JP2012235556A - Motor controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータ(特にブラシレスモータ)を駆動するためのモータ制御装置に関するものである。 The present invention relates to a motor control device for driving a motor (particularly a brushless motor).
ブラシレスモータを駆動するためのモータ制御装置は、モータの電機子巻線を流れる電流を検出する電流検出部と、モータのロータの回転位置を検出する回転位置検出部と、d軸目標電流およびq軸目標電流を演算するdq軸目標電流演算部と、検出された電流および回転位置に基づいてd軸電流およびq軸電流を求めるdq軸電流演算部と、d軸電圧指令値演算部と、q軸電圧指令値演算部とを備えている。d軸電圧指令値演算部は、d軸目標電流とd軸電流との間のd軸偏差を低減するように、d軸電流のPI演算に基づいてd軸電圧指令値を求める。q軸電圧指令値演算部は、q軸目標電流とq軸電流との間のq軸偏差を低減するように、q軸電流のPI演算に基づいてq軸電圧指令値を求める。こうして求められたd軸電圧指令値、q軸電圧指令値、および検出された回転位置に基づいて、モータ制御装置は、電機子巻線に電圧を印加する。これにより、ロータの回転力が発生する(特許文献1参照)。 The motor control device for driving the brushless motor includes a current detection unit that detects a current flowing through the armature winding of the motor, a rotation position detection unit that detects a rotation position of the rotor of the motor, a d-axis target current and q A dq-axis target current calculation unit that calculates an axis target current, a dq-axis current calculation unit that calculates a d-axis current and a q-axis current based on the detected current and rotational position, a d-axis voltage command value calculation unit, q And a shaft voltage command value calculation unit. The d-axis voltage command value calculation unit obtains a d-axis voltage command value based on the PI calculation of the d-axis current so as to reduce the d-axis deviation between the d-axis target current and the d-axis current. The q-axis voltage command value calculation unit obtains the q-axis voltage command value based on the PI calculation of the q-axis current so as to reduce the q-axis deviation between the q-axis target current and the q-axis current. Based on the d-axis voltage command value, the q-axis voltage command value, and the detected rotational position thus obtained, the motor control device applies a voltage to the armature winding. Thereby, the rotational force of a rotor generate | occur | produces (refer patent document 1).
PI演算値に基づいてdq軸の電圧指令値を求める場合、電圧指令値を制限するリミッタを設ける必要がある。リミッタは、電機子巻線への印加電圧指令値が設定最大値を越えないように電圧指令値を制限する。これにより、ロータの回転位置の変化に対する電機子巻線への印加電圧の変化を表す波形が不連続にならないようにすることができる。
もし、リミッタが設けられていないと、目標電流と検出電流の偏差が減少しない事態が生じた場合にPI演算値が増大し続けてしまう。そうすると、その偏差が減少してもPI演算値に対応する電圧指令値が適正値になるのに時間を要する。また、電機子巻線へ印加可能な最大電圧は電源の性能等に応じて規定されるため、電圧指令値が過大になると、ロータの回転位置の変化に対する電機子巻線への印加電圧の変化を表す波形が不連続になる。例えば、その波形が正弦波の頂点付近をクリップしたような形状になるため、異常音や振動が生じる原因になる。
When the voltage command value for the dq axis is obtained based on the PI calculation value, it is necessary to provide a limiter for limiting the voltage command value. The limiter limits the voltage command value so that the voltage command value applied to the armature winding does not exceed the set maximum value. Thereby, the waveform showing the change of the applied voltage to the armature winding with respect to the change of the rotational position of the rotor can be prevented from becoming discontinuous.
If the limiter is not provided, the PI calculation value continues to increase when a situation occurs in which the deviation between the target current and the detected current does not decrease. Then, even if the deviation decreases, it takes time for the voltage command value corresponding to the PI calculation value to be an appropriate value. In addition, since the maximum voltage that can be applied to the armature winding is specified according to the performance of the power supply, etc., if the voltage command value becomes excessive, the change in the voltage applied to the armature winding with respect to the change in the rotational position of the rotor The waveform representing is discontinuous. For example, the waveform is shaped like a clip near the top of a sine wave, causing abnormal noise and vibration.
