JP2005239010A - Power steering device for vehicle - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To properly restrain influence of lateral directional disturbance on steering, without reacting to a detecting error of a detecting means, in controlling the steering on the basis of a state quantity estimated by using an observer. <P>SOLUTION: This power steering device has an estimating means 32 for estimating by separating the lateral directional disturbance of a vehicle into lateral force disturbance ψ<SB>cw</SB>trying to move the vehicle in the lateral direction by lateral force and lateral gradient disturbance ψ<SB>rb</SB>acting on the vehicle by a lateral inclination of a road surface from a steering angle δ, a yaw rate γ, lateral acceleration G<SB>y</SB>and a vehicle speed V of the vehicle respectively detected by a steering angle detecting means 22, a yaw rate detecting means 23, a lateral acceleration detecting means 24 and a vehicle speed detecting means 25 on the basis of a steering-vehicle system model of the vehicle; and a control means 30 for compensating for quantity of steering assist torque by processing a correction quantity by a high-pass-filter by setting the correction quantity of the steering assist torque so as to restrain the lateral directional disturbance of the vehicle from an estimated result by the estimating means 32. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、車両に対して横方向に加わる外乱を考慮して車両の操舵のアシスト状態を制御する車両用パワーステアリング装置に関する。   The present invention relates to a vehicle power steering apparatus that controls a steering assist state of a vehicle in consideration of disturbance applied in a lateral direction to the vehicle.

自動車の走行時には、様々な外乱を受けるため操舵に影響が及ぶことが多い。このような点に着目して、走行中に車両が受ける外乱に応じて、車両の操舵系を制御する技術が開発されている。
例えば特許文献1には、電動パワーステアリング装置を用いた操舵アシスト制御により、車両に加わる横風等の外乱がドライバの操舵操作に影響しないようにする、いわゆる外乱抑制性能を高めることができるようにするものが提案されている。
When a car is running, steering is often affected by various disturbances. Focusing on this point, a technique for controlling the steering system of the vehicle according to the disturbance that the vehicle receives during traveling has been developed.
For example, in Patent Document 1, so-called disturbance suppression performance that prevents disturbances such as cross winds applied to the vehicle from affecting the steering operation of the driver can be improved by steering assist control using an electric power steering device. Things have been proposed.

この技術では、操舵反力(操舵アシスト力に対応する)の制御においては、操舵角に基づく操舵反力の舵角成分T1(=操舵角にゲインをかけたもの)と、操舵角速度に基づくダンピング成分T2(=操舵角速度にゲインをかけたもの)と、車両のヨーレイトに基づく第1の車両挙動抑制成分T3(=ヨーレイトにゲインをかけたもの)と、車両の横加速度に基づく第2の車両挙動抑制成分T4(=横加速度にゲインをかけたもの)と、転舵反力に基づく路面成分T5(=転舵反力にゲインをかけたもの)とを算出し、次式のように、これら操舵反力の成分T1,T2,T3,T4,T5を加算して目標操舵反力Tsを決定し、反力モータ(操舵アシスト用電動モータに対応する)の出力トルク、すなわち操向ハンドルの操舵反力をこの目標操舵反力Tsに帰還制御する。   In this technique, in the control of the steering reaction force (corresponding to the steering assist force), the steering angle component T1 of the steering reaction force based on the steering angle (= the gain obtained by multiplying the steering angle) and the damping based on the steering angular velocity. A component T2 (= steering angular velocity multiplied by gain), a first vehicle behavior suppression component T3 based on vehicle yaw rate (= yaw rate multiplied by gain), and a second vehicle based on lateral acceleration of the vehicle. Calculate the behavior suppression component T4 (= lateral acceleration multiplied by gain) and the road surface component T5 (= steering reaction force multiplied by gain) based on the steering reaction force, as in the following equation: These steering reaction force components T1, T2, T3, T4, and T5 are added to determine the target steering reaction force Ts, and the output torque of the reaction force motor (corresponding to the steering assist electric motor), that is, the steering handle Steering reaction force for this target To return control to the steering reaction force Ts.

Ts=T1+T3+T4+T5−T2
また、特許文献2には、オブザーバによって、外乱の低周波数成分を推定し、これに基づいてこの外乱の低周波数成分を抑制するのに必要な操舵トルク量を算出し、操舵トルクをフィードバック制御する技術が記載されている。
特開平5−105100号公報。 特開2003−81122号公報
Ts = T1 + T3 + T4 + T5-T2
Further, in Patent Document 2, a low frequency component of disturbance is estimated by an observer, a steering torque amount necessary for suppressing the low frequency component of this disturbance is calculated based on this, and the steering torque is feedback-controlled. The technology is described.
JP-A-5-105100. JP 2003-81122 A

ところで、上述のように、オブザーバを用いて状態量を推定してこれに基づいて制御を行なうと、オブザーバの特性から制御が適正に行なわれない場合がある。
つまり、オブザーバは、入力される低周波成分には反応するが高周波成分には反応し難い、いわゆるローパスフィルタのような特性があるので、例えば検出系に固有の検出誤差があると、これは低周波成分としてオブザーバで有効に処理される。このため、検出系に固有の検出誤差があると、オブザーバでは、実際に外乱が加わっていなくても、外乱が加わっているものとして推定処理してしまい、この結果、オブザーバの誤った推定に基づく制御を行なうと、車両の操舵に偏向が生じてしまうことがある。
By the way, as described above, when the state quantity is estimated using the observer and the control is performed based on the state quantity, the control may not be properly performed due to the characteristics of the observer.
In other words, the observer reacts to the input low-frequency component but does not react to the high-frequency component, and has characteristics such as a so-called low-pass filter. For example, if there is a detection error inherent in the detection system, this is low. It is effectively processed by the observer as a frequency component. For this reason, if there is a detection error inherent in the detection system, even if no disturbance is actually applied, the observer performs an estimation process assuming that the disturbance is added, and as a result, based on an incorrect estimation of the observer. If the control is performed, the vehicle steering may be deflected.

本発明は、上述の課題に鑑み創案されたもので、オブザーバを用いて状態量を推定してこれに基づいて操舵を制御するものにおいて、検出手段の検出誤差に反応することなく、適切に操舵への横方向外乱の影響を抑制できるような操舵アシストを実施して、アクティブ・セーフティを向上させることができるようにした、車両用パワーステアリング装置を提供することを目的とする。   The present invention has been devised in view of the above-described problems. In the present invention, an amount of state is estimated using an observer and steering is controlled based on the estimated amount of state. An object of the present invention is to provide a power steering apparatus for a vehicle that can improve the active safety by performing a steering assist capable of suppressing the influence of a lateral disturbance on the vehicle.

