JP2010070144A - Electric brake - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric brake capable of correctly controlling the piston pressing force against a brake disk. <P>SOLUTION: The electric brake has a piston to be pressed against a non-rotary brake disk by the rotation of an electric motor. A controller 20 for driving the electric motor based on the control command value u has a disturbance response compensation unit 41 for setting the disturbance feedback amount L according to the estimation e of the disturbance d calculated according to the control command value u and the control output y and the control gain g. The control gain g is set according to the ratio u/r of the target command value r to the control command value u. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、車輪の制動部材を電動モータで駆動する電動ブレーキに関するものである。   The present invention relates to an electric brake that drives a braking member of a wheel with an electric motor.

近年、航空機に搭載される油圧源を縮小、廃止するために、車輪を制動するブレーキを油圧ブレーキから電動ブレーキにかえる傾向がある。   In recent years, in order to reduce or eliminate the hydraulic pressure source mounted on an aircraft, there is a tendency to change a brake for braking a wheel from a hydraulic brake to an electric brake.

特許文献１には、電動モータの回転運動をピストンの往復運動に変換して制動力を発生させる電動ブレーキが開示されている。
特開２００５−０６９３９８号公報 Patent Document 1 discloses an electric brake that generates a braking force by converting a rotary motion of an electric motor into a reciprocating motion of a piston.
Japanese Patent Laying-Open No. 2005-069398

しかしながら、このような従来の電動ブレーキにあっては、電動モータの発生トルクをピストンに伝達する過程で摩擦トルク損失が生じるため、この摩擦トルク損失に起因してブレーキディスクに対するピストン押付力を的確に制御できないという問題点があった。   However, in such a conventional electric brake, a friction torque loss occurs in the process of transmitting the generated torque of the electric motor to the piston. Therefore, the piston pressing force against the brake disc is accurately determined due to the friction torque loss. There was a problem that it could not be controlled.

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ブレーキディスクに対するピストン押付力を的確に制御できる電動ブレーキを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide an electric brake capable of accurately controlling a piston pressing force against a brake disk.

本発明は、車輪と共に回転する回転ブレーキディスクと、この回転ブレーキディスクに向けて変位可能かつ回転不能に支持される非回転ブレーキディスクと、モータ電流によって回転作動する電動モータと、この電動モータの回転作動によって非回転ブレーキディスクに対して押付けられるピストンと、ピストン押付力を目標指令値に近づけるようにモータ回転角から推定した制御出力とモータ電流の制御指令値をフィードバック制御するコントローラとを備える電動ブレーキであって、コントローラは、制御指令値と制御出力に応じて算出される外乱の推定量と制御ゲインに応じて外乱フィードバック量を設定する外乱応答補償部を備え、制御ゲインは制御指令値に対する目標指令値の比率に応じて設定される構成とした。   The present invention relates to a rotating brake disc that rotates together with a wheel, a non-rotating brake disc that is displaceable and non-rotatable toward the rotating brake disc, an electric motor that is rotated by a motor current, and a rotation of the electric motor. Electric brake comprising a piston that is pressed against the non-rotating brake disk by operation, a controller that feedback-controls a control output value estimated from the motor rotation angle and a motor current control command value so that the piston pressing force approaches a target command value The controller includes a disturbance response compensation unit configured to set a disturbance feedback amount according to a disturbance estimation amount and a control gain calculated according to the control command value and the control output, and the control gain is a target for the control command value. The configuration is set according to the ratio of the command value.

本発明によると、外乱として例えば制動時にピストン押付力が大きくなるのに伴って電動ブレーキの構造部に歪みが生じる場合、この外乱の大きさに対応して制御ゲインが調節され、実際のピストン押付力が目標指令値から外れて過大になることが抑えられ、ピストン押付力を的確に制御することができる。   According to the present invention, for example, when the structure of the electric brake is distorted as the piston pressing force increases during braking, for example, as a disturbance, the control gain is adjusted according to the magnitude of the disturbance, and the actual piston pressing It is suppressed that the force deviates from the target command value and becomes excessive, and the piston pressing force can be accurately controlled.

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図１に示す航空機用電動ブレーキは、車輪のホイールの内側に設けられる多板ディスク式のものである。   The electric brake for aircraft shown in FIG. 1 is a multi-plate disc type provided inside the wheel of the wheel.

この電動ブレーキは、車輪と共に回転する円盤状の回転ブレーキディスク６と、機体シャフト（車軸）に取り付けられる円盤状の非回転ブレーキディスク９と、非回転ブレーキディスク９に対峙するピストン１と、ピストン１を非回転ブレーキディスク９に対して進退させるように駆動する電動アクチュエータ５とを備える。   The electric brake includes a disc-shaped rotating brake disc 6 that rotates together with wheels, a disc-shaped non-rotating brake disc 9 attached to a body shaft (axle), a piston 1 that faces the non-rotating brake disc 9, and a piston 1 And an electric actuator 5 that drives the non-rotating brake disk 9 to move forward and backward.