一般的には、リミッタはPI制御部の一部として設けられ、リミッタによって制限されたPI演算値が、PI制御部から生成されるようになっている。
一方、PI演算値に対して非干渉化制御量を加算する非干渉化制御が知られている(特許文献1参照)。非干渉化制御とは、ロータの回転に伴ってモータ内部で生じる速度起電力を補償するように電圧指令値を定める制御である。非干渉化制御を行うことによって、速度起電力による応答性や追従性の低下を効果的に抑制できると期待されている。
Generally, the limiter is provided as a part of the PI control unit, and a PI operation value limited by the limiter is generated from the PI control unit.
On the other hand, non-interference control is known in which a non-interference control amount is added to a PI calculation value (see Patent Document 1). The non-interacting control is control for determining a voltage command value so as to compensate for speed electromotive force generated inside the motor as the rotor rotates. By performing the non-interacting control, it is expected that a decrease in response and tracking performance due to speed electromotive force can be effectively suppressed.
しかしながら、リミッタを備えたPI制御部から出力されるPI演算値に対して非干渉化制御量を加算すると、モータの回転速度や電流値が変動的になり、動作が不安定になる。具体的に説明すると、リミッタによって制限されたPI演算値に対して非干渉化制御量を加算してモータ電圧指令値を定めると、このモータ電圧指令値は正弦波駆動のための限界値を超えるおそれがある。PI演算値が小さいときには問題は少ないが、PI演算値が大きく非干渉化制御量を加算した後のモータ電圧指令値が限界値を超える状態に至ると、発振状態となり、応答性能が不安定になる。 However, if the non-interacting control amount is added to the PI calculation value output from the PI control unit provided with the limiter, the rotational speed and current value of the motor become variable, and the operation becomes unstable. More specifically, when the motor voltage command value is determined by adding the non-interacting control amount to the PI calculation value limited by the limiter, the motor voltage command value exceeds the limit value for sine wave driving. There is a fear. The problem is small when the PI calculation value is small, but when the PI voltage value is large and the motor voltage command value after adding the decoupling control amount exceeds the limit value, the oscillation state occurs and the response performance becomes unstable. Become.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、電圧指令値の制限を行っても応答性および追従性を低下させることなく、制御動作も安定なモータ制御装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a motor control device that is stable in control operation without deteriorating responsiveness and follow-up performance even when the voltage command value is limited. It is to provide.
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、モータに与える電流である電流指令値を演算する目標電流演算手段と、この目標電流演算手段により演算される電流指令値に基づいて、d/q座標系のdq軸電流指令値を演算するdq軸目標電流演算手段と、このdq軸目標電流演算手段により演算されるdq軸電流指令値に基づいて、前記モータに印加される電圧を制御する電圧制御手段とを備え、前記電圧制御手段により演算されたモータ電圧指令値に基づいて前記モータを制御するモータ制御装置において、前記電圧制御手段は、前記dq軸電流指令値とdq軸電流との偏差に基づいて、PI制御量を演算するためのPI制御手段と、前記モータの回転角速度に基づいて、前記モータの非干渉化制御を行う非干渉化制御量を演算するための非干渉化制御量演算手段と、前記PI制御手段により演算された前記PI制御量と、前記非干渉化制御量演算手段により演算された前記非干渉化制御量とを加算する加算手段と、前記モータ電圧指令値の限界値を演算する限界値演算手段と、前記加算手段の加算結果を、前記限界値演算手段により演算された前記限界値に制限し、制限した制御量を前記モータ電圧指令値として出力する制限手段と、前記制限手段によって制限された制御量と、前記モータ電圧指令値と、前記PI制御手段によって演算された前記PI制御量とからゲインを演算するゲイン演算手段とを備え、前記目標電流演算手段は、電流補償制御を行うための補償量に対して、前記ゲイン演算手段によって演算された前記ゲインを乗じて、前記モータの電流指令値を演算することを要旨とする。 In order to solve the above problem, the invention according to claim 1 is based on target current calculation means for calculating a current command value which is a current to be supplied to the motor, and on the basis of the current command value calculated by the target current calculation means. , Dq-axis target current calculation means for calculating a dq-axis current command value in the d / q coordinate system, and a voltage applied to the motor based on the dq-axis current command value calculated by the dq-axis target current calculation means And a voltage control means for controlling the motor based on the motor voltage command value calculated by the voltage control means, wherein the voltage control means includes the dq-axis current command value and the dq-axis. A PI control means for calculating a PI control amount based on a deviation from the current, and a non-interacting control amount for performing non-interacting control of the motor based on a rotational angular velocity of the motor A non-interacting control amount calculating means for adding the PI control amount calculated by the PI control means and the non-interacting control amount calculating by the non-interacting control amount calculating means Limit value calculating means for calculating a limit value of the motor voltage command value, and the addition result of the adding means is limited to the limit value calculated by the limit value calculating means, and the controlled control amount is limited to the motor Limiting means for outputting as a voltage command value, a gain calculating means for calculating a gain from the control amount limited by the limiting means, the motor voltage command value, and the PI control amount calculated by the PI control means; And the target current calculation means multiplies the compensation amount for performing current compensation control by the gain calculated by the gain calculation means, thereby obtaining a current command for the motor. And summarized in that for calculating the.
