JP2000095131A - Control device for electrically driven power steering system - Google Patents

Control device for electrically driven power steering system

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JP2000095131A
JP2000095131A JP26871598A JP26871598A JP2000095131A JP 2000095131 A JP2000095131 A JP 2000095131A JP 26871598 A JP26871598 A JP 26871598A JP 26871598 A JP26871598 A JP 26871598A JP 2000095131 A JP2000095131 A JP 2000095131A
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修司 遠藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve steering performance of a steering wheel by differentiating a steering wheel torque signal to add it to a steering assist command value, thereby providing a continuous, stable steering feel. SOLUTION: A steering wheel torque TA from a position compensator 31 is input to an arithmetic and logical unit 310 that performs arithmetic operations of a steering assist command value I. The arithmetic and logical unit 310 performs arithmetic operations of steering assist command value I with a vehicle speed V used as a parameter. The steering assist command value I output from the arithmetic and logical unit 310 is input to an adder 313. The steering wheel torque TA is differentiated by an approximation differentiator 312 and the resulting differentiated torque STA is input to the adder 313. A current command value Iref added by the adder 313 is input to an adder-subtracter 314. Since the signal STA, which is a torque value differentiated by the differentiator, is added to the steering assist command value I, a negative gain is applied when a steering wheel is returned, i.e., a steering angle is reduced. This effectively prevents the steering assist command value I from decreasing sharply.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車や車両の操
舵系にモータによる操舵補助力を付与するようにした電
動パワーステアリング装置の制御装置に関し、特に安価
な構成で連続的な操舵感を与えることにより安全な操舵
能力を与えるようにした電動パワーステアリング装置の
制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device for an electric power steering device which applies a steering assisting force by a motor to a steering system of an automobile or a vehicle. The present invention relates to a control device for an electric power steering device which provides a safe steering ability.

【0002】[0002]

【従来の技術】自動車や車両のステアリング装置をモー
タの回転力で補助負荷付勢する電動パワーステアリング
装置は、モータの駆動力を減速機を介してギア又はベル
ト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラ
ック軸に補助負荷付勢するようになっている。かかる従
来の電動パワーステアリング装置は、アシストトルク
(操舵補助トルク)を正確に発生させるため、モータ電
流のフィードバック制御を行なっている。フィードバッ
ク制御は、電流制御値とモータ電流検出値との差が小さ
くなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モ
ータ印加電圧の調整は、一般的にPWM(パルス幅変
調)制御のデュ−ティ比の調整で行なっている。
2. Description of the Related Art An electric power steering apparatus for energizing a steering apparatus of an automobile or a vehicle with an auxiliary load by the rotational force of a motor is provided with a steering shaft or a transmission mechanism such as a gear or a belt through a speed reducer. An auxiliary load is applied to the rack shaft. Such a conventional electric power steering apparatus performs feedback control of a motor current in order to accurately generate an assist torque (a steering assist torque). The feedback control adjusts the motor applied voltage so as to reduce the difference between the current control value and the motor current detection value. Generally, the adjustment of the motor applied voltage is performed by a PWM (pulse width modulation) control. This is done by adjusting the tee ratio.

【0003】ここで、電動パワーステアリング装置の一
般的な構成を図7に示して説明すると、操向ハンドル1
の軸2は減速ギア3、ユニバーサルジョイント4a及び
4b,ピニオンラック機構5を経て操向車輪のタイロッ
ド6に結合されている。軸2には、操向ハンドル1の操
舵トルクを検出するトルクセンサ10が設けられてお
り、操向ハンドル1の操舵力を補助するモータ20がク
ラッチ21、減速ギア3を介して軸2に結合されてい
る。パワーステアリング装置を制御するコントロールユ
ニット30には、バッテリ14からイグニションキー1
1を経て電力が供給され、コントロールユニット30
は、トルクセンサ10で検出された操舵トルクTと車速
センサ12で検出された車速Vとに基いてアシスト指令
の操舵補助指令値Iの演算を行ない、演算された操舵補
助指令値Iに基いてモータ20に供給する電流を制御す
る。クラッチ21はコントロールユニット30でON/
OFF制御され、通常の動作状態ではON(結合)され
ている。そして、コントロールユニット30によりパワ
ーステアリング装置が故障と判断された時、及びイグニ
ションキー11によりバッテリ14の電源(電圧Vb)
がOFFとなっている時に、クラッチ21はOFF(切
離)される。
Here, a general configuration of an electric power steering apparatus will be described with reference to FIG.
Is connected to a tie rod 6 of a steered wheel via a reduction gear 3, universal joints 4a and 4b, and a pinion rack mechanism 5. The shaft 2 is provided with a torque sensor 10 for detecting a steering torque of the steering wheel 1. A motor 20 for assisting the steering force of the steering wheel 1 is coupled to the shaft 2 via a clutch 21 and a reduction gear 3. Have been. The control unit 30 for controlling the power steering device includes an ignition key 1 from the battery 14.
1 is supplied with power through the control unit 30
Calculates the steering assist command value I of the assist command based on the steering torque T detected by the torque sensor 10 and the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 12, and calculates the steering assist command value I based on the calculated steering assist command value I. The current supplied to the motor 20 is controlled. The clutch 21 is turned on / off by the control unit 30.
It is OFF controlled and is ON (coupled) in a normal operation state. Then, when the control unit 30 determines that the power steering device has failed, and when the ignition key 11 is used to supply power (voltage Vb) to the battery 14
Is off, the clutch 21 is turned off (disengaged).