上記目標を達成するため、本発明の車両用パワーステアリング装置は、車両に搭載され操舵系に操舵アシストトルクを付与するアクチュエータと、該車両の車速を検出する車速検出手段と、該車両に加えられる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、該車速検出手段及び該操舵トルク検出手段からの検出情報に基づいて該アクチュエータを制御する制御手段とをそなえた、パワーステアリング装置であって、該車両の操舵角を検出する操舵角検出手段と、該車両のヨーレイトを検出するヨーレイト検出手段と、該車両の横加速度を検出する横加速度検出手段と、該車両の操舵−車両系モデルに基づいて設計されたオブザーバによって、該車速検出手段,該操舵角検出手段,該ヨーレイト検出手段,該横加速度検出手段によりそれぞれ検出された該車両の車速Vと操舵角δとヨーレイトγと横加速度Gyとから、該車両の横方向外乱を推定する推定手段とをそなえ、該制御手段は、該車速検出手段及び該操舵トルク検出手段からの検出情報に基づいて該アクチュエータを制御する基本制御量を算出する基本制御量算出手段と、該推定手段による推定結果から、該車両の横方向外乱を抑制するように該アクチュエータで付与する該操舵アシストトルクを補正する補正量を算出する補正量算出手段と、該基本制御量算出手段により算出された基本制御量に該補正量算出手段により算出された補正量を加算する演算手段と、該補正量算出手段と該演算手段との間に介装されたハイパスフィルタとをそなえていることを特徴としている。 In order to achieve the above target, a vehicle power steering apparatus according to the present invention is added to an actuator that is mounted on a vehicle and applies steering assist torque to a steering system, vehicle speed detection means that detects the vehicle speed of the vehicle, and the vehicle. A power steering device comprising: steering torque detection means for detecting steering torque; and control means for controlling the actuator based on detection information from the vehicle speed detection means and the steering torque detection means. Designed based on a steering angle detecting means for detecting a steering angle, a yaw rate detecting means for detecting the yaw rate of the vehicle, a lateral acceleration detecting means for detecting a lateral acceleration of the vehicle, and a steering-vehicle system model of the vehicle. By the observer, the vehicle speed detection means, the steering angle detection means, the yaw rate detection means, and the lateral acceleration detection means respectively detect them. From been a vehicle speed V of the vehicle steering angle δ and the yaw rate γ and lateral acceleration G y, and a estimation unit that estimates a lateral disturbance of the vehicle, control means, vehicle speed detection means and the steering torque A basic control amount calculating means for calculating a basic control amount for controlling the actuator based on detection information from the detecting means, and an estimation result obtained by the estimating means so as to suppress a lateral disturbance of the vehicle. Correction amount calculation means for calculating a correction amount for correcting the steering assist torque, and calculation means for adding the correction amount calculated by the correction amount calculation means to the basic control amount calculated by the basic control amount calculation means; And a high-pass filter interposed between the correction amount calculation means and the calculation means.

なお、上記のアクチュエータとしては、きめの細かい操舵アシスト制御を実施するのに有利な電動モータが適している。
また、該推定手段は、該車両の横方向外乱を、横力によって該車両を横方向に移動させようとする横力外乱φcwと走行路面の横傾斜によって該車両に作用する横勾配外乱φrbとに分離して推定し、該補正量算出手段は、該推定手段による推定結果から、該車両の横方向外乱のうち主として横力外乱φcwを抑制するように該アクチュエータで付与する該操舵アシストトルクの補正量を算出することが好ましい(請求項2)。
An electric motor that is advantageous for carrying out fine steering assist control is suitable as the actuator.
Further, the estimation means is configured to detect a lateral disturbance of the vehicle by a lateral force disturbance φ cw that attempts to move the vehicle in the lateral direction by a lateral force and a lateral gradient disturbance φ that acts on the vehicle by a lateral inclination of the traveling road surface. estimated separated into a rb, the correction amount calculating means, the steering of imparting the estimation result by the estimating means, with said actuator so as to suppress the lateral force disturbance phi cw primarily of lateral disturbance of the vehicle It is preferable to calculate the correction amount of the assist torque (claim 2).

また、該車両の操舵角速度を検出する操舵角速度検出手段をさらにそなえ、該推定手段は、該車両のヨーレイト及び横速度をさらに推定するように構成され、該補正量算出手段は、該操舵角速度検出手段と該操舵角検出手段と該車速検出手段とによりそれぞれ検出された操舵角と舵角速度と車速と、該推定手段により推定されたヨーレイトと横速度とから第1補正トルクを算出し、該推定手段により推定された上記の横力外乱φcwと横勾配外乱φrbとから第2補正トルクを算出して、該第1補正トルクと該第2補正トルクとの和を補正量として算出することが好ましい(請求項3)。 The vehicle further includes steering angular velocity detecting means for detecting the steering angular velocity of the vehicle, the estimating means is configured to further estimate the yaw rate and lateral velocity of the vehicle, and the correction amount calculating means is configured to detect the steering angular velocity. A first correction torque is calculated from the steering angle, the steering angular velocity, the vehicle speed, and the yaw rate and lateral velocity estimated by the estimating means, the steering angle detecting means, and the vehicle speed detecting means, respectively. Calculating a second correction torque from the lateral force disturbance φ cw and the lateral gradient disturbance φ rb estimated by the means, and calculating a sum of the first correction torque and the second correction torque as a correction amount. (Claim 3).

さらに、該補正量算出手段は、操舵角と舵角速度とヨーレイトと横速度とのそれぞれに、車速に応じてそれぞれ設定されるゲインを乗算して該第1補正トルクを算出するとともに、上記の横力外乱φcwと横勾配外乱φrbとのそれぞれに、車速に応じてそれぞれ設定されるゲインを乗算して該第2補正トルクを算出して、該第1補正トルクと該第2補正トルクとの和を補正量として算出することが好ましい(請求項4)。 Further, the correction amount calculating means calculates the first correction torque by multiplying each of the steering angle, the steering angular velocity, the yaw rate, and the lateral velocity by a gain set in accordance with the vehicle speed, The second correction torque is calculated by multiplying each of the force disturbance φ cw and the lateral gradient disturbance φ rb by a gain set in accordance with the vehicle speed, and the first correction torque and the second correction torque Is preferably calculated as a correction amount.

本発明の車両用パワーステアリング装置によれば、推定手段がオブザーバを用いて車両の横方向外乱を推定し、制御手段が、この推定結果から、車両の横方向外乱を抑制するように操舵アシストトルクを制御するので、操舵アシストを適切に付与することができる。
このとき、制御手段では、基本制御量算出手段により車速検出情報及び操舵トルク検出情報に基づいてアクチュエータを制御する基本制御量を算出し、補正量算出手段により推定手段による推定結果から、車両の横方向外乱を抑制するようにアクチュエータで付与する操舵アシストトルクの補正量を算出し、この算出した操舵アシストトルク補正量をハイパスフィルタで処理した上で、演算手段により上記基本制御量に加算して補正を行なう。
According to the vehicle power steering apparatus of the present invention, the estimation means estimates the lateral disturbance of the vehicle using the observer, and the control means determines the steering assist torque so as to suppress the lateral disturbance of the vehicle based on the estimation result. Therefore, the steering assist can be appropriately given.
At this time, in the control means, the basic control amount calculation means calculates a basic control amount for controlling the actuator based on the vehicle speed detection information and the steering torque detection information, and the correction amount calculation means calculates the lateral direction of the vehicle from the estimation result by the estimation means. Calculate the correction amount of the steering assist torque applied by the actuator so as to suppress the directional disturbance, process the calculated steering assist torque correction amount with a high-pass filter, and add to the basic control amount by the calculation means to correct To do.

したがって、例えば検出系に固有の検出誤差があって、オブザーバがこの検出誤差に基づいてしまった推定をしてしまい、操舵アシストトルク補正量が誤って算出されても、操舵アシストトルク補正量のうちの検出系に固有の検出誤差等に対応した低周波成分は、ハイパスフィルタによって除去されるので、オブザーバの誤った推定に基づく制御は防止され、例えば、車両の操舵に偏向が生じてしまうような不具合を回避でき、操舵アシストを適切に付与することができる。   Therefore, for example, even if there is a detection error inherent in the detection system and the observer makes an estimation based on this detection error and the steering assist torque correction amount is erroneously calculated, Since the low-frequency component corresponding to the detection error inherent in the detection system is removed by the high-pass filter, the control based on the observer's erroneous estimation is prevented, for example, the vehicle steering may be deflected. Problems can be avoided and steering assist can be appropriately applied.

また、車両の横方向外乱を、横力によって該車両を横方向に移動させようとする横力外乱φcwと走行路面の横傾斜によって該車両に作用する横勾配外乱φrbとに分離して推定し、該補正量算出手段は、該推定手段による推定結果から、該車両の横方向外乱のうち主として横力外乱φcwを抑制するように該アクチュエータで付与する該操舵アシストトルクの補正量を算出することにより、操舵アシストを適切に付与することができる。 Further, the lateral disturbance of the vehicle is separated into a lateral force disturbance φ cw that attempts to move the vehicle in the lateral direction by a lateral force and a lateral gradient disturbance φ rb that acts on the vehicle by a lateral inclination of the traveling road surface. The correction amount calculation means estimates the correction amount of the steering assist torque applied by the actuator so as to suppress mainly the lateral force disturbance φ cw among the lateral disturbances of the vehicle from the estimation result by the estimation means. By calculating, steering assist can be appropriately given.