上記構成によれば、PI制御手段によって演算されたPI制御量に非干渉化制御量が加算された後に、その加算値に対して制限手段による制限が加えられるようになっている。これにより、制限手段が出力するモータ電圧指令値は、適正に制限されるから、発振状態となることを確実に回避でき、安定した応答性能を得ることができる。
さらに、PI制御手段によって演算されたPI制御量と制限手段による制限が加えられたモータ電圧指令値との間の偏差、または、モータ電圧指令値とPI制御量との比に基づいて演算されたゲインを目標電流演算手段においてモータの電流補償制御を行うための補償量に乗算し、モータの指令電流値を演算する。これによりモータ電圧指令値に制限が加えられた場合に上記ゲインに応じた電流値を指令できるため、モータの出力トルクの応答性や追従性がよくなるとともに、システムの安定性をよくすることができる。
According to the above configuration, after the non-interacting control amount is added to the PI control amount calculated by the PI control unit, the added value is limited by the limiting unit. Thereby, since the motor voltage command value output from the limiting means is appropriately limited, it is possible to reliably avoid the oscillation state and obtain stable response performance.
Further, it is calculated based on the deviation between the PI control amount calculated by the PI control means and the motor voltage command value restricted by the limiting means, or the ratio between the motor voltage command value and the PI control amount. The gain is multiplied by a compensation amount for performing current compensation control of the motor in the target current calculation means, and the command current value of the motor is calculated. As a result, when a limit is applied to the motor voltage command value, a current value corresponding to the gain can be commanded, so that the responsiveness and follow-up performance of the motor output torque can be improved and the stability of the system can be improved. .
電圧指令値の制限を行っても応答性および追従性を低下させることなく、制御動作も安定なモータ制御装置を提供できる。 Even if the voltage command value is limited, it is possible to provide a motor control device with stable control operation without deteriorating responsiveness and followability.
以下、本発明の実施形態について、図に基づいて具体的に説明する。
図1は、この発明の一実施形態に係るモータ制御装置を適用した電動パワーステアリング装置の電気的構成を説明するためのブロック図である。この電動パワーステアリング装置は、車両のステアリングホイールに加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサ7と、車両の速度を検出する車速センサ8と、車両の舵取り機構3に操舵補助力を与えるモータ1と、このモータ1を駆動制御するモータ制御装置10とを備えている。モータ制御装置10は、トルクセンサ7が検出する操舵トルクおよび車速センサ8が検出する車速に応じてモータ1を駆動することによって、操舵状況に応じた適切な操舵補助を実現する。モータ1は、たとえば、3相ブラシレスモータである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram for explaining an electrical configuration of an electric power steering apparatus to which a motor control apparatus according to an embodiment of the present invention is applied. This electric power steering apparatus includes a torque sensor 7 that detects a steering torque applied to a steering wheel of a vehicle, a vehicle speed sensor 8 that detects the speed of the vehicle, a motor 1 that applies a steering assist force to the