【0004】コントロールユニット30は主としてCP
Uで構成されるが、そのCPU内部においてプログラム
で実行される一般的な機能を示すと図8のようになる。
例えば位相補償器31は独立したハードウェアとしての
位相補償器を示すものではなく、CPUで実行される位
相補償機能を示している。コントロールユニット30の
機能及び動作を説明すると、トルクセンサ10で検出さ
れて入力される操舵トルクTは、操舵系の安定性を高め
るために位相補償器31で位相補償され、位相補償され
た操舵トルクTAが操舵補助指令値演算器32に入力さ
れる。又、車速センサ12で検出された車速Vも操舵補
助指令値演算器32に入力される。操舵補助指令値演算
器32は、入力された操舵トルクTA及び車速Vに基い
てモータ20に供給する電流の制御目標値である操舵補
助指令値Iを決定する。操舵補助指令値Iは減算器30
Aに入力されると共に、応答速度を高めるためのフィー
ドフォワード系の微分補償器34に入力され、減算器3
0Aの偏差(I−i)は比例演算器35に入力されると
共に、フィードバック系の特性を改善するための積分演
算器36に入力される。微分補償器34及び積分補償器
36の出力も加算器30Bに加算入力され、加算器30
Bでの加算結果である電流制御値Eが、モータ駆動信号
としてモータ駆動回路37に入力される。モータ20の
モータ電流値iはモータ電流検出回路38で検出され、
モータ電流値iは減算器30Aに入力されてフィードバ
ックされる。
The control unit 30 is mainly composed of a CP
FIG. 8 shows a general function executed by a program inside the CPU.
For example, the phase compensator 31 does not indicate a phase compensator as independent hardware, but indicates a phase compensation function executed by the CPU. The function and operation of the control unit 30 will be described. The steering torque T detected and input by the torque sensor 10 is phase-compensated by a phase compensator 31 in order to enhance the stability of the steering system. TA is input to the steering assist command value calculator 32. The vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 12 is also input to the steering assist command value calculator 32. The steering assist command value calculator 32 determines a steering assist command value I which is a control target value of a current supplied to the motor 20 based on the input steering torque TA and vehicle speed V. The steering assist command value I is subtracted by a subtractor 30.
A, and also to a feed-forward type differential compensator 34 for increasing the response speed,
The deviation (I-i) of 0A is input to a proportional calculator 35 and also to an integration calculator 36 for improving the characteristics of the feedback system. The outputs of the differential compensator 34 and the integral compensator 36 are also added and input to the adder 30B.
The current control value E, which is the result of the addition at B, is input to the motor drive circuit 37 as a motor drive signal. The motor current value i of the motor 20 is detected by a motor current detection circuit 38,
The motor current value i is input to the subtractor 30A and fed back.

【0005】モータ駆動回路37の構成例を図9に示し
て説明すると、モータ駆動回路37は加算器30Bから
の電流制御値Eに基いて電界効果トランジスタ(FE
T)FET1〜FET4の各ゲートを駆動するFETゲ
ート駆動回路371、FET1〜FET4で成るHブリ
ッジ回路、FET1及びFET2のハイサイド側を駆動
する昇圧電源372等で構成されている。FET1及び
FET2は、電流制御値Eに基いて決定されるデューテ
ィ比D1のPWM(パルス幅変調)信号によってON/
OFFされ、実際にモータ20に流れる電流Irの大き
さが制御される。FET3及びFET4は、デューティ
比D1の小さい領域では所定1次関数式(a,bを定数
としてD2=a・D1+b)で定義されるデューティ比
D2のPWM信号で駆動され、デューティ比D2も10
0%に達した以降、PWM信号の符号により決定される
モータ20の回転方向に応じてON/OFFされる。
An example of the configuration of the motor drive circuit 37 will be described with reference to FIG. 9. The motor drive circuit 37 uses a field effect transistor (FE) based on a current control value E from an adder 30B.
T) An FET gate drive circuit 371 for driving the gates of FET1 to FET4, an H bridge circuit composed of FET1 to FET4, a step-up power supply 372 for driving the high side of FET1 and FET2, and the like. FET1 and FET2 are turned ON / OFF by a PWM (pulse width modulation) signal having a duty ratio D1 determined based on the current control value E.
It is turned off, and the magnitude of the current Ir actually flowing to the motor 20 is controlled. FET3 and FET4 are driven by a PWM signal having a duty ratio D2 defined by a predetermined linear function expression (D2 = a · D1 + b where a and b are constants) in a region where the duty ratio D1 is small, and the duty ratio D2 is also 10%.
After reaching 0%, it is turned ON / OFF according to the rotation direction of the motor 20 determined by the sign of the PWM signal.