つまり、横風や轍路などに起因した車両挙動としては、横力外乱φcwとして把握でき、車両の横方向外乱のうち、主としてこの横力外乱φcwとを抑制するように操舵アシストトルクを付与することで、カーブ路をスムーズに走行できるようにするために設けられた路面の横勾配等に起因する横勾配外乱φrbについては影響を抑制することなく、横風や轍路などに起因して横力外乱φcwとして車両挙動に影響を及ぼし操舵の妨害になる外乱については影響を抑制することができ、例えばカーブ路のスムーズな走行性能を確保しながら、操舵への横力外乱の影響を抑制して、アクティブ・セーフティを向上させることができるようになる。 In other words, as the vehicle behavior caused by such as a side wind or Tetsuro, it can be grasped as a lateral force disturbance phi cw, among lateral disturbance of the vehicle, primarily applying a steering assist torque to suppress the this lateral force disturbance phi cw By doing so, the side slope disturbance φ rb caused by the side slope of the road surface provided to enable smooth running on curved roads can be attributed to side winds, narrow roads, etc. without suppressing the effect. As the lateral force disturbance φ cw affects the vehicle behavior and disturbs the steering, the influence can be suppressed.For example, while ensuring smooth running performance on a curved road, the influence of the lateral force disturbance on the steering is reduced. It becomes possible to suppress and improve active safety.

また、検出された操舵角と舵角速度と車速と、推定されたヨーレイトと横速度とから第1補正トルクを算出し、推定された上記の横力外乱φcwと横勾配外乱φrbとから第2補正トルクを算出して、該第1補正トルクと第2補正トルクとの和を補正量として算出することでも、操舵アシストを適切に行なうことができる(請求項3)。
さらに、操舵角と舵角速度とヨーレイトと横速度とのそれぞれに、車速に応じてそれぞれ設定されるゲインを乗算して該第1補正トルクを算出するとともに、横力外乱φcwと横勾配外乱φrbとのそれぞれに、車速に応じてそれぞれ設定されるゲインを乗算して該第2補正トルクを算出して、第1補正トルクと第2補正トルクとの和を補正量として算出することで、操舵アシストをより適切に行なうことができる(請求項4)。
A first correction torque is calculated from the detected steering angle, rudder angular velocity, vehicle speed, estimated yaw rate, and lateral velocity, and the first correction torque is calculated from the estimated lateral force disturbance φ cw and lateral gradient disturbance φ rb . Steering assist can be appropriately performed by calculating 2 correction torques and calculating the sum of the first correction torque and the second correction torque as a correction amount.
Further, the first correction torque is calculated by multiplying each of the steering angle, the steering angular velocity, the yaw rate, and the lateral velocity by a gain set in accordance with the vehicle speed, and the lateral force disturbance φ cw and the lateral gradient disturbance φ are calculated. By multiplying each of rb by a gain set according to the vehicle speed to calculate the second correction torque, and calculating the sum of the first correction torque and the second correction torque as a correction amount, Steering assist can be performed more appropriately (claim 4).

以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
図1〜図9は本発明の一実施形態としての車両用パワーステアリング装置について示すもので、これらの図に基づいて説明する。
本実施形態にかかる車両用パワーステアリング装置は、図1に示すように、操舵アクチュエータとして電動モータ(ここでは、DCモータ)11をそなえ、車両の操舵操作状態や車両の状態を検出してこれらの検出結果からECU(電子制御ユニット)30により目標とする操舵アシスト量を設定し、この目標操舵アシスト量が得られるようにDCモータ11を制御するようになっている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 9 show a vehicle power steering apparatus according to an embodiment of the present invention, which will be described with reference to these drawings.
As shown in FIG. 1, the power steering apparatus for a vehicle according to the present embodiment includes an electric motor (here, a DC motor) 11 as a steering actuator, detects the steering operation state of the vehicle and the state of the vehicle, and detects these. A target steering assist amount is set by an ECU (electronic control unit) 30 from the detection result, and the DC motor 11 is controlled so as to obtain this target steering assist amount.

DCモータ11は、例えば図3に示すように、ステアリングホイール1,ステアリングシャフト2,ラックアンドピニオン3,タイロッド4,操舵輪(前輪)5L、5R等からなる操舵系(ここでは、ラックアンドピニオン3)に付設されている。もちろん、本装置は、ピニオンタイプの電動パワステだけでなく、油圧パワステに小型モータを追加する場合やラックアシストタイプの電動パワステにも適用することができる。   For example, as shown in FIG. 3, the DC motor 11 is a steering system (here, rack and pinion 3) including a steering wheel 1, a steering shaft 2, a rack and pinion 3, a tie rod 4, steering wheels (front wheels) 5L, 5R, and the like. ). Of course, this apparatus can be applied not only to the pinion type electric power steering but also to the case where a small motor is added to the hydraulic power steering or the rack assist type electric power steering.

また、操舵操作状態及び車両状態を検出する手段としては、操舵角速度(前輪舵角速度)ωf_sを検出する操舵速度検出手段(前輪舵角速度検出手段)としてのハンドル角速度センサ21と、操舵角度(前輪舵角)δf_sを検出する操舵角検出手段(前輪舵角検出手段)としてのハンドル角センサ22と、車両のヨーレイトγsを検出するヨーレイト検出手段としてのヨーレイトセンサ(ヨー角速度センサ)23と、車両の横加速度Gy_sを検出する横加速度検出手段としての横加速度センサ24と、車速Vを検出する車速検出手段25と、ドライバがステアリングホイール(ハンドル)を通じて加える操舵トルク(入力操舵トルク)Th_sを検出する操舵トルク検出手段(操舵トルクセンサ)26とがそなえられる。 Further, as means for detecting the steering operation state and the vehicle state, a steering wheel angular velocity sensor 21 as steering speed detection means (front wheel steering angular speed detection means) for detecting a steering angular speed (front wheel steering angular speed) ω f_s , and a steering angle (front wheel) A steering angle sensor 22 as a steering angle detection means (front wheel steering angle detection means) for detecting δ f_s , a yaw rate sensor (yaw angular velocity sensor) 23 as a yaw rate detection means for detecting the yaw rate γ s of the vehicle, A lateral acceleration sensor 24 as a lateral acceleration detecting means for detecting the lateral acceleration G y_s of the vehicle, a vehicle speed detecting means 25 for detecting the vehicle speed V, and a steering torque (input steering torque) Th_s applied by the driver through the steering wheel (handle). And a steering torque detecting means (steering torque sensor) 26 for detecting.

ECU30には、その機能要素として、基本操舵アシスト量(基本アシストトルク)Tm_baseを算出する基本制御量算出手段としての基本操舵アシスト量演算部(電動パワステ制御演算部)31と、車両に加わる横方向外乱等を推定する推定手段としてのオブザーバ32と、操舵系に加わる外乱成分に応じた操舵アシスト補正量(アシストトルク補正量)を算出して、これに応じて操舵アシスト量(外乱抑制制御量)を補正する補正手段(外乱抑制補正手段)33とが設けられている。 The ECU 30 includes, as functional elements, a basic steering assist amount calculation unit (electric power steering control calculation unit) 31 as basic control amount calculation means for calculating a basic steering assist amount (basic assist torque) T m_base, and a lateral force applied to the vehicle. An observer 32 serving as an estimation means for estimating direction disturbance and the like, and a steering assist correction amount (assist torque correction amount) corresponding to a disturbance component applied to the steering system are calculated, and a steering assist amount (disturbance suppression control amount) is calculated accordingly. ) Is corrected. (Disturbance suppression correcting means) 33 is provided.