モータ制御装置10は、電流検出部11、信号処理部としてのマイクロコンピュータ(以下、CPUという)12、および駆動回路13を有する。このモータ制御装置10に、モータ1内のロータの回転位置を検出するレゾルバ2とともに、前述のトルクセンサ7および車速センサ8が接続されるようになっている。
電流検出部11はモータ1の電機子巻線を流れる電流を検出する。本実施形態の電流検出部11は、3相の電機子巻線における相電流をそれぞれ検出する電流検出器11u,11v,11wと、電流検出器11u,11v,11wによる電流検出信号をA/D(アナログ/デジタル)変換するA/D変換器11u′,11v′,11w′とを有する。
The
The
CPU12は、プログラム処理(ソフトウェア処理)によって実現される複数の機能処理部を備えている。これらの複数の機能処理部には、基本目標電流演算部15、dq軸目標電流演算部16、dq軸電流演算部17、d軸偏差演算部18d、q軸偏差演算部18q、dq軸電圧指令値演算部19、電圧指令値座標変換部20、およびPWM(パルス幅変調)制御部21が含まれている。
The
駆動回路13は、インバータ回路で構成され、PWM制御部21によって制御されることにより、車載バッテリ等の電源からの電力をモータ1のU相、V相およびW相電機子巻線に供給する。この駆動回路13とモータ1の各相の電機子巻線との間において流れる相電流が電流検出器11u,11v,11wにより検出されるようになっている。
基本目標電流演算部15は、トルクセンサ7により検知される操舵トルクと、車速センサ8により検出される車速とに基づいて、モータ1の基本目標電流I*を演算する。基本目標電流I*は、たとえば、操舵トルクの大きさが大きいほど大きく、車速が小さいほど大きくなるように定められる。
The
The basic target
基本目標電流演算部15により演算された基本目標電流I*はdq軸目標電流演算部16に入力される。dq軸目標電流演算部16は、d軸方向の磁界を生成するためのd軸目標電流Id*と、q軸方向の磁界を生成するためのq軸目標電流Iq*とを演算する。d軸とは、モータ1のロータの有する界磁の磁束方向に沿う軸であり、q軸とは、d軸およびロータ回転軸に直交する軸である。dq軸目標電流演算部16における演算は公知の演算式を用いて行うことができる。
The basic target current I * calculated by the basic target
電流検出部11から出力される相電流Iu,Iv,Iwはdq軸電流演算部17に入力される。dq軸電流演算部17は、レゾルバ2により検出されたロータ回転位置に基づいて、相電流Iu,Iv,Iwを座標変換することにより、d軸電流Idおよびq軸電流Iqを演算する。dq軸電流演算部17における演算は公知の演算式を用いて行うことができる。
The phase currents Iu, Iv, Iw output from the
d軸偏差演算部18dは、d軸目標電流Id*とd軸電流Idとの間のd軸偏差ΔIdを求める。同様に、q軸偏差演算部18qは、q軸目標電流Iq*とq軸電流Iqとの間のq軸偏差ΔIqを求める。
dq軸電圧指令値演算部19は、d軸偏差ΔIdに対応するd軸電圧指令値Vd*とq軸偏差ΔIqに対応するq軸電圧指令値Vq*とを求める。さらに、d軸電圧指令値ゲインαdおよびq軸電圧指令値ゲインαqを求め、基本目標電流演算部15に出力する。これらのdq軸電圧指令値ゲインαd,αqは、モータ1の目標電流I*の演算に使用される。
The d-axis
The dq-axis voltage command
電圧指令値座標変換部20は、レゾルバ2により検出されたロータ回転位置に基づいて、d軸電圧指令値Vd*およびq軸電圧指令値Vq*の座標変換を行い、U相電機子巻線、V相電機子巻線、W相電機子巻線にそれぞれ印加すべき印加電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*を演算する。電圧指令値座標変換部20における演算は公知の演算式を用いて行うことができる。
The voltage command value coordinate
PWM制御部21は、印加電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*に対応するデューティ比を有するパルス信号である各相のPWM制御信号を生成する。これにより、d軸電圧指令値Vd*およびq軸電圧指令値Vq*に対応する電圧が駆動回路13からモータ1の各相の電機子巻線に印加され、ロータの回転力が発生する。
The
図2は、dq軸電圧指令値演算部19の詳しい構成を説明するためのブロック図である。図1を参照して、dq軸電圧指令値演算部19は、d軸電圧指令値演算部51、q軸電圧指令値演算部52、dq軸限界値演算部50、および角速度演算部59を有する。d軸電圧指令値演算部51は、d軸偏差ΔIdを低減するように、d軸電流のPI演算(以下、d軸PI演算という)等に基づいてd軸電圧指令値Vd*を求める。q軸電圧指令値演算部52は、q軸偏差ΔIqを低減するように、q軸電流のPI演算(以下、q軸PI演算という)等に基づいてq軸電圧指令値Vq*を求める。
FIG. 2 is a block diagram for explaining a detailed configuration of the dq-axis voltage command
dq軸限界値演算部50は、モータ1の電機子巻線への印加電圧指令値が設定最大値Vmaxを超えないようにするためのd軸限界値VLdおよびq軸限界値VLqを求める。設定最大値Vmaxとは、ロータ回転位置の変化に対する電機子巻線への印加電圧の変化を表す波形が不連続にならないように、当該波形を正弦波とする正弦波駆動を行うための限界値である。また、角速度演算部59は、レゾルバ2により検出されたロータ回転位置θに基づいて、ロータの回転速度ω(rad/sec)を求める。
