JP2006175940A - Electrically-operated power steering device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrically-operated power steering device which is easy of the tuning for balancing an operation torque and a rudder angle of a steering mechanism. <P>SOLUTION: A controller 10 controls an electric motor M for steering assistance from an operation torque T, an operation angle θh, and a wheel rudder angle θw. The controller 10 is equipped with an upstream side reference model 31 which determines a target operation torque Tr from an operation angle θ, and a downstream side reference model 32 which determines a target wheel rudder angle θwr from the operation torque T. The electric motor M is feed-back-controlled from the target operation torque Tr and the target wheel rudder angle θwr which are determined by the reference models 31 and 32. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、ステアリングホイール等の操作部材の操作に応じて電動モータを駆動し、この電動モータの動力を操舵機構に伝達することによって操舵補助を行う電動パワーステアリング装置に関する。   The present invention relates to an electric power steering device that assists steering by driving an electric motor in accordance with an operation of an operation member such as a steering wheel and transmitting the power of the electric motor to a steering mechanism.

従来から、電動モータの動力を操舵機構に伝達する構成の電動パワーステアリングが車両に搭載されて用いられている。電動モータは、ステアリングホイールに加えられる操作トルクおよび車速に応じて駆動制御されるようになっている。より具体的には、操作トルクおよび車速に応じた目標電流値が予め定められており、実際のモータ電流が、操作トルクおよび車速の検出値に応じた目標電流値になるように、電動モータがフィードバック制御される。
特開2004− 74833号公報 特開2004− 90834号公報 特開2004−131046号公報
2. Description of the Related Art Conventionally, an electric power steering configured to transmit the power of an electric motor to a steering mechanism is mounted on a vehicle and used. The electric motor is driven and controlled in accordance with the operation torque applied to the steering wheel and the vehicle speed. More specifically, the target current value corresponding to the operation torque and the vehicle speed is determined in advance, and the electric motor is set so that the actual motor current becomes the target current value corresponding to the detected value of the operation torque and the vehicle speed. Feedback controlled.
JP 2004-74833 A JP 2004-90834 A JP 2004-131046 A

しかし、従来の電動パワーステアリング装置では、操作トルクと操舵角との関係を積極的に制御できるようにはなっておらず、これらの間の理想的なバランスを得るためのチューニングが困難であるという課題があった。
そこで、この発明の目的は、操作トルクと操舵機構の舵角とのバランスをとるためのチューニングが容易な電動パワーステアリング装置を提供することである。
However, in the conventional electric power steering device, the relationship between the operating torque and the steering angle cannot be actively controlled, and tuning for obtaining an ideal balance between them is difficult. There was a problem.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an electric power steering device that can be easily tuned to balance operation torque and steering angle of a steering mechanism.

上記の目的を達成するための請求項1記載の発明は、操作部材(1,2)の操作に応じて駆動される電動モータ(M)の動力を操舵機構(3)に伝達して操舵補助する電動パワーステアリング装置であって、前記操作部材の操作角を検出する操作角検出手段(16)と、前記操作部材に加えられる操作トルクを検出するトルク検出手段(15)と、前記操作角検出手段によって検出される操作角に基づいて目標操作トルクを定める操作部材側規範モデル(31)、および前記トルク検出手段によって検出される操作トルクに基づいて前記操舵機構の目標舵角を定める操舵機構側規範モデル(32)を備え、前記操作部材側規範モデルおよび操舵機構側規範モデルに基づいて前記電動モータを駆動制御する制御手段(10)とを含むことを特徴とする電動パワーステアリング装置である。なお、括弧内の英数字は後述の実施形態における対応構成要素等を表す。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is directed to assist steering by transmitting the power of the electric motor (M) driven in accordance with the operation of the operation members (1, 2) to the steering mechanism (3). An electric power steering device for operating the operating member, an operating angle detecting unit (16) for detecting an operating angle of the operating member, a torque detecting unit (15) for detecting an operating torque applied to the operating member, and the operating angle detection An operation member side reference model (31) for determining a target operation torque based on an operation angle detected by the means, and a steering mechanism side for determining a target steering angle of the steering mechanism based on the operation torque detected by the torque detection means And a control means (10) including a reference model (32) and drivingly controlling the electric motor based on the operating member side reference model and the steering mechanism side reference model. An electric power steering device that. The alphanumeric characters in parentheses indicate corresponding components in the embodiments described later.

