JP2001278085A - 電気式動力舵取装置 - Google Patents
電気式動力舵取装置Info
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- Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
- Power Steering Mechanism (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】ロバスト安定性を確保して操舵フィーリングを
可変すること 【解決手段】ステアリングシヤフトにかかるトルクを検
出して、Ｈ∞制御によりロバスト安定性を確保した一次
トクル指令値を求める。この一次トルク指令値に車速に
応じて変化する利得を乗算する。この乗算補正されたト
ルク指令値を電動機に対するトルク指令値とする。この
ようにすることで、ロバスト安定性を向上させ、且つ、
車速に応じた操舵フィーリングを得ることが出来る。
可変すること 【解決手段】ステアリングシヤフトにかかるトルクを検
出して、Ｈ∞制御によりロバスト安定性を確保した一次
トクル指令値を求める。この一次トルク指令値に車速に
応じて変化する利得を乗算する。この乗算補正されたト
ルク指令値を電動機に対するトルク指令値とする。この
ようにすることで、ロバスト安定性を向上させ、且つ、
車速に応じた操舵フィーリングを得ることが出来る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ｈ∞制御を用いた
電気式動力舵取装置に関する。特に、車速や操舵角等の
環境状態に最適な操舵フィーリングを与える電気式動力
舵取装置に関する。
電気式動力舵取装置に関する。特に、車速や操舵角等の
環境状態に最適な操舵フィーリングを与える電気式動力
舵取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から自動車の操舵を電気モータでア
シストする電気式動力舵取装置が良く知られており、近
年、この電気モータの指令トルクをＨ∞制御により与え
ることが試みられている。このＨ∞制御では、ハンドル
シャフトに係るトルクを検出して、その検出トルクに応
じてアシストトルクを発生するように電気モータを駆動
するという精密な制御モデルがまずは必要となる。そし
て、この制御モデルに基づいて系の伝達関数を求め、制
御系のモデル誤差や外乱があった場合にも、周波数安定
性が得られるように制御装置の伝達関数を決定してい
る。このように、周波数安定性が得られるように伝達関
数を決定する手法に、伝達関数の∞ノルムが１より小さ
いという条件を満たす限り、その伝達関数で制御される
系の周波数安定性が確保されるという原理が用いられて
いる。この原理を用いて制御装置の伝達関数を決定する
方法がＨ∞制御と言われている。
シストする電気式動力舵取装置が良く知られており、近
年、この電気モータの指令トルクをＨ∞制御により与え
ることが試みられている。このＨ∞制御では、ハンドル
シャフトに係るトルクを検出して、その検出トルクに応
じてアシストトルクを発生するように電気モータを駆動
するという精密な制御モデルがまずは必要となる。そし
て、この制御モデルに基づいて系の伝達関数を求め、制
御系のモデル誤差や外乱があった場合にも、周波数安定
性が得られるように制御装置の伝達関数を決定してい
る。このように、周波数安定性が得られるように伝達関
数を決定する手法に、伝達関数の∞ノルムが１より小さ
いという条件を満たす限り、その伝達関数で制御される
系の周波数安定性が確保されるという原理が用いられて
いる。この原理を用いて制御装置の伝達関数を決定する
方法がＨ∞制御と言われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｈ∞制
御によりロバスト安定性があるということは、操舵フィ
ーリングが、環境の変化に係わらず、常に一定となり、
路面からの抗力が敏感に運転者に伝達されないという問
題がある。即ち、ロバスト安定性があるように制御装置
の伝達関数を設計すると、外乱に対するロバスト安定性
が確保されている結果、環境の変化に対しても、常に、
同一の操舵フィーリングとなるという欠点があった。換
言すれば、車両の速度に係わらず一定の操舵フィーリン
グとなっていた。このように、ロバスト安定性を向上さ
せるＨ∞制御により制御装置を設計すると、操舵フィー
リングが可変できないという問題があった。
御によりロバスト安定性があるということは、操舵フィ
ーリングが、環境の変化に係わらず、常に一定となり、
路面からの抗力が敏感に運転者に伝達されないという問
題がある。即ち、ロバスト安定性があるように制御装置
の伝達関数を設計すると、外乱に対するロバスト安定性
が確保されている結果、環境の変化に対しても、常に、
同一の操舵フィーリングとなるという欠点があった。換
言すれば、車両の速度に係わらず一定の操舵フィーリン
グとなっていた。このように、ロバスト安定性を向上さ
せるＨ∞制御により制御装置を設計すると、操舵フィー
リングが可変できないという問題があった。
【０００４】そこで、本発明の目的は、電気式動力舵取
装置において、ロバスト安定性を確保した上で、各種の
走行環境に応じた操舵フィーリングが得られるようにす
ることである。
装置において、ロバスト安定性を確保した上で、各種の