複数枚の非回転ブレーキディスク９の間に複数枚の回転ブレーキディスク６が挟まれるように配置されている。非回転ブレーキディスク９は図示しない機体シャフトに対してトルクチューブ等を介して車軸方向に変位可能に支持される。回転ブレーキディスク６は図示しないホイールと一体回転するものであり、ホイールに対して車軸方向に変位可能に支持される。   A plurality of rotating brake discs 6 are arranged between a plurality of non-rotating brake discs 9. The non-rotating brake disk 9 is supported so as to be displaceable in the axle direction via a torque tube or the like with respect to a body shaft not shown. The rotary brake disc 6 rotates integrally with a wheel (not shown), and is supported so as to be displaceable in the axle direction with respect to the wheel.

電動アクチュエータ５が収縮作動した状態では、非回転ブレーキディスク９と回転ブレーキディスク６が互いに離れ、制動トルクが生じない。この制動解除状態から、電動アクチュエータ５が伸張作動すると、各ピストン１の押圧力によって非回転ブレーキディスク９と回転ブレーキディスク６が互いに押付けられ、この摺動部分で摩擦力が発生し、制動トルクが得られる。   In a state where the electric actuator 5 is contracted, the non-rotating brake disk 9 and the rotating brake disk 6 are separated from each other, and no braking torque is generated. When the electric actuator 5 is extended from this brake released state, the non-rotating brake disk 9 and the rotating brake disk 6 are pressed against each other by the pressing force of each piston 1, and frictional force is generated at this sliding portion, and the braking torque is increased. can get.

ピストン１はハウジング７に摺動可能に支持され、その内側にボールスクリュ・ナット機構２が介装される。このボールスクリュ・ナット機構２は、ピストン１の基端部から突出したボールスクリュ１５と、各ボールスクリュ１５に多数のボールを介して螺合するボールナット（図示せず）とを備え、ボールスクリュ１５の回転をピストン１の直線運動に変換し、ピストン１を非回転ブレーキディスク９に対して進退させるように構成されている。   The piston 1 is slidably supported by the housing 7, and a ball screw / nut mechanism 2 is interposed therein. The ball screw / nut mechanism 2 includes a ball screw 15 protruding from the base end portion of the piston 1 and a ball nut (not shown) screwed into each ball screw 15 via a number of balls. The rotation of 15 is converted into the linear motion of the piston 1, and the piston 1 is configured to advance and retract with respect to the non-rotating brake disk 9.

ハウジング７には２つの電動モータ１１と、４つのピストン１と、１つの電動モータ１１の回転を２つのボールスクリュ１５に伝達する２つの減速機構１０とを備える。４つのピストン１は車輪の回転周方向にある間隔を持って配置される。なお、これに限らず、減速機構１０は１つの電動モータ１１の回転を１つのボールスクリュ１５に伝達する構成としてもよい。   The housing 7 includes two electric motors 11, four pistons 1, and two speed reduction mechanisms 10 that transmit the rotation of one electric motor 11 to two ball screws 15. The four pistons 1 are arranged with a certain interval in the circumferential direction of the wheel. The speed reduction mechanism 10 may be configured to transmit the rotation of one electric motor 11 to one ball screw 15.

また、ピストン１の個数Ｎｐ、電動モータ１１の個数Ｎｍはこれに限らず、電動ブレーキに要求される制動力等に応じて任意に設定される。   Further, the number Np of the pistons 1 and the number Nm of the electric motors 11 are not limited thereto, and are arbitrarily set according to the braking force required for the electric brake.

減速機構１０は１つの電動モータ１１の回転を２つのボールスクリュ１５に伝達するように構成されている。電動モータ１１のモータシャフト１３にはドライブギヤ１４が連結され、ボールスクリュ１５の基端部にはドリブンギヤ１６が連結され、１つのドライブギヤ１４の回転が２つのドリブンギヤ１６に伝達される。   The speed reduction mechanism 10 is configured to transmit the rotation of one electric motor 11 to two ball screws 15. A drive gear 14 is connected to the motor shaft 13 of the electric motor 11, and a driven gear 16 is connected to the base end portion of the ball screw 15, and the rotation of one drive gear 14 is transmitted to the two driven gears 16.

電動モータ１１が正方向に回転することにより、各ピストン１が非回転ブレーキディスク９に当接して各非回転ブレーキディスク９を各回転ブレーキディスク６に押付け、制動トルクが得られる。一方、駆動電流により電動モータ１１が戻し方向に回転することにより、各ピストン１が非回転ブレーキディスク９から離れ、各非回転ブレーキディスク９を各回転ブレーキディスク６に押付けることがなくなり、制動が解除される。   When the electric motor 11 rotates in the forward direction, each piston 1 comes into contact with the non-rotating brake disk 9 and presses each non-rotating brake disk 9 against each rotating brake disk 6 to obtain a braking torque. On the other hand, when the electric motor 11 is rotated in the return direction by the drive current, each piston 1 is separated from the non-rotating brake disk 9, and the non-rotating brake disk 9 is not pressed against each rotating brake disk 6. Canceled.

航空機の制御系は、パイロットに操作されるブレーキペダルの操作量等に応じてピストン押付力指令値信号を出力する。   The aircraft control system outputs a piston pressing force command value signal in accordance with the amount of operation of the brake pedal operated by the pilot.