【0006】一方、広く普及している油圧式パワーステ
アリング装置では、図10に示すようにシリンダ圧Pに
比例して(横軸Tは操舵トルク)、シリンダ部の摩擦が
増加する特性を有し、この摩擦特性のためにヒステリシ
スを持つことになり、例えばコーナリング時にセルフア
ライニングトルクによってハンドルが急に戻されるのを
防ぎ、ドライバの操舵感の向上にも役立っている。図1
1はその様子を示しており、操舵トルクTが急激にΔT
だけ変化した場合、ヒステリシスがない場合にはP1な
るシリンダ圧が変化することになるが、ヒステリシスが
ある場合にはP2(<P1)の変化となる。従って、ヒ
ステリシスがあれば操舵トルクTの変化に対して、シリ
ンダ圧Pの変化を緩やかにすることができる。ここで、
ヒステリシス幅は摩擦の大きさに応じて変化することが
知られており、油圧シリンダのゴムパッキンでは、シリ
ンダ圧の上昇に伴ってゴムが圧迫されることにより、ク
ーロン摩擦が増えてヒステリシス幅が増える。そして、
ドライバとしては中立点近くではセルフアライニングト
ルクを強く感じ、コーナリング時等にはセルフアライニ
ングを余り感じないことが、操舵感の上で重要である。
この意味から理想的には油圧式パワーステアリング装置
のように、操舵角θが小さい領域では摩擦(ヒステリシ
ス)が小さく、操舵角θが大きい領域では摩擦(ヒステ
リシス)が大きいことが望ましい。
On the other hand, a widely used hydraulic power steering apparatus has a characteristic that the friction of the cylinder portion increases in proportion to the cylinder pressure P (the horizontal axis T is the steering torque) as shown in FIG. Due to this frictional characteristic, the steering wheel has a hysteresis. For example, the steering wheel is prevented from being returned suddenly by a self-aligning torque at the time of cornering, which contributes to improving the steering feeling of the driver. FIG.
1 shows the situation, in which the steering torque T suddenly increases by ΔT
If there is only a change, the cylinder pressure P1 will change if there is no hysteresis, but if there is hysteresis, the change will be P2 (<P1). Therefore, if there is a hysteresis, the change in the cylinder pressure P can be made gradual with respect to the change in the steering torque T. here,
It is known that the hysteresis width changes according to the magnitude of the friction. In rubber packing of a hydraulic cylinder, the rubber is pressed with the rise of the cylinder pressure, so that Coulomb friction increases and the hysteresis width increases. . And
It is important for the driver to feel a strong self-aligning torque near the neutral point and not to feel much self-aligning when cornering.
In this sense, it is ideally desirable that the friction (hysteresis) is small in a region where the steering angle θ is small and that the friction (hysteresis) is large in a region where the steering angle θ is large, as in a hydraulic power steering device.

【0007】これに対して、電動パワーステアリング装
置では、図12に示すようにアシストトルクATに関係
なく一定の摩擦を有する。電動パワーステアリン装置の
場合、主にモータが持つクーロン摩擦が支配的であるた
め、操舵力によらず一定の摩擦特性を持つことが特徴で
あり、このため図11に示すように一定幅のヒステリシ
ス特性となる。但し、ヒステリシス幅は、油圧式パワー
ステアリン装置の高トルク時のヒステリシス幅よりも狭
くなっている。従って、電動パワーステアリン装置では
操舵トルクTの小さい領域での摩擦特性を重視して、摩
擦を補償するようにしている。しかしながら、このよう
な補償による場合、図13に示すように操舵トルクTの
大きい領域では摩擦が小さくなり過ぎ、結果としてコー
ナリング時等の操舵トルクTが大きいときに、安定した
操舵感を失なうことになっていた。
On the other hand, the electric power steering apparatus has a constant friction regardless of the assist torque AT as shown in FIG. In the case of the electric power stearing device, the Coulomb friction of the motor is mainly dominant, so that it has a characteristic that it has a constant friction characteristic regardless of the steering force. Therefore, as shown in FIG. Characteristics. However, the hysteresis width is smaller than the hysteresis width of the hydraulic power stearing device at high torque. Therefore, in the electric power steering apparatus, the friction is compensated by giving importance to the friction characteristics in a region where the steering torque T is small. However, in the case of such a compensation, as shown in FIG. 13, in a region where the steering torque T is large, the friction becomes too small. As a result, when the steering torque T is large at the time of cornering or the like, a stable steering feeling is lost. Was supposed to.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上述のような問題を解
決した制御装置として、例えば特開平9−156526
号公報に示されるものがある。これは、操舵トルクを検
出する操舵トルク検出手段を設け、前記操舵トルク検出
手段から出力される検出信号に基づき、電気的なパワー
アシスト手段のアシスト量を制御する車両用操舵制御装
置において、前記操舵トルク検出手段の検出信号にヒス
テリシスを与える調整手段を備えたことを特徴とするも
のである。調整手段を設けることにより、操舵トルク検
出手段の検出信号にヒステリシスを与えることができ
る。よって、操舵トルクの検出信号に基づき、作動する
パワーアシスト手段のヒステリシス特性を操舵状態に応
じて可変することができるため、トルクアシスト量を最
適化することが可能となる。
As a control device which has solved the above-mentioned problems, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-156526
There is one shown in Japanese Patent Publication No. In the vehicle steering control device, a steering torque detection unit that detects a steering torque is provided, and an assist amount of an electric power assist unit is controlled based on a detection signal output from the steering torque detection unit. An adjusting means for providing a hysteresis to a detection signal of the torque detecting means is provided. By providing the adjusting means, the detection signal of the steering torque detecting means can be given a hysteresis. Therefore, the hysteresis characteristic of the power assist means that operates can be changed according to the steering state based on the steering torque detection signal, and the torque assist amount can be optimized.