この構成によれば、操作部材側規範モデルによって、操作角と目標操作トルクとの関係が定められ、操舵機構側規範モデルによって、操作トルクと目標舵角との関係が定められる。したがって、操作部材側規範モデルおよび操舵機構側規範モデルのチューニングや両モデルの制御に対する寄与(ゲイン)のバランスをチューニングすることによって、操作トルクと操舵機構の舵角との関係を直接的に調整することができる。したがって、操作トルクと操舵機構の舵角との関係のチューニングを容易にすることができる。   According to this configuration, the relationship between the operation angle and the target operation torque is determined by the operating member side reference model, and the relationship between the operation torque and the target steering angle is determined by the steering mechanism side reference model. Accordingly, the relationship between the operating torque and the steering angle of the steering mechanism is directly adjusted by tuning the reference model on the operating member side and the reference model on the steering mechanism side and the balance of the contribution (gain) to the control of both models. be able to. Therefore, tuning of the relationship between the operating torque and the steering angle of the steering mechanism can be facilitated.

前記操作部材側規範モデルは、前記操作角検出手段によって検出される操作角と、この操作角の変化率である操作角速度とに基づいて、目標操作トルクを定めるものであってもよい。より具体的には、前記操作部材側規範モデルは、操作角に対して所定の第1係数(ばね係数)を乗じた値と、操作角速度に対して所定の第2係数(粘性係数)を乗じた値とを加算して目標操作トルクを定めるものであってもよい。この場合、第1および/または第2係数を変更することによって、操作角と目標操作トルクとの関係を調整できる。   The operation member side reference model may determine a target operation torque based on an operation angle detected by the operation angle detection unit and an operation angular velocity which is a change rate of the operation angle. More specifically, the operating member side reference model multiplies the operating angle by a predetermined first coefficient (spring coefficient) and the operating angular velocity by a predetermined second coefficient (viscosity coefficient). The target operation torque may be determined by adding the obtained values. In this case, the relationship between the operation angle and the target operation torque can be adjusted by changing the first and / or second coefficients.

また、前記操舵機構側規範モデルは、操作部材の慣性モーメントJ、操舵機構の作動時の摩擦等に対応した粘性係数C(摩擦係数)、および操作部材をばねとみなしたときのばね係数Kからなる二次遅れ要素1/(Js2+Cs+K)により、操作トルクに対する目標舵角を定めるものであってもよい。具体的には、係数CおよびKをチューニングすることによって、操作トルクと目標舵角との関係を直接的に調整できる。この場合、操作トルクの変化に対する目標舵角の過渡応答特性が調整されることになる。 Further, the steering mechanism side reference model is based on the inertia moment J of the operation member, the viscosity coefficient C (friction coefficient) corresponding to the friction when the steering mechanism is operated, and the spring coefficient K when the operation member is regarded as a spring. The target rudder angle with respect to the operating torque may be determined by the secondary delay element 1 / (Js 2 + Cs + K). Specifically, by tuning the coefficients C and K, the relationship between the operating torque and the target rudder angle can be directly adjusted. In this case, the transient response characteristic of the target rudder angle with respect to the change in the operating torque is adjusted.

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、この発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の基本的な構成を説明するための図である。ステアリングホイール1に加えられた操作トルクTは、ステアリングシャフト2を介して、操舵機構3に伝達されるようになっている。操舵機構3には、電動モータMが発生する駆動力が、操舵補助力として、減速ギヤ5を介して、機械的に伝達されるようになっている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram for explaining a basic configuration of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention. The operating torque T applied to the steering wheel 1 is transmitted to the steering mechanism 3 via the steering shaft 2. A driving force generated by the electric motor M is mechanically transmitted to the steering mechanism 3 via the reduction gear 5 as a steering assist force.

ステアリングシャフト2は、ステアリングホイール1側に結合された入力軸2aと、操舵機構3側に結合された出力軸2bとに分割されていて、これらの入力軸2aおよび出力軸2bは、トーションバー4によって互いに連結されている。トーションバー4は、ステアリングホイール1に加えられた操作トルクTに応じて捩れを生じるものであり、この捩れの方向および量は、トルク検出手段としてのトルクセンサ15によって検出されるようになっている。このトルクセンサ15の出力信号は、制御手段としてのコントローラ10(ECU:電子制御ユニット)に入力されている。   The steering shaft 2 is divided into an input shaft 2a coupled to the steering wheel 1 side and an output shaft 2b coupled to the steering mechanism 3 side. The input shaft 2a and the output shaft 2b are connected to the torsion bar 4. Are connected to each other. The torsion bar 4 is twisted according to the operation torque T applied to the steering wheel 1, and the direction and amount of the twist are detected by a torque sensor 15 as torque detecting means. . The output signal of the torque sensor 15 is input to a controller 10 (ECU: electronic control unit) as control means.

