DE19920975A1 - Elektrisches Servolenksystem - Google Patents
Elektrisches ServolenksystemInfo
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- B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
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- B62D5/0466—Controlling the motor for returning the steering wheel to neutral position
Abstract
Zum Verbessern eines Lenkgefühls wird ein Schätzwert der statischen Reibung eines Lenksystems durch eine Berechnungsvorrichtung (9) der statischen Reibung erhalten, und ein Kompensationsstrom der statischen Reibung (If) wird auf der Grundlage dieses Schätzwertes der statischen Reibung durch eine Berechnungsvorrichtung (10) für den Kompensationsstrom der statischen Reibung berechnet, und zwar zum Kompensieren der statischen Reibung des Lenksystems.
Description
Die vorliegenden Erfindung betrifft ein elektrisches
Servolenksystem zum Unterstützen der Lenkkraft mit einem
Motor.
Ein übliches elektrisches Servolenksystem bestimmt die
Lenkhilfskraft auf der Grundlage eines Lenkdrehmoments, das
auf eine mit einem Lenkrad verbundene Lenkwelle ausgeübt
wird, sowie einer Wagenkontrolle, und es steuert das
Ausgabedrehmoment eines mit einem Lenksystem verbundenen
Motors auf der Grundlage dieser Lenkhilfskraft zum
Unterstützen der Lenkkraft des Lenksystems. Zum Verbessern
eines Lenkgefühls wird das Ausgangsdrehmoment des Motors auf
der Grundlage der Winkelgeschwindigkeit und einer
Winkelbeschleunigung des Motors korrigiert, sowie dem
Zeitdifferenzierwert des Lenkdrehmoments oder dergleichen.
Die Fig. 13 zeigt ein Diagramm zum Darstellen der Struktur
der für die Lenksteuerung in einem üblichen elektrischen
Lenkservosystem eingesetzten Software, wie es beispielsweise
in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 8-175404
offenbart ist. In der Fig. 13 bezeichnet das Bezugszeichen 1
einen Motor, der mit einem Lenksystem über ein
Untersetzungsgetriebe zum Erzeugen einer Lenkhilfskraft
verbunden ist, ferner 2 eine Berechnungsvorrichtung für die
Motorwinkelgeschwindigkeit zum Berechnen der
elektromotorischen Rückkraft des Motors anhand eines
Motordetektionsstroms Im und einer an dem Motor anliegenden
Spannung Vm zum Erhalten eines geschätzten Werts der
Drehwinkelgeschwindigkeit (auf die im folgenden als
"Motorwinkelgeschwindigkeit" Bezug genommen wird) ωm des
Motors 1 und ferner zum Ausgeben des geschätzten Wertes ω der
Motorwinkelgeschwindigkeit, ferner 3 eine
Berechnungsvorrichtung für die Motorwinkelbeschleunigung zum
Berechnen einer Motorwinkelbeschleunigung durch
Differenzieren des obigen geschätzten Werts ω der
Motorwinkelgeschwindigkeit und zum Ausgeben des Werts als
Schätzwert (dω/dt) der Motorwinkelbeschleunigung. Das
Bezugszeichen 4 bezeichnet eine Berechnungsvorrichtung für
den Kompensationsstrom der Coulomb'schen Reibung zur
Berechnung eines Kompensationsstroms Ic für die Coulomb'sche
Reibung, und zwar für das Kompensieren der Coulomb'schen
Reibung des Lenksystems auf der Grundlage des obigen
Schätzwerts ω der Motorwinkelgeschwindigkeit, ferner
bezeichnet 5 eine Berechnungsvorrichtung für den
Kompensationsstrom der Flüssigkeitsreibung zum Berechnen des
Kompensationsstroms Id für die Flüssigkeitsreibung, und zwar
für das Kompensieren der Flüssigkeitsreibung der Lenksystems
auf der Grundlage des obigen Schätzwerts ω der
Motorwinkelgeschwindigkeit, ferner 6 eine
Berechnungsvorrichtung für den Trägheitskompensationsstrom
zum Berechnen eines Trägheitskompensationsstroms Ij zum
Kompensieren des Trägheitsmoment des Lenksystems auf der
Grundlage des Schätzwerts (dω/dt) für die
Motorwinkelbeschleunigung, ferner 7 eine
Berechnungsvorrichtung für den Lenkkraft-Hilfsstrom zum
Berechnen eines Lenkkraft-Hilfsstroms Is zum Unterstützen der
Lenkkraft eines Fahrers auf der Grundlage des Lenkdrehmoments
Vt des Fahrers, und 8 eine Stromsteuervorrichtung für eine
Gegenkopplungsregelung des Antriebsstroms des Motors 1 so,
daß der obige Motordetektionsstrom Im und der Motorstell- bzw.
Targetstrom Isum, der durch Addieren des obigen
Kompensationsstroms Ic der Coulomb'schen Reibung, des
Kompensationsstroms Id der Flüssigkeitsreibung, des
Trägheitskompensationsstroms Ij und des Lenkkraft-Hilfsstroms
Is erhalten wird, gleich zueinander werden.
Nun erfolgt nachfolgend eine Beschreibung des Betriebs des
elektrischen Servolenksystems. Die Berechnungsvorrichtung 2
der Motorwinkelgeschwindigkeit berechnet einen Schätzwert ω
der Motorwinkelgeschwindigkeit ωm anhand eines
Motordetektionsstroms Im und einer an dem Motor anliegenden
Spannung Vm. Der Motor 1 ist ein getrennt erregter DC-Motor.
Dreht sich der Motor 1 zum Unterstützen der Lenkkraft eines
Fahrers, während er das Lenkrad betätigt, so wird eine
elektromotorische Gegenkraft Ve proportional zu der
Motorwinkelgeschwindigkeit ωm in dem Motor 1 erzeugt. Die
Beziehung zwischen der Motorwinkelgeschwindigkeit ωm und der
elektromotorischen Gegenkraft Ve des Motors läßt sich durch
die folgende Gleichung (1) ausdrücken:
Ve = Ke.ωm (1)
derart, daß Ve eine elektromotorische Gegenkraft des Motors
(V) ist, ferner Ke eine Konstante der elektromotorischen
Gegenkraft des Motors (V.s/rad) und ωm eine
Motorwinkelgeschwindigkeit (rad/s).
Die Berechnungsvorrichtung 2 für die
Motorwinkelgeschwindigkeit berechnet eine elektromotorische
Gegenkraft des Motor Ve auf der Grundlage der folgenden
Gleichung (2) anhand dem detektierten Motorstrom Im sowie
einer am Motor anliegenden Spannung Vm:
Ve = Vm-Im.Ra (2)
derart, daß Ra ein Widerstandswert einer Motorwicklung
darstellt.
Der Schätzwert ω für die Motorwinkelgeschwindigkeit ωm wird
anhand des Ausdrucks ω = (Vm-ImRa)/Ke berechnet, unter
Einsatz des Wertes der elektromotorischen Gegenkraft des
Motors Ve, der anhand der obigen Gleichung (2) und der obigen
Gleichung (1) erhalten wird. Dieser Schätzwert ω der
Motorwinkelgeschwindigkeit wird an die Berechnungsvorrichtung
für die Motorwinkelbeschleunigung 3 ausgegeben, ferner an die
Berechnungsvorrichtung 4 für den Kompensationsstrom der
Coulomb'schen Reibung und die Berechnungsvorrichtung 5 für
den Kompensationsstrom der Flüssigkeitsreibung.
Die Berechnungsvorrichtung 3 für die Winkelbeschleunigung des
Motors erzielt einen Schätzwert der Motorwinkelbeschleunigung
(dω/dt) durch Ausführen eines Differenzierbetriebs bei dem
obigen Schätzwert ω der Motorwinkelgeschwindigkeit von der
Berechnungsvorrichtung 2 für die Motorwinkelgeschwindigkeit,
und sie gibt diese an eine Berechnungsvorrichtung 6 für einen
Trägheits-Kompensationsstrom aus.
Bei dem elektrischen Servolenksystem nimmt aufgrund der
Tatsache, daß die Reibung des Motors 1 zu dem Lenksystem
übertragen wird, die Reibung des Lenksystems zu, wodurch sich
die Rückführbarkeit des Lenkrads bei niedriger
Geschwindigkeit verschlechtern kann.
Die Berechnungsvorrichtung 4 für den Kompensationsstrom der
Coulomb'schen Reibung berechnet einen Kompensationsstrom der
Coulomb'schen Reibung Ic zum Kompensieren einer Erhöhung der
Reibung des Lenksystems. Wie in Fig. 14 gezeigt, ist dieser
Kompensationsstrom der Coulomb'schen Reibung Ic ein Strom mit
einem festen Wert, der vorgegeben ist, wenn der Schätzwert ω
der Motorwinkelgeschwindigkeit einen vorgegebenen Wert ω0
übersteigt, so daß eine Lenkhilfskraft entlang derselben
Richtung wie der Drehrichtung des Motors 1 angewandt wird.
Da der Motor 1 mit dem elektrischen Servolenksystem verbunden
ist, erhöht sich das Trägheitsmoment des Lenksystems. Dies
führt zu einer Erhöhung der Lenkkraft dann, wenn das Lenkrad
schnell gedreht wird, oder zu einer schlechten
Manövrierfähigkeit des Lenkrads, wenn die Spur bei hoher
Geschwindigkeit gewechselt wird.
Wie in Fig. 15 gezeigt, bestimmt die Berechnungsvorrichtung
für den Trägheits-Kompensationsstrom 6 einen Trägheits-
Kompensationsstrom Ij proportional zum dem Schätzwert (dω/dt)
der Motorwinkelbeschleunigung, wodurch das Ansprechverhalten
des elektrischen Servolenksystems verbessert ist.