電動パワステ制御演算部31では、操舵トルク検出手段26で検出された入力操舵トルクTh_sと車速検出手段25で検出された車速Vとに基づいて基本操舵アシスト量(基本アシストトルク)Tm_baseを算出する。
オブザーバ32では、前輪舵角検出手段22,ヨーレイト検出手段23,横加速度検出手段24,車速検出手段25でそれぞれ検出された前輪舵角δf_s,ヨーレイトγs,横加速度Gy_s,車速Vに基づいて、車両に加わる横方向外乱等[具体的には、横力外乱推定値(横力によって車両を横方向に移動させようとする横力外乱φcwの推定値)φcw_e,横勾配外乱推定値(走行路面の横傾斜によって車両に作用する横勾配外乱φrbの推定値)φrb_e,横速度推定値ve,ヨーレイト推定値γe]を推定する。
The electric power steering control calculation unit 31 calculates a basic steering assist amount (basic assist torque) T m_base based on the input steering torque Th_s detected by the steering torque detection means 26 and the vehicle speed V detected by the vehicle speed detection means 25. To do.
In observer 32, based on the front wheel steering angle detecting means 22, the yaw rate detecting means 23, the lateral acceleration detecting means 24, a vehicle speed detecting means 25 in each detected the front wheel steering angle [delta] f_s, yaw rate gamma s, the lateral acceleration G y_s, the vehicle speed V Lateral disturbance applied to the vehicle, etc. [Specifically, lateral force disturbance estimated value (estimated lateral force disturbance φ cw trying to move the vehicle laterally by lateral force) φ cw_e , lateral gradient disturbance estimation to estimate the value (running estimated value of the lateral gradient disturbance phi rb acting on the vehicle by the lateral inclination of the road surface) φ rb_e, lateral velocity estimate v e, yaw rate estimated value gamma e].

補正手段33には、補正用操舵アシスト量(補正アシストトルク)Tm_addを算出する補正量算出手段としての操舵アシスト補正量演算部(外乱抑制制御演算部)34と、基本アシストトルクTm_baseに補正アシストトルクTm_addを加算する演算手段としての加算部35と、操舵アシスト補正量演算部(外乱抑制制御演算部)34で算出された補正用操舵アシスト量Tm_addを加算部35に出力する際に高周波成分のみを出力するようにフィルタ処理するハイパスフィルタ(バンドパスフィルタ)36とがそなえられる。 The correction unit 33 includes a steering assist correction amount calculation unit (disturbance suppression control calculation unit) 34 as a correction amount calculation unit for calculating a correction steering assist amount (correction assist torque) T m_add, and correction to a basic assist torque T m_base . When the correction steering assist amount T m_add calculated by the addition unit 35 as a calculation means for adding the assist torque T m_add and the steering assist correction amount calculation unit (disturbance suppression control calculation unit) 34 is output to the addition unit 35. A high-pass filter (band-pass filter) 36 that performs filtering so as to output only a high-frequency component is provided.

操舵アシスト補正量演算部34は、オブザーバ32で推定された横力外乱推定値φcw_e,横勾配外乱推定値φrb_e,横速度推定値ve,ヨーレイト推定値γeと、前輪舵角速度検出手段21で検出された前輪舵角速度ωf_sと、前輪舵角速度検出手段21で検出された前輪舵角δf_sと、車速検出手段25で検出された車速Vとに基づいて、操舵系に加わる外乱成分に応じた補正アシストトルクTm_addを算出する。 The steering assist correction amount calculation unit 34 includes a lateral force disturbance estimated value φ cw_e , a lateral gradient disturbance estimated value φ rb_e , a lateral speed estimated value v e , a yaw rate estimated value γ e estimated by the observer 32, and a front wheel steering angular speed detecting means. The disturbance component applied to the steering system based on the front wheel steering angular velocity ω f — s detected at 21, the front wheel steering angle δ f — s detected by the front wheel steering angular velocity detection means 21, and the vehicle speed V detected by the vehicle speed detection means 25. The correction assist torque T m_add according to the above is calculated.

つまり、操舵アシスト補正量演算部34では、前輪舵角速度ωf_sにゲインKωを掛けて前輪舵角速度対応補正量(=Kωωf_s)を、前輪舵角δf_sにゲインKδを掛けて前輪舵角対応補正量(=Kδδf_s)を、横速度推定値veにゲインKvを掛けて横速度対応補正量(=Kve)を、ヨーレイト推定値γeにゲインKrを掛けてヨーレイト対応補正量(=Krγe)を、それぞれ算出し、加算部35を通じて、これらの補正量の加算値Tm_fb(=Kωωf_s+Kδδf_s+Kve+Krγe)を、基本アシストトルクTm_baseをフィードバック補正するフィードバック補正量(第1補正トルク)とする。 That is, the steering assist correction amount calculation unit 34 multiplies the front wheel steering angular velocity ω f_s by the gain K ω to multiply the front wheel steering angular velocity correspondence correction amount (= K ω ω f_s ), and multiplies the front wheel steering angle δ f_s by the gain K δ. front wheel steering angle corresponding correction amount (= K δ δ f_s), lateral velocity corresponding correction amount in the horizontal velocity estimate v e is multiplied by a gain K v (= K v v e ) a gain K to the yaw rate estimated value gamma e yaw rate-dependent correction amount by multiplying the r a (= K r γ e), respectively calculated through the adder unit 35, these correction amounts of added value T m_fb (= K ω ω f_s + K δ δ f_s + K v v e + K r γ e ) is defined as a feedback correction amount (first correction torque) for feedback correction of the basic assist torque T m_base .

また、横力外乱推定値φcw_eにゲインKΦ_cwを掛けて横方向外乱対応補正量(第2補正トルク)Tm_cw(=KΦ_cwφcw_e)を算出し、この補正量Tm_cwを基本アシストトルクTm_baseをフィードフォワード補正するフィードフォワード補正量とする。なお、図1中に示すように、横勾配外乱推定値φrb_eにゲインKΦ_rb(=微小値)を掛けて横勾配外乱対応補正量(第2補正トルク)Tm_rb(=KΦ_rbφrb_e)を算出し、この補正量により基本アシストトルクTm_baseをフィードフォワード補正してもよいが、基本的には、横力外乱推定値φcw_eのみに応じて(あるいは、主として横力外乱推定値φcw_eに応じて)、横方向外乱の影響が解消されるように、基本アシストトルクTm_baseをフィードフォワード補正することが肝要である。 Also, the lateral force disturbance estimated value φ cw_e is multiplied by the gain K Φ_cw to calculate a lateral disturbance corresponding correction amount (second correction torque) T m_cw (= K Φ_cw φ cw_e ), and this correction amount T m_cw is used as the basic assist torque. T m_base is a feed forward correction amount for feed forward correction. As shown in FIG. 1, a lateral gradient disturbance corresponding correction amount (second correction torque) T m_rb (= KΦ_rb φ rb — e ) is obtained by multiplying the lateral gradient disturbance estimated value φ rb — e by a gain K Φrb (= minute value). And the basic assist torque T m_base may be feedforward corrected using this correction amount. However, basically, only the lateral force disturbance estimated value φ cw_e is used (or mainly, the lateral force disturbance estimated value φ cw_e Therefore , it is important to feed-forward correct the basic assist torque T m_base so that the influence of the lateral disturbance is eliminated.

したがって、オブザーバ32の推定によって分離された横勾配外乱と横風外乱(横力外乱とも言う)のうち、横風外乱の影響のみを抑制するように制御系が構成されている。
そして、操舵アシスト補正量演算部34では、フィードバック補正量Tm_fbによるフィードバック補正と、フィードフォワード補正量Tm_cwによるフィードフォワード補正は、これらの加算値Tm_add(=Tm_fb+Tm_cw)を最終的な補正アシストトルクとして出力し、補正アシストトルクTm_addによってフィードバック補正とフィードフォワード補正とを同時に実施するようになっている。
Therefore, the control system is configured to suppress only the influence of the side wind disturbance among the side gradient disturbance and the side wind disturbance (also referred to as a side force disturbance) separated by the observer 32 estimation.
Then, in the steering assist correction amount calculation unit 34, the feedback correction by the feedback correction amount T m_fb and the feed forward correction by the feed forward correction amount T m_cw are finalized by adding these values T m_add (= T m_fb + T m_cw ). The correction assist torque is output, and feedback correction and feedforward correction are simultaneously performed by the correction assist torque Tm_add .