入力軸2aには、この入力軸2aの回転角をステアリングホイール1の操作角θhとして検出する操作角検出手段である操作角センサ16が設けられている。この操作角センサ16が検出する操作角θhは、コントローラ10に入力されるようになっている。
出力軸2bは、ラックアンドピニオン機構7に結合されている。このラックアンドピニオン機構7は、出力軸2bに結合されたピニオン8と、これに噛合するラック軸9とを有している。ラック軸9は、車両の左右方向に延びて配置されており、図示しないハウジングに摺動自在に保持されている。このラック軸9の両端には、タイロッドおよびナックルアームからなる連結部材11を介して、舵取り車輪12,12が結合されている。この構成により、出力軸2bの回転に伴ってラック軸9が車両の左右方向に直線移動し、これに伴って、舵取り車輪12,12の方向が変化する。減速ギヤ5は、たとえば電動モータMの回転を出力軸2bに伝達するものであってもよい。
The input shaft 2 a is provided with an operation angle sensor 16 that is an operation angle detection means for detecting the rotation angle of the input shaft 2 a as the operation angle θh of the steering wheel 1. The operation angle θh detected by the operation angle sensor 16 is input to the controller 10.
The output shaft 2 b is coupled to the rack and pinion mechanism 7. The rack and pinion mechanism 7 has a pinion 8 coupled to the output shaft 2b and a rack shaft 9 meshing with the pinion 8. The rack shaft 9 extends in the left-right direction of the vehicle and is slidably held in a housing (not shown). Steering wheels 12 and 12 are coupled to both ends of the rack shaft 9 via a connecting member 11 including a tie rod and a knuckle arm. With this configuration, the rack shaft 9 linearly moves in the left-right direction of the vehicle as the output shaft 2b rotates, and the directions of the steering wheels 12, 12 change accordingly. The reduction gear 5 may transmit the rotation of the electric motor M to the output shaft 2b, for example.

コントローラ10には、上記のトルクセンサ15および操作角センサ16の出力の他に、出力軸2bの回転角を検出することによって、舵取り車輪12,12の方向である舵角(車輪舵角)θwを検出する車輪舵角センサ18の出力信号も入力されている。
図2は、コントローラ10の内部の構成を説明するためのブロック図である。コントローラ10は、トルクセンサ15が検出する操作トルクT、操作角センサ16が検出する操作角θh、および車輪舵角センサ18が検出する車輪舵角θwに基づいて電動モータMの制御のための制御信号を生成するマイクロコンピュータ20と、このマイクロコンピュータ20からの制御信号を受けて、PWM(パルス幅変調)駆動信号を生成する駆動信号生成回路21と、この駆動信号生成回路21からの駆動信号によって動作させられるスイッチング素子を有し、前記制御信号に対応する電力を電動モータMへと供給するドライバ回路22とを備えている。
In addition to the outputs of the torque sensor 15 and the operation angle sensor 16, the controller 10 detects the rotation angle of the output shaft 2 b to detect the steering angle (wheel steering angle) θw that is the direction of the steering wheels 12, 12. The output signal of the wheel steering angle sensor 18 for detecting the above is also input.
FIG. 2 is a block diagram for explaining an internal configuration of the controller 10. The controller 10 is a control for controlling the electric motor M based on the operation torque T detected by the torque sensor 15, the operation angle θh detected by the operation angle sensor 16, and the wheel steering angle θw detected by the wheel steering angle sensor 18. A microcomputer 20 that generates a signal, a drive signal generation circuit 21 that receives a control signal from the microcomputer 20 and generates a PWM (pulse width modulation) drive signal, and a drive signal from the drive signal generation circuit 21 A driver circuit 22 having a switching element to be operated and supplying electric power corresponding to the control signal to the electric motor M is provided.