ピストン押付力指令値信号に基づいて電動モータ１１を駆動するモータ制御手段として、図２に示すように、電動ブレーキのコントローラ２０が設けられる。   As shown in FIG. 2, an electric brake controller 20 is provided as motor control means for driving the electric motor 11 based on the piston pressing force command value signal.

原理的に各ピストン１の押付力は電動モータ１１のモータ電流に比例するため、コントローラ２０はモータ電流を制御することにより各ピストン１の押付力を調節できる。しかし、実際には電動モータ１１の発生トルクを各ピストン１に伝達する過程で電動モータ３、減速機構１０、ボールスクリュ・ナット機構２等を作動させるのに摩擦トルク損失が生じるため、この摩擦トルク損失に起因したヒステリシスがピストン押付力指令値と実際のピストン押付力の間に発生する。   In principle, since the pressing force of each piston 1 is proportional to the motor current of the electric motor 11, the controller 20 can adjust the pressing force of each piston 1 by controlling the motor current. However, in actuality, a friction torque loss occurs when the electric motor 3, the speed reduction mechanism 10, the ball screw / nut mechanism 2, etc. are operated in the process of transmitting the generated torque of the electric motor 11 to each piston 1. Hysteresis due to loss occurs between the piston pressing force command value and the actual piston pressing force.

図４はピストン押付力の目標指令値に基づく従来のオープン制御によるピストン押付力が変化する様子を示しており、目標指令値が周期的に変化する場合、実際のピストン押付力には減速機構１０、ボールスクリュ・ナット機構２の摩擦トルク損失に起因するヒステリシスが発生する。このため、従来のオープン制御方法では、ピストン押付力を的確に制御することができない。   FIG. 4 shows a state where the piston pressing force by the conventional open control based on the target command value of the piston pressing force changes. When the target command value changes periodically, the actual piston pressing force includes the deceleration mechanism 10. Hysteresis due to friction torque loss of the ball screw / nut mechanism 2 occurs. For this reason, with the conventional open control method, the piston pressing force cannot be accurately controlled.

これに対処して本発明は、電動モータ１１のモータ回転角θmに応じてピストン１の押付力ｆｐの推定値を算出し、このピストン押付力ｆｐの推定値を目標指令値に近づけるように電動モータ１１に対する制御指令値をフィードバック制御する。 In response to this, the present invention calculates an estimated value of the pressing force fp of the piston 1 in accordance with the motor rotation angle θ m of the electric motor 11 and brings the estimated value of the piston pressing force fp closer to the target command value. The control command value for the electric motor 11 is feedback controlled.

図２は、電動モータ１１の駆動電流を制御してピストン押付力を発生する構成を示すブロック線図である。   FIG. 2 is a block diagram showing a configuration for generating a piston pressing force by controlling the drive current of the electric motor 11.

コントローラ２０は電動モータ１１のモータ回転角θmの検出信号を入力してピストン１の押付力ｆｐの推定値を算出するピストン押付力推定器２１と、このピストン押付力ｆｐの推定値を目標指令値に近づけるように制御指令値を演算するピストン押付力制御器２２と、この制御指令値に応じて電動モータ１１に対する電流指令値を出力する押付力電流変換ゲイン２３と、この電流指令値と電動モータ１１のモータ回転角θmの検出信号と電動モータ１１のモータ電流の検出信号とを入力して電動モータ１１の駆動電力をフィードバック制御するモータドライバ２４とを備える。 The controller 20 receives a detection signal of the motor rotation angle θ m of the electric motor 11 and calculates an estimated value of the pressing force fp of the piston 1, and an estimated value of the piston pressing force fp as a target command. A piston pressing force controller 22 that calculates a control command value so as to approach the value, a pressing force / current conversion gain 23 that outputs a current command value to the electric motor 11 in accordance with the control command value, and the current command value and the electric motor A motor driver 24 is provided that inputs a detection signal of the motor rotation angle θ m of the motor 11 and a detection signal of the motor current of the electric motor 11 to feedback control the driving power of the electric motor 11.

駆動電力は例えば駆動電圧をＰＷＭ（Ｐｌｕｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御することにより、そのＯＮ・ＯＦＦ時間に応じた平均電流が流れて制御される。   The drive power is controlled by, for example, controlling the drive voltage by PWM (Plus Width Modulation), so that an average current corresponding to the ON / OFF time flows.