走行環境に応じた操舵フィーリングが得られるようにす
ることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の発明の構成は、操舵トルクを検出して、その検出操舵
トルクに応じてアシストトルクを電気モータにより発生
する電気式舵取装置において、検出操舵トルクを入力し
て、Ｈ∞制御により求められた一次トルク指令値を出力
する第１制御手段と、第１制御手段の出力する一次トル
ク指令値を入力して、その一次トルク指令値に所定値を
乗算し、電気モータの出力トルクを指令するトルク指令
値を演算し、そのトルク指令値に基づいて電気モータを
駆動する第２制御手段とを有することを特徴とする。
の発明の構成は、操舵トルクを検出して、その検出操舵
トルクに応じてアシストトルクを電気モータにより発生
する電気式舵取装置において、検出操舵トルクを入力し
て、Ｈ∞制御により求められた一次トルク指令値を出力
する第１制御手段と、第１制御手段の出力する一次トル
ク指令値を入力して、その一次トルク指令値に所定値を
乗算し、電気モータの出力トルクを指令するトルク指令
値を演算し、そのトルク指令値に基づいて電気モータを
駆動する第２制御手段とを有することを特徴とする。
【０００６】又、他の特徴は、上記の所定値を車両の速
度に応じて変化させることを特徴とする。又、他の特徴
は、上記の所定値をハンドルの回転角及びハンドルの回
転角速度の１種又は、それらの組み合わせに応じて変化
させることを特徴とする。さらに、他の特徴は、上記の
所定値を車両の速度及び、ハンドルの回転角及びハンド
ルの回転角速度のうちの少なくとも１種との組み合わせ
により変化させることを特徴とする。
度に応じて変化させることを特徴とする。又、他の特徴
は、上記の所定値をハンドルの回転角及びハンドルの回
転角速度の１種又は、それらの組み合わせに応じて変化
させることを特徴とする。さらに、他の特徴は、上記の
所定値を車両の速度及び、ハンドルの回転角及びハンド
ルの回転角速度のうちの少なくとも１種との組み合わせ
により変化させることを特徴とする。
【０００７】
【発明の作用及び効果】第１制御手段によるＨ∞制御に
より得られた一次トルク指令値は、ロバスト安定性のあ
る出力となる。即ち、この一次トルク指令値により電気
モータを回転させた場合には、操舵角に対する追従安定
性や走行環境の変化等の外乱に対する安定性が得られ
る。第２制御手段は、このような安定した一次トルク指
令値に対して所定値を乗算し、即ち、利得調整をした後
の値を電気モータを回転させるためのトルク指令値とす
る。この利得を走行環境に応じて変化させることで、走
行環境に即応した操舵フィーリングを得ることができ
る。例えば、車速が低速度になる程、所定値を大きくし
て利得を大きくすることで、低速走行時の操舵フィーリ
ングを軽くし、高速走行時の操舵フィーリングを重くす
ることが可能となる。このように、第１制御手段の出力
する一次トルク指令値に、さまざまな、条件によって変
化させた利得をかけて、電気モータを駆動するためのト
ルク指令値とすることで、操舵フィーリングを各種の条
件に適応したものとすることが可能となる。
より得られた一次トルク指令値は、ロバスト安定性のあ
る出力となる。即ち、この一次トルク指令値により電気
モータを回転させた場合には、操舵角に対する追従安定
性や走行環境の変化等の外乱に対する安定性が得られ
る。第２制御手段は、このような安定した一次トルク指
令値に対して所定値を乗算し、即ち、利得調整をした後
の値を電気モータを回転させるためのトルク指令値とす
る。この利得を走行環境に応じて変化させることで、走
行環境に即応した操舵フィーリングを得ることができ
る。例えば、車速が低速度になる程、所定値を大きくし
て利得を大きくすることで、低速走行時の操舵フィーリ
ングを軽くし、高速走行時の操舵フィーリングを重くす
ることが可能となる。このように、第１制御手段の出力
する一次トルク指令値に、さまざまな、条件によって変
化させた利得をかけて、電気モータを駆動するためのト
ルク指令値とすることで、操舵フィーリングを各種の条
件に適応したものとすることが可能となる。
【０００８】上記の所定値、即ち、利得を変化させる条
件として、車両の速度、ハンドルの回転角、及びハンド
ルの回転角速度等を挙げることができる。利得は、これ
らのうちの１種の条件に応じて変化させても、複数種類
の条件に応じて変化させるようにしても良い。上記の条
件は、その他、車両の加速度や、操舵頻度等であっても
良い。
件として、車両の速度、ハンドルの回転角、及びハンド
ルの回転角速度等を挙げることができる。利得は、これ
らのうちの１種の条件に応じて変化させても、複数種類
の条件に応じて変化させるようにしても良い。上記の条
件は、その他、車両の加速度や、操舵頻度等であっても
良い。
【０００９】このように本発明によれば、ロバスト安定
性が得られ、且つ、走行状態に適応した操舵フィーリン
グを得ることが可能となる。
性が得られ、且つ、走行状態に適応した操舵フィーリン
グを得ることが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図１は本発明に係る電気式動力舵取装置を示した
構成図である。操向ハンドル１０はステアリングシャフ
ト１１に固設され、ステアリングシャフト１１にはトル