マイクロコンピュータ20は、内部のメモリ(図示せず)に格納された所定のプログラムを実行することによって実現される複数の機能処理部を実質的に備えている。これらの機能処理部には、操作角θhに基づいて、ステアリングホイール1を介してドライバに感じさせるべき操作トルクである目標操作トルクTrを定める上流側規範モデル(操作部材側規範モデル)31と、トルクセンサ15によって検出される操作トルクTに基づいて舵取り車輪12,12の目標車輪舵角θwrを定める下流側規範モデル(操舵機構側規範モデル)32とが含まれている。   The microcomputer 20 substantially includes a plurality of function processing units realized by executing a predetermined program stored in an internal memory (not shown). These function processing units include an upstream reference model (operation member side reference model) 31 that determines a target operation torque Tr that is an operation torque to be felt by the driver via the steering wheel 1 based on the operation angle θh, and A downstream reference model (steering mechanism side reference model) 32 that determines the target wheel steering angle θwr of the steering wheels 12 and 12 based on the operation torque T detected by the torque sensor 15 is included.

さらに、上記機能処理部には、上流側規範モデル31によって定められた目標操作トルクTrに対する実際の操作トルクTの偏差を求めるトルク偏差演算部33と、このトルク偏差演算部33によって求められた偏差に応じて制御信号を生成する第1PID(比例積分微分)制御部34と、下流側規範モデル32によって定められた目標車輪舵角θwrに対する実際の車輪舵角θwの偏差を求める舵角偏差演算部35と、この舵角偏差演算部35によって求められた偏差に応じた制御信号を生成する第2PID制御部36と、第1および第2PID制御部34,36が生成する制御信号を加算する加算演算部37と、この加算演算部37で合成された制御信号に対してゲインをかける増幅部38とを有している。この増幅部38によってゲイン調整を受けた後の制御信号が駆動信号生成回路21に供給される。   Further, the function processing unit includes a torque deviation calculation unit 33 for obtaining a deviation of the actual operation torque T with respect to the target operation torque Tr determined by the upstream reference model 31, and a deviation obtained by the torque deviation calculation unit 33. A first PID (proportional integral derivative) control unit 34 for generating a control signal in response to the steering angle deviation calculating unit for obtaining a deviation of the actual wheel steering angle θw from the target wheel steering angle θwr determined by the downstream reference model 32 35, a second PID control unit 36 that generates a control signal according to the deviation obtained by the rudder angle deviation calculation unit 35, and an addition calculation that adds the control signals generated by the first and second PID control units 34 and 36 And an amplifying unit 38 that applies a gain to the control signal synthesized by the addition calculating unit 37. The control signal after gain adjustment by the amplifier 38 is supplied to the drive signal generation circuit 21.

このような構成により、第1PID制御部34は、上流側規範モデル31が定める目標操作トルクTrが達成されるように制御信号を生成し、また第2PID制御部36は、下流側規範モデル32が定める目標車輪舵角θwrが達成されるように制御信号を生成する。このようにして、操作トルクTおよび舵取り車輪12,12の舵角θwを直接的にフィードバック制御することができる。   With such a configuration, the first PID control unit 34 generates a control signal so that the target operation torque Tr determined by the upstream reference model 31 is achieved, and the second PID control unit 36 has the downstream reference model 32 A control signal is generated so that a predetermined target wheel steering angle θwr is achieved. In this way, the operation torque T and the steering angle θw of the steering wheels 12, 12 can be directly feedback controlled.

そして、第1PID制御部34および第2PID制御部36における比例ゲイン、積分ゲインおよび微分ゲインを適切に定めることによって、上流側規範モデル31に基づく制御と下流側規範モデル32に基づく制御との間に適切なバランスの重み付けをすることができる。また、増幅部38におけるゲインを調整することにより、電動モータMから操舵機構3に与えられる操舵補助力を増減することができるので、舵取り車輪12,12から操舵機構3を介してステアリングホイール1へと伝達される路面反力を調整することができる。これにより、路面状況等をドライバに適切に伝達することができる。   Then, by appropriately determining the proportional gain, integral gain, and differential gain in the first PID control unit 34 and the second PID control unit 36, between the control based on the upstream reference model 31 and the control based on the downstream reference model 32. Appropriate balance weighting is possible. Further, by adjusting the gain in the amplifying unit 38, the steering assist force applied from the electric motor M to the steering mechanism 3 can be increased or decreased, so that the steering wheels 12 and 12 can be passed through the steering mechanism 3 to the steering wheel 1. The road surface reaction force transmitted can be adjusted. Thereby, a road surface condition etc. can be appropriately transmitted to a driver.