図１はＮｍ個の電動モータ１１とＮｐ個のピストン１で構成される電動ブレーキのモデル図を示す。電動モータ１１のロータや減速機構１０の慣性モーメントや回転ブレーキディスク６の質量からなる等価慣性質量Ｍｅの運動方程式は次式で表される。

Figure 2010070144
FIG. 1 shows a model diagram of an electric brake composed of Nm electric motors 11 and Np pistons 1. The equation of motion of the equivalent inertia mass Me composed of the rotor of the electric motor 11 and the inertia moment of the speed reduction mechanism 10 and the mass of the rotary brake disc 6 is expressed by the following equation.
Figure 2010070144

ただし、
Ｍc：等価慣性質量
Ｃe：等価粘性抵抗係数
Ｋe：ブレーキ構造部のバネ定数
Ｒg：減速機構１０の減速比
Ｌb：ボールスクリュ・ナット機構２のリード
ＫT：電動モータ１１のトルク定数
ｙp：ピストン１のストローク
θm：電動モータ１１の回転角
ｆa：ピストン１の１個あたりの理論推力
ｆf：ピストン１の１個あたりの摩擦力
ｉm：電動モータ１１の１個あたりの電流
τf：減速機構１０の１個あたりの摩擦トルク
（１）式の粘性項とバネ項の和がピストン１の総押付力ｆｐであり、この総押付力ｆｐは次式で表される。

Figure 2010070144
However,
M c: equivalent inertial mass C e: Equivalent viscous resistance coefficient K e: spring constant of the brake structure R g: reduction ratio L b of the speed reduction mechanism 10: the lead ball screw and nut mechanism 2 K T: torque of the electric motor 11 constant y p: stroke of the piston 1 theta m: rotation angle of the electric motor 11 f a: 1 per theoretical thrust f f of the piston 1: friction force per one piston 1 i m: 1 of the electric motor 11 Current τ f per unit: friction torque per deceleration mechanism 10 The sum of the viscosity term and the spring term in equation (1) is the total pressing force fp of the piston 1, and this total pressing force fp is expressed by the following equation: The
Figure 2010070144

以上のように、電動モータ１１の回転角θmを検出し、回転数ｄθm／ｄｔを計算すれば、（５）式からピストン１の総押付力ｆｐを推定できる。 As described above, if the rotation angle θ m of the electric motor 11 is detected and the rotation speed dθ m / dt is calculated, the total pressing force fp of the piston 1 can be estimated from the equation (5).

こうしてピストン押付力ｆｐの推定値を目標指令値に近づけるように電動モータ１１に対する制御指令値とピストン押付力ｆｐの推定値をフィードバック制御することにより、システムの固有振動数を大きくし、電動ブレーキが発生する制動力の制御応答性を高められる。   Thus, the control command value for the electric motor 11 and the estimated value of the piston pressing force fp are feedback-controlled so that the estimated value of the piston pressing force fp approaches the target command value, thereby increasing the natural frequency of the system and The control response of the generated braking force can be improved.

ピストン押付力制御器２２は、図３において破線で囲まれた要素によって構成される。ピストン押付力制御器２２の制御対象３１は、図２において押付力電流変換ゲイン２３とモータドライバ２４と電動モータ１１とピストン押付力推定器２１とによって構成される。   The piston pressing force controller 22 is configured by elements surrounded by a broken line in FIG. The control target 31 of the piston pressing force controller 22 is composed of the pressing force current conversion gain 23, the motor driver 24, the electric motor 11, and the piston pressing force estimator 21 in FIG.

制御対象３１は、伝達関数としてＰ（ｓ）＝Ｎｐ（Ｓ）／Ｄｐ（Ｓ）によって表され、ピストン押付力制御器２２から制御指令値ｕが入力され、その出力に外乱ｄが加わったものが制御出力ｙとしてピストン押付力制御器２２に出力される。制御出力ｙは、ピストン押付力推定器２１から出力されるピストン押付力ｆｐの推定値である。   The control target 31 is represented by P (s) = Np (S) / Dp (S) as a transfer function, and a control command value u is input from the piston pressing force controller 22, and a disturbance d is added to the output. Is output to the piston pressing force controller 22 as a control output y. The control output y is an estimated value of the piston pressing force fp output from the piston pressing force estimator 21.

外乱ｄは、例えば図１に示す電動ブレーキの構造部（ハウジング７）の歪みに起因して生じるものや、ボールスクリュ・ナット機構２等の摩擦トルク損失に起因して生じるものである。   The disturbance d is caused, for example, due to distortion of the structure (housing 7) of the electric brake shown in FIG. 1, or due to friction torque loss of the ball screw / nut mechanism 2 or the like.

ピストン押付力制御器２２は、制御指令値ｕと制御出力ｙに基づいて外乱ｄの推定量ｅを算出し、この外乱ｄの推定量ｅに制御ゲインｇを乗じて外乱フィードバック量Ｌを算出する外乱応答補償部４１と、制御指令値ｕと制御出力ｙと外乱フィードバック量Ｌとに基づいてフィードバック補正量ｆを算出するフィードバック補正量算出部４２と、目標指令値ｒとフィードバック補正量ｆとに基づいて制御指令値ｕを算出する制御指令算出部４３とを備える。   The piston pushing force controller 22 calculates an estimated amount e of the disturbance d based on the control command value u and the control output y, and calculates the disturbance feedback amount L by multiplying the estimated amount e of the disturbance d by the control gain g. The disturbance response compensation unit 41, the feedback correction amount calculation unit 42 that calculates the feedback correction amount f based on the control command value u, the control output y, and the disturbance feedback amount L, and the target command value r and the feedback correction amount f And a control command calculation unit 43 that calculates a control command value u based on the control command value u.