クセンサ１２が配設されている。ステアリングシャフト
１１に加えられたマニュアルトルクはピニオンギヤ１３
を介してラック１４に伝達され、操舵輪４１，４２の方
向の変化に使われる。トルクセンサ１２は、周知のよう
に、操向ハンドル１０が操作され、ステアリングシャフ
ト１１が捩じられることにより生じるトルクを検出す
る。即ち、一定速度で操舵している場合に、操舵輪４
１，４２が路面から受ける反力トルクから電動機による
アシストトルクを減じたトルクが、運転者により操舵の
ために印加されたマニュアルトルクに等しくなり、この
トルクがステアリングシャフト１１の捩じれトルクとし
て検出される。このトルクセンサ１２からの出力信号は
Ａ／Ｄ変換器１８により微小時間間隔でサンプリングさ
れて、ディジタル信号に変換されＣＰＵ２０に入力され
ている。又、車速センサ１５の出力する車速ｖはＣＰＵ
２０に入力している。このＣＰＵ２０には、プログラム
やマップなどが記憶されたＲＯＭ２１、各種データを記
憶するＲＡＭ２２が接続されている。又、ＣＰＵ２０か
らの出力信号はドライバ回路２５に入力され、ドライバ
回路２５により減速機を内蔵した電動機３１が駆動され
る。この電動機３１が回転することによりピニオンギヤ
３２、ラック１４を介して、アシストトルクが上記操舵
輪４１，４２に加わることになる。第１制御手段、第２
制御手段は、これらのＣＰＵ２０、ＲＯＭ２１、ＲＡＭ
２２等から成るコンピュータシステムとドライバ回路２
５によって構成されている。
する。図１は本発明に係る電気式動力舵取装置を示した
構成図である。操向ハンドル１０はステアリングシャフ
ト１１に固設され、ステアリングシャフト１１にはトル
クセンサ１２が配設されている。ステアリングシャフト
１１に加えられたマニュアルトルクはピニオンギヤ１３
を介してラック１４に伝達され、操舵輪４１，４２の方
向の変化に使われる。トルクセンサ１２は、周知のよう
に、操向ハンドル１０が操作され、ステアリングシャフ
ト１１が捩じられることにより生じるトルクを検出す
る。即ち、一定速度で操舵している場合に、操舵輪４
１，４２が路面から受ける反力トルクから電動機による
アシストトルクを減じたトルクが、運転者により操舵の
ために印加されたマニュアルトルクに等しくなり、この
トルクがステアリングシャフト１１の捩じれトルクとし
て検出される。このトルクセンサ１２からの出力信号は
Ａ／Ｄ変換器１８により微小時間間隔でサンプリングさ
れて、ディジタル信号に変換されＣＰＵ２０に入力され
ている。又、車速センサ１５の出力する車速ｖはＣＰＵ
２０に入力している。このＣＰＵ２０には、プログラム
やマップなどが記憶されたＲＯＭ２１、各種データを記
憶するＲＡＭ２２が接続されている。又、ＣＰＵ２０か
らの出力信号はドライバ回路２５に入力され、ドライバ
回路２５により減速機を内蔵した電動機３１が駆動され
る。この電動機３１が回転することによりピニオンギヤ
３２、ラック１４を介して、アシストトルクが上記操舵
輪４１，４２に加わることになる。第１制御手段、第２
制御手段は、これらのＣＰＵ２０、ＲＯＭ２１、ＲＡＭ
２２等から成るコンピュータシステムとドライバ回路２
５によって構成されている。
【００１１】図２は、電気式動力舵取装置の解析モデル
を示した図である。図１におけるハンドル１０、ステア
リングシャフト１１、ピニオンギヤ１３、ラック１４、
ピニオンギヤ３２、減速機を内蔵した電動機３１、操舵
輪４１、４２が図示されている。これらの機構部のイナ
ーシャ、バネ定数、摩擦係数等がモデル化され、発生す
るトルク、摩擦力、回転角等が図示されている。記号の
意味は次の通りである。
を示した図である。図１におけるハンドル１０、ステア
リングシャフト１１、ピニオンギヤ１３、ラック１４、
ピニオンギヤ３２、減速機を内蔵した電動機３１、操舵
輪４１、４２が図示されている。これらの機構部のイナ
ーシャ、バネ定数、摩擦係数等がモデル化され、発生す
るトルク、摩擦力、回転角等が図示されている。記号の
意味は次の通りである。
【００１２】θh ハンドル回転角 θm モータ回転角 θs コラム回転角 θp ピニオン軸回転角 Ｔh ハンドルトルク Ｔm モータ軸トルク Ｔm ' モータトルク Ｔp ピニオン周りのトルク Ｆp ピニオンからラックに加わる力 Ｆm モータからラックに加わる力 Ｊh ハンドルイナーシャ Ｊm モータイナーシャ Ｋ コントローラの伝達関数 Ｃr タイヤ摩擦係数（タイヤ（操舵輪）と路面との間
の粘性摩擦係数） ｆm モータ摩擦力 ｆe ダストシール部摩擦力 ｆr ラック軸摩擦力 Ｋs トーションバーバネ定数 Ｋc コラムバネ定数 Ｋss Ｋs とＫc の合成バネ定数 Ｋr タイヤバネ定数 Ｍr ラック質量 Ｘr ラック移動量 ｇb ギヤ減速比 ｇp ラック減速比 尚、ステアリングシャフト１１はハンドル１０側のコラ
ムとヒニオンギヤ１３側のトーションバーとに分かれて
いる。
の粘性摩擦係数） ｆm モータ摩擦力 ｆe ダストシール部摩擦力 ｆr ラック軸摩擦力 Ｋs トーションバーバネ定数 Ｋc コラムバネ定数 Ｋss Ｋs とＫc の合成バネ定数 Ｋr タイヤバネ定数 Ｍr ラック質量 Ｘr ラック移動量 ｇb ギヤ減速比 ｇp ラック減速比 尚、ステアリングシャフト１１はハンドル１０側のコラ
ムとヒニオンギヤ１３側のトーションバーとに分かれて
いる。
【００１３】この図２のモデルを伝達関数で表せば、図