【0009】しかしながら、上記従来装置では、操舵動
作に断続感が残り、トルク制御系が不安定であると共
に、新たにハードウエアの構成を具備するためにコスト
アップになるといった欠点がある。
[0009] However, the above-mentioned conventional apparatus has a drawback that the steering operation has a feeling of intermittent operation, the torque control system is unstable, and the cost is increased due to the provision of a new hardware configuration.

【0010】本発明は上述のような事情よりなされたも
のであり、本発明の目的は、電動パワーステアリング装
置にソフトウエア上の安価な構成で、連続的なヒステリ
シス特性を調整可能な幅で与えることにより、連続的で
安定した操舵感を得るようにし、ハンドルの操舵性を向
上した電動パワーステアリング装置の制御装置を提供す
ることにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an electric power steering apparatus with an inexpensive software configuration and a continuous hysteresis characteristic with an adjustable width. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a control device for an electric power steering device in which a continuous and stable steering feeling is obtained and steering characteristics of a steering wheel are improved.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は、ステアリング
シャフトに発生する操舵トルクに基いて演算された操舵
補助指令値と、モータの電流値とから演算した電流制御
値に基いてステアリング機構に操舵補助力を与える前記
モータを制御するようになっている電動パワーステアリ
ング装置の制御装置に関するもので、本発明の上記目的
は、前記操舵トルクの信号を微分して前記操舵補助指令
値に加算する補助演算手段を設けることによって達成さ
れる。又、前記補助演算手段は前記演算手段と並列に接
続されると共に、近似微分器及び加算器で成っている。
更に、操舵トルクの大きさに応じて近似微分器のゲイン
を変えるようになっている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a steering mechanism for steering a steering mechanism based on a steering assist command value calculated based on a steering torque generated in a steering shaft and a current control value calculated from a current value of a motor. The present invention relates to a control device for an electric power steering device adapted to control the motor for providing an assisting force, and an object of the present invention is to provide an assisting device for differentiating the steering torque signal and adding the signal to the steering assist command value. This is achieved by providing arithmetic means. The auxiliary calculation means is connected in parallel with the calculation means and comprises an approximate differentiator and an adder.
Further, the gain of the approximate differentiator is changed according to the magnitude of the steering torque.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明では、アシストトルクの応
答性向上とトルク制御系の安定性向上を目的として、ア
シスト量(操舵補助指令値)に対して操舵トルク信号の
微分に比例した値を、制御系の応答性を高めるために加
算している。このようにトルク量を微分した信号をアシ
スト量に加算しているため、ハンドル戻り時、つまり操
舵角θが減少するときに負のゲインを適用することにな
り、アシスト量(操舵補助指令値)の急激な減少を防
ぎ、結果として高トルク域では大きなヒステリシス特性
を、中立点近傍の低トルク域では小さなヒステリシス特
性を与えることになる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the present invention, a value proportional to the derivative of a steering torque signal with respect to an assist amount (a steering assist command value) is intended to improve the response of an assist torque and the stability of a torque control system. , To increase the response of the control system. Since the signal obtained by differentiating the torque amount is added to the assist amount, a negative gain is applied when the steering wheel returns, that is, when the steering angle θ decreases, and the assist amount (steering assist command value) Is prevented, and as a result, a large hysteresis characteristic is provided in a high torque region, and a small hysteresis characteristic is provided in a low torque region near a neutral point.