The dq axis limit
d軸電圧指令値演算部51は、d軸PI制御部51a、d軸非干渉化制御量演算部51b、d軸加算部51c、d軸リミッタ51d、d軸減算部51e、およびd軸ゲイン演算部51fを有する。
d軸PI制御部51aは、d軸PI演算によりd軸PI演算値Vd0を演算し、このd軸PI演算値Vd0をd軸加算部51cに出力する。
The d-axis voltage command
The d-axis
d軸非干渉化制御量演算部51bは、dq軸電流演算部17により求められるq軸電流Iqに基づき、d軸非干渉化制御量−ωLqIqを求める。ωはロータの回転速度、Lqはモータ1の電機子巻線のq軸自己インダクタンスである。ロータの回転速度ωは、角度演算部59によりレゾルバ2による検出回転位置θの変化速度から求められる。q軸自己インダクタンスLqは、予め測定済みの定数である。
The d-axis non-interacting control
d軸加算部51cは、d軸PI演算値Vd0にd軸非干渉化制御量−ωLqIqを加算する。
d軸リミッタ51dは、d軸PI演算値Vd0にd軸非干渉化制御量−ωLqIqを加算した値の絶対値を、d軸限界値VLd以下に制限する。このd軸リミッタ51dの出力値が、d軸電圧指令値Vd*となる。これにより、d軸PI演算値Vd0をd軸非干渉化制御量−ωLqIqにより補正した値に制限を加えて、d軸電圧指令値Vd*が求められている。
The d-
The d-
d軸電圧指令値Vd*の前回値は、d軸PI演算部51aでのPI演算のために帰還されるようになっている。ただし、d軸減算部51eにおいて、d軸電圧指令値Vd*から非干渉化制御量−ωLqIqが減算され(換言すれば、非干渉化制御量−ωLqIqの符号を反転した反転値である+ωLqIqが加算され)、その演算後の前回値がd軸PI演算部51aでのPI演算のために用いられるようになっている。
The previous value of the d-axis voltage command value Vd * is fed back for PI calculation in the d-axis
d軸ゲイン演算部51fは、d軸PI演算値Vd0とd軸リミッタ51dの出力値のd軸電圧指令値Vd*との間の偏差、または、d軸電圧指令値Vd*とd軸PI演算値Vd0との比に基づいてd軸電圧指令値ゲインαdを求めるようになっている。
The d-axis
q軸電圧指令値演算部52は、q軸PI演算部52a、q軸非干渉化制御量演算部52b、q軸加算部52c、q軸リミッタ52d、q軸減算部52e、およびq軸ゲイン演算部52fを有する。
q軸PI演算部52aは、q軸電流のPI演算によりq軸PI演算値Vq0を演算し、このq軸PI演算値Vq0をq軸加算部52cに出力する。
The q-axis voltage command
The q-axis
q軸非干渉化制御量演算部52bは、dq軸電流演算部17により求められるd軸電流Idに基づき、q軸非干渉化制御量ωLdId+ωΦを求める。Ldはモータ1の電機子巻線のd軸自己インダクタンスであり、Φはロータの界磁の電機子巻線鎖交磁束数の最大値の(3/2)1/2倍である。d軸自己インダクタンスLdは予め測定済みの定数である。ωはロータの回転速度である。
The q-axis non-interacting control
d軸加算部52cは、q軸PI演算値Vq0にq軸非干渉化制御量ωLdId+ωΦを加算する。
q軸リミッタ52dは、q軸PI演算値Vq0にq軸非干渉化制御量ωLdId+ωΦを加算した値の絶対値を、q軸限界値VLq以下に制限する。このq軸リミッタ52dの出力値が、q軸電圧指令値Vq*となる。これにより、q軸PI演算値Vq0をq軸非干渉化制御量ωLdId+ωΦにより補正した値に制限を加えて、q軸電圧指令値Vq*が求められている。
The d-
The q-
q軸電圧指令値Vq*の前回値は、q軸PI演算部52aでのPI演算のために帰還されるようになっている。ただし、q軸減算部52eにおいて、q軸電圧指令値Vq*から非干渉化制御量ωLdId+ωΦが減算され(換言すれば、非干渉化制御量ωLdId+ωΦの符号を反転した反転値である−ωLdId−ωΦが加算され)、その演算後の前回値がq軸PI演算部52aでのPI演算のために用いられるようになっている。
The previous value of the q-axis voltage command value Vq * is fed back for PI calculation in the q-axis
q軸ゲイン演算部52fは、q軸PI演算値Vq0とq軸リミッタ52dの出力値のq軸電圧指令値Vq*との間の偏差、または、q軸電圧指令値Vq*とq軸PI演算値Vq0との比に基づいてq軸電圧指令値ゲインαqを求めるようになっている。
The q-axis
図3は、電動パワーステアリング装置の制御手順を説明するためのフローチャートである。
図1,2を参照して、CPU12は、トルクセンサ7、車速センサ8、電流検出器11u,11v,11w、およびレゾルバ2による検出値を読み込む(ステップS301)。次に、基本目標電流演算部15は、基本アシスト制御演算と各種補償制御演算を実行し、求めた制御量の加算演算を行う(ステップS302)。続いて、加算値に基づいて目標電流I*を演算し、電流フィードバック制御を実行する。これにより、モータ1への印加電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*が演算され、モータ1が駆動される(ステップS303)。
FIG. 3 is a flowchart for explaining a control procedure of the electric power steering apparatus.