３のようになる。Ｋ（ｓ）が制御装置の伝達関数、Ｐ
（ｓ）が機械系、伝達系、動力系を総合したプラントの
伝達関数である。ｗは操舵輪が路面から受ける反力トル
クであり、プラントの伝達関数Ｐ（ｓ）の出力ｑは電動
機により操舵輪の方向を回転させる操舵トルクである。
制御装置の伝達関数Ｋ（ｓ）に入力するｕは、トルクセ
ンサ１２の出力である。このトルクセンサ１２の出力ｕ
は、運転者がハンドル１０に加えるマニュアルトルク及
び運転者が感じる操舵トルクに比例する。
３のようになる。Ｋ（ｓ）が制御装置の伝達関数、Ｐ
（ｓ）が機械系、伝達系、動力系を総合したプラントの
伝達関数である。ｗは操舵輪が路面から受ける反力トル
クであり、プラントの伝達関数Ｐ（ｓ）の出力ｑは電動
機により操舵輪の方向を回転させる操舵トルクである。
制御装置の伝達関数Ｋ（ｓ）に入力するｕは、トルクセ
ンサ１２の出力である。このトルクセンサ１２の出力ｕ
は、運転者がハンドル１０に加えるマニュアルトルク及
び運転者が感じる操舵トルクに比例する。
【００１４】図３の伝達関数の関係から次式が成立す
る。
る。
【数１】 ｕ＝ｗ／（１＋Ｐ（ｓ）・Ｋ（ｓ）） …（１） ここで、次式のＳ（ｓ）は、感度関数である。
【数２】 Ｓ（ｓ）＝ｕ／ｗ＝１／（１＋Ｐ（ｓ）・Ｋ（ｓ）） …（２）
【００１５】即ち、トルクセンサ１２の出力ｕが小さい
程、追従誤差が小さくなることが理解される。即ち、感
度関数の無限大ノルム‖Ｓ（ｓ）‖∞が十分に小さくな
るように制御装置の伝達関数Ｋ（ｓ）が決定される。図
４に示すブロック図で、出力ｕを入力して出力Ｚ1 を出
力する重み関数Ｗ1 （ｓ）を導入する。ａ−ｂ間の伝達
関数はＳ（ｓ）・Ｗ（ｓ）となり、次式が成立する。
程、追従誤差が小さくなることが理解される。即ち、感
度関数の無限大ノルム‖Ｓ（ｓ）‖∞が十分に小さくな
るように制御装置の伝達関数Ｋ（ｓ）が決定される。図
４に示すブロック図で、出力ｕを入力して出力Ｚ1 を出
力する重み関数Ｗ1 （ｓ）を導入する。ａ−ｂ間の伝達
関数はＳ（ｓ）・Ｗ（ｓ）となり、次式が成立する。
【００１６】
【数３】 Ｚ1 ＝Ｓ（ｓ）・Ｗ1 （ｓ）・ｗ …（３） となる。但し、Ｚ1 は評価値である。この評価値Ｚ1 が
入力ｗに関して安定するための条件は、次式が成立する
ことである。
入力ｗに関して安定するための条件は、次式が成立する
ことである。
【数４】 ‖Ｓ（ｓ）・Ｗ1 （ｓ）‖∞＜１ …（４） （４）式は、周波数空間（ｊω）において、全てのωに
ついて次式が成立することと等価である。
ついて次式が成立することと等価である。
【数５】 ｜Ｓ（ｊω）・Ｗ1 （ｊω）｜＜１ …（５） よって、
【数６】 ｜Ｓ（ｊω）｜＜１／｜Ｗ1 （ｊω）｜ …（６） このように、重み関数Ｗ（ｓ）を設定して、評価値Ｚ1
が安定するように、即ち、（５）式を満たすように、制
御装置の伝達関数Ｋ（ｓ）を決定する。これが追従制御
性に関するＨ∞制御である。
が安定するように、即ち、（５）式を満たすように、制
御装置の伝達関数Ｋ（ｓ）を決定する。これが追従制御
性に関するＨ∞制御である。
【００１７】次に、図５に示すように、プラントの伝達
関数Ｐ（ｓ）に関する誤差Δ（ｓ）を考慮する。この誤
差Δ（ｓ）はモデル化誤差や外乱等により、基本モデル
からの変動により生じる伝達関数である。この誤差伝達
関数は相加的であるとする。即ち、Ｐ' （ｓ）＝（１＋
Δ（ｓ））・Ｐ（ｓ）。すると、図５のブロック図が得
られる。ｃ−ｄ間の伝達関数Ｔ（ｓ）は次式で表され
る。
関数Ｐ（ｓ）に関する誤差Δ（ｓ）を考慮する。この誤
差Δ（ｓ）はモデル化誤差や外乱等により、基本モデル
からの変動により生じる伝達関数である。この誤差伝達
関数は相加的であるとする。即ち、Ｐ' （ｓ）＝（１＋
Δ（ｓ））・Ｐ（ｓ）。すると、図５のブロック図が得
られる。ｃ−ｄ間の伝達関数Ｔ（ｓ）は次式で表され
る。
【００１８】
【数７】 Ｔ（ｓ）＝（Ｐ（ｓ）・Ｋ（ｓ））／（１＋Ｐ（ｓ）・Ｋ（ｓ）） …（７） このＴ（ｓ）は、相補感度関数である。
【００１９】図５に示す系が安定である条件は、次式が
成立することである。
成立することである。
【数８】 ‖Δ（ｓ）・Ｔ（ｓ）‖∞＜１ …（８）
【００２０】ここでΔ（ｓ）の正確なモデル化は不可能
であるので、次の条件を満たす重み関数Ｗ2 （ｓ）を決
定する。
であるので、次の条件を満たす重み関数Ｗ2 （ｓ）を決
定する。
【数９】全てのωに対して ｜Δ（ｊω）｜＜｜Ｗ2 （ｊω）｜ …（９） 即ち、あらゆる誤差の伝達関数Δ（ｊω）を包含するよ
うな重み関数Ｗ2 （ｊω）を決定する。そして、この重
み関数Ｗ2 （ｊω）に関して、次式が成立すれば、
（９）式を満たす任意の誤差伝達関数Δ（ｓ）に関し
て、安定制御条件（８）式が成立する。
うな重み関数Ｗ2 （ｊω）を決定する。そして、この重
み関数Ｗ2 （ｊω）に関して、次式が成立すれば、
（９）式を満たす任意の誤差伝達関数Δ（ｓ）に関し
て、安定制御条件（８）式が成立する。
【００２１】
【数１０】 ‖Ｗ2 （ｓ）・Ｔ（ｓ）‖∞＜１ …（１０） 即ち、任意のωに対して、Ｔ（ｊω）が次式を満たすよ
うに、制御装置の伝達関数Ｋ（ｓ）を決定する。
うに、制御装置の伝達関数Ｋ（ｓ）を決定する。
【数１１】 ｜Ｔ（ｊω）｜＜１／Ｗ2 （ｊω） …（１１）
【００２２】このように伝達関数Ｋ（ｓ）を決定するの
が、プラントに誤差が内在する場合のロバスト安定性に