外乱応答補償部４１は、制御指令値ｕから伝達関数Ｎｐ（Ｓ）によって外乱が作用しない場合の理想状態における中間状態変数ｈを算出する手段４４と、制御出力ｙから伝達関数Ｄｐ（Ｓ）によって外乱を含む中間状態変数ｉを算出する手段４５とを備え、外乱が作用しない場合の理想状態における中間状態変数ｈと外乱を含む中間状態変数ｉとの差から外乱推定量ｅを算出する手段４６と、外乱推定量ｅに予め設定されたテーブルに基づいて出力される制御ゲインｇを乗じて外乱フィードバック量Ｌを算出する手段４７とを備える。制御ゲインｇのテーブルには、例えば制御周波数または時間をパラメータとして制御ゲインｇが設定されている。   The disturbance response compensation unit 41 calculates the intermediate state variable h in the ideal state when no disturbance is applied from the control command value u by the transfer function Np (S), and the transfer function Dp (S) from the control output y. Means 45 for calculating an intermediate state variable i including a disturbance, and 46 for calculating an estimated disturbance amount e from a difference between the intermediate state variable h in an ideal state and the intermediate state variable i including the disturbance when no disturbance is applied. And means 47 for calculating the disturbance feedback amount L by multiplying the estimated disturbance amount e by a control gain g output based on a preset table. In the control gain g table, for example, the control gain g is set using the control frequency or time as a parameter.

フィードバック補正量算出部４２は、制御指令値ｕから伝達関数Ｙｃ２（Ｓ）−１によって信号ｊを算出する手段４８と、制御出力ｙから伝達関数Ｘｃ２によって信号ｋを算出する手段４９と、これら信号ｊ、ｋとフィードバック量Ｌを足し合わせたフィードバック補正量ｆを算出する手段３９とを備える。なお、信号ｊと信号ｋの和は、状態オブザーバによって推定された制御対象の状態量（電流、回転速度）に、適度な制御ゲインを乗じた状態フィードバック信号に相当し、電動ブレーキが発生する制動力の制御応答性を高めることを目的としている。   The feedback correction amount calculating unit 42 calculates means 48 for calculating the signal j from the control command value u by the transfer function Yc2 (S) -1, means 49 for calculating the signal k from the control output y by the transfer function Xc2, and these signals. and means 39 for calculating a feedback correction amount f obtained by adding j, k and the feedback amount L. Note that the sum of the signal j and the signal k corresponds to a state feedback signal obtained by multiplying the state quantity (current, rotational speed) of the control target estimated by the state observer by an appropriate control gain, and controls the occurrence of the electric brake. The purpose is to improve the control response of power.

制御指令算出部４３は、目標指令値ｒから伝達関数Ｎｃ１（Ｓ）によって指令値ｖを算出する前置補償器５５と、この指令値ｖからフィードバック補正量ｆを減じて制御指令値ｕを算出する手段５６とを備える。   The control command calculation unit 43 calculates a control command value u by subtracting the feedback correction amount f from the pre-compensator 55 that calculates the command value v from the target command value r by the transfer function Nc1 (S). And means 56 for performing.

こうしてピストン押付力制御器２２は、制御出力（ピストン押付力ｆｐの推定値）ｙの推定値を目標指令値ｒに近づけるように制御指令値ｕを演算し、制御出力ｙに対する制御応答性と外乱ｄに対する制御応答性とを独立して制御できる２自由度制御システムを構成する。   Thus, the piston pressing force controller 22 calculates the control command value u so that the estimated value of the control output (estimated value of the piston pressing force fp) y approaches the target command value r, and the control responsiveness and disturbance to the control output y. A two-degree-of-freedom control system capable of independently controlling control responsiveness to d is configured.

ところで、外乱応答補償部４１にて外乱ｄの推定量ｅに応じて制御ゲインｇが一義的に設定された場合、外乱ｄの種類によっては制御応答性が過剰となり、実際のピストン押付力ｆｐが目標指令値ｒから外れる可能性がある。これは、外乱ｄとして例えば制動時にピストン押付力ｆｐが大きくなるのに伴って電動ブレーキの構造部（ハウジング７）に歪みが生じると、この外乱ｄに対応して制御ゲインｇが高められることによって実際のピストン押付力ｆｐが目標指令値ｒから外れて過大になる可能性がある。   By the way, when the control gain g is uniquely set according to the estimated amount e of the disturbance d in the disturbance response compensation unit 41, the control response becomes excessive depending on the type of the disturbance d, and the actual piston pressing force fp is obtained. There is a possibility of deviating from the target command value r. For example, when the structure of the electric brake (housing 7) is distorted as the piston pressing force fp increases during braking, for example, as the disturbance d, the control gain g is increased in response to the disturbance d. There is a possibility that the actual piston pressing force fp deviates from the target command value r and becomes excessive.

これに対処して、ピストン押付力制御器２２は、制御指令値ｕと目標指令値ｒの比率ｕ／ｒに応じて制御ゲインｇを調節するゲイン調節部５０を備える。   In response to this, the piston pressing force controller 22 includes a gain adjusting unit 50 that adjusts the control gain g according to the ratio u / r between the control command value u and the target command value r.