【0013】以下、本発明の実施例を図面を参照して説
明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0014】先ず本発明によるコントロールユニット3
0Aの構成を、図7に対応させて図1に示す。本発明で
は、位相補償器31からの操舵トルクTAは操舵補助指
令値Iを演算するための演算器310に入力され、演算
器310は車速Vをパラメータとして操舵補助指令値I
を演算する。演算器310から出力された操舵補助指令
値Iは加算器313に入力され、また、操舵トルクTA
は近似微分器312で微分されてその微分トルクSTA
が加算器313に入力され、加算器313で加算された
電流指令値Irefが加減算器314に入力されるよう
になっている。車速Vは近似微分器312にも入力され
ている。
First, the control unit 3 according to the present invention
The configuration of 0A is shown in FIG. 1 corresponding to FIG. In the present invention, the steering torque TA from the phase compensator 31 is input to a calculator 310 for calculating a steering assist command value I, and the calculator 310 uses the vehicle speed V as a parameter to set the steering assist command value I
Is calculated. The steering assist command value I output from the calculator 310 is input to the adder 313, and the steering torque TA
Is differentiated by the approximate differentiator 312 and its differential torque STA
Is input to the adder 313, and the current command value Iref added by the adder 313 is input to the adder / subtractor 314. The vehicle speed V is also input to the approximate differentiator 312.

【0015】更に、コントロールユニット30A内のモ
ータ角速度推定器301は、電流制御値E(モータ端子
間電圧に対応)及びモータ電流値iよりモータ角速度ω
を推定し、推定されたモータ角速度ωをロストルク補償
器303及び収れん性制御器304に入力する。ロスト
ルク補償器303及び収れん性制御器304の出力はそ
れぞれ加減算器314に入力され、ロストルク補償器3
03はモータ20のロストルクの発生する方向、つまり
モータ20の回転方向に対してロストルク相当のアシス
トを行ない、収れん性制御器304は、車両のヨーの収
れん性を改善するためにハンドルが振れ回る動作に対し
てブレーキをかけるようになっている。また、モータ角
速度ωはモータ角加速度推定器(微分器)302に入力
されてモータ角加速度が推定され、モータ角加速度は慣
性補償器305に入力され、その補償信号が加減算器3
14に入力されている。慣性補償器305はモータ20
の慣性により発生する力相当分をアシストするものであ
り、慣性感又は制御の応答性の悪化を防止する。
Further, the motor angular velocity estimator 301 in the control unit 30A calculates the motor angular velocity ω from the current control value E (corresponding to the voltage between the motor terminals) and the motor current value i.
Is input to the loss torque compensator 303 and the convergence controller 304. The outputs of the loss torque compensator 303 and the convergence controller 304 are input to the adder / subtractor 314, respectively.
Reference numeral 03 denotes an assist corresponding to the loss torque in the direction in which the loss torque of the motor 20 is generated, that is, the rotation direction of the motor 20. The convergence controller 304 operates the steering wheel in order to improve the convergence of the yaw of the vehicle. The brakes are applied to The motor angular velocity ω is input to a motor angular acceleration estimator (differentiator) 302 to estimate the motor angular acceleration. The motor angular acceleration is input to an inertia compensator 305, and the compensation signal is input to an adder / subtractor 3
14 has been entered. The inertia compensator 305 is a motor 20
This assists the force equivalent to the force generated by the inertia of the motor, and prevents deterioration of the feeling of inertia or control responsiveness.

【0016】ここにおいて、演算器310による操舵補
助指令値Iの演算は、図2のブロック310Aに示すよ
うな関数特性で演算出力され、△I/△TA=Kとし、
簡略化の為K∝TAなる関係を仮定する。近似微分器3
12の伝達関数はゲインをKddとして図2のブロック
312のようになっている。尚、T1は積分時定数であ
り、sはラプラス変数である。図2のブロック図より、
電流指令値Irefについて下記数1が成り立つ。
Here, the operation of the steering assist command value I by the calculator 310 is calculated and output with a function characteristic as shown in a block 310A of FIG. 2, and △ I / △ TA = K.
For the sake of simplicity, assume that K∝TA. Approximate differentiator 3
A transfer function 12 is represented by a block 312 in FIG. 2 where the gain is Kdd. Note that T1 is an integration time constant, and s is a Laplace variable. From the block diagram of FIG.
The following equation 1 holds for the current command value Iref.

【0017】[0017]

【数1】Iref=K+Kdd・s/(T1・s+1)
=(K・T1・s+K+Kdd・s)/(T1・s+
1)={(K・T1+Kdd)s+K}/(T1・s+
1)={K/(T1・s+1)}{K・T1+Kdd)
s/K+1} ここで、下記数2が成り立つ。
Iref = K + Kdd · s / (T1 · s + 1)
= (K · T1 · s + K + Kdd · s) / (T1 · s +
1) = {(K · T1 + Kdd) s + K} / (T1 · s +
1) = {K / (T1 · s + 1)} {K · T1 + Kdd)
s / K + 1} Here, the following Expression 2 is established.