関するＨ∞制御である。
が、プラントに誤差が内在する場合のロバスト安定性に
関するＨ∞制御である。
【００２３】（６）式を満たすように決定する追従性
と、（１１）式を満たすように決定するロバスト安定性
とは、相反する条件となる。この問題を解決するため
に、制御系の使用周波数帯域では、追従性に主体をおい
て伝達関数を決定し、使用帯域よりも高い周波数帯域で
はロバスト安定性に主体をおいて伝達関数を決定する。
このように決定することで、変動する外力トルクｗに追
従して電動機トルクを発生させることができ、この結
果、トルクセンサ１２の検出するトルク、即ち、マニュ
アルトルクｕ（操舵フィーリングに関係するトルク）を
小さい値に安定化することができる。よって、外乱トル
ク変動があっても、操舵フィーリングを一定とすること
ができる。又、高速操舵や高周波外乱トルクに関して
は、ロバスト安定性が達成され、追従制御の不安定性が
防止される。
と、（１１）式を満たすように決定するロバスト安定性
とは、相反する条件となる。この問題を解決するため
に、制御系の使用周波数帯域では、追従性に主体をおい
て伝達関数を決定し、使用帯域よりも高い周波数帯域で
はロバスト安定性に主体をおいて伝達関数を決定する。
このように決定することで、変動する外力トルクｗに追
従して電動機トルクを発生させることができ、この結
果、トルクセンサ１２の検出するトルク、即ち、マニュ
アルトルクｕ（操舵フィーリングに関係するトルク）を
小さい値に安定化することができる。よって、外乱トル
ク変動があっても、操舵フィーリングを一定とすること
ができる。又、高速操舵や高周波外乱トルクに関して
は、ロバスト安定性が達成され、追従制御の不安定性が
防止される。
【００２４】制御装置の伝達関数Ｋ（ｓ）が決定される
と、その関数から次の状態方程式の係数行列A,B,C,D を
決定することができる。
と、その関数から次の状態方程式の係数行列A,B,C,D を
決定することができる。
【数１２】 dx/dt=A(t)x(t)+B(t)u(t) …（１２）
【数１３】 y(t)=C(t)x(t)+D(t)u(t) …（１３） 但し、x(t)は制御装置Ｋ（ｓ）の状態ベクトル、u(t)は
制御装置Ｋ（ｓ）への入力ベクトル、y(t)は制御装置Ｋ
（ｓ）の出力ベクトルである。図３、図４の表記された
信号の記号と対応する。
制御装置Ｋ（ｓ）への入力ベクトル、y(t)は制御装置Ｋ
（ｓ）の出力ベクトルである。図３、図４の表記された
信号の記号と対応する。
【００２５】伝達関数Ｋ（ｓ）の時間変動を無視して、
時間に関しては一定、即ち、系が時不変線型動的システ
ムとする。そして、（１２）式を差分方程式に書き換
え、（１３）式をサンプリング値に関する方程式に書き
換えると次式が得られる。
時間に関しては一定、即ち、系が時不変線型動的システ
ムとする。そして、（１２）式を差分方程式に書き換
え、（１３）式をサンプリング値に関する方程式に書き
換えると次式が得られる。
【００２６】
【数１４】 xk+1＝Ad・xk+Bd・uk …（１４）
【数１５】 yk =Cd・xk+Dd・uk …（１５） ここで、状態ベクトルｘがｎ次元、入力ベクトルｕがｒ
次元、出力ベクトルｙがｐ次元の時、係数行列Adは、ｎ
×ｎ、係数行列Bdは、ｎ×ｒ、係数行列Cdは、ｐ×ｎ、
係数行列Ddは、ｐ×ｒの行列である。
次元、出力ベクトルｙがｐ次元の時、係数行列Adは、ｎ
×ｎ、係数行列Bdは、ｎ×ｒ、係数行列Cdは、ｐ×ｎ、
係数行列Ddは、ｐ×ｒの行列である。
【００２７】本発明のＨ∞制御を行う第１制御手段は、
上記の（１４）、（１５）式を用いて、時系列的に、ト
ルクセンサ１２の検出するトルクｕを入力して、電動機
３１のトクル指令値ｙを出力する手段である。
上記の（１４）、（１５）式を用いて、時系列的に、ト
ルクセンサ１２の検出するトルクｕを入力して、電動機
３１のトクル指令値ｙを出力する手段である。
【００２８】本発明は、この第１制御手段の出力する一
次トルク指令値ｙに、さらに、車速に応じて、所定値
（利得）Ｇを乗算して、トクル指令値ｅとするものであ
る。この特性は、図７に示す特性である。このように、
車速ｖが高速になるに従って、利得Ｇを大きくすること
で、操舵輪４１、４２の受ける反力トルクｗが一定であ
っても、低速走行時には電動機３１の補正されたトルク
指令値ｅが大きくなり、高速走行時にはそのトルク指令
値ｅは小さくなる。この結果、低速走行時にはトルクセ
ンサ１２の出力する検出トルクｕは小さくなり、高速走
行時には検出トルクｕは大きくなる。即ち、低速走行時
には運転者の感じる操舵フィーリングは軽くなり、高速
走行時には運転者の感じる操舵フィーリングは重くな
る。このように、第１制御手段の出力する一次トルク指
令値ｙを様々な走行状態の関数である利得Ｇで乗算補正
することで、操舵フィーリングを任意に変更することが
可能となる。
次トルク指令値ｙに、さらに、車速に応じて、所定値
（利得）Ｇを乗算して、トクル指令値ｅとするものであ
る。この特性は、図７に示す特性である。このように、
車速ｖが高速になるに従って、利得Ｇを大きくすること
で、操舵輪４１、４２の受ける反力トルクｗが一定であ
っても、低速走行時には電動機３１の補正されたトルク
指令値ｅが大きくなり、高速走行時にはそのトルク指令
値ｅは小さくなる。この結果、低速走行時にはトルクセ