ゲイン調節部５０は、制御指令値ｕからローパスフィルタ５１を介して取り出された低周波成分と、目標指令値ｒからローパスフィルタ５２を介して取り出された低周波成分との比率ｕ／ｒを算出する手段５３と、算出された比率ｕ／ｒが大きくなるのに応じて制御ゲインｇが小さくなるように変更するゲイン変更手段５４とを備える。なお、これに限らず、ローパスフィルタ５１、５２を無くしてもよい。   The gain adjusting unit 50 calculates a ratio u / r between the low frequency component extracted from the control command value u through the low pass filter 51 and the low frequency component extracted from the target command value r through the low pass filter 52. And a gain changing means 54 for changing the control gain g so as to decrease as the calculated ratio u / r increases. However, the present invention is not limited to this, and the low-pass filters 51 and 52 may be eliminated.

このゲイン変更手段５４は、外乱推定量ｅに対する制御ゲインｇと制御周波数のテーブルを複数持ち、算出された比率ｕ／ｒに応じて実際に用いられるテーブルを切換える構成する。   The gain changing unit 54 has a plurality of tables of control gain g and control frequency for the estimated disturbance amount e, and switches the table that is actually used according to the calculated ratio u / r.

なお、ゲイン変更手段５４は、これに限らず、算出された比率ｕ／ｒに対する補正係数のテーブルを持ち、この補正係数に応じて制御ゲインｇを補正しても良い。   The gain changing means 54 is not limited to this, and may have a correction coefficient table for the calculated ratio u / r, and correct the control gain g according to the correction coefficient.

また、ゲイン変更手段５４は、外乱推定量ｅに対する制御ゲインｇを算出する伝達関数を複数持ち、算出された比率ｕ／ｒに応じて伝達関数を切換える構成してもよい。   Further, the gain changing means 54 may be configured to have a plurality of transfer functions for calculating the control gain g with respect to the estimated disturbance amount e and to switch the transfer function according to the calculated ratio u / r.

こうしてゲイン調節部５０は、制御指令値ｕに対する目標指令値ｒの比率ｕ／ｒが大きくなるのに応じて制御ゲインｇを小さくする。これにより、外乱ｄとして例えば制動時にピストン押付力ｆｐが大きくなるのに伴って電動ブレーキの構造部（ハウジング７）に歪みが生じる場合、この外乱ｄに対応して制御ゲインｇが小さく調節され、実際のピストン押付力ｆｐが目標指令値ｒから外れて過大になることが抑えられる。   Thus, the gain adjusting unit 50 decreases the control gain g as the ratio u / r of the target command value r to the control command value u increases. Thereby, as a disturbance d, for example, when the structure of the electric brake (housing 7) is distorted as the piston pressing force fp is increased during braking, the control gain g is adjusted to be small corresponding to the disturbance d. It is possible to prevent the actual piston pressing force fp from deviating from the target command value r and becoming excessive.

以上のように本実施の形態は、車輪と共に回転する回転ブレーキディスク６と、この回転ブレーキディスク６に向けて変位可能かつ回転不能に支持される非回転ブレーキディスク９と、モータ電流によって回転作動する電動モータ１１と、この電動モータ１１の回転作動によって非回転ブレーキディスク９に対して押付けられるピストン１と、ピストン押付力ｆｐを目標指令値ｒに近づけるようにモータ回転角θｍから推定した制御出力ｙとモータ電流の制御指令値ｕをフィードバック制御するコントローラ２０とを備える電動ブレーキであって、コントローラ２０は、制御指令値ｕと制御出力ｙに応じて算出される外乱ｄの推定量ｅと制御ゲインｇに応じて外乱フィードバック量Ｌを設定する外乱応答補償部４１を備え、制御ゲインｇは制御指令値ｕに対する目標指令値ｒの比率ｕ／ｒに応じて設定される構成とした。   As described above, in the present embodiment, the rotary brake disc 6 that rotates together with the wheels, the non-rotary brake disc 9 that is supported so as to be displaceable and non-rotatable toward the rotary brake disc 6, and the motor current rotates. The electric motor 11, the piston 1 pressed against the non-rotating brake disc 9 by the rotation of the electric motor 11, and the control output y estimated from the motor rotation angle θm so that the piston pressing force fp approaches the target command value r And a controller 20 that feedback-controls the control command value u of the motor current, and the controller 20 calculates the estimated amount e of the disturbance d and the control gain calculated according to the control command value u and the control output y. A disturbance response compensation unit 41 that sets a disturbance feedback amount L according to g is provided, and the control gain g is controlled. It was constructed and which is set according to the ratio u / r of the target command value r with respect to the command value u.