つまり、図4に示すように、一般に、カーブ路における道路の横勾配はカーブを曲がることによって生じる遠心力を打ち消してカーブでの旋回走行を容易にするために設けられている。また、直線路における横勾配は、2〜3%程度の小さい値であるが排水のために設けられている。オブザーバ32では、横方向外乱のうちこのような横勾配外乱については外乱抑制対象から除外して横風外乱の影響のみを抑制するように制御系を構成しているのである。   That is, as shown in FIG. 4, the road lateral slope on the curved road is generally provided to cancel the centrifugal force generated by turning the curve and facilitate turning on the curve. In addition, the lateral slope on the straight road is a small value of about 2 to 3%, but is provided for drainage. In the observer 32, the control system is configured so as to suppress only the influence of the lateral wind disturbance by excluding such a lateral gradient disturbance from the disturbance disturbance target among the lateral disturbances.

ただし、操舵アシスト補正量演算部34で算出された補正量加算値Tm_addは、ハイパスフィルタ36によって高周波成分のみを出力するようにフィルタ処理されるので、補正量加算値Tm_addのうち各センサ類に固有の検出誤差に応じた分は、ハイパスフィルタ36によって除去され、補正量加算値Tm_addのうちこの検出誤差分等を除いた分は有効に出力される。 However, since the correction amount addition value T m_add calculated by the steering assist correction amount calculation unit 34 is filtered by the high-pass filter 36 so as to output only a high-frequency component, each sensor type is included in the correction amount addition value T m_add. The amount corresponding to the detection error peculiar to is removed by the high-pass filter 36, and the correction amount addition value Tm_add excluding this detection error is effectively output.

つまり、図9に示すように、オブザーバは、入力される低周波成分には反応するが高周波成分には反応し難く、いわゆるローパスフィルタのような特性があるので、検出され入力された状態量のうち高周波成分はカットされ、中低周波成分に基づいて推定処理をする。したがって、状態量が急変した場合や状態量信号に雑音が入った場合などには、これらの高周波成分に相当する入力データは、図9に示すように、実質的にカットされることになり、この点で、急激な制御や雑音等の誤ったデータに基づく制御を防止できる。   In other words, as shown in FIG. 9, the observer reacts to the input low-frequency component but does not react easily to the high-frequency component, and has characteristics such as a so-called low-pass filter. Of these, the high frequency components are cut, and the estimation process is performed based on the medium and low frequency components. Therefore, when the state quantity changes suddenly or when noise enters the state quantity signal, the input data corresponding to these high-frequency components is substantially cut as shown in FIG. In this respect, abrupt control and control based on erroneous data such as noise can be prevented.

しかし、例えば検出系に固有の検出誤差があると、これは低周波成分としてオブザーバで有効に処理されるため、検出系に固有の検出誤差があると、オブザーバでは、実際に外乱が加わっていなくても、外乱が加わっているものとして推定処理してしまう。これに対して、本装置では、図9に示すように、ハイパスフィルタ36によって、補正量加算値Tm_addのうち各センサ類に固有の検出誤差に応じた分等の低周波成分がカットされるので、最終的な制御量には、検出系に固有の検出誤差等の影響が排除されたものになり、車両の操舵に偏向が生じてしまうような不具合を防止でき、操舵アシスト制御を適切に行なうことができるようになっている。 However, for example, if there is a detection error inherent in the detection system, this is effectively processed by the observer as a low-frequency component. Therefore, if there is a detection error inherent in the detection system, the observer does not actually add disturbance. However, it is estimated that the disturbance is added. In contrast, in the present apparatus, as shown in FIG. 9, the high-pass filter 36 cuts low frequency components such as the amount corresponding to the detection error specific to each sensor among the correction amount addition value T m_add. Therefore, the final control amount is one that eliminates the influence of detection errors inherent in the detection system, and can prevent problems that cause deflection in the steering of the vehicle. It can be done.

オブザーバ32による推定についてさらに説明すると、DCモータ11に関する各変数の関係は、図2に示すように制御ブロックにモデル化することができる。
なお、図1及び図2における各パラメータについては以下の表1に示す。
When the estimation by the observer 32 is further described, the relationship of each variable related to the DC motor 11 can be modeled in a control block as shown in FIG.
The parameters in FIGS. 1 and 2 are shown in Table 1 below.

Figure 2005239010
Figure 2005239010

図2に示す関係から、オブザーバの状態方程式として次式(A)が導出される。   From the relationship shown in FIG. 2, the following equation (A) is derived as an observer state equation.

Figure 2005239010
Figure 2005239010

上式(A)において、ゲインa11,a12,a21,a22,b1,b2はいずれも車速に応じて決定し、ゲインl11,l12,l21,l22,l31,l32,l41,l42はいずれもモータの周波数特性を考慮して数式演算により適正値を設定することができる。
したがって、オブザーバ32では、前輪舵角δf_s,ヨーレイトγs,横加速度Gy_s,車速Vの各状態量を入力量として、横速度推定値veとヨーレイト推定値γeと横力外乱推定値φcw_eと横勾配外乱推定値φrb_eとの各状態量を推定することができる。
In the above equation (A), the gains a 11 , a 12 , a 21 , a 22 , b 1 , b 2 are all determined according to the vehicle speed, and the gains l 11 , l 12 , l 21 , l 22 , l 31 are determined. , L 32 , l 41 , and l 42 can be set to appropriate values by mathematical calculation in consideration of the frequency characteristics of the motor.
Thus, the observer 32, the front wheel steering angle [delta] f_s, yaw rate gamma s, the lateral acceleration G y_s, as an input variable to each state quantity of the vehicle speed V, the lateral velocity estimated value v e and yaw rate estimated value gamma e and the lateral force estimated disturbance value Each state quantity of φ cw_e and lateral gradient disturbance estimated value φ rb_e can be estimated.

ここで、横勾配外乱と横風外乱とを推定するオブザーバ32について、さらに詳細に説明する。
オブザーバ32を設計するにあたって、ロバストな横制御システムを構成する必要があり、次の仮定(a)〜(d)を基本とする。
(a)センサ信号は,ステアリング角,ステアリンクトルク,ヨーレイト,横加速度を仮定する。
(b)タイヤとサスペンションの非線形性は考慮しない。
(c)横外乱に対してロバストな制御系を設計するためドライバの操作を想定しない(Th=0)。
(d)車両に生じるヨーモーメント外乱は想定しない。
Here, the observer 32 for estimating the side gradient disturbance and the side wind disturbance will be described in more detail.
In designing the observer 32, it is necessary to construct a robust lateral control system, which is based on the following assumptions (a) to (d).
(A) The sensor signal assumes a steering angle, a steer torque, a yaw rate, and a lateral acceleration.
(B) Non-linearity of tire and suspension is not considered.
(C) Since a control system that is robust against lateral disturbance is designed, no driver operation is assumed (Th = 0).
(D) No yaw moment disturbance generated in the vehicle is assumed.

図5に示すように、実際の操舵系は機械的な系とDCモータの系とで構成される。また、慣性系は、ステアリングホイール,DCモータ,タイヤから成り、弾性系はトーションバーとタイヤから成る。ここで、キングピン回りに微分方程式をたてると次式(1)〜(3)のようになる。   As shown in FIG. 5, the actual steering system is composed of a mechanical system and a DC motor system. The inertial system is composed of a steering wheel, a DC motor, and a tire, and the elastic system is composed of a torsion bar and a tire. Here, when a differential equation is built around the kingpin, the following equations (1) to (3) are obtained.