【0018】[0018]

【数2】(K・T1+Kdd)/K>T1 従って、上記数1の周波数特性は図3のようになる。図
3で示されるように、アシスト特性ゲインKが小のとき
とアシスト特性ゲインKが大のときとを比較すると、ア
シスト特性ゲインKが大のときの周波数a以上の帯域で
は、アシスト特性ゲインKの大小に拘らずゲインGの差
は小さい。即ち、周波数a以上の帯域では、アシスト特
性ゲインKの大小に拘らずほぼ一定の応答性が得られ
る。演算器310の出力である操舵補助指令値Iは、図
4に示すように操舵トルクTAが小のときはアシスト特
性ゲインKが小で、操舵トルクTAが大のときはアシス
ト特性ゲインKが大となっている。この結果、操舵トル
クTAが小のときは、操舵トルクTAが大のときに比べ
て応答性が低下する。従って、図3のような特性をもた
せることにより、高周波帯域での応答性を保ち、モータ
の摩擦や慣性の影響を補償することができる。
## EQU2 ## (K.T1 + Kdd) / K> T1 Therefore, the frequency characteristic of the above equation 1 is as shown in FIG. As shown in FIG. 3, comparing the case where the assist characteristic gain K is small and the case where the assist characteristic gain K is large, when the assist characteristic gain K is large, the assist characteristic gain K Is small regardless of the magnitude of the gain G. That is, in the band equal to or higher than the frequency a, almost constant responsiveness is obtained regardless of the magnitude of the assist characteristic gain K. As shown in FIG. 4, the steering assist command value I, which is the output of the arithmetic unit 310, has a small assist characteristic gain K when the steering torque TA is small, and a large assist characteristic gain K when the steering torque TA is large. It has become. As a result, when the steering torque TA is small, the responsiveness is lower than when the steering torque TA is large. Accordingly, by providing the characteristics as shown in FIG. 3, the response in the high frequency band can be maintained, and the influence of the friction and the inertia of the motor can be compensated.

【0019】図5は本発明の動作例を示すフローチャー
トであり、操舵トルクTAが減少するとき、K2(>K
1)又はK1(≦0)なるゲインKddを適用し、操舵
トルクTAの減少を防ぐ方向(ヒステリシスが発生する
方向)の電流指令値Irefを定義する。先ず操舵トル
クTAの絶対値が所定値αより大きいか否かを判定し
(ステップS1)、トルク値が小さい所定値α以下の場
合には中央部の操舵安定を図るためにゲインKddを大
きいゲインK2とし(ステップS4)、所定値のαより
もトルク値の大きい場合には、過去の値との大小関係を
判定する(ステップS2)。即ち、操舵トルクTAの現
在値の絶対値|TA(k)|から、1サンプリング前の
過去の絶対値|TA(k−1)|を減算して、“0”よ
りも小さいか否かを判定する。減算した値が“0”より
も小さい場合、つまり過去のトルク値の方が大きい場合
には大きなゲインK2を設定する。また、上記ステップ
S2において、現在値と過去の値との差が“0”以上の
場合、つまり現在のトルク値の方が大きい場合には、ゲ
インKddを小さな負のゲインK1(≦0)とする(ス
テップS3)。尚、ゲインK2は車速Vの関数となって
いる。
FIG. 5 is a flowchart showing an operation example of the present invention. When the steering torque TA decreases, K2 (> K
1) or a gain Kdd of K1 (≦ 0) is applied to define a current command value Iref in a direction that prevents a decrease in the steering torque TA (a direction in which hysteresis occurs). First, it is determined whether or not the absolute value of the steering torque TA is larger than a predetermined value α (step S1). If the torque value is smaller than the small predetermined value α, the gain Kdd is increased to obtain a stable steering in the center. K2 is set (step S4). If the torque value is larger than the predetermined value α, a magnitude relationship with a past value is determined (step S2). That is, the past absolute value | TA (k-1) | one sample before is subtracted from the absolute value | TA (k) | of the current value of the steering torque TA to determine whether it is smaller than "0". judge. If the subtracted value is smaller than “0”, that is, if the past torque value is larger, a large gain K2 is set. In step S2, when the difference between the current value and the past value is “0” or more, that is, when the current torque value is larger, the gain Kdd is set to a small negative gain K1 (≦ 0). (Step S3). The gain K2 is a function of the vehicle speed V.

【0020】以上のように本発明によれば、操舵角θが
減少するときに負のゲインKddを適用することによ
り、電流指令値Irefの急激な減少を防ぐようにして
いるので、図6に示すような油圧式パワーステアリン装
置と同等なヒステリシス特性を得ることができる。
As described above, according to the present invention, when the steering angle θ decreases, a negative gain Kdd is applied to prevent a sharp decrease in the current command value Iref. Hysteresis characteristics equivalent to the hydraulic power stearin device as shown can be obtained.