ンサ１２の出力する検出トルクｕは小さくなり、高速走
行時には検出トルクｕは大きくなる。即ち、低速走行時
には運転者の感じる操舵フィーリングは軽くなり、高速
走行時には運転者の感じる操舵フィーリングは重くな
る。このように、第１制御手段の出力する一次トルク指
令値ｙを様々な走行状態の関数である利得Ｇで乗算補正
することで、操舵フィーリングを任意に変更することが
可能となる。
【００２９】又、ハンドルの操舵角θに対して、利得Ｇ
を図８のように設定しても良い。即ち、操舵角θが増加
するにつれて、利得Ｇを減少させるようにしても良い。
このように設定すると、上記と同一の理由により、操舵
角θが大きくなるに従って、操舵フィーリングを重くす
ることができる。このようにすることで、現実の路面か
ら受ける反力トルクを運転者に反映させたものとするこ
とが可能となる。
を図８のように設定しても良い。即ち、操舵角θが増加
するにつれて、利得Ｇを減少させるようにしても良い。
このように設定すると、上記と同一の理由により、操舵
角θが大きくなるに従って、操舵フィーリングを重くす
ることができる。このようにすることで、現実の路面か
ら受ける反力トルクを運転者に反映させたものとするこ
とが可能となる。
【００３０】又、操舵角速度ｄθ／ｄｔに対して、利得
Ｇを図９のように設定しても良い。即ち、操舵角速度ｄ
θ／ｄｔが増加するにつれて、利得Ｇを減少させるよう
にしても良い。このように設定すると、上記と同一の理
由により、操舵角速度ｄθ／ｄｔが大きくなるに従っ
て、操舵フィーリングを重くすることができる。このよ
うにすることで、現実の路面から受ける反力トルクを運
転者に反映させたものとすることが可能となる。
Ｇを図９のように設定しても良い。即ち、操舵角速度ｄ
θ／ｄｔが増加するにつれて、利得Ｇを減少させるよう
にしても良い。このように設定すると、上記と同一の理
由により、操舵角速度ｄθ／ｄｔが大きくなるに従っ
て、操舵フィーリングを重くすることができる。このよ
うにすることで、現実の路面から受ける反力トルクを運
転者に反映させたものとすることが可能となる。
【００３１】又、車速、操舵角、操舵角速度のいずれか
２種類又は３種類の組み合わせにより利得Ｇを任意の関
数で変化させても良い。さらに、操舵頻度等を加味して
利得Ｇを変化させても良い。即ち、操舵頻度が高い場合
には、連続したカーブ走行が考えれらる。この場合に
は、操舵フィーリングを重くすることで、走行安定性を
保つことができる。又、利得Ｇを車速ｖが増加するに連
れて、減少させるようにしても良い。この場合には、低
速走行時程、操舵フィーリングが軽くなり、高速走行時
程、操舵フィーリングが重くなる。即ち、アシストトル
クがない場合の操舵フィーリングに近いものが得られ
る。要するに、本発明は、ロバスト安定性のある一次ト
ルク指令値を各種の条件で補正してトルク指令値を求め
て、このトルク指令値で電動機を駆動するようにするこ
とを特徴とする。
２種類又は３種類の組み合わせにより利得Ｇを任意の関
数で変化させても良い。さらに、操舵頻度等を加味して
利得Ｇを変化させても良い。即ち、操舵頻度が高い場合
には、連続したカーブ走行が考えれらる。この場合に
は、操舵フィーリングを重くすることで、走行安定性を
保つことができる。又、利得Ｇを車速ｖが増加するに連
れて、減少させるようにしても良い。この場合には、低
速走行時程、操舵フィーリングが軽くなり、高速走行時
程、操舵フィーリングが重くなる。即ち、アシストトル
クがない場合の操舵フィーリングに近いものが得られ
る。要するに、本発明は、ロバスト安定性のある一次ト
ルク指令値を各種の条件で補正してトルク指令値を求め
て、このトルク指令値で電動機を駆動するようにするこ
とを特徴とする。
【００３２】次に、車速ｖに応じて、利得Ｇを変化させ
る実施例におけるＣＰＵ２０の処理手順を、図１０のフ
ローチャートに基づいて説明する。ステップ１００で、
トルクセンサ１２の出力する検出トルクｕと車速センサ
の出力する車速ｖとを読み込む。次に、ステップ１０２
において、（１５）式の状態方程式から一次トルク指令
値ｙを求める。次に、ステップ１０４において、車速ｖ
に対応する利得Ｇを決定する。図７に示す特性は、ＲＯ
Ｍ２１にマップにして記憶されている。次に、ステップ
１０６において、一次トルク指令値ｙに利得Ｇを乗算し
て、最終的なトルク指令値ｅを求め、ステップ１０８に
おいて、ドライブ回路２５にそのトルク指令値ｅを出力
する。ドライブ回路２５はこのトルク指令値ｅのトルク
を電動機３１が発生するように通電制御する。次に、ス
テップ１１０において、（１４）の状態方程式から次の
制御タイミングにおける状態ベクトルを求め、状態ベク
トルを更新する。そして、ステップ１００に戻り、次の
制御タイミングにおける次のトルク制御が実行される。
る実施例におけるＣＰＵ２０の処理手順を、図１０のフ
ローチャートに基づいて説明する。ステップ１００で、
トルクセンサ１２の出力する検出トルクｕと車速センサ
の出力する車速ｖとを読み込む。次に、ステップ１０２
において、（１５）式の状態方程式から一次トルク指令
値ｙを求める。次に、ステップ１０４において、車速ｖ
に対応する利得Ｇを決定する。図７に示す特性は、ＲＯ
Ｍ２１にマップにして記憶されている。次に、ステップ
１０６において、一次トルク指令値ｙに利得Ｇを乗算し
て、最終的なトルク指令値ｅを求め、ステップ１０８に