Wie in Fig. 16 gezeigt, gibt die Berechnungsvorrichtung 5 für
den Kompensationsstrom der Flüssigkeitsreibung den
Kompensationsstrom für die Flüssigkeitsreibung Id ab, der
proportional zu dem Schätzwert ω der
Motorwinkelgeschwindigkeit ist und eine Polarität
entgegengesetzt zu derjenigen des Wertes aufweist, wodurch
die Dämpfung des elektrischen Servolenksystems verbessert
ist.
Die Berechnungsvorrichtung 7 für den Lenkkraft-Hilfsstrom
gibt eine Lenkkraft-Hilfsstrom Is ab, und zwar zum
Unterstützen der Lenkkraft in Übereinstimmung mit einer
Wagengeschwindigkeit Vs und einem Lenkdrehmoment Vt, wie in
Fig. 17 gezeigt, wenn der Fahrer das Lenkrad handhabt und das
Lenkdrehmoment Vt ansteigt, wodurch die Lenkkraft des Fahrers
reduziert ist. Der Wert des Lenkkraft-Hilfsstroms Is erhöht
sich mit abnehmender Wagengeschwindigkeit Vs.
Die derart erhaltenen obigen Ströme (Ic, Id, Ij, Is) werden
addiert, damit ein Stell- bzw. Targetstrom Isum des Motors 1
erhalten wird. Die Stromsteuervorrichtung 8 führt eine
Gegenkopplungsregelung des Antriebsstroms des Motors 1 durch,
und sie treibt den Motor 1 derart an, daß der Motorstellstrom
Isum und der bei dem Motor detektierte Strom Im gleich
zueinander sind.
Die Reibung läßt sich - wie in Fig. 18 gezeigt - gemäß
"Universitätslehrgang, Automatisches Steuern bzw. Regeln",
geschrieben von Masami Ito, modellieren. D.h., bei Stillstand
eines Objekts liegt eine statische Reibung proportional zu
dem vertikalen Widerstandswert des Objekts vor, und wenn das
Objekt eine Geschwindigkeit annimmt, so liegt eine
Flüssigkeitsreibung proportional zu der Geschwindigkeit des
Objekts auf der Grundlage einer dynamischen Reibung vor, die
als "Coulomb'schen Reibung" bezeichnet wird. Im Gegensatz
hierzu werden in dem üblichen elektrischen Servolenksystem
die Coulomb'schen Reibung und die Flüssigkeitsreibung des
Lenksystems kompensiert, während die statische Reibung nicht
berücksichtigt wird. Demnach liegt bei dem üblichen
elektrischen Servolenksystem ein Problem dahingehend vor, daß
ein schlechtes Lenkgefühl bei der Neutralposition des
Lenkrads auftritt, das ein Fahrer so fühlt, als ob das
Lenkrad gesperrt ist, wenn er mit der Betätigung beginnt, und
zwar aufgrund des Einflusses dieser statischen Reibung (im
folgenden als "Lenkgefühl im Zentrum" bezeichnet).
Bei dem elektrischen Servolenksystem wird allgemein dann,
wenn das Lenkgefühl im Zentrum - wie oben beschrieben - schwer
ist, eine Vorrichtung zum Addieren eines Stroms
proportional zu dem Differenzierwert des Drehmoments eines
Motorstroms allgemein eingesetzt. Jedoch wird die
Kompensierung mit einem Strom proportional zu dem
Differenzierwert des Drehmoments hauptsächlich verfolgt, um
den Einfluß der Trägheitskraft des Motors 1 zu
berücksichtigen, wie in der geprüften japanischen Patent-Ver
öffentlichung Nr. 3-42235 beschrieben, und nicht zum
Kompensieren der statischen Reibung des Lenksystems. Demnach
wird das Trägheitsmoment des Motors in zu starkem Maße dann
kompensiert, wenn ein Trägheits-Kompensationsstrom Ij zum
Kompensieren des Trägheitsmoments des Motors 1 gemäß dem
Stand der Technik zu einem Strom addiert wird, der
proportional zu dem Differenzierwert des Drehmoments ist, was
zu einem nicht stetigen Lenkgefühl oder der Oszillation eines
Motorstroms führt.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der
Erzielung einer Lösung der obigen Probleme zum Verbessern des
Lenkgefühls durch Schätzen der statischen Reibung des
Lenksystems unter Kompensieren dieser statischen Reibung.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein
elektrisches Lenkservosystem geschaffen, das eine Vorrichtung
zum Erhalten eines Schätzwerts der statischen Reibung eines
Lenksystems enthält sowie eine Vorrichtung zum Kompensieren
der statischen Reibung des Lenksystems auf der Grundlage
dieses Schätzwerts der statischen Reibung.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird
ein elektrisches Servolenksystem geschaffen, derart, daß eine
Zunahme des Lenkdrehmoments aufgrund der statischen Reibung
dann, wenn ein Fahrer mit dem Betreiben eines Lenkrads
beginnt, durch Extrahieren der Flanke eines Lenkrad-Detek
tionswerts detektiert wird, damit die statische Reibung
des Lenksystems geschätzt wird.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird
ein elektrisches Lenkservosystems geschaffen, derart, daß die
Flanke der Winkelgeschwindigkeit der Lenksystems durch
Extrahieren der Flanke der Motorwinkelgeschwindigkeit, der
elektromotorischen Gegenkraft oder der
Lenkwinkelgeschwindigkeit extrahiert wird, damit die
statische Reibung des Lenksystems geschätzt wird.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird
ein elektrisches Lenkservosystem geschaffen, derart, daß eine
Zunahme der Lenkhilfskraft aufgrund der statischen Reibung
bei Beginn der Handhabung des Lenkrads durch den Fahrer durch
Extrahieren der Flanke des Motorstroms extrahiert wird, damit
die statische Reibung des Lenksystems geschätzt wird.
Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird
ein elektrisches Lenkservosystem geschaffen, derart, daß die
Flanke des Lenkkraft-Detektionswerts oder dergleichen durch
ein Hochpaßfilter extrahiert wird.
Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird
ein elektrisches Lenkservosystem geschaffen, derart, daß die
Zeitkonstante des Hochpaßfilters nahezu gleich der
mechanischen Zeitkonstante oder der Beschleunigungskonstante
des Motors bestimmt ist.
Gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird
ein elektrisches Servolenksystem geschaffen, derart, daß die
Flanke bzw. der Rand während einem Zeitintervall extrahiert
wird, ausgehend von der Zeit, zu der der Fahrer mit der
Handhabung des Lenkrads beginnt, bis zu der Zeit, wenn sich
der Motor zu drehen beginnt, durch Multiplizieren des obigen
Flankenextrahierwerts mit einer vorgegebenen Funktion der
Motorwinkelgeschwindigkeit, der elektromotorischen
Motorgegenkraft oder der Lenkwinkelgeschwindigkeit, damit die
statische Reibung des Lenksystems geschätzt wird.
Gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein
elektrisches Lenkservosystem geschaffen, derart, daß ein
oberer Wert für den Schätzwert der statischen Reibung
vorgesehen ist, und der obere Grenzwert wird dann
beibehalten, wenn der Schätzwert der statischen Reibung
größer als der obere Grenzwert ist.
Gemäß einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird
ein elektrisches Servolenksystem geschaffen, derart, daß die
statische Reibung des Lenksystems durch positive
Gegenkopplung bzw. eine Rückkopplung des Schätzwerts der
statischen Reibung kompensiert wird.
Gemäß einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird
ein elektrisches Servolenksystem geschaffen, derart, daß die
Verstärkung der positiven Gegenkopplung bzw. Rückkopplung so
bestimmt ist, daß der Schätzwert der statischen Reibung und
das Motorausgangsdrehmoment nahezu gleich zueinander sind.
Gemäß einem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein
elektrisches Servolenksystem geschaffen, derart, daß die
Kompensation der statischen Reibung durch mindestens einen
Term erzielt wird, der proportional zu dem Schätzwert der
statischen Reibung ist, sowie einem Term zum Kompensieren der
Nichtlinearität des Motors oder eines
Motoruntersetzungsgetriebes zum Unterbinden der statischen
Reibung des Lenksystems unabhängig von der Nichtlinearität
des Motors oder des Motorreduziergetriebes.
Gemäß einem zwölften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird
ein elektrisches Servolenksystem geschaffen, derart, daß der
Term zum Kompensieren der Nichtlinearität des Motors oder des
Motoruntersetzungsgetriebes dann eingesetzt wird, wenn der
Schätzwert der statischen Reibung größer als ein vorgegebener
Wert ist.
Gemäß einem dreizehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung
wird ein elektrisches Servolenksystem geschaffen, derart, daß
der Term proportional zu dem Schätzwert der statischen
Reibung mit einer vorgegebenen Funktion multipliziert wird,
zum Kompensieren der Nichtlinearität des Motors oder des
Motoruntersetzungsgetriebes zum Unterbinden der statischen
Reibung des Lenksystems unabhängig von der Nichtlinearität
des Motors oder des Motoruntersetzungsgetriebes.
Gemäß einem vierzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung
wird ein elektrisches Servolenksystem geschaffen, derart, daß
ein oberer Grenzwert vorgesehen ist, von mindestens einem
oder jedem Term entnommen aus der Gruppe Kompensation der
statischen Reibung, Term proportional zu dem Schätzwert der
statischen Reibung und Term zum Kompensieren der
Nichtlinearität des Motors oder des
Motoruntersetzungsgetriebes.
Gemäß einem fünfzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung
wird ein elektrisches Servolenksystem geschaffen, derart, daß
mindestens für die statische Reibungskompensation oder den
Term proportional zu dem Schätzwert der statischen Reibung
bzw. dem Term zum Kompensieren der Nichtlinearität des Motors
oder des Motoruntersetzungsgetriebes eine Multiplikation mit
einer vorgegebenen Funktion der Motorwinkelgeschwindigkeit,
der elektromotorischen Motorgegenkraft oder der
Lenkwinkelgeschwindigkeit zum Kompensieren der statischen
Reibung erfolgt.