第1および第2PID制御部34,36ならびに増幅部38におけるゲインの調整は、たとえば、コントローラ10にチューニングツール(たとえばパーソナルコンピュータにチューニングプログラムをインストールしたもの)を接続し、このチューニングツールからコントローラ10に対して前記ゲインを定める制御定数を設定することによって行える。   For adjusting the gain in the first and second PID control units 34 and 36 and the amplification unit 38, for example, a tuning tool (for example, a personal computer installed with a tuning program) is connected to the controller 10, and the tuning tool is connected to the controller 10. On the other hand, this can be done by setting a control constant that determines the gain.

なお、下流側規範モデル32に対しては、舵取り車輪12,12の舵角速度その他各種の車両情報(たとえば車両のヨーレイト、ブレーキ情報、姿勢制御部から得られる操舵中点等)を与えるようにしてもよい。すなわち、下流側規範モデル32は、操作トルクTだけでなく、タイヤ舵角速度やその他の車両情報に基づいて目標車輪舵角θwrを定めるものであってもよい。   The downstream reference model 32 is provided with the steering angular speed of the steering wheels 12 and 12 and other various vehicle information (for example, the yaw rate of the vehicle, brake information, the steering midpoint obtained from the attitude control unit, etc.). Also good. That is, the downstream reference model 32 may determine the target wheel steering angle θwr based not only on the operation torque T but also on the tire steering angular speed and other vehicle information.

図3は、上流側規範モデル31の一例を示す機能ブロック図である。この上流側規範モデル31は、操作角θhに対してばね係数K1を乗じるばね係数乗算部41と、操作角θhを時間微分して操作角速度θh′を求める操作角速度演算部42と、この操作角速度演算部42によって求められる操作角速度θh′に対して粘性係数C1を乗じる粘性係数乗算部43と、ばね係数乗算部41の出力および粘性係数乗算部43の出力を加算する加算演算部44とを備えている。この加算演算部44の出力が、目標操作トルクTrとなる。この上流側規範モデル31では、ばね係数K1および/または粘性係数C1を調整することによって、操作角θhと目標操作トルクTrとの関係を調整することができ、適切な操舵フィーリングを容易に実現できる。   FIG. 3 is a functional block diagram illustrating an example of the upstream reference model 31. The upstream reference model 31 includes a spring coefficient multiplier 41 that multiplies the operating angle θh by a spring coefficient K1, an operating angular speed calculator 42 that obtains the operating angular speed θh ′ by differentiating the operating angle θh with respect to time, and the operating angular speed. A viscosity coefficient multiplier 43 that multiplies the operation angular velocity θh ′ obtained by the calculator 42 by the viscosity coefficient C1; and an addition calculator 44 that adds the output of the spring coefficient multiplier 41 and the output of the viscosity coefficient multiplier 43. ing. The output of the addition calculation unit 44 becomes the target operation torque Tr. In the upstream reference model 31, the relationship between the operation angle θh and the target operation torque Tr can be adjusted by adjusting the spring coefficient K1 and / or the viscosity coefficient C1, and an appropriate steering feeling can be easily realized. it can.

図4は、上流側規範モデル31のチューニングを説明するための図である。この図4には、ステアリングホイール1を左右に操作する場合における操作角θhと目標操作トルクTrとの関係が示されている。すなわち、操作角θhを横軸にとり、目標操作トルクTrを縦軸にとった座標平面上で、操作角θhと目標操作トルクTrとの関係は原点を通る直線45を長軸とした楕円形をなす。ばね係数K1を変更することにより、直線45の傾きが変化し、また、粘性係数C1を変更することにより、上記楕円形が上下方向(目標操作トルクTrの座標軸方向)に伸張/収縮する。このようにして、ばね係数K1および粘性係数C1の調整によって、操作角θhと目標操作トルクTrとの関係を自在に変化させることができる。   FIG. 4 is a diagram for explaining tuning of the upstream reference model 31. FIG. 4 shows the relationship between the operation angle θh and the target operation torque Tr when the steering wheel 1 is operated left and right. That is, on the coordinate plane with the operation angle θh as the horizontal axis and the target operation torque Tr as the vertical axis, the relationship between the operation angle θh and the target operation torque Tr is an ellipse whose major axis is the straight line 45 passing through the origin. Eggplant. By changing the spring coefficient K1, the slope of the straight line 45 changes, and by changing the viscosity coefficient C1, the ellipse expands / contracts in the vertical direction (the coordinate axis direction of the target operation torque Tr). In this way, the relationship between the operation angle θh and the target operation torque Tr can be freely changed by adjusting the spring coefficient K1 and the viscosity coefficient C1.