【0021】ここで、クーロン摩擦を有すると電動パワ
ーステアリング装置における操舵トルクTA対電流(操
舵補助指令値I)特性にヒステリシス特性を持つ理由を
以下に説明する。
Here, the reason why the electric power steering apparatus has a hysteresis characteristic in the steering torque TA-current (steering assist command value I) characteristic when the electric power steering device has the Coulomb friction will be described below.

【0022】ステアリング軸の角速度をωとして、摩擦
Fcが図14に示すようなクーロン摩擦fを持つものと
し、路面からの反力を操舵角θに比例する単純なバネ
(バネ定数:α)とすると、力の釣り合いより下記数3
が得られる。
Assuming that the angular velocity of the steering shaft is ω, the friction Fc has a Coulomb friction f as shown in FIG. 14, and the reaction force from the road surface is a simple spring (spring constant: α) proportional to the steering angle θ. Then, the following equation 3
Is obtained.

【0023】[0023]

【数3】KT・I+TA−f・sign(ω)=α・θ この場合、操舵は緩やかに滑らかに行なうと、操舵トル
クTA対操舵角θの特性は図15のようになる。即ち、
操舵してハンドルを動かすためには、摩擦力fを越える
力が常に必要となる。ここで、KT・I≫TA、KT・I
≫fであるので、近似的にKT・I∝α・θとみなすこ
とができ、図15は図16のようなヒステリシス特性を
持つことになる。
Equation 3] K T · I + TA-f · sign (ω) = α · θ In this case, the steering is when gently smooth performed, characteristics of the steering torque TA versus steering angle theta is as shown in Figure 15. That is,
In order to steer and move the steering wheel, a force exceeding the frictional force f is always required. Where K T · I≫TA, K T · I
Since ≫f, it can be approximately regarded as K T · I∝α · θ, and FIG. 15 has a hysteresis characteristic as shown in FIG.

【0024】次に、アシスト電流に操舵トルクTAの微
分を減算した場合におけるヒステリシスについて、上述
モデルからf・sign(ω)の項を除き簡略化して説
明する。入力系のフリクションを全て無視すると、
Next, hysteresis in the case where the derivative of the steering torque TA is subtracted from the assist current will be described in a simplified manner except for the term f · sign (ω) from the above model. Ignoring all input friction,

【数4】KT・I+TA=α・θ であり、微分を*で表記すると[Number 4 is a K T · I + TA = α · θ, and referred to the differential in *

【数5】 KT・(−Kd・*TA+K・TA)+TA=α・θ となり、K T · (−Kd · * TA + K · TA) + TA = α · θ,

【数6】−KT・Kd・*TA+KT・K・TA=α・θ が成り立つ。ここで、KT・I∝K・θよりI∝θであ
り、KT・I=K・TAよりTA∝θであるので、下記
数7が成り立つ。
[6] -K T · Kd · * TA + K T · K · TA = α · θ is true. Here, a Iαθ than K T · IαK · θ, since it is TAαθ than K T · I = K · TA , the following Expression 7 is satisfied.

【0025】[0025]

【数7】−β1・*θ+β2・θ+TA=α・θ よって、下記数8となる。-Β1 ** θ + β2 • θ + TA = α · θ Therefore, the following Expression 8 is obtained.

【0026】[0026]

【数8】(α−β2)・θ+β1・*θ=TA 数8に基づいて、操舵パターン時の操舵トルク対操舵角
の特性を図示すると図17のようになる。図17におい
て、A部は(α−β2)・θを加算した場合を示し、B
部は(α−β2)・θを加算しない場合を示しており、
−Kd・TAを演算器310の出力に加算することによ
り、粘性摩擦を与えるのと同等の効果が得られる。KT
・I∝α・θより、操舵トルクTA対電流I特性におい
ても同様なヒステリシス特性を持たせることができる。
尚、以上ではKd・*TAを減算した場合を示したが、
通常の状態ではK2(V)・*TAが加算されており、
K2(V)>K1なるゲインK1を加算することでも同
様な通常状態に対して、ヒステリシスを増加させる効果
が得られる。
(Α−β2) · θ + β1 * θ = TA Based on Equation 8, the characteristic of the steering torque versus the steering angle in the steering pattern is shown in FIG. In FIG. 17, part A shows the case where (α−β2) · θ is added,
Part shows a case where (α−β2) · θ is not added,
By adding −Kd · TA to the output of the arithmetic unit 310, an effect equivalent to providing viscous friction can be obtained. K T
From I∝α · θ, a similar hysteresis characteristic can be provided in the steering torque TA versus current I characteristic.
Although the case where Kd * TA has been subtracted has been described above,
Under normal conditions, K2 (V) * TA is added,
By adding the gain K1 that satisfies K2 (V)> K1, an effect of increasing the hysteresis with respect to a similar normal state can be obtained.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明では、アシストトルクの応答性向
上とトルク制御系の安定性向上を目的として、アシスト
量(操舵補助指令値)に対して操舵トルクの微分に比例
した値を、応答性を高めるために加算している。このよ
うに微分した値をアシスト量に加算しているため、操舵
角θが減少するときに負のゲインを適用することによ
り、アシスト量(操舵補助指令値)の急激な減少を防
ぎ、結果として油圧式電動パワーステアリング装置と同
様なヒステリシス特性を与えることができる。
According to the present invention, for the purpose of improving the responsiveness of the assist torque and the stability of the torque control system, a value proportional to the derivative of the steering torque with respect to the assist amount (steering assist command value) is determined. Are added to increase Since the differentiated value is added to the assist amount, a negative gain is applied when the steering angle θ decreases, thereby preventing a rapid decrease in the assist amount (steering assist command value), and as a result, Hysteresis characteristics similar to those of the hydraulic electric power steering device can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の構成例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of the present invention.