Gemäß einem sechzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung
wird ein elektrisches Servolenksystem geschaffen, derart, daß
bei mindestens einer oder bei sämtlichen Größen für die
statische Reibungskompensation, dem Term proportional zu dem
Schätzwert der statischen Reibung und dem Term zum
Kompensieren der Nichtlinearität des Motors oder des
Motoruntersetzungsgetriebes eine Veränderung gemäß der
Wagengeschwindigkeit oder der Motorgeschwindigkeit erfolgt,
zum Durchführen einer Kompensation der statischen Reibung in
Übereinstimmung mit der Wagengeschwindigkeit oder der
Motorgeschwindigkeit.
Gemäß einem siebzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung
wird ein elektrisches Servolenksystem geschaffen, derart, daß
eine oder alle der Funktionen im Zusammenhang mit der
Motorwinkelgeschwindigkeit, der elektromotorischen
Motorgegenkraft oder der Lenkwinkelgeschwindigkeit, der
Verstärkung der positiven Gegenkopplung, dem Term zum
Kompensieren der Nichtlinearität des Motors oder des
Motoruntersetzungsgetriebes die vorgegebene Funktion für das
Kompensieren der Nichtlinearität des Motors oder des
Motoruntersetzungsgetriebes und der obere Grenzwert gemäß der
Wagengeschwindigkeit und der Motorgeschwindigkeit geändert
wird, zum Durchführen einer Kompensation der statischen
Reibung in Übereinstimmung mit der Wagengeschwindigkeit und
der Motorgeschwindigkeit.
Gemäß einem achtzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung
wird ein elektrisches Servolenksystem geschaffen, derart, daß
die dynamische Reibung oder das Trägheitsmoment des
Lenksystems kompensiert werden, auf der Grundlage der
Winkelgeschwindigkeit oder Winkelbeschleunigung des Motors
oder der Winkelgeschwindigkeit oder Winkelbeschleunigung der
Lenkung, und die statische Reibung des Lenksystems wird auf
der Grundlage des Schätzwerts der statischen Reibung des
Lenksystems kompensiert.
Gemäß einem neunzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung
wird ein elektrisches Servolenksystem geschaffen, derart, daß
der Term zum Kompensieren der dynamischen Reibung und der
Term zum Kompensieren der statischen Reibung so gewichtet
sind, daß einer der beiden Kompensationsterme ausgewählt ist.
Gemäß einem zwanzigsten Aspekt der vorliegenden Erfindung
wird ein elektrisches Servolenksystem geschaffen, derart, daß
der Term zum Kompensieren der dynamischen Reibung, der Term
proportional zu dem Schätzwert der statischen Reibung und der
Term zum Kompensieren der Nichtlinearität des Motors oder des
Motoruntersetzungsgetriebes so gewichtet sind, daß mindestens
einer von diesen selektiv eingesetzt wird.
Die obigen und weiteren Aufgaben, Vorteile und Merkmale der
vorliegenden Erfindung ergeben sich anhand der folgenden
Beschreibung im Zusammenhang mit der beliegenden Zeichnung;
es zeigen:
Fig. 1 ein Diagramm zum Darstellen des Gesamtaufbaus eines
elektrischen Servolenksystems gemäß der
Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ein Schaltungsblockschaltbild des Controllers des
elektrischen Servolenksystems gemäß der
Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 ein Regelblockschaltbild des elektrischen
Servolenksystems gemäß der Ausführungsform 1 der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 ein Flußdiagramm zum Erläutern des Betriebs des
elektrischen Servolenksystems gemäß der
Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5(a), 5(b) und 5(c) Diagramme zum Darstellen der
Signalform des Lenkdrehmoments und des Schätzwerts
der statischen Reibung im Zeitpunkt des Betätigens
eines Lenkrads mit großer Reibung;
Fig. 6 ein Diagramm zum Darstellen der Kennlinien eines
Hochpaßfilters gemäß der Ausführungsform 1 der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 ein Diagramm zum Erläutern des Reibungsdrehmoments
eines Motors gemäß der Ausführungsform 1 der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 8 ein Diagramm zum Erläutern, wie ein Schätzwert
einer statischen Reibung gemäß der Ausführungsform
4 der vorliegenden Erfindung korrigiert wird;
Fig. 9 ein Diagramm zum Erläutern, wie ein
Reibungskompensationsstrom gemäß der
Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung
korrigiert wird;
Fig. 10 ein Flußdiagramm zum Erläutern, wie die Interferenz
eines Reibungskompensationsstroms gemäß der
Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung
vermieden wird;
Fig. 11 ein Diagramm zum Erläutern, wie das
Motorreibungsdrehmoment gemäß der Ausführungsform 7
der vorliegenden Erfindung korrigiert wird;
Fig. 12 ein Flußdiagramm zum Erläutern, wie das
Motorreibungsdrehmoment gemäß der Ausführungsform 7
der vorliegenden Erfindung korrigiert wird;
Fig. 13 ein Steuerblockschaltbild eines elektrischen
Servolenksystems nach dem Stand der Technik;
Fig. 14 ein Diagramm zum Erläutern des Betriebs der
Berechnungsvorrichtung für den Kompensationsstrom
der Coulomb'schen Reibung in dem elektrischen
Servolenksystem nach dem Stand der Technik;
Fig. 15 ein Diagramm zum Erläutern des Betriebs der
Berechnungsvorrichtung für den Trägheits-Kompen
sationsstrom in dem elektrischen
Servolenksystem nach dem Stand der Technik;
Fig. 16 ein Diagramm zum Erläutern des Betriebs der
Berechnungsvorrichtung für den Kompensationsstrom
der Flüssigkeitsreibung in dem elektrischen
Servolenksystem nach dem Stand der Technik;
Fig. 17 ein Diagramm zum Erläutern des Betriebs der
Berechnungsvorrichtung für den Lenkkraft-Hilfsstrom
in dem elektrischen Servolenksystem nach dem Stand
der Technik; und
Fig. 18 ein Diagramm zum Darstellen eines Reibungsmodells.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben.
In der folgenden Beschreibung sind die gleichen Elemente wie
im Stand der Technik anhand derselben Bezugszeichen
bezeichnet, und ihre Beschreibung wird weggelassen.
Die Fig. 1 zeigt ein Diagramm zum Darstellen des
Gesamtablaufs eines elektrischen Servolenksystems gemäß der
Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. In der Fig. 1
bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen mit einem Lenksystem
verbundenen Motor, 11 ein Lenkrad, 12 eine mit dem Lenkrad 11
verbundene Lenkwelle, 13 einen Wagengeschwindigkeitssensor
zum Detektieren der Geschwindigkeit eines Automobils durch
Detektieren der Drehung einer nicht gezeigten Übertragung, 14
einen mit der Lenkwelle verbundenen Drehmomentsensor zum
Detektieren des Lenkdrehmoments eines Fahrers, 15 ein
Motoruntersetzungsgetriebe (auf das hier nachfolgend auf
"Untersetzungsgetriebe" Bezug genommen wird) zum Übertragen
des Ausführungsdrehmoments des Motors 1 an die Lenkwelle 12,
16 einen Controller zum Treiben und Steuern des Motors 1 auf
der Grundlage der Signale von dem Wagengeschwindigkeitssensor
13, dem Drehmomentsensor 14 und dergleichen, und 17 eine
Batterie als Energiequelle für den Controller 16.
Die Fig. 2 zeigt ein Diagramm zum Darstellen des Aufbaus der
Hardware des Controllers 16. In Fig. 2 bezeichnet das
Bezugszeichen 21 eine Motorantriebsschaltung bestehend aus zu
einer Brücke geschalteten Power-M0SFETs zum Zuführen eines
Antriebsstroms zu dem Motor 1, 23 einen FET-Treiber zum
Treiben der Power-MOSFET-Einheiten, 23 eine Motorstrom-Detek
tionsschaltung zum Umsetzen eines in den Motor 1
fließenden Stroms in eine vorgegebene Spannung und zum
Ausgeben derselben als ein bei dem Motor detektierter Strom
Im, 24 einen Motoranschluß-Spannungsdetektionsschaltung zum
Detektieren und Ausgeben positiver und negativer
Anschlußspannungen (Motoranschlußspannungen) Vm1 und Vm2 des
Motors 1, und 25 einen Kondensator zum Glätten der Spannung
der Bewegung 17 und zum Abgeben einer Gleichspannung an die
Motorantriebsschaltung 21. Das Bezugszeichen 26 bezeichnet
einen Mikrocomputer zum Steuern der FET-Treiber 92 auf der
Grundlage des Motordetektionsstroms Im, der
Motoranschlußspannungen Vm1 und Vm2, der Ausgangsgröße des
Drehmomentsensors 14, die über eine Drehmomentsensor-Ein
gangsschaltung 27 eingegeben wird, und der Ausgangsgröße
des Wagengeschwindigkeitssensors 13, die über eine
Wagengeschwindigkeitssensor-Eingangsschaltung 28 eingegeben
wird, und zwar für den Antrieb und das Steuern des Motors 1.
Der Mikrocomputer 26 enthält einen ROM-Speicher 31 zum
speichern eines Steuerprogramms und dergleichen, sowie einen
RAM-Speicher 32 zum zeitweisen Speichern von Dünnfilm wie den
Motordetektionsstrom Im und die Motoranschlußspannungen Vm1
und Vm2, einen PWM-Modulator 33, der mit dem FET-Treiber 22
verbunden ist, zum Erzeugen von Pulsen für die PWM-Steuerung
des Motors 1, einen Eingangs/Ausgangsanschluß 34, der mit dem
Wagengeschwindigkeitssensor 13 über die
Wagengeschwindigkeitssensor-Eingangsschaltung 28 verbunden
ist, einen A/D-Umsetzer 35, der mit der Motorstrom-Detek
tionsschaltung 23 und der Motoranschlußspannungs-Detek
tionsschaltung 24 und mit dem Drehmomentsensor über die
Drehmomentsensor-Eingangsschaltung 27 verbunden ist, sowie
einen Zeitgeber 36, der zum Steuern eines Steuerzyklus
eingesetzt wird, und eine CPU-Einheit 37 zum Steuern dieser
Elemente.