Figure 2005239010
Figure 2005239010

ここで、δfは前輪実舵角、αはハンドル角(コラム軸回り)、Tsは路面からのセルフアライニンクトルク、TmはDCモータの付加トルク、Thはドライバトルク(トルクセンサ値)である。なお、系のパラメータIs,Cs,Nt,Nm,Ktについては前記の表1に記載する。
ここで、前輪実舵角δfは、センサ値であるドライバトルクThとハンドル角αとから計測可能である。
Here, [delta] f the front wheel actual steering angle, alpha is the steering wheel angle (the column axis), T s is the self-Alai Schimmelpenninck torque from the road surface, T m is the additional torque of the DC motor, T h is the driver torque (torque sensor value ). The system parameters I s , C s , N t , N m , and K t are described in Table 1 above.
Here, the front wheel actual steering angle δ f can be measured from the driver torque Th and the steering wheel angle α, which are sensor values.

前式(2)を変形すると、次式(4)となる。   When the previous equation (2) is modified, the following equation (4) is obtained.

Figure 2005239010
Figure 2005239010

さらに、ここでは、図6に示すような二輪モデルを車両モデルとする。前輪実舵角δfをシステム入力として定義すると、かかるモデルの車両系の運動方程式を次式のように記述できる。 Furthermore, here, a two-wheel model as shown in FIG. 6 is a vehicle model. If the front wheel actual steering angle δ f is defined as a system input, the equation of motion of the vehicle system of this model can be described as follows.

Figure 2005239010
Figure 2005239010

ここで、vは車両の横速度,γは車両のヨーレイト,φは横方向外乱要素である。系のパラメータIs,Cs,Nt,Nm,Ktは前記表1に記載する。
車両の横運動とヨー運動を表す微分方程式を示す上記の式(5),(6)は、一般によく知られているものである。
横方向外乱φは、前述のように、横力外乱φcweと横勾配外乱φrbとから成る(下式参照)。
Here, v is the lateral velocity of the vehicle, γ is the yaw rate of the vehicle, and φ is a lateral disturbance element. The system parameters I s , C s , N t , N m , and K t are listed in Table 1 above.
The above equations (5) and (6) showing differential equations representing the lateral movement and yaw movement of the vehicle are generally well known.
As described above, the lateral disturbance φ is composed of the lateral force disturbance φ cwe and the lateral gradient disturbance φ rb (see the following formula).

Figure 2005239010
Figure 2005239010

これらの横力外乱φcw,横勾配外乱φrbは式(5)に外部入力として与えられるが、直接計測することはできない。そこで、これらの横方向外乱の対策として、図7に示すように、オブザーバで外乱を推定し、コントローラ(ECU30内の制御指令系)ではフィードフォワードループによって外乱の影響を近似的に打ち消す制御手法をとった。この手法では、外乱が一定値の場合積分制御と等価である。計測される出力信号である横加速度センサ値は、次式に示すように車両の状態量と横勾配外乱φrbとで表現されるが、横力外乱φcwは含まれない。なお、コントローラ30では横外乱以外の外乱については、車両の各状態量をフィードバックして外乱の影響を抑制している。 These lateral force disturbance φ cw and lateral gradient disturbance φ rb are given as external inputs to equation (5), but cannot be directly measured. Therefore, as a countermeasure against these lateral disturbances, as shown in FIG. 7, a control method is used in which the disturbance is estimated by an observer, and the controller (control command system in the ECU 30) approximately cancels the influence of the disturbance by a feedforward loop. I took it. This method is equivalent to integral control when the disturbance is a constant value. A lateral acceleration sensor value, which is an output signal to be measured, is expressed by a vehicle state quantity and a lateral gradient disturbance φ rb as shown in the following equation, but does not include the lateral force disturbance φ cw . Note that the controller 30 feeds back each state quantity of the vehicle for disturbances other than lateral disturbances to suppress the influence of the disturbances.

ところで、Gセンサの検出値Gy_sは、左右に勾配のない平坦路sでは、式(8a)のようになるが、横勾配の外乱φrb。が含まれると、式(8b)のようになる。 By the way, the detection value G y — s of the G sensor is expressed by the equation (8a) on the flat road s having no right and left gradient, but is a disturbance φ rb having a lateral gradient. Is included, equation (8b) is obtained.

Figure 2005239010
Figure 2005239010

上記の式(8a)は、2つの横方向外乱φcw,φrbを分離可能であることを示しており、式(5),(6),(7),(8b)を整理すると、次の状態方程式が得られる。 The above equation (8a) indicates that the two lateral disturbances φ cw and φ rb can be separated, and the equations (5), (6), (7), and (8b) are arranged as follows: The equation of state is obtained.

Figure 2005239010
Figure 2005239010

ここで、未知の状態量vと横方向外乱φcw,φrbを同時に推定するオブザーバを設計するために、次式に示すように2つの横方向外乱φcw,φrbを状態量として拡張したモデルを定義する。 Here, in order to design an observer that simultaneously estimates the unknown state quantity v and the lateral disturbances φ cw and φ rb , two lateral disturbances φ cw and φ rb are expanded as state quantities as shown in the following equation. Define the model.

Figure 2005239010
Figure 2005239010

上式(11),(12)はv,γ,φcw,φrbの係数行列A,C(下式)にかかる階級(rank[C CA ・・・CAn-1T)が状態数(状態量の種類)nを満たすので、可観測であり、未知の状態量vと未知の外乱φcw,φrbをオブザーバによって推定することができる。ここで、v,γ,φcw,φrbは推定結果であり、以下の式(13)で示すLは推定ゲイン行列である。 In the above equations (11) and (12), the rank (rank [C CA... CA n−1 ] T ) of the coefficient matrices A and C (lower equations) of v, γ, φ cw and φ rb is the number of states. (Type of state quantity) Since n is satisfied, it is observable, and unknown state quantity v and unknown disturbances φ cw and φ rb can be estimated by an observer. Here, v, γ, φ cw , and φ rb are estimation results, and L shown in the following equation (13) is an estimated gain matrix.

Figure 2005239010
Figure 2005239010

このようなオブザーバのブロック図を模式的に示すと、図8のようになる。
線形ロバスト制御するにあたり、4次の微分方程式を制御対象モデルとして適用すると、この4次モデルは、操舵系モデルの2つの状態変数である前輪実舵角δfと前輪実舵角速度ωfおよび車両系の2つの状態変数である横速度vとヨーレイトγとで構成される。ここで、横方向外乱φcw,φrbは外部入力として制御対象に与えられる。なお、前式(1)におけるドライバトルクはゼロと仮定する(Th=0)。
A block diagram of such an observer is schematically shown in FIG.
In the linear robust control, when a fourth-order differential equation is applied as a control target model, the fourth-order model is obtained by using two state variables of the steering system model, the front wheel actual steering angle δ f , the front wheel actual steering angular velocity ω f and the vehicle. It is composed of two state variables of the system, the lateral velocity v and the yaw rate γ. Here, the lateral disturbances φ cw and φ rb are given to the controlled object as external inputs. Note that the driver torque in the previous equation (1) is assumed to be zero (T h = 0).

Figure 2005239010
Figure 2005239010

そして、本ロバスト制御システムは、状態フィードバックループと外乱抑制フィードフォワードループとから構成する。状態フィードバックループは、十分な系の応答性と安定性を確保する。外乱抑制フィードフォワードループは、横風外乱の定常状態における影響を抑制する。式(14)における制御入力は、次式(15)〜(17)により定める。   The robust control system includes a state feedback loop and a disturbance suppression feedforward loop. The state feedback loop ensures sufficient system response and stability. The disturbance suppression feedforward loop suppresses the influence of the crosswind disturbance in the steady state. The control input in equation (14) is determined by the following equations (15) to (17).

