正过程是如下过程：校正第二可转换角度和根据所述命令值的所述可转换角度之间的相对角度，以输入校正后的相对角度来操作所述第二驱动电路(222)，并且所述第二可转换角度是基于第二角度传感器的检测值的角度。
2.根据权利要求1所述的用于马达(10)的控制系统，其特征在于：
所述第一处理电路(301)被配置成执行第一输出过程和第一比较输出过程，所述第一输出过程是将所述第一可转换角度输出到所述命令电路(60)的过程，所述第一比较输出过程是将参考第一角度输出到所述命令电路的过程，并且所述参考第一角度是当所述第一输出过程基于所述第一结果信号输出的所述第一可转换角度指示所述参考角度时的值，
所述第二处理电路(302)被配置成执行第二输出过程和第二比较输出过程，所述第二输出过程是将所述第二可转换角度输出到所述命令电路的过程，所述第二比较输出过程是将参考第二角度输出到所述命令电路的过程，并且所述参考第二角度是当所述第二输出过程基于所述第二结果信号输出的所述第二可转换角度指示所述参考角度时的值，以及
所述命令电路(60)被配置成执行第一比较过程和第二比较过程，所述第一比较过程是如下过程：检查基于所述检测过程获得的当所述第一输出过程输出的所述第一可转换角度指示所述参考角度时的值是否匹配通过所述第一比较输出过程输出的所述参考第一角度，并且所述第二比较过程是如下过程：检查基于所述检测过程获得的当所述第二输出过程输出的所述第二可转换角度指示所述参考角度时的值是否匹配通过所述第二比较输出过程输出的所述参考第二角度。
3.根据权利要求2所述的马达(10)的控制系统，其特征在于：
所述第一通知过程包括如下过程：当所述检测过程基于通过所述第一输出过程输出的第一可转换角度而检测到所述转向角度变成所述参考角度时，将与所述第一可转换角度相关的信号作为所述第一结果信号输出到所述第一处理电路，
所述第一比较输出过程包括将由所述第一通知过程通知的所述第一可转换角度作为所述参考第一角度输出的过程，
所述第二通知过程包括如下过程：当所述检测过程基于通过所述第二输出过程输出的第二可转换角度而检测到所述转向角度变成所述参考角度时，将与所述第二可转换角度相关的信号作为所述第二结果信号输出到所述第二处理电路(302)，以及
所述第二比较输出过程包括将由所述第二通知过程通知的所述第二可转换角度作为所述参考第二角度输出的过程。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于马达(10)的控制系统，其特征在于：
所述第一处理电路(301)被配置成执行如下过程：第一操纵变量计算过程，所述第一操纵变量计算过程基于根据所述第一可转换角度与根据所述命令值的目标角度之间的差的积分元素的输出值来计算第一操纵变量；基于所述第一操纵变量来操作所述第一驱动电路(221)的过程；以及将所述第一操纵变量输出到所述第二处理电路(302)的操纵变量输出过程，以及
所述第二处理电路(302)被配置成执行以下过程：第二操纵变量计算过程，所述第二操纵变量计算过程在没有使用根据所述第二可转换角度与所述目标角度之间的差的积分元素的情况下计算第二操纵变量；第一使用和操作过程，所述第一使用和操作过程基于所述第一操纵变量来操作所述第二驱动电路；以及确定过程，所述确定过程在所述第一使用和操作过程期间基于所述第一操纵变量和通过所述第二操纵变量计算过程计算的所述第二操纵变量之间的偏差来确定所述第一处理电路(301)是否异常。
5.根据权利要求4所述的用于马达(10)的控制系统，其特征在于：
所述第二处理电路(302)被配置成当在所述确定过程中确定所述第一处理电路(301)异常时，停止所述第一使用和操作过程，并且基于所述第二操纵变量来执行操作所述第二驱动电路的第二使用和操作过程。
6.一种用于马达(10)的控制装置(20)，其特征在于包括：
根据权利要求1至3中任一项的所述第一处理电路和所述第二处理电路(302)。
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