Die Fig. 3 zeigt ein Diagramm zum Darstellen des Aufbaus der
in dem ROM-Speicher 31 gespeicherten und für die
Lenksteuerung eingesetzten Software, und die Fig. 4 zeigt ein
Flußdiagramm zum Erläutern des Softwareablaufs. In Fig. 3
bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Motor, 2 eine
Berechnungsvorrichtung für die Motorwinkelgeschwindigkeit, 3
eine Berechnungsvorrichtung für die
Motorwinkelbeschleunigung, 4 eine Berechnungsvorrichtung für
den Kompensationsstrom der Coulomb'schen Reibung, 5 eine
Berechnungsvorrichtung für den Kompensationsstrom der
Flüssigkeitsreibung, 6 eine Berechnungsvorrichtung für den
Trägheits-Kompensationsstrom, 7 eine Berechnungsvorrichtung
für den Lenkkraft-Hilfsstrom und 8 eine
Stromsteuervorrichtung. Das Bezugszeichen 9 bezeichnet eine
Berechnungsvorrichtung der statischen Reibung zum Berechnen
eines Schätzwerts Tf der statischen Reibung des Lenksystems
anhand eines Lenkdrehmoments Vt des Drehmomentsensors 14, und
10 bezeichnet eine Berechnungsvorrichtung für den
Kompensationsstrom der statischen Reibung zum Berechnen eines
Kompensationsstroms der statischen Reibung If zum
Kompensieren der statischen Reibung des Lenksystems auf der
Grundlage eines Schätzwerts der statischen Reibung Tf von der
Berechnungsvorrichtung der statischen Reibung 9 sowie einer
Wagengeschwindigkeit Vf, die anhand der Ausgangsgröße des
Wagengeschwindigkeitssensors 13 erhalten wird.
Nun erfolgt nachfolgend eine Beschreibung des Betriebs des
elektrischen Servolenksystems nach Ausführungsform 1 auf der
Grundlage des Flußdiagramms nach Fig. 4 unter Bezug auf die
Fig. 1 bis 3. Ein Zugriff auf die Programme der Fig. 4
erfolgt in Intervallen zu einem vorgegebenen Zeitpunkt
ausgehend von einem übergeordneten Programm zum Steuern eines
Durchführungszyklus unter Einsatz eines Zeitgebers 36.
In dem ersten Schritt S1 erfolgt ein Umsetzen eines
Motordetektionsstroms Im Motorstrom-Detektionsschaltung 23,
der Motoranschlußspannungen Vm1 und Vm2 von der
Motoranschlußspannungs-Detektionsschaltung 24 und eines
Lenkdrehmoments Vd von dem Drehmomentsensor 14, die sämtlich
bei dem Mikrocomputer 26 eingegeben werden, und zwar in
digitale Dünnfilm durch den AD-Umsetzer 35, und die digitalen
Daten werden in den RAM-Speicher 32 gelesen. Im nachfolgenden
Schritt S2 wird eine Wagengeschwindigkeit Vs durch Messen des
Zyklus der Ausgangspulse des Wagengeschwindigkeitssensors 13
berechnet, die bei dem Eingangs/Ausgangsanschluß 34
eingegeben werden, und das Ergebnis der Berechnung wird in
dem RAM-Speicher 32 gespeichert.
Nach dem Abschluß des Datenlesens wird im Schritt S3 die
elektromotorische Gegenkraft Ve des Motors 1 anhand der
Motoranschlußspannungen Vm1 und Vm2 sowie eines
Motordetektionsstroms Im durch die Berechnungsvorrichtung der
Motorwinkelgeschwindigkeit 2 nach Fig. 3 berechnet, damit
eine Motorwinkelgeschwindigkeit ω erhalten wird. Das
Verfahren zum Berechnen der Winkelgeschwindigkeit ω ist
dasselbe wie bei dem Stand der Technik, und es basiert auf
der folgenden Gleichung (3):
ω = ((Vm1-Vm2)-Im.Ra)/Ke
derart, daß ω die Motorwinkelgeschwindigkeit (rad/s) ist, Vm1
eine positive Anschlußspannung des Motors (V) ist, Vm2 eine
negative Anschlußspannung des Motors (V) ist, Im ein
Motordetektionsstrom (A) ist, Ra ein
Motorwicklungswiderstandswert (Ω) ist, und Ke eine Konstante
einer elektromotorisch Motorgegenkraft (V.s/rad) ist.
Im Schritt S4 berechnet die Berechnungsvorrichtung der
Motorwinkelbeschleunigung 3 die im obigen Schritt S3
erhaltene Motorwinkelgeschwindigkeit ω, damit ein Schätzwert
der Motorwinkelbeschleunigung (dω/dt) erhalten wird.
Im Schritt S5 berechnet die Berechnungsvorrichtung der
statischen Reibung 9 einen Schätzwert Tf der statischen
Reibung des Lenksystems anhand eines Lenkdrehmoments Vt von
dem Drehmomentsensor 14. Der Betrieb nach Schritt S5 wird
detaillierter unter Bezug auf die Fig. 5(a), 5(b), 5(c) und 6
beschrieben.
Fig. 5(a) zeigt ein Diagramm zum Darstellen der Signalform
eines Lenkdrehmoments dann, wenn der Fahrer das Lenkrad bei
einer neutralen Stelle betätigt, die Fig. 5(b) zeigt ein
Diagramm zum Darstellen des Schätzwerts der statischen
Reibung, die hier später beschrieben wird, und die Fig. 5(c)
zeigt ein Diagramm zum Darstellen der Änderungen des
Lenkwinkels. Selbst wenn der Lenkwinkel des Lenkrads 11 so
klein ist, daß sich das Lenkrad 11 kaum bewegt und die
statische Reibung des Lenksystems groß ist, wie in der
Fig. 5(a) anhand eines mit einer gestrichelten Linie eingekreisten
Abschnitts gezeigt, erhöht sich das Lenkdrehmoment. Ist das
Lenkdrehmoment durch den Einfluß der statischen Reibung
erhöht, so beginnt sich der Motor 1 zu drehen, und die
Änderung des Lenkdrehmoments ist stärker als diejenige nach
dem Beginn der Änderung des Lenkwinkels. Anschließend wird
die statische Reibung des Lenksystems durch Extrahieren des
Rands bzw. der Flanke des Lenkdrehmoment-Detektionswerts
geschätzt. Ein wie in Fig. 6 gezeigtes Hochpaßfilter wird zum
Extrahieren der Flanke eingesetzt. Indem die Zeitkonstante
des Hochpaßfilters nahezu gleich der mechanischen
Zeitkonstante oder der Beschleunigungskonstante des Motors 1
(beispielsweise einige Millisekunden) ist, ändert sich der
Schätzwert der statischen Reibung Tf unter Nachführung gemäß
einer Änderung in dem Lenkdrehmoment-Detektionswert, und er
konvergiert zu dem Wert "0" dann, wenn sich der Motor - wie
in Fig. 5(b) gezeigt - zu drehen beginnt. Im Schritt S5 wird
die Flanke des Lenkdrehmoment-Detektionswert zum Schätzen der
statischen Reibung des Lenksystems geschätzt, und das
Schätzergebnis wird in dem RAM-Speicher 32 als Schätzwert der
statischen Reibung Tf gespeichert.
In den Schritten S6, S7, S8 und S9 berechnet - wie im Stand
der Technik - die in Fig. 1 gezeigte Berechnungsvorrichtung
für den Lenkkraft-Hilfsstrom 7 einen Lenkkraft-Hilfsstrom If
zum Unterstützen der Lenkkraft des Fahrers, und die
Berechnungsvorrichtung 4 für den Kompensationsstrom der
Coulomb'schen Reibung, die Berechnungsvorrichtung 5 für den
Kompensationsstrom der Flüssigkeitsreibung und die
Berechnungsvorrichtung 6 für den Trägheits-Kompensationsstrom
berechnen einen Kompensationsstrom der Coulomb'schen Reibung
Ic zum Kompensieren der Coulomb'schen Reibung in dem
Lenksystem, einen Kompensationsstrom der Flüssigkeitsreibung
Id zum Kompensieren der Flüssigkeitsreibung sowie einen
Trägheits-Kompensationsstrom Ij zum Kompensieren des
Trägheitsmoments Ij (vgl. Fig. 17, 14, 16 und 15).
Im Schritt S10 berechnet die Berechnungsvorrichtung für den
Kompensationsstrom der statischen Reibung 10 einen
Kompensationsstrom der statischen Reibung If zum Kompensieren
der statischen Reibung des Lenksystems auf der Grundlage des
Schätzwerts der statischen Reibung Tf von der
Berechnungsvorrichtung der statischen Reibung 9 sowie einer
Wagengeschwindigkeit Vs, die anhand der Ausgangsgröße des
Wagengeschwindigkeitssensors 13 gewonnen wird.
Es besteht die Zielvorstellung, daß während dem Fahren das
Lenkgefühl im Zentrum erleichtert sein sollte, d. h. ein
Lenkgefühl in dem Zeitpunkt einer geringfügigen Verschiebung
des Lenkrads um eine Neutralposition, und wird das Lenkrad in
einem großen Umfang gedreht, so sollte das Lenkdrehmoment in
Übereinstimmung mit dem Lenkwinkel zunehmen. Jedoch wird bei
dem elektrischen Servolenksystem aufgrund der Übertragung der
Reibung des Motors 1 oder des Untersetzungsgetriebes 15 zu
der Lenkwelle 12 die statische Reibung im Vergleich zu dem
Fall größer ist, daß ein hydraulisches Servolenksystem oder
Servolenksystem nicht beaufschlagt ist, und das Lenkgefühl im
Zentrum wird schlecht. Im Schritt S10 wird ein
Kompensationsstrom der statischen Reibung If berechnet, und
zwar zum Kompensieren der statischen Reibung des Lenksystems,
und es erfolgt ein Kompensieren der statischen Reibung des
Lenksystems mit diesem Kompensationsstrom der statischen
Reibung If zum Verbessern des Lenkgefühls im Zentrum.