Figure 2005239010
Figure 2005239010

ここで,[Kω,Kδ,Kv,Kγ]は状態フィードバックゲインであり、LG制御理論によって得られる。状態フィードバックループは,主に系を安定化させることを目的とする。前輪実舵角速度ωfは、モータの付加電圧と電流から計算することができる。前輪実舵角δfは前式(4)から得られる。
v,φcw,φrbは前記のように、外乱オブザーバから推定される。一方、外乱抑制フィードフォワードループは、横力外乱φcwの影響を低減することを目的し、具体的には横力外乱推定値φcw_eによって生じるヨーレイトの定常値をゼロにするようにフィードフォワードゲインを定める。このフィードフォワードゲインkffを定める際,式(14)においてφrb=0と仮定する。
Here, [K ω , K δ , K v , K γ ] is a state feedback gain, which is obtained by LG control theory. The state feedback loop is mainly aimed at stabilizing the system. The front wheel actual steering angular velocity ω f can be calculated from the additional voltage and current of the motor. The front wheel actual steering angle δ f is obtained from the previous equation (4).
As described above, v, φ cw and φ rb are estimated from the disturbance observer. On the other hand, the disturbance suppression feedforward loop aims to reduce the influence of the lateral force disturbance φ cw , and specifically feedforward gain so that the steady value of the yaw rate generated by the estimated lateral force disturbance φ cw_e is zero. Determine. When determining this feedforward gain k ff , it is assumed that φ rb = 0 in equation (14).

以上の仮定から次の状態方程式(18)が得られる。   From the above assumption, the following equation of state (18) is obtained.

Figure 2005239010
Figure 2005239010

定常状態(dx/dt=0)において式(18)は次式(19)のように変形される。   In the steady state (dx / dt = 0), the equation (18) is transformed into the following equation (19).

Figure 2005239010
Figure 2005239010

ここで、δfss,vssssは、φcwに対するδf,v,γの定常値である。従って、この方程式を直接解く次式(20)が得られる。 Here, δ fss , v ss , and γ ss are steady values of δ f , v, and γ with respect to φ cw . Therefore, the following equation (20) that directly solves this equation is obtained.

Figure 2005239010
Figure 2005239010

横力外乱φcwによって生じるヨーレイトの定常値を0にする為に、式(20)のγssの行に着目すると、次式(21a),(21b)のように変形できる。 In order to make the steady value of the yaw rate generated by the lateral force disturbance φ cw zero, attention can be paid to the row of γ ss in equation (20), and the following equations (21a) and (21b) can be transformed.

Figure 2005239010
Figure 2005239010

従って、フィードフォワードゲインkff(=KΦ_cw)は次式(22)から得られる。 Therefore, the feedforward gain k ff (= K Φ_cw ) is obtained from the following equation (22).

Figure 2005239010
Figure 2005239010

本発明の一実施形態としての車両用パワーステアリング装置は、上述のように構成されているので、操舵アシスト補正手段(操舵アシスト補正量演算部34及び演算部35)33により、前輪舵角速度対応補正量(=Kωωf_s)、前輪舵角対応補正量(=Kδωf_s)、横速度対応補正量(=Kve)、ヨーレイト対応補正量(=Krγe)の加算値Tm_fb(=Kωωf_s+Kδωf_s+Kve+Krγe)により基本アシストトルクTm_baseをフィードバック補正するとともに、横方向外乱対応補正量Tm_cw(=KΦ_cwφcw_e)により基本アシストトルクTm_baseをフィードフォワード補正するので、横方向外乱のうちから横勾配外乱を除去した横方向外乱(横風外乱等)φcwを抑制するように電動モータを制御して操舵アシストトルクを与えるので、カーブ路のスムーズな走行性能を確保しながら、操舵への横風外乱の影響を抑制して、アクティブ・セーフティを向上させることができるようになる。 Since the vehicle power steering apparatus according to the embodiment of the present invention is configured as described above, the steering assist correction means (the steering assist correction amount calculation unit 34 and the calculation unit 35) 33 corrects the front wheel steering angular velocity corresponding correction. the amount (= K ω ω f_s), front wheel steering angle corresponding correction amount (= K δ ω f_s), lateral velocity corresponding correction amount (= K v v e), the yaw rate corresponding correction amount adding value (= K r γ e) the basic assist torque T M_base well as the feedback correction by T m_fb (= K ω ω f_s + K δ ω f_s + K v v e + K r γ e), basic by lateral disturbance corresponding correction amount T m_cw (= K Φ_cw φ cw_e ) Since the assist torque T m_base is feed-forward corrected, the steering assist torque is applied by controlling the electric motor so as to suppress the lateral disturbance (lateral wind disturbance, etc.) φ cw from which the lateral gradient disturbance is removed from the lateral disturbance. Therefore, while ensuring smooth running performance on curved roads, it is possible to improve the active safety by suppressing the influence of cross wind disturbance on the steering.

また、操舵アシスト補正量演算部34で算出された補正量加算値Tm_addは、ハイパスフィルタ36によって高周波成分のみを出力するようにフィルタ処理されるので、補正量加算値Tm_addのうち各センサ類に固有の検出誤差に応じた分は、ハイパスフィルタ36によって除去され、補正量加算値Tm_addのうちこの検出誤差分等を除いた分は有効に出力される。 Further, the correction amount addition value T m_add calculated by the steering assist correction amount calculation unit 34 is filtered by the high-pass filter 36 so as to output only a high-frequency component, so that each sensor type is included in the correction amount addition value T m_add. The amount corresponding to the detection error peculiar to is removed by the high-pass filter 36, and the correction amount addition value Tm_add excluding this detection error is effectively output.

したがって、例えばセンサ系に固有の検出誤差があって、オブザーバがこの検出誤差に基づいて誤まった推定をしてしまい、この結果、操舵アシストトルク補正量が検出誤差を含むものになっても、操舵アシストトルク補正量のうちの検出系に固有の検出誤差等に対応した低周波成分は、ハイパスフィルタによって除去されるので、オブザーバの誤った推定に基づく制御は防止され、例えば、車両の操舵に偏向が生じてしまうことような不具合を回避でき、操舵アシストを適切に付与することができる。   Therefore, for example, there is a detection error inherent in the sensor system, and the observer makes an erroneous estimation based on this detection error, and as a result, the steering assist torque correction amount includes a detection error. The low-frequency component corresponding to the detection error inherent in the detection system in the steering assist torque correction amount is removed by the high-pass filter, so that control based on an erroneous estimation of the observer is prevented. Problems such as the occurrence of deflection can be avoided, and steering assist can be appropriately applied.

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、各ゲインKω,Kδ,Kv,Kr,KΦ_cwについては、系の安定性や操舵フィーリングを向上させることができるように、車速に応じて適宜設定することが重要である。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to such embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, each gain Kω, Kδ, K v, K r, the K? _Cw, as it is possible to improve the stability and steering feeling of the system, it is important to appropriately set according to the vehicle speed.