おいて、ドライブ回路２５にそのトルク指令値ｅを出力
する。ドライブ回路２５はこのトルク指令値ｅのトルク
を電動機３１が発生するように通電制御する。次に、ス
テップ１１０において、（１４）の状態方程式から次の
制御タイミングにおける状態ベクトルを求め、状態ベク
トルを更新する。そして、ステップ１００に戻り、次の
制御タイミングにおける次のトルク制御が実行される。
【００３３】第１制御手段と第２制御手段は、ハードウ
エアとしてはＣＰＵ２０、ＲＯＭ２１、ＲＡＭ２２、ド
ライブ回路２５で構成されるが、ソフトウエアとして
は、第１制御手段がステップ１００、１０２，１１０で
構成され、第２制御手段がステップ１００，１０６，１
０８で構成されている。上記の実施の形態では、ロバス
ト安定性を求めるための誤差伝達関数Δ（ｓ）は、相加
的としたが、相乗的であっても良い。相加的と相乗的と
の両方でも良い。
エアとしてはＣＰＵ２０、ＲＯＭ２１、ＲＡＭ２２、ド
ライブ回路２５で構成されるが、ソフトウエアとして
は、第１制御手段がステップ１００、１０２，１１０で
構成され、第２制御手段がステップ１００，１０６，１
０８で構成されている。上記の実施の形態では、ロバス
ト安定性を求めるための誤差伝達関数Δ（ｓ）は、相加
的としたが、相乗的であっても良い。相加的と相乗的と
の両方でも良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る動力舵取装置を示した
構成図。
構成図。
【図２】操舵機構の解析モデルを示した説明図。
【図３】制御装置及びプラントから成る機構の伝達関数
を表したブロック図。
を表したブロック図。
【図４】追従性向上させるための制御装置の伝達関数を
決定する手法を示したブロック図。
決定する手法を示したブロック図。
【図５】ロバスト安定性を向上させるための制御装置の
伝達関数を決定する手法を示したブロック図。
伝達関数を決定する手法を示したブロック図。
【図６】車速に応じて一次トルク指令値を補正する実施
形態に係る伝達関数を示したブロック図。
形態に係る伝達関数を示したブロック図。
【図７】利得の車速に関する特性を示した特性図。
【図８】利得の操舵角に関する特性を示した特性図。
【図９】利得の操舵角速度に関する特性を示した特性
図。
図。
【図１０】実施形態に係る動力舵取装置のＣＰＵの処理
手順を示したフローチャート。
手順を示したフローチャート。
１０…操向ハンドル １１…ステアリングシャフト １２…トルクセンサ １３…ピニオンギヤ １４…ラック ２０…ＣＰＵ ２５…ドライバ ４１、４２…操舵輪（タイヤ）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ６２Ｄ 119:00 Ｂ６２Ｄ 119:00 (72)発明者 樅山 峰一 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 (72)発明者 竹内 真司 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 Ｆターム(参考） 3D032 CC08 DA01 DA03 DA09 DA15 DA23 DD02 DD06 DD07 EA01 EB11 EC22 GG01 3D033 CA03 CA13 CA15 CA16 CA17 CA19 CA21
Claims (4)
- 【請求項１】操舵トルクを検出して、その検出操舵トル
クに応じてアシストトルクを電気モータにより発生する
電気式舵取装置において、 前記検出操舵トルクを入力して、Ｈ∞制御により求めら
れた一次トクル指令値を出力する第１制御手段と、 前記第１制御手段の出力する前記一次トルク指令値を入
力して、その一次トルク指令値に所定値を乗算し、前記
電気モータの出力トルクを指令するトルク指令値を演算
し、そのトルク指令値に基づいて前記電気モータを駆動
する第２制御手段とを有することを特徴とする電気式動
力舵取装置。 - 【請求項２】前記所定値を前記車両の速度に応じて変化
させることを特徴とする請求項１に記載の電気式動力舵
取装置。 - 【請求項３】前記所定値をハンドルの回転角及びハンド
ルの回転角速度の１種又は、それらの組み合わせに応じ
て変化させることを特徴とする請求項１に記載の電気式
動力舵取装置。 - 【請求項４】前記所定値を前記車両の速度及び、ハンド
ルの回転角及びハンドルの回転角速度のうちの少なくと
も１種との組み合わせにより変化させることを特徴とす
る請求項１に記載の動力舵取装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000094351A JP2001278085A (ja) | 2000-03-30 | 2000-03-30 | 電気式動力舵取装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000094351A JP2001278085A (ja) | 2000-03-30 | 2000-03-30 | 電気式動力舵取装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001278085A true JP2001278085A (ja) | 2001-10-10 |
Family
ID=18609412