Bei Betrachtung des Gesamtaufbaus des elektrischen
Servolenksystems nach Fig. 1 wird dann, wenn die statische
Reibung des Lenksystems auftritt, ein Strom zum Unterbinden
der statischen Reibung zu dem Strom des Motors 1 addiert, um
die statische Reibung mit dem Ausgangsdrehmoment des Motors 1
auszugleichen, wodurch es möglich ist, die statische Reibung
des Lenksystems zu kompensieren. Bei dieser Ausführungsform 1
wird ein Strom, der sowohl anhand eines Terms proportional zu
dem Schätzwert der statischen Reibung und einem Term zum
Kompensieren der Nichtlinearität des Motors und des
Motoruntersetzungsgetriebes erhalten wird, wie anhand der
folgenden Gleichung (4) gezeigt, als Kompensationsstrom der
statischen Reibung If herangezogen, damit die statische
Reibung des Lenksystems kompensiert wird,
If = (Tf/Kt.n) + (TL/Kt).sgn(Tf-Dz) (4)
derart, daß If der Kompensationsstrom der statischen Reibung
(A) ist, Kt eine Motordrehmomentkonstante (Nm/A) ist, Kt eine
negative Anschlußspannung des Motors (V) ist, n ein
Motoruntersetzungsverhältnis ist, Tf ein Schätzwert der
statischen Reibung des Lenksystems (Nm) ist, TL ein
Reibungsdrehmoment des Motors oder des Untersetzungsgetriebes
(Nm) ist und Dz ein Unempfindlichkeitsbereich des
Reibungsdrehmoments (Nm) ist.
Nachfolgend wird hier die obige Gleichung (4) detailliert
beschrieben.
Ist die Beziehung zwischen dem Motordetektionsstrom Im und
dem Motorausgangsdrehmoment Tm bei der Lenkwelle 12 (nach der
Geschwindigkeitsuntersetzung) linear, so läßt sich die
folgende Gleichung (5) formulieren,
Tm = n.Im.Kt (5)
derart, daß Tm ein Motorausgangsdrehmoment bei der Lenkwelle
(Nm) und Im ein Motordetektionsstrom (A) ist.
Zum Unterdrücken der statischen Reibung des Lenksystems mit
dem Ausgangsdrehmoment des Motors, kann die statische Reibung
des Lenksystems gleich zu dem Motorausgangsdrehmoment bei der
Lenkwelle ausgebildet sein. Demnach wird in der obigen
Gleichung (5) bei Tf = Tm der erste Term auf der rechten
Seite der obigen Gleichung (4) erhalten.
Tatsächlich ist die Beziehung zwischen dem
Motordetektionsstrom Im und dem Motorausgangsdrehmoment Tm
bei der Lenkwelle nicht linear, und zwar aufgrund des
Einflusses der Reibung des Motors 1 oder des
Untersetzungsgetriebes 15, wie in Fig. 7 gezeigt. Der zweite
Term auf der rechten Seite der obigen Gleichung (4) dient zum
Kompensieren dieser Nichtlinearität. Übersteigt der
Schätzwert der statischen Reibung Tf des Lenksystems einen
vorgegebenen Unempfindlichkeitsbereich Dz, so wird ein Strom
gleich dem Reibungsdrehmoment TL des Motors 1 oder des
Untersetzungsgetriebes 15 in derselben Richtung wie Tf gemäß
dem obigen zweiten Term addiert. Der oben genannte
Unempfindlichkeitsbereich Dz wird in einem Umfang gesetzt
(beispielsweise 0,2 bis 0,3 Nm), der den Einfluß von Rauschen
in dem Schätzwert der statischen Reibung Tf des Lenksystems
unterdrückt, und derart, daß der Fahrer dieses während dem
Handhaben des Lenkrads nicht fühlt.
Im Schritt S11 addiert die Stromsteuervorrichtung 8 die oben
erhaltenen Ströme Is, Ic, Id, Ij und If zum Berechnen des
Tagesstroms Isum des Motors 1. Im nachfolgenden Schritt S12
wird eine Regelung (Engl.: feedback control) wie eine
Proportional/Integrier-Regelung so durchgeführt, daß der
Targetstrom bzw. Stellstrom Isum und der Motordetektionsstrom
Im gleich zueinander sind, und das Tastverhältnis zum
Antreiben des Motors 1 wird bestimmt. Im Schritt S13 wird das
oben genannte Tastverhältnis in dem PWM-Modulator 33 zum
Treiben der Motortreiberschaltung 21 über den FET-Treiber 22
gesetzt. Die obigen Schritte S12 und S13 sind zu der
Stromsteuervorrichtung B nach Fig. 1 äquivalent.
Bei dem elektrischen Servolenksystem nach Fig. 1 schätzt die
Berechnungsvorrichtung der statischen Reibung 9 die statische
Reibung des Lenksystems durch Extrahieren der Flanke des
Detektionswerts des Lenkdrehmoments Vt, damit ein Schätzwert
der statischen Reibung Tf erhalten wird, und die
Berechnungsvorrichtung für den Kompensationsstrom der
statischen Reibung 10 kompensiert die statischen Reibung des
Lenksystems auf der Grundlage des oben genannten Schätzwerts
der statischen Reibung Tf. Demnach läßt sich das Lenkgefühl
im Zentrum verbessern. Ferner läßt sich aufgrund der
Tatsache, daß sich durch Einsatz der
Motorwinkelgeschwindigkeit und -winkelbeschleunigung die
dynamische Reibung, die statische Reibung und das
Trägheitsmoment des Lenksystems sämtlich durch Kombinieren
üblicher Steuervorgänge regeln lassen, nicht nur das
Lenkgefühl im Zentrum verbessern, sondern es läßt sich auch
ein gutes Lenkgefühl unter allen Lenkbedingungen erzielen.
Weiterhin tritt aufgrund der Tatsache, daß ein neuer Sensor
nicht erforderlich ist, keine Zunahme der Kosten auf.
Gemäß der obigen Ausführungsform 1 wird die statische Reibung
des Lenksystems durch Extrahieren der Flanke des
Lenkdrehmoment-Detektionswerts Vf geschätzt. Dieselbe Wirkung
läßt sich durch Extrahieren der Flanke der
Winkelgeschwindigkeit des Lenksystems erzielen. Die
Winkelgeschwindigkeit kann die Motorwinkelgeschwindigkeit ω,
die elektromotorische Rückkraft Ve, die Lenkgeschwindigkeit
oder dergleichen sein. In dieser Ausführungsform 2 wird die
statische Reibung des Lenksystems durch Extrahieren der
Flanke der Winkelgeschwindigkeit des Lenksystems geschätzt.
Demnach läßt sich die statische Reibung schätzen, ohne daß
sie von Rauschen des Drehmomentsensors 14 beeinflußt wird.
Bei der obigen Ausführungsform 1 wird die statische Reibung
des Lenksystems durch Extrahieren der Flanke des
Lenkdrehmoment-Detektionswerts Vf geschätzt. Dieselbe Wirkung
läßt sich durch Extrahieren der Flanke eines Motorstroms
erhalten. Der Motorstrom umfaßt nicht nur einen
Motordetektionsstrom Tm, sondern auch einen
Kompensationsstrom wie einen Lenkkraft-Hilfsstrom Is.
Beispielsweise kann dann, wenn ein Kompensationsstrom der
statischen Reibung If auf der Grundlage der Flanke eines
Lenkkraft-Hilfsstroms Is berechnet wird, der einen Strom zum
Bilden eines Motorstellstroms Isum darstellt, eine geeignete
Kompensation der statischen Reibung bei der Lenkhilfskraft
durchgeführt werden, da sich der Kompensationsstrom der
statischen Reibung If in Übereinstimmung mit der
Lenkhilfskraft ändert, bei einer Wagengeschwindigkeit Vs, wie
in Fig. 17 gezeigt.
Wird der Kompensationsstrom der statischen Reibung If auf der
Grundlage eines Motorstellstroms Isum oder eines
Motordetektionsstroms Im berechnet, so läßt sich die
statische Reibung des Motors 1 genauer kompensieren, da die
statische Reibung während einem Zeitintervall detektiert und
kompensiert wird, das von der Zeit ausgeht, zu der
Elektrizität dem Motor 1 zugeführt wird, bis zu der Zeit, zu
der sich der Motor 1 zu drehen beginnt.
Bei den obigen Ausführungsformen 1 bis 3 wird die statische
Reibung des Lenksystems durch Extrahieren der Flanke des
Lenkdrehmoments oder der Lenkgeschwindigkeit geschätzt. Der
Einfluß von Rauschen läßt sich eliminieren und die
Schrittgenauigkeit der statischen Reibung läßt sich
verbessern, wenn die statische Reibung anhand des
extrahierten Werts der Flanke geschätzt wird, und zwar durch
Multiplizieren des extrahierten Werts der Flanke mit einer
Fensterfunktion f(ω), die den Wert Null annimmt, wenn sich
der Motor 1 oder das Lenkrad 11 dreht. Es ist jede
Signalfunktion als derartige Fensterfunktion f(ω) akzeptabel,
wenn sie eine Motorwinkelgeschwindigkeit, eine
elektromotorische Rückkraft, eine Lenkgeschwindigkeit und
eine andere Geschwindigkeit des Lenksystems darstellt. Die
Fig. 8 zeigt ein Beispiel für den Fall, in dem die oben
genannte Fensterfunktion f(ω) eine Funktion der
Motorwinkelgeschwindigkeit ω darstellt. Die Fensterfunktion
f(ω) nimmt den Wert 1 dann an, wenn der Absolutwert der
Motorwinkelgeschwindigkeit ω gleich oder kleiner als ωp ist,
und sie nimmt schnell den Wert Null dann an, wenn der
Absolutwert der Motorwinkelgeschwindigkeit ω den Wert ωp
übersteigt. Der obige Wert ωp ist auf eine solche geringe
Winkelgeschwindigkeit gesetzt, daß der Motor oder das Lenkrad
stoppt.