上記構成に基づき、外乱ｄとして例えば制動時にピストン押付力ｆｐが大きくなるのに伴って電動ブレーキの構造部（ハウジング７）に歪みが生じる場合、この外乱ｄに対応して制御ゲインｇが調節され、実際のピストン押付力ｆｐが目標指令値ｒから外れて過大になることが抑えられ、ピストン１の押付力ｆｐを的確に制御することができる。   Based on the above configuration, when a disturbance occurs in the structural portion (housing 7) of the electric brake as the piston pressing force fp increases during braking, for example, as the disturbance d, the control gain g is adjusted corresponding to the disturbance d. Thus, the actual piston pressing force fp is prevented from becoming excessively large from the target command value r, and the pressing force fp of the piston 1 can be accurately controlled.

本実施の形態においては、制御指令値ｕに対する目標指令値ｒの比率ｕ／ｒが大きくなるのに応じて制御ゲインｇを小さく調整するゲイン調節部５０とを備える構成とした。   In the present embodiment, the gain adjustment unit 50 is configured to adjust the control gain g to be smaller as the ratio u / r of the target command value r to the control command value u is increased.

上記構成に基づき、外乱ｄとして例えば制動時にピストン押付力ｆｐが大きくなるのに伴って電動ブレーキの構造部（ハウジング７）に歪みが生じる場合、この外乱ｄに対応して制御ゲインｇが小さく調節され、実際のピストン押付力ｆｐが目標指令値ｒから外れて過大になることが抑えられ、ピストン１の押付力ｆｐを的確に制御することができる。   Based on the above configuration, when the disturbance (d) occurs in the structural part (housing 7) of the electric brake as the piston pressing force fp increases during braking, for example, the control gain g is adjusted to be small corresponding to the disturbance d. Thus, it is possible to suppress the actual piston pressing force fp from deviating from the target command value r and to control the pressing force fp of the piston 1 accurately.

本実施の形態においては、電動モータ１１のモータ回転角θmに応じてピストン押付力ｆｐを推定し、このピストン押付力ｆｐの推定値から制御出力ｙを求める構成とした。 In this embodiment, it estimates the piston pressing force fp in accordance with the motor rotational angle theta m of the electric motor 11, and configured to determine the control output y from the estimated value of the piston pressing force fp.

上記構成に基づき、ピストン１の押付力ｆｐを測定するロードセンサを設ける必要がなく、製品のコストアップを回避できる。   Based on the above configuration, it is not necessary to provide a load sensor for measuring the pressing force fp of the piston 1, and an increase in product cost can be avoided.

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that various modifications can be made within the scope of the technical idea.

本発明の電動ブレーキは、航空機用の車輪を制動するものに限らず、他の車両等に設けられるものにも利用できる。   The electric brake of the present invention can be used not only for braking aircraft wheels but also for other vehicles.

本発明の実施の形態を示す電動ブレーキの構成図。The block diagram of the electric brake which shows embodiment of this invention. 同じくコントローラのブロック線図。The block diagram of a controller similarly. 同じくピストン押付力制御器のブロック線図。The block diagram of a piston pushing force controller similarly. 従来の制御によるピストン押付力指令値と実際のピストン押付力が変化する様子を示す線図。The diagram which shows a mode that the piston pressing force command value by the conventional control and an actual piston pressing force change.

符号の説明Explanation of symbols

１ ピストン
６ 回転ブレーキディスク
７ ハウジング
９ 非回転ブレーキディスク
１０ 減速機構
１１ 電動モータ
１５ ボールスクリュ
２１ ピストン押付力推定器
２２ ピストン押付力制御器
２３ 押付力電流変換ゲイン
２４ モータドライバ
３１ 制御対象
４１ 外乱応答補償部
４２ フィードバック補正量算出部
４３ 制御指令算出部
５０ ゲイン調節部
５４ ゲイン変更手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piston 6 Rotating brake disc 7 Housing 9 Non-rotating brake disc 10 Deceleration mechanism 11 Electric motor 15 Ball screw 21 Piston pushing force estimator 22 Piston pushing force controller 23 Pushing force current conversion gain 24 Motor driver 31 Control object 41 Disturbance response compensation Unit 42 feedback correction amount calculating unit 43 control command calculating unit 50 gain adjusting unit 54 gain changing means

Claims (3)