【図2】本発明の要部を示す伝達関数ブロック図であ
る。
FIG. 2 is a transfer function block diagram showing a main part of the present invention.

【図3】本発明の動作を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the present invention.

【図4】演算器の特性例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a characteristic example of a computing unit.

【図5】本発明の動作例を示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing an operation example of the present invention.

【図6】本発明の効果を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the effect of the present invention.

【図7】電動パワーステアリング装置の一例を示すブロ
ック構成図である
FIG. 7 is a block diagram showing an example of an electric power steering device.

【図8】コントロールユニットの一般的な内部構成を示
すブロック図である。
FIG. 8 is a block diagram showing a general internal configuration of a control unit.

【図9】モータ駆動回路の一例を示す結線図である。FIG. 9 is a connection diagram illustrating an example of a motor drive circuit.

【図10】油圧式パワーステアリング装置の動作例を示
す図である。
FIG. 10 is a diagram showing an operation example of the hydraulic power steering device.

【図11】ヒステリシス特性の効果を説明するための図
である。
FIG. 11 is a diagram for explaining the effect of the hysteresis characteristic.

【図12】電動パワーステアリング装置の動作例を示す
図である。
FIG. 12 is a diagram showing an operation example of the electric power steering device.

【図13】電動パワーステアリング装置の動作例を示す
特性図である。
FIG. 13 is a characteristic diagram illustrating an operation example of the electric power steering device.

【図14】クーロン摩擦特性を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing Coulomb friction characteristics.

【図15】操舵トルク対操舵角特性例を示す図である。FIG. 15 is a diagram illustrating an example of a steering torque versus steering angle characteristic.

【図16】操舵トルク対操舵角のヒステリシス特性を示
す特性図である。
FIG. 16 is a characteristic diagram showing a hysteresis characteristic of a steering torque versus a steering angle.

【図17】操舵トルク対操舵角特性例を示す図である。FIG. 17 is a diagram illustrating an example of a steering torque versus steering angle characteristic.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 操向ハンドル 5 ピニオンラック機構 10 トルクセンサ 12 車速センサ 20 モータ 30,30A コントロールユニット 310 演算器 311 メモリ Reference Signs List 1 steering handle 5 pinion rack mechanism 10 torque sensor 12 vehicle speed sensor 20 motor 30, 30A control unit 310 arithmetic unit 311 memory

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3D032 CC08 DA15 DA23 DA64 DC01 DC02 DC03 DC17 DC22 DD02 DD17 DE10 EA01 EB11 EC23 3D033 CA03 CA13 CA16 CA20 CA21 CA23 CA28  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 3D032 CC08 DA15 DA23 DA64 DC01 DC02 DC03 DC17 DC22 DD02 DD17 DE10 EA01 EB11 EC23 3D033 CA03 CA13 CA16 CA20 CA21 CA23 CA28

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ステアリングシャフトに発生する操舵ト
ルクに基いて演算手段で演算された操舵補助指令値と、
モータの電流値とから演算した電流制御値に基いてステ
アリング機構に操舵補助力を与える前記モータを制御す
るようになっている電動パワーステアリング装置の制御
装置において、前記操舵トルクの信号を微分して前記操
舵補助指令値に加算する補助演算手段を具備したことを
特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。
A steering assist command value calculated by a calculating means based on a steering torque generated on a steering shaft;
In a control device of an electric power steering device adapted to control the motor for applying a steering assist force to a steering mechanism based on a current control value calculated from a current value of the motor, a signal of the steering torque is differentiated. A control device for an electric power steering device, further comprising auxiliary calculation means for adding the steering assist command value.
【請求項2】 前記補助演算手段が前記演算手段と並列
に接続されると共に、近似微分器及び加算器で成ってい
る請求項1に記載の電動パワーステアリング装置の制御
装置。
2. The control device for an electric power steering device according to claim 1, wherein said auxiliary operation means is connected in parallel with said operation means, and comprises an approximate differentiator and an adder.
【請求項3】 前記操舵トルクの大きさに応じて前記近
似微分器のゲインを変えるようになっている請求項2に
記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
3. The control device for an electric power steering device according to claim 2, wherein a gain of said approximate differentiator is changed according to a magnitude of said steering torque.
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