Bei dieser Ausführungsform 4 wird die statische Reibung mit
der Fensterfunktion f(ω) multipliziert, und die statische
Reibung des Lenksystems wird lediglich dann extrahiert, wenn
der Motor oder das Lenkrad stoppt, wodurch es möglich ist,
die statische Reibung genauer zu schätzen und das Lenkgefühl
weiter zu verbessern.
Tritt eine Fehlfunktion des Lenkdrehmomentsensors 14 aufgrund
einer Leitungstrennung auf, so nimmt der Lenkdrehmoment-Detek
tionswert übermäßig entlang einer rechten oder linken
Richtung abrupt zu, und der extrahierte Wert dieser Flanke,
d. h. der Schätzwert der statischen Reibung, nimmt ebenso
einer übermäßigen Wert zu. Im Ergebnis nimmt die
Kompensierung der statischen Reibung übermäßig zu, die
Lenkkraft wird zu leicht, und das Lenken wird zeitweise
instabil. Gemäß dieser Ausführungsform 4 wird die statische
Reibung mit der Fensterfunktion f(ω) multipliziert, und die
statische Reibung des Lenksystems wird lediglich dann
extrahiert, wenn der Motor oder das Lenkrad stoppt. Demnach
läßt sich eine übermäßige Zunahme der Kompensieren der Stand
der Technik im Zeitpunkt eines Fehlers vermeiden, und es läßt
sich ein sichereres elektrisches Servolenksystem
bereitstellen.
Gemäß der obigen Ausführungsform 4 wird ein Schätzwert der
statischen Reibung Tf durch Multiplizieren eines vorab
bestimmten Flankenextrahierwertes mit einer Funktion der
Geschwindigkeit des Lenksystems erhalten. Dieselbe Wirkung
läßt sich durch Multiplizieren eines Kompensationsstroms der
statischen Reibung If mit der obigen Fensterfunktion f(ω)
erzielen. Ferner wird gemäß dieser Ausführungsform 5, wie in
Fig. 9 gezeigt, ein Kompensationsstrom für die Coulomb'schen
Reibung Ic mit einer Fensterfunktion g(ω) zum Kompensieren
einer dynamischen Reibung multipliziert, die den Wert 1 dann
annimmt, wenn der Absolutwert der Motorwinkelgeschwindigkeit
ω größer als ωq ist, und die dann schnell zu Null wird, wenn
der Absolutwert der Motorwinkelgeschwindigkeit ω kleiner als
ωq ist, und die obige Fensterfunktion f(ω) wird mit einem
Kompensationsstrom der statischen Reibung If multipliziert,
so daß sich beide selektiv einsetzen lassen. Beispielsweise
dann, wenn gilt ωp = ωq, ist der Absolutwert der
Motorwinkelgeschwindigkeit ω kleiner als ωp, und es gilt
f(ω) = 1 und g(ω) = 0. Demnach wird eine Kompensation der
statischen Reibung durchgeführt. Ist der Absolutwert der
Motorwinkelgeschwindigkeit ω größer als ωq, so gilt f(ω) = 0
und g(ω) = 1. Demnach wird eine Kompensation der dynamischen
Reibung durchgeführt. Deshalb läßt sich eine Interferenz
zwischen der Kompensation der statischen Reibung und der
Kompensation der dynamischen Reibung vermeiden und das
Lenkgefühl läßt sich weiter verbessern.
Da sich die Kompensation der Flüssigkeitsreibung als
Kompensation der dynamischen Reibung betrachten läßt, kann
dieselbe Funktion wie die obige Funktion g(ω) so
multipliziert werden, daß sich die Kompensation der
Flüssigkeitsreibung und die Kompensation der statischen
Reibung selektiv durchführen läßt. Der zweite Term auf der
rechten Seite der obigen Gleichung (4) dient zum Kompensieren
des Reibungsdrehmoments des Motors 1, was hinsichtlich des
Zwecks zum selben Ergebnis wie ein Kompensationsstrom der
Coulomb'schen Reibung Ic führt. Demnach läßt sich die nahezu
selbe Wirkung dann erzielen, wenn die Fensterfunktionen f(ω)
und g(ω) so multipliziert werden, daß sich der zweite Term
auf der zweiten Seite der obigen Gleichung (4) und der
Kompensationsstrom der Coulomb'schen Reibung Ic selektiv
einsetzen lassen.
Gemäß dem obigen Beispiel werden die Fensterfunktionen f(ω)
und g(ω) mit linear ansteigenden und abfallenden Kennlinien
eingesetzt, so daß sich die Kompensation der
Flüssigkeitsreibung und die Kompensation der statischen
Reibung selektiv durchführen lassen. Es muß nicht besonders
betont werden, daß die Gewichtung mit ansteigenden oder
abfallenden Kennlinien im Hinblick auf die Eigenschaften des
Motors 1 und des Untersetzungsgetriebes 15 die Durchführung
einer präziseren Reibungskompensation ermöglicht.
Gemäß den obigen Ausführungsformen 4 und 5 wird die
vorgegebene Funktion für die Geschwindigkeit des Lenksystems
mit einem Schätzwert der statischen Reibung Tf oder einem
Kompensationsstrom einer statischen Reibung If multipliziert,
um einen nicht erforderlichen Betrieb zum Kompensieren der
statischen Reibung zu vermeiden. Dieselbe Wirkung läßt sich
dann erzielen, wenn eine Kompensation der statischen Reibung
selektiv unter Verfolgung einer bedingten Verzweigung
durchgeführt wird.
Die Fig. 10 zeigt ein Flußdiagramm zum Erläutern des Betriebs
dieser Ausführungsform. Ein Zugriff auf das Programm erfolgt
im Schritt S10 nach Fig. 4. Im Schritt S14 wird geprüft, ob
der Kompensationsstrom der Coulomb'schen Reibung Ic größer
als ein vorgegebener Wert Icth ist. Gilt Ic < Icth, so wird
im Schritt S15 der Kompensationsstrom der statischen Reibung
zu Null bestimmt, damit lediglich eine Kompensation der
dynamischen Reibung durchgeführt wird. Gilt Ic ≦ Icth, so
wird die Routine beendet.
Demnach wird gemäß dieser Ausführungsform 6 eine Kompensation
der statischen Reibung in Übereinstimmung mit der
Kompensationsgröße der dynamischen Reibung ohne Bezug auf
eine Tabelle für Fensterfunktionsdaten oder Multiplizieren
einer Fensterfunktion durchgeführt. Hierdurch läßt sich die
Last des Mikrocomputers 26 reduzieren.
Gemäß der obigen Ausführungsform 1 wird die Nichtlinearität
des Motors 1 anhand des zweiten Terms auf der rechten Seite
der obigen Gleichung (4) kompensiert. Eine Umsetztabelle zum
Erhöhen des Werts eines Kompensationsstroms der statischen
Reibung wird für den Fall, daß der berechnete Wert des
Kompensationsstroms der statischen Reibung klein ist, wie in
Fig. 11 gezeigt, in dem ROM-Speicher 31 gespeichert, und er
wird zum Umsetzen des Kompensationsstroms der statischen
Reibung in einem Wert zum Kompensieren der Nichtlinearität
des Motors 1 eingesetzt, wodurch die Nichtlinearität zwischen
dem Motordetektionsstrom Im und dem Motorausgangsdrehmoment
Tm ausgeglichen wird.
Das Verfahren zum Berechnen der Kompensation der statischen
Reibung gemäß dieser Ausführungsform 7 wird nachfolgend
detaillierter unter Bezug auf das in Fig. 12 gezeigte
Flußdiagramm beschrieben. Das Programm nach Fig. 12
entspricht dem Schritt S10 des in Fig. 4 gezeigten
Flußdiagramms und der Berechnungsvorrichtung für den
Kompensationsstrom der statischen Reibung 10 in dem in Fig. 1
gezeigten Blockschaltbild. Im Schritt S16 wird zunächst ein
Kompensationsstrom der statischen Reibung If1 anhand der
folgenden Gleichung (6) berechnet.
If1 = (Tf/Kt.n) (6)
If1 ist der erste Term auf der rechten Seite der obigen
Gleichung (4). In dem nachfolgenden Schritt S17 wird If1 in
einen tatsächlich eingesetzten Kompensationsstrom der
statischen Reibung If umgesetzt, beispielsweise auf der
Grundlage der Eigenschaften, die in der Umsetztabelle nach
Fig. 11 gezeigt sind. Die Umsetztabelle wird zum Umsetzen von
If1 in einen Wert eingesetzt, der durch Multiplizieren von
If1 mit einem Proportionalkoeffizienten erhalten wird, wenn
der Absolutwert von If1 gleich oder kleiner als ein
vorgegebener Wert If0 ist, sowie zum Umsetzen in einen Wert,
der sich mit einem kleinere Gradienten als der obige
Proportionalkoeffizient ändert, wenn der Absolutwert von If1
größer als der vorgegebene Wert If0 ist, damit die
Nichtlinearität bei dem Anstieg der Kennlinien des Motors 1
oder des Untersetzungsgetriebes 15 kompensiert wird. Die
anderen Prozeßschritte stimmen mit denjenigen der
Ausführungsform 1 überein.
Da sich bei dieser Ausführungsform 7 die Nichtlinearität des
Motors 1 oder des Untersetzungsgetriebes 15 genau
kompensieren lassen, läßt sich das Lenkgefühl weiter
verbessern.