車輪と共に回転する回転ブレーキディスクと、
この回転ブレーキディスクに向けて変位可能かつ回転不能に支持される非回転ブレーキディスクと、
モータ電流によって回転作動する電動モータと、
この電動モータの回転作動によって前記非回転ブレーキディスクに対して押付けられるピストンと、
ピストン押付力を目標指令値に近づけるようにモータ回転角から推定した制御出力とモータ電流の制御指令値をフィードバック制御するコントローラとを備える電動ブレーキであって、
前記コントローラは、
前記制御指令値と前記制御出力に応じて算出される外乱の推定量と制御ゲインに応じて外乱フィードバック量を設定する外乱応答補償部を備え、
前記制御ゲインは前記制御指令値に対する前記目標指令値の比率に応じて設定されることを特徴とする電動ブレーキ。 A rotating brake disc that rotates with the wheels,
A non-rotating brake disc that is displaceable and non-rotatable toward the rotating brake disc;
An electric motor that rotates by a motor current;
A piston that is pressed against the non-rotating brake disc by the rotation of the electric motor;
An electric brake comprising a control output estimated from a motor rotation angle so as to bring a piston pressing force closer to a target command value, and a controller that feedback-controls a control command value of a motor current,
The controller is
A disturbance response compensation unit that sets a disturbance feedback amount according to an estimated amount of disturbance and a control gain calculated according to the control command value and the control output,
The electric brake according to claim 1, wherein the control gain is set according to a ratio of the target command value to the control command value. 前記制御指令値に対する前記目標指令値の比率が大きくなるのに応じて前記制御ゲインを小さく調整するゲイン調節部とを備えることを特徴とする請求項１に記載の電動ブレーキ。   The electric brake according to claim 1, further comprising: a gain adjusting unit that adjusts the control gain to be small as a ratio of the target command value to the control command value increases. 前記コントローラは、
前記電動モータのモータ回転角に応じてピストン押付力を推定し、
このピストン押付力の推定値から前記制御出力を求めることを特徴とする請求項１または２に記載の電動ブレーキ。 The controller is
Estimating the piston pressing force according to the motor rotation angle of the electric motor,
The electric brake according to claim 1, wherein the control output is obtained from an estimated value of the piston pressing force.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120151914A1 (en) * 2010-12-20 2012-06-21 Honda Motor Co., Ltd. Vehicle brake system
CN102700534A (en) * 2012-05-31 2012-10-03 西北工业大学 Driving control method for electric brake of airplane
WO2015133341A1 (en) * 2014-03-06 2015-09-11 Ntn株式会社 Electric brake device
CN106064611A (en) * 2015-04-20 2016-11-02 丰田自动车株式会社 Gradual braking device
WO2019012799A1 (en) * 2017-07-11 2019-01-17 日立オートモティブシステムズ株式会社 Electric motor control device and electric brake device

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1199933A (en) * 1997-09-29 1999-04-13 Toyota Motor Corp Dynamoelectric braking device
JP2000130482A (en) * 1998-08-19 2000-05-12 Toyota Motor Corp Electric braking device
JP2003175811A (en) * 2001-12-13 2003-06-24 Nissan Motor Co Ltd Electric brake device
JP2004535990A (en) * 2001-07-31 2004-12-02 コンティネンタル・テーベス・アクチエンゲゼルシヤフト・ウント・コンパニー・オッフェネ・ハンデルスゲゼルシヤフト Method for Determining Relationship between Actuator Position and Actuator Acting Force
JP2006105224A (en) * 2004-10-04 2006-04-20 Kayaba Ind Co Ltd Electric brake
JP2006161953A (en) * 2004-12-07 2006-06-22 Advics:Kk Electric brake device of vehicle
JP2007002904A (en) * 2005-06-23 2007-01-11 Hitachi Ltd Electric braking device
JP2007276725A (en) * 2006-04-11 2007-10-25 Advics:Kk Brake device for vehicle
JP2008184023A (en) * 2007-01-30 2008-08-14 Hitachi Ltd Electric brake device

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1199933A (en) * 1997-09-29 1999-04-13 Toyota Motor Corp Dynamoelectric braking device
JP2000130482A (en) * 1998-08-19 2000-05-12 Toyota Motor Corp Electric braking device
JP2004535990A (en) * 2001-07-31 2004-12-02 コンティネンタル・テーベス・アクチエンゲゼルシヤフト・ウント・コンパニー・オッフェネ・ハンデルスゲゼルシヤフト Method for Determining Relationship between Actuator Position and Actuator Acting Force
JP2003175811A (en) * 2001-12-13 2003-06-24 Nissan Motor Co Ltd Electric brake device
JP2006105224A (en) * 2004-10-04 2006-04-20 Kayaba Ind Co Ltd Electric brake
JP2006161953A (en) * 2004-12-07 2006-06-22 Advics:Kk Electric brake device of vehicle
JP2007002904A (en) * 2005-06-23 2007-01-11 Hitachi Ltd Electric braking device
JP2007276725A (en) * 2006-04-11 2007-10-25 Advics:Kk Brake device for vehicle
JP2008184023A (en) * 2007-01-30 2008-08-14 Hitachi Ltd Electric brake device

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120151914A1 (en) * 2010-12-20 2012-06-21 Honda Motor Co., Ltd. Vehicle brake system
CN102529932A (en) * 2010-12-20 2012-07-04 本田技研工业株式会社 Vehicle brake system
US8959909B2 (en) 2010-12-20 2015-02-24 Honda Motor Co., Ltd. Vehicle brake system
CN102700534A (en) * 2012-05-31 2012-10-03 西北工业大学 Driving control method for electric brake of airplane
WO2015133341A1 (en) * 2014-03-06 2015-09-11 Ntn株式会社 Electric brake device
CN106064611A (en) * 2015-04-20 2016-11-02 丰田自动车株式会社 Gradual braking device
CN106064611B (en) * 2015-04-20 2018-10-12 丰田自动车株式会社 Gradual braking device
WO2019012799A1 (en) * 2017-07-11 2019-01-17 日立オートモティブシステムズ株式会社 Electric motor control device and electric brake device
JP2019017232A (en) * 2017-07-11 2019-01-31 日立オートモティブシステムズ株式会社 Control device for electric motor and electric brake device

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