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000094351A Pending JP2001278085A (ja) | 2000-03-30 | 2000-03-30 | 電気式動力舵取装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001278085A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009101930A (ja) * | 2007-10-24 | 2009-05-14 | Denso Corp | 電動パワーステアリング制御装置 |
| WO2014021369A1 (ja) * | 2012-08-03 | 2014-02-06 | 株式会社デンソー | 電動パワーステアリングシステムを制御する装置及びその方法 |
| JP2016531802A (ja) * | 2013-09-10 | 2016-10-13 | ジェイテクト ユーロップ | パワーステアリング部材の絶対位置を高精度にリアルタイムで算出する方法 |
| US20170163194A1 (en) * | 2015-01-28 | 2017-06-08 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Motor control device, and method for correcting torque constant in such motor control device |
| CN113415282A (zh) * | 2021-07-27 | 2021-09-21 | 重庆长安汽车股份有限公司 | 一种混合动力汽车扭振主动控制系统及设计方法 |
-
2000
- 2000-03-30 JP JP2000094351A patent/JP2001278085A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009101930A (ja) * | 2007-10-24 | 2009-05-14 | Denso Corp | 電動パワーステアリング制御装置 |
| JP4518133B2 (ja) * | 2007-10-24 | 2010-08-04 | 株式会社デンソー | 電動パワーステアリング制御装置 |
| WO2014021369A1 (ja) * | 2012-08-03 | 2014-02-06 | 株式会社デンソー | 電動パワーステアリングシステムを制御する装置及びその方法 |
| JP2014031103A (ja) * | 2012-08-03 | 2014-02-20 | Denso Corp | 電動パワーステアリング制御装置 |
| CN104520167A (zh) * | 2012-08-03 | 2015-04-15 | 株式会社电装 | 控制电动动力转向系统的装置及其方法 |
| US9764758B2 (en) | 2012-08-03 | 2017-09-19 | Denso Corporation | Apparatus and method for controlling electric power steering system |
| JP2016531802A (ja) * | 2013-09-10 | 2016-10-13 | ジェイテクト ユーロップ | パワーステアリング部材の絶対位置を高精度にリアルタイムで算出する方法 |
| US20170163194A1 (en) * | 2015-01-28 | 2017-06-08 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Motor control device, and method for correcting torque constant in such motor control device |
| US10270377B2 (en) * | 2015-01-28 | 2019-04-23 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Motor control device, and method for correcting torque constant in such motor control device |
| US10469013B2 (en) | 2015-01-28 | 2019-11-05 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Motor control device, and method for correcting torque constant in such motor control device |
| CN113415282A (zh) * | 2021-07-27 | 2021-09-21 | 重庆长安汽车股份有限公司 | 一种混合动力汽车扭振主动控制系统及设计方法 |
| CN113415282B (zh) * | 2021-07-27 | 2023-03-14 | 重庆长安汽车股份有限公司 | 一种混合动力汽车扭振主动控制系统及设计方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20060301 |