Es kann ein oberer Grenzwert für den Schätzwert der
statischen Reibung vorgesehen sein, für das Bilden eines
Kompensationsstroms der statischen Reibung, einer
Kompensation der statischen Reibung, des Terms proportional
zu dem Schätzwert der statischen Reibung für die Kompensation
der statischen Reibung und den Term zum Kompensieren der
Nichtlinearität des Motors oder des Untersetzungsgetriebes,
so daß zumindest eine Größe oder alle gleich oder kleiner als
ein vorgegebener Wert sind, beispielsweise auf der Grundlage
des tatsächlich gemessenen Werts der statischen Reibung.
Aufgrund der hierdurch vermiedenen übermäßigen Kompensation
kann vermieden werden, daß das Lenkgefühl zu leicht wird oder
daß das Lenkdrehmoment oszilliert. Dieselbe Wirkung läßt sich
dann erzielen, wenn ein oberer Grenzwert für den
Kompensationsstrom der statischen Reibung vorgesehen ist.
Da die Tatsache berücksichtigt wird, daß sich die
Reibungskraft dann ändert, wenn eine Last ausgehend von der
Straßenoberfläche durch die Wagengeschwindigkeit verändert
ist, wird der Kompensationsstrom der statischen Reibung auf
der Grundlage der Wagengeschwindigkeit geändert, um eine
optimale Kompensation der statischen Reibung gemäß der
Wagengeschwindigkeit im Rahmen der Ausführungsform 9 zu
realisieren, wodurch es möglich ist, das Lenkgefühl weiter zu
verbessern. Selbst wenn eine andere Steuergröße - bzw.
Verstärkung wie diejenige der Berechnungsvorrichtung für den
Lenkkraft-Hilfsstrom 7 oder dergleichen gemäß der
Wagengeschwindigkeit geändert wird, läßt sich eine optimale
Kompensation der statischen Reibung realisieren.
Es ist auch eine Änderung der Regelverstärkung 1/(Kt.n) des
Schätzwerts der statischen Reibung gemäß der obigen Gleichung
(4) und des Reibungsdrehmoments TL zum Kompensieren der
Nichtlinearität des Motors 1 oder des Untersetzungsgetriebes
15 gemäß der Wagengeschwindigkeit vorstellbar. Die
Fensterfunktionen nach den Fig. 8 und 9, die Funktion zum
Bilden der Umsetztabelle nach Fig. 11 oder der obere
Grenzwert für den Schützwert der statischen Reibung oder
dergleichen gemäß der obigen Ausführungsform 8 können gemäß
der Wagengeschwindigkeit verändert werden.
Dieselbe Wirkung läßt sich erzielen, wenn die
Motorgeschwindigkeit anstelle der Wagengeschwindigkeit
eingesetzt wird.
Wie oben beschrieben, läßt sich gemäß dem ersten Aspekt der
vorliegenden Erfindung aufgrund der Tatsache, daß eine
Schätzung und Kompensierung der statischen Reibung und des
Lenksystems erfolgt, das Lenkgefühl wie das Lenkgefühl im
Zentrum verbessern.
Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung läßt sich
aufgrund der Tatsache, daß die statische Reibung des
Lenksystems durch Extrahieren der Flanke des Lenkkraft-Detek
tionswerts geschätzt wird, die statische Reibung des
Lenksystems ohne Bereitstellung eines neuen Sensors schätzen.
Gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung läßt sich
aufgrund der Tatsache, daß die statische Reibung des
Lenksystems durch Extrahieren der Flanke der
Motorwinkelgeschwindigkeit, der elektromotorischen Gegenkraft
des Motors oder der Lenkwinkelgeschwindigkeit geschätzt wird,
die statische Reibung des Lenksystems ohne Einfluß eines
Rauschens schätzen.
Gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung läßt sich
aufgrund der Tatsache, daß die statischen Reibung des
Lenksystems durch Extrahieren der Flanke des Motorstroms
geschätzt wird, die statische Reibung detektieren und
kompensieren, und zwar während einem Zeitintervall ausgehend
von der Zeit, zu der Elektrizität dem Motor zugeführt wird,
bis zu der Zeit, zu der sich der Motor zu drehen beginnt,
wodurch es möglich ist, die statische Reibung des Motors
genauer zu kompensieren.
Gemäß dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung kann
aufgrund der Tatsache, daß die Flanke über einen
Hochpaßfilter extrahiert wird, die statische Reibung des
Lenksystems mit einer einfachen Struktur geschätzt werden.
Gemäß dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann
aufgrund der Tatsache, daß die Zeitkonstante des
Hochpaßfilters nahezu gleich zu der mechanischen
Zeitkonstante oder zu der Beschleunigungskonstante des Motors
ausgebildet ist, die statische Reibung des Lenksystems genau
geschätzt werden.
Gemäß dem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann
aufgrund der Tatsache, daß der extrahierte Wert der Flanke
mit einer vorgegebenen Funktion der
Motorwinkelgeschwindigkeit, der elektromotorischen Gegenkraft
des Motors oder der Lenkwinkelgeschwindigkeit zum Schätzen
der statischen Reibung des Lenksystems extrahiert wird, die
statische Reibung des Lenksystems genau geschätzt werden.
Gemäß dem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung läßt sich
aufgrund der Tatsache, daß ein oberer Grenzwert für den
Schätzwert der statischen Reibung vorgesehen ist, eine
übermäßige Kompensation vermeiden.
Gemäß dem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung läßt sich
aufgrund der Tatsache, daß die statische Reibung des
Lenksystems durch Durchführen einer Regelung für den
Schätzwert der statischen Reibung kompensiert wird, das
Lenkgefühl wie das Lenkgefühl im Zentrum ohne Bereitstellung
eines neuen Sensors verbessern.
Gemäß dem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung läßt sich
aufgrund der Tatsache, daß die Regelverstärkung so bestimmt
ist, daß der Schätzwert der statischen Reibung und das
Motorausgangsdrehmoment nahezu gleich zueinander sind, die
statische Reibung des Lenksystems genau kompensieren.
Gemäß dem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung läßt sich
aufgrund der Tatsache, daß die Kompensation der statischen
Reibung anhand mindestens eines Terms proportional zu dem
Schätzwert der statischen Reibung und eines Terms zum
Kompensieren der Nichtlinearität des Motors oder des
Motoruntersetzungsgetriebe erhalten wird, die statische
Reibung des Lenksystems genau kompensieren.
Gemäß dem zwölften Aspekt der vorliegenden Erfindung läßt
sich aufgrund der Tatsache, daß der Term zum Kompensieren der
Nichtlinearität des Motors oder des
Motoruntersetzungsgetriebes lediglich dann eingesetzt wird,
wenn der Schätzwert der statischen Reibung größer als ein
vorgegebener Wert ist, die Kompensation der Nichtlinearität
genau durchführen.
Gemäß dem dreizehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung läßt
sich aufgrund der Tatsache, daß der Term proportional zu dem
Schätzwert der statischen Reibung mit einer vorgegebenen
Funktion zum Kompensieren der Nichtlinearitäten des Motors
oder des Motoruntersetzungsgetriebes zum Kompensieren der
statischen Reibung multipliziert wird, die statische Reibung
des Lenksystems genau kompensieren.
Gemäß dem vierzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung läßt
sich aufgrund der Tatsache, daß ein oberer Grenzwert
vorgesehen ist - und zwar ein Element aus der Gruppe
Kompensation der statischen Reibung, Term proportional dem
Schätzwert der statischen Reibung und Term zum Kompensieren
der Nichtlinearität des Motors oder des
Motoruntersetzungsgetriebes - eine übermäßige Kompensation
vermeiden, wodurch es möglich ist, zu vermeiden, daß das
Lenken zu leicht wird oder das Lenkdrehmoment oszilliert.
Gemäß dem fünfzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung läßt
sich die statische Reibung des Lenksystems genau
kompensieren, da zumindest ein Element aus der Gruppe
Kompensation der statischen Reibung, Term proportional zu dem.
Schätzwert der statischen Reibung und Term zum Kompensieren
der Nichtlinearität des Motors oder des
Motoruntersetzungsgetriebes mit einer vorgegebenen Funktion
der Motorwinkelgeschwindigkeit, der elektromotorischen
Gegenkraft des Motors oder der Lenkwinkelgeschwindigkeit zum
Kompensieren der statischen Reibung multipliziert wird.
Gemäß dem sechzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung läßt
sich das Lenkgefühl wie das Lenkgefühl im Zentrum weiter
verbessern, da zumindest ein Element aus der Gruppe
Kompensation der statischen Reibung, Term proportional zu dem
Schätzwert der statischen Reibung und Term zum Kompensieren
der Nichtlinearität des Motors oder des
Motoruntersetzungsgetriebes auf der Grundlage einer
Wagengeschwindigkeit oder Motorgeschwindigkeit geändert wird.
Gemäß dem siebzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung läßt
sich das Lenkgefühl wie das Lenkgefühl im Zentrum weiter
verbessern, da mindestens ein Element - aus der Gruppe
Funktion der Motorwinkelgeschwindigkeit, elektromotorischer
Rücklauf des Motors oder Lenkwinkelgeschwindigkeit,
Regelverstärkung, Term zum Kompensieren der Nichtlinearität
des Motors oder des Motoruntersetzungsgetriebes, vorgegebene
Funktion zum Kompensieren der Nichtlinearität des Motors oder
des Motoruntersetzungsgetriebes und der obere Grenzwert - auf
der Grundlage des Wagengeschwindigkeit oder der
Motorgeschwindigkeit geändert wird.
Gemäß dem achtzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung
lassen sich aufgrund der Tatsache, daß die dynamischen
Reibung oder das Trägheitsmoment des Lenksystems auf der
Grundlage der Winkelgeschwindigkeit oder der
Winkelbeschleunigung des Motors oder der Lenkung kompensiert
wird und die statische Reibung des Lenksystems auf der
Grundlage des Schätzwerts der statischen Reibung des
Lenksystems kompensiert wird, die dynamische Reibung, die
statische Reibung und das Trägheitsmoment des Lenksystems
sämtlich regeln, wodurch es möglich ist, nicht nur ein gutes
Lenkgefühl im Zentrum, sondern ebenso ein gutes Lenkgefühl
unter sämtlichen Lenkbedingungen zu erhalten.