図5は、下流側規範モデル32の構成例を示すブロック図である。この下流側規範モデル32は、操作部材(ステアリングホイール1およびステアリングシャフト2)の慣性モーメントJ、ラック軸9のハウジングに対する摩擦等に対応する粘性係数C(摩擦係数)および上記の操作部材をばねとみなしたときのばね係数Kに基づき、操作トルクTが次式で表わされることを利用したモデルである。   FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration example of the downstream reference model 32. The downstream reference model 32 includes a moment of inertia J of the operation members (the steering wheel 1 and the steering shaft 2), a viscosity coefficient C (friction coefficient) corresponding to the friction of the rack shaft 9 with respect to the housing, and the operation member as a spring. This model utilizes the fact that the operating torque T is expressed by the following equation based on the spring coefficient K when considered.

T=Jθw″+Cθw′+Kθw
すなわち、操作トルクTは、車輪舵角θwの2階時間微分値θw″に慣性モーメントJを乗じ、車輪舵角θwの1階時間微分値θw′に粘性係数Cを乗じ、車輪舵角θwにばね係数Kを乗じて、これらを加算することによって得られる。換言すれば、下流側規範モデル32は、2次遅れ要素1/(Js2+Cs+K)によって表わされることになる。ただし、sはラプラス演算子である。
T = Jθw ″ + Cθw ′ + Kθw
That is, the operating torque T is obtained by multiplying the second-order time differential value θw ″ of the wheel steering angle θw by the moment of inertia J, the first-order time differential value θw ′ of the wheel steering angle θw by the viscosity coefficient C, and the wheel steering angle θw. It is obtained by multiplying these by multiplying by the spring coefficient K. In other words, the downstream reference model 32 is represented by the second-order lag element 1 / (Js 2 + Cs + K), where s is Laplace. It is an operator.

より具体的な構成について説明すると、下流側規範モデル32は、操作トルクTに対して慣性モーメントJの逆数を乗じる慣性項演算部51と、この慣性項演算部51の演算結果を積分する第1の積分部52と、この第1の積分部52の演算結果をさらに積分する第2の積分部53と、第1の積分部52の演算結果に対して粘性係数Cを乗じる粘性項演算部54と、第2の積分部53の演算結果に対してばね係数Kを乗じるばね項演算部55と、操作トルクTから、粘性項演算部54およびばね項演算部55の演算結果を減じる減算部56とを備えている。そして、第2の積分部53による演算結果が目標車輪舵角θwrとされるようになっている。   A more specific configuration will be described. The downstream-side reference model 32 includes an inertia term calculation unit 51 that multiplies the operation torque T by the reciprocal of the inertia moment J, and a first that integrates the calculation result of the inertia term calculation unit 51. Integration unit 52, a second integration unit 53 that further integrates the calculation result of the first integration unit 52, and a viscosity term calculation unit 54 that multiplies the calculation result of the first integration unit 52 by the viscosity coefficient C. A spring term calculation unit 55 that multiplies the calculation result of the second integration unit 53 by a spring coefficient K, and a subtraction unit 56 that subtracts the calculation results of the viscosity term calculation unit 54 and the spring term calculation unit 55 from the operation torque T. And. And the calculation result by the 2nd integration part 53 is made into the target wheel steering angle (theta) wr.

図6は、上述のような下流側規範モデル32のチューニングを説明するための図であり、図6(a)は車輪舵角θwの時間変化を示し、図6(b)は操作トルクTの時間変化を示す。図5に示した下流側規範モデル32は、上記のとおり、2次遅れ要素によって表わされるモデルであるため、図6(b)に示すような操作トルクTのステップ状変化に対して、車輪舵角θwは、図6(a)のように、緩やかに立ち上がり、オーバーシュート/アンダーシュートはあるものの、徐々に一定の値へと収束していく過渡応答を示すことになる。   FIG. 6 is a diagram for explaining the tuning of the downstream reference model 32 as described above. FIG. 6 (a) shows the change over time of the wheel steering angle θw, and FIG. Shows time change. Since the downstream reference model 32 shown in FIG. 5 is a model represented by a second-order lag element as described above, the wheel rudder with respect to the step-like change in the operating torque T as shown in FIG. As shown in FIG. 6 (a), the angle θw rises gently, and shows a transient response that gradually converges to a constant value with overshoot / undershoot.