本発明の一実施形態としての車両用パワーステアリング装置の機能構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function structure of the power steering apparatus for vehicles as one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態としての車両用パワーステアリング装置にかかるモータ制御系の状態量を推定するオブザーバのブロック図である。It is a block diagram of the observer which estimates the state quantity of the motor control system concerning the power steering device for vehicles as one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態としての車両用パワーステアリング装置を説明する模式図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a vehicle power steering device as one embodiment of the present invention. 走行する車両への横方向外乱を説明する図であり、(a)は走行する車両の模式的平面図、(b)は走行する車両の模式的後面図である。It is a figure explaining the horizontal direction disturbance to the vehicle which drive | works, (a) is a typical top view of the vehicle which drive | works, (b) is a typical rear view of the vehicle which drive | works. 本発明の一実施形態にかかる操舵系モデルを示す模式図である。It is a mimetic diagram showing a steering system model concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態にかかる車両系モデルを示す模式図である。It is a mimetic diagram showing a vehicle system model concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態にかかるステアリング制御を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining steering control concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態にかかるステアリング制御を説明するオブザーバのブロック図である。It is a block diagram of an observer explaining steering control concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態にかかるオブザーバとハイパスフィルタによる制御量の出力特性を示すグラフである。It is a graph which shows the output characteristic of the controlled variable by the observer and high pass filter concerning one Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

11 DCモータ
21 前輪舵角速度検出手段(操舵角速度検出手段)
22 前輪舵角検出手段(操舵角検出手段)
23 ヨーレイト検出手段
24 横加速度検出手段
25 車速検出手段
26 操舵トルク検出手段
30 制御手段としての電子制御ユニット(ECU)
31 基本制御量設定部(電動パワステ制御演算部)又は基本制御量算出手段
32 推定手段(オブザーバ)
33 補正手段(外乱抑制補正手段)
34 操舵アシスト補正量演算部(外乱抑制制御演算部)又は補正量算出手段
35 加算部(演算手段)
36 ハイパスフィルタ(バンドパスフィルタ)
11 DC motor 21 Front wheel rudder angular velocity detection means (steering angular velocity detection means)
22 Front wheel rudder angle detecting means (steering angle detecting means)
23 Yaw rate detection means 24 Lateral acceleration detection means 25 Vehicle speed detection means 26 Steering torque detection means 30 Electronic control unit (ECU) as control means
31 Basic control amount setting unit (electric power steering control calculation unit) or basic control amount calculation means 32 Estimation means (observer)
33 Correction means (disturbance suppression correction means)
34 Steering assist correction amount calculation section (disturbance suppression control calculation section) or correction amount calculation means 35 Addition section (calculation means)
36 High-pass filter (band-pass filter)

Claims (4)

車両に搭載され操舵系に操舵アシストトルクを付与するアクチュエータと、該車両の車速を検出する車速検出手段と、該車両に加えられる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、該車速検出手段及び該操舵トルク検出手段からの検出情報に基づいて該アクチュエータを制御する制御手段とをそなえた、パワーステアリング装置であって、
該車両の操舵角を検出する操舵角検出手段と、
該車両のヨーレイトを検出するヨーレイト検出手段と、
該車両の横加速度を検出する横加速度検出手段と、
該車両の操舵−車両系モデルに基づいて設計されたオブザーバによって、該車速検出手段,該操舵角検出手段,該ヨーレイト検出手段,該横加速度検出手段によりそれぞれ検出された該車両の車速Vと操舵角δとヨーレイトγと横加速度Gyとから、該車両の横方向外乱を推定する推定手段とをそなえ、
該制御手段は、
該車速検出手段及び該操舵トルク検出手段からの検出情報に基づいて該アクチュエータを制御する基本制御量を算出する基本制御量算出手段と、
該推定手段による推定結果から、該車両の横方向外乱を抑制するように該アクチュエータで付与する該操舵アシストトルクを補正する補正量を算出する補正量算出手段と、
該基本制御量算出手段により算出された基本制御量に該補正量算出手段により算出された補正量を加算する演算手段と、
該補正量算出手段と該演算手段との間に介装されたハイパスフィルタとをそなえている
ことを特徴とする、車両用パワーステアリング装置。
An actuator mounted on a vehicle for applying steering assist torque to a steering system, vehicle speed detection means for detecting the vehicle speed of the vehicle, steering torque detection means for detecting steering torque applied to the vehicle, vehicle speed detection means, A power steering device comprising control means for controlling the actuator based on detection information from the steering torque detection means,
Steering angle detection means for detecting the steering angle of the vehicle;
Yaw rate detecting means for detecting the yaw rate of the vehicle;
Lateral acceleration detecting means for detecting lateral acceleration of the vehicle;
Steering of the vehicle—By the observer designed based on the vehicle system model, the vehicle speed V of the vehicle detected by the vehicle speed detecting means, the steering angle detecting means, the yaw rate detecting means, and the lateral acceleration detecting means and the steering are respectively detected. An estimation means for estimating a lateral disturbance of the vehicle from the angle δ, the yaw rate γ, and the lateral acceleration G y ;
The control means includes
Basic control amount calculating means for calculating a basic control amount for controlling the actuator based on detection information from the vehicle speed detecting means and the steering torque detecting means;
Correction amount calculating means for calculating a correction amount for correcting the steering assist torque applied by the actuator so as to suppress lateral disturbance of the vehicle from the estimation result by the estimating means;
Arithmetic means for adding the correction amount calculated by the correction amount calculation means to the basic control amount calculated by the basic control amount calculation means;
A power steering apparatus for a vehicle, comprising a high-pass filter interposed between the correction amount calculation means and the calculation means.
該推定手段は、該車両の横方向外乱を、横力によって該車両を横方向に移動させようとする横力外乱φcwと走行路面の横傾斜によって該車両に作用する横勾配外乱φrbとに分離して推定し、
該補正量算出手段は、該推定手段による推定結果から、該車両の横方向外乱のうち主として横力外乱φcwを抑制するように該アクチュエータで付与する該操舵アシストトルクの補正量を算出する
ことを特徴とする、車両用パワーステアリング装置。
The estimation means includes a lateral force disturbance φ cw that attempts to move the vehicle in a lateral direction by a lateral force, and a lateral gradient disturbance φ rb that acts on the vehicle due to a lateral inclination of the traveling road surface. Estimated separately,
The correction amount calculating means calculates a correction amount of the steering assist torque applied by the actuator so as to suppress mainly the lateral force disturbance φ cw among the lateral disturbances of the vehicle from the estimation result by the estimating means. A vehicle power steering device.
該車両の操舵角速度を検出する操舵角速度検出手段をさらにそなえ、
該推定手段は、該車両のヨーレイト及び横速度をさらに推定するように構成され、
該補正量算出手段は、該操舵角速度検出手段と該操舵角検出手段と該車速検出手段とによりそれぞれ検出された操舵角と舵角速度と車速と、該推定手段により推定されたヨーレイトと横速度とから第1補正トルクを算出し、該推定手段により推定された上記の横力外乱φcwと横勾配外乱φrbとから第2補正トルクを算出して、該第1補正トルクと該第2補正トルクとの和を補正量として算出することを特徴とする、請求項1記載の車両用パワーステアリング装置。
A steering angular velocity detecting means for detecting a steering angular velocity of the vehicle;
The estimating means is configured to further estimate the yaw rate and lateral velocity of the vehicle;
The correction amount calculating means includes a steering angle, a steering angular speed, a vehicle speed detected by the steering angular speed detecting means, the steering angle detecting means, and the vehicle speed detecting means, respectively, a yaw rate and a lateral speed estimated by the estimating means. Is calculated from the lateral force disturbance φ cw and the lateral gradient disturbance φ rb estimated by the estimation means, and the first correction torque and the second correction torque are calculated. 2. The power steering apparatus for a vehicle according to claim 1, wherein the sum of the torque and the torque is calculated as a correction amount.
該補正量算出手段は、操舵角と舵角速度とヨーレイトと横速度とのそれぞれに、車速に応じてそれぞれ設定されるゲインを乗算して該第1補正トルクを算出するとともに、上記の横力外乱φcwと横勾配外乱φrbとのそれぞれに、車速に応じてそれぞれ設定されるゲインを乗算して該第2補正トルクを算出して、該第1補正トルクと該第2補正トルクとの和を補正量として算出する
ことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の車両用パワーステアリング装置。

The correction amount calculating means calculates the first correction torque by multiplying each of the steering angle, the steering angular velocity, the yaw rate, and the lateral velocity by a gain that is set according to the vehicle speed, and the lateral force disturbance described above. The second correction torque is calculated by multiplying each of φ cw and lateral gradient disturbance φ rb by a gain set in accordance with the vehicle speed, and the sum of the first correction torque and the second correction torque The power steering apparatus for a vehicle according to any one of claims 1 to 3, wherein the correction amount is calculated as a correction amount.

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