Gemäß dem neunzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung läßt
sich aufgrund der Tatsache, daß der Term zum Kompensieren der
dynamischen Reibung und der Term zum Kompensieren der
statischen Reibung so gewichtet wird, daß einer dieser
eingesetzt wird, eine Interferenz zwischen der Kompensierung
der statischen Reibung und der Kompensierung der dynamischen
Reibung vermeiden, wodurch es möglich ist, ein Lenkgefühl
weiter zu verbessern.
Gemäß dem zwanzigsten Aspekt der vorliegenden Erfindung läßt
sich aufgrund der Tatsache, daß der Term zum Kompensieren der
dynamischen Reibung, der Term proportional zu dem Schätzwert
der statischen Reibung und der Term zum Kompensieren der
Nichtlinearität des Motors oder des
Motoruntersetzungsgetriebes so gewichtet werden, daß
mindestens einer von diesen eingesetzt wird, eine Interferenz
zwischen der Kompensation der statischen Reibung und der
Kompensation der dynamischen Reibung vermeiden, wodurch es
möglich ist, die Reibung des Lenksystems genau zu
kompensieren.
Claims (20)
1. Elektrisches Servolenksystem zum Antreiben eines mit
einem Lenksystem verbundenen Motors auf der Grundlage
eines Detektionswerts der Lenkkraft, erhalten durch
Detektion der Lenkkraft eines Fahrers, zum Unterstützen
der Lenkkraft des Lenksystems, derart, daß das System
eine Vorrichtung (9) zum Berechnen eines Schätzwerts
(Tf) der statischen Reibung des Lenksystems enthält,
sowie eine Vorrichtung (10) zum Kompensieren der
statischen Reibung auf der Grundlage dieses Schätzwerts
(Tf) der statischen Reibung.
2. Elektrisches Servolenksystem nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die statische Reibung des
Lenksystems durch Extrahieren der Flanke des Lenk
kraft-Detektionswerts (Vt) geschätzt ist.
3. Elektrisches Servolenksystem nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die statische Reibung des
Lenksystems durch Extrahieren der Flanke der
Motorwinkelgeschwindigkeit (ω), der elektromotorischen
Rückkraft des Motors (Ve) oder der
Lenkwinkelgeschwindigkeit geschätzt ist.
4. Elektrisches Servolenksystem nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die statische Reibung des
Lenksystems durch Extrahieren der Flanke des Motorstroms
(Im) geschätzt ist.
5. Elektrisches Servolenksystem nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die statische Reibung des
Lenksystems durch Extrahieren einer Flanke des
Lenkkraft-Detektionswerts (Vt), der
Motorwinkelgeschwindigkeit (ω), der elektromotorischen
Rückkraft des Motors (Ve), der Lenkwinkelgeschwindigkeit
oder des Motorstroms (Im) geschätzt ist, derart, daß die
Extrahierung der Flanke durch ein Hochpaßfilter
ausgeführt ist.
6. Elektrisches Servolenksystem nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante des Hochpaßfilters
nahezu gleich zu der mechanischen Zeitkonstante oder
Beschleunigungskonstante des Motors (1) ausgebildet ist.
7. Elektrisches Servolenksystem nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die statische Reibung des
Lenksystems durch Extrahieren einer Flanke des
Lenkkraft-Detektionswerts (Vt), der
Motorwinkelgeschwindigkeit (ω), der elektromotorischen
Rückkraft des Motors (Ve), der Lenkwinkelgeschwindigkeit
oder des Motorstroms (Im) geschätzt ist, und daß die
statische Reibung des Lenksystems durch Multiplizieren
eines extrahierten Werts der Flanke mit einer
vorgegebenen Funktion der Motorwinkelgeschwindigkeit
(ω), der elektromotorischen Rückkraft des Motors (Ve)
oder der Lenkwinkelgeschwindigkeit geschätzt ist.
8. Elektrisches Servolenksystem nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß ein oberer Grenzwert für den
Schätzwert der statischen Reibung (Tf) vorgesehen ist.
9. Elektrisches Servolenksystem nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kompensation der statischen
Reibung mit einem Term proportional zu dem Schätzwert
der statischen Reibung (Tf), erhalten durch die
Gegenkopplung des Schätzwerts der statischen Reibung
(Tf), berechnet ist und daß die statische Reibung des
Lenksystems durch die Kompensation der statischen
Reibung kompensiert ist.
10. Elektrisches Servolenksystem nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verstärkung der Gegenkopplung so
gesetzt ist, daß der Schätzwert der statischen Reibung
(Tf) und das Motorausgangsdrehmoment (Tm) nahezu gleich
zueinander sind.
11. Elektrisches Servolenksystem nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kompensation der statischen
Reibung erhalten durch die Vorrichtung (10) zum
Kompensieren der statischen Reibung sowohl anhand eines
Terms proportional zu dem Schätzwert der statischen
Reibung (Tf) als auch eines Terms zum Kompensieren der
Nichtlinearität des Motors (1) oder eines
Motoruntersetzungsgetriebes (15) erhalten ist.
12. Elektrisches Servolenksystem nach Anspruch 11, dadurch
gekennzeichnet, daß der Term zum Kompensieren der
Nichtlinearität des Motors (1) oder des
Motoruntersetzungsgetriebes (15) dann eingesetzt ist,
wenn der Schätzwert der statischen Reibung (Tf) größer
als ein vorgegebener Wert ist.
13. Elektrisches Servolenksystem nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die statische Reibung durch
Multiplizieren des Terms proportional zu dem Schätzwert
der statischen Reibung (Tf), der durch die Vorrichtung (9)
zum Berechnen des Schätzwerts der statischen Reibung
erhalten wird, mit einer vorgegebenen Funktion zum
Kompensieren der Nichtlinearität des Motors (1) oder des
Motoruntersetzungsgetriebes (15) kompensiert ist.
14. Elektrisches Servolenksystem nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß ein oberer Grenzwert vorgesehen ist,
für mindestens ein Element oder sämtliche Elemente einer
Gruppe gebildet aus der Kompensation der statischen
Reibung, durchgeführt durch die Vorrichtung (10) zum
Kompensieren der statischen Reibung, dem Term
proportional zu dem Schätzwert der statischen Reibung
(Tf), erhalten durch die Vorrichtung (9) zum Berechnen
des Schätzwerts (Tf) der statischen Reibung und dem Term
zum Kompensieren der Nichtlinearität des Motors (1) oder
des Motoruntersetzungsgetriebes (15).
15. Elektrisches Servolenksystem nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die statische Reibung kompensiert
ist, indem mindestens ein Element oder alle Elemente aus
der Gruppe Kompensation der statischen Reibung,
durchgeführt durch die Vorrichtung (10) zum Kompensieren
der statischen Reibung, Term proportional zu dem
Schätzwert der statischen Reibung (Tf), der durch die
Vorrichtung (9) zum Berechnen des Schätzwerts (Tf) der
statischen Reibung erhalten wird, und Term zum
Kompensieren der Nichtlinearität des Motors (1) und des
Motoruntersetzungsgetriebes (15) mit einer vorgegebenen
Funktion der Motorwinkelgeschwindigkeit (ω), der
elektromotorischen Rückkraft des Motors (Ve) und der
Lenkwinkelgeschwindigkeit multipliziert werden.
16. Elektrisches Servolenksystem nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens eines oder alle Elemente
aus der Gruppe Schätzwert der statischen Reibung (Tf),
erhalten durch die Vorrichtung (9) zum Berechnen eines
Schätzwerts der statischen Reibung, Kompensation der
statischen Reibung, durchgeführt durch die Vorrichtung
(10) zum Kompensieren der statischen Reibung, Term
proportional zu dem Schätzwert der statischen Reibung
(Tf), erhalten durch die Vorrichtung (9) zum Berechnen
des Schätzwerts der statischen Reibung, und Term zum
Kompensieren der Nichtlinearität des Motors (1) oder des
Motoruntersetzungsgetriebes (15), auf der Grundlage der
Wagengeschwindigkeit (Vs) oder der Motorgeschwindigkeit
geändert wird bzw. werden.
17. Elektrisches Servolenksystem nach Anspruch 16, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens eines oder alle Elemente
der Gruppe Funktion der Motorwinkelgeschwindigkeit (ω),
elektromotorische Rückkraft des Motors (Ve) oder
Lenkwinkelgeschwindigkeit, Regelverstärkung, Term zum
Kompensieren der Nichtlinearität des Motors (1) oder des
Motoruntersetzungsgetriebes (15), vorgegebene Funktion
zum Kompensieren der Nichtlinearität des Motors (1) oder
des Motoruntersetzungsgetriebes und oberer Grenzwert,
auf der Grundlage der Wagengeschwindigkeit (Vs) oder der
Motorgeschwindigkeit verändert sind.
18. Elektrisches Servolenksystem nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die dynamische Reibung oder das
Drehmoment des Lenksystems auf der Grundlage der
Winkelgeschwindigkeit oder der Winkelbeschleunigung des
Motors oder der Lenkung kompensiert sind.
19. Elektrisches Servolenksystem nach Anspruch 18, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Term zum Kompensieren der
dynamischen Reibung und ein Term zum Kompensieren der
statischen Reibung so gewichtet sind, daß einer von
diesen eingesetzt ist.
20. Elektrisches Servolenksystem nach Anspruch 18, dadurch
gekennzeichnet, daß der Term zum Kompensieren der
dynamischen Reibung, der Term proportional zu dem
Schätzwert der statischen Reibung (Tf) und der Term zum
Kompensieren der Nichtlinearität des Motors (1) oder des
Motoruntersetzungsgetriebes (15) so gewichtet sind, daß
mindestens einer von diesen eingesetzt ist.
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