この下流側規範モデル32では、慣性モーメントJ、粘性係数Cおよび/またはばね係数Kを調整することによって、過渡応答特性を変化させることができる。こうして、操作トルクTと目標車輪舵角θwrとの関係を直接的にチューニングして、所望の操舵特性を実現することができる。
係数K1,C1,J,C,Kは、上述のチューニングツールを用いてコントローラ10に対して設定することができ、これにより、上流側規範モデル31および下流側規範モデル32をチューニングすることができる。
In the downstream reference model 32, the transient response characteristic can be changed by adjusting the moment of inertia J, the viscosity coefficient C, and / or the spring coefficient K. In this way, the desired steering characteristics can be realized by directly tuning the relationship between the operating torque T and the target wheel steering angle θwr.
The coefficients K1, C1, J, C, and K can be set for the controller 10 using the above-described tuning tool, so that the upstream reference model 31 and the downstream reference model 32 can be tuned. .

以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は他の形態で実施することもでき、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。   Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention can be implemented in other forms, and various design changes can be made within the scope of matters described in the claims.

この発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の基本的な構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the basic composition of the electric power steering device concerning one embodiment of this invention. 前記電動パワーステアリング装置のコントローラの機能的な構成を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the functional structure of the controller of the said electric power steering apparatus. 上流側規範モデルの一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of an upstream reference model. 上流側規範モデルのチューニングを説明するための図である。It is a figure for demonstrating tuning of an upstream reference model. 下流側規範モデルの一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a downstream normative model. 下流側規範モデルのチューニングを説明するための図である。It is a figure for demonstrating tuning of a downstream reference model.

符号の説明Explanation of symbols

1…ステアリングホイール、2…ステアリングシャフト、3…操舵機構、12…舵取り車輪、20…マイクロコンピュータ、37…加算演算部、38…増幅部、41…ばね係数乗算部、42…操作角速度演算部、43…粘性係数乗算部、44…加算演算部、51…慣性項演算部、52,53…積分部、54…粘性項演算部、55…ばね項演算部、56…減算部、M…電動モータ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Steering wheel, 2 ... Steering shaft, 3 ... Steering mechanism, 12 ... Steering wheel, 20 ... Microcomputer, 37 ... Addition calculating part, 38 ... Amplifying part, 41 ... Spring coefficient multiplication part, 42 ... Operation angular velocity calculating part, DESCRIPTION OF SYMBOLS 43 ... Viscosity coefficient multiplication part, 44 ... Addition calculating part, 51 ... Inertia term calculating part, 52, 53 ... Integration part, 54 ... Viscosity term calculating part, 55 ... Spring term calculating part, 56 ... Subtracting part, M ... Electric motor

Claims (1)

操作部材の操作に応じて駆動される電動モータの動力を操舵機構に伝達して操舵補助する電動パワーステアリング装置であって、
前記操作部材の操作角を検出する操作角検出手段と、
前記操作部材に加えられる操作トルクを検出するトルク検出手段と、
前記操作角検出手段によって検出される操作角に基づいて目標操作トルクを定める操作部材側規範モデル、および前記トルク検出手段によって検出される操作トルクに基づいて前記操舵機構の目標舵角を定める操舵機構側規範モデルを備え、前記操作部材側規範モデルおよび操舵機構側規範モデルに基づいて前記電動モータを駆動制御する制御手段とを含むことを特徴とする電動パワーステアリング装置。

An electric power steering device for assisting steering by transmitting power of an electric motor driven in accordance with an operation of an operation member to a steering mechanism,
An operation angle detection means for detecting an operation angle of the operation member;
Torque detecting means for detecting an operating torque applied to the operating member;
An operation member side reference model that determines a target operation torque based on the operation angle detected by the operation angle detection means, and a steering mechanism that determines a target steering angle of the steering mechanism based on the operation torque detected by the torque detection means An electric power steering apparatus comprising: a side reference model, and control means for driving and controlling the electric motor based on the operating member side reference model and the steering mechanism side reference model.

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