Referring to FIGS. 1 and 2,
図4は、モータ制御装置10によるモータ1の制御手順を説明するためのフローチャートである。図1,2を参照して、まず、CPU12は、トルクセンサ7、車速センサ8、電流検出器11u,11v,11w、およびレゾルバ2による検出値を読み込む(ステップS401)。基本目標電流演算部15は、検出された操舵トルクおよび車速に基づき、目標電流I*を演算する(ステップS402)。dq軸目標電流演算部16は、その目標電流I*に対応するd軸目標電流Id*およびq軸目標電流Iq*を演算する(ステップS403)。dq軸電流演算部17は、検出された相電流Iu,Iv,Iwに対応するd軸電流Idおよびq軸電流Iqを演算する(ステップS404)。d軸目標電流Id*とd軸電流Idとから、d軸偏差演算部18dにおいて、d軸偏差ΔIdが演算され、q軸目標電流Iq*とq軸電流Iqとから、q軸偏差演算部18qにおいて、q軸偏差ΔIqが演算される(ステップS405)。
FIG. 4 is a flowchart for explaining a control procedure of the motor 1 by the
次に、dq軸電圧指令値演算部19において、d軸電圧指令値Vd*とq軸電圧指令値Vq*とが演算される(ステップS406)。そして、電圧指令値座標変換部20において、d軸電圧指令値Vd*およびq軸電圧指令値Vq*に対応するU相電機子巻線、V相電機子巻線、W相電機子巻線への印加電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*が演算される(ステップS407)。これらの印加電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*に対応するPWM制御信号がPWM制御部21から駆動回路13に与えられる。これより、モータ1が駆動される(ステップS408)。そして、制御を終了するか否かを、例えばイグニッションスイッチのオン・オフにより判断し(ステップS409)、終了しない場合はステップS401に戻る。
Next, the dq-axis voltage command
図5は、d軸電圧指令値Vd*およびq軸電圧指令値Vq*の演算手順を示すフローチャートである。まず、d軸PI演算およびq軸PI演算によりd軸PI演算値Vd0およびq軸PI演算値Vq0がそれぞれ求められる(ステップS501)。一方、d軸非干渉化制御量演算部51bにおいてd軸非干渉化制御量−ωLqIqが求められ、q軸非干渉化制御量演算部52bにおいてq軸非干渉化制御量ωLdId+ωΦが求められる(ステップS502)。そして、d軸PI演算値Vd0にd軸非干渉化制御量−ωLqIqが加算され、q軸PI演算値Vq0にq軸非干渉化制御量ωLdId+ωΦが加算される(ステップS503)。また、dq軸限界値演算部50によって、d軸限界値VLdおよびq軸限界値VLqが演算される(ステップS504)。
FIG. 5 is a flowchart showing the calculation procedure of the d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq *. First, the d-axis PI calculation value Vd0 and the q-axis PI calculation value Vq0 are obtained by the d-axis PI calculation and the q-axis PI calculation, respectively (step S501). On the other hand, the d-axis non-interacting control
次に、d軸PI演算値をd軸非干渉化制御量で補正した値であるVd0−ωLqIqの絶対値が、d軸リミッタ51dにより、d軸限界値VLd以下に制限される(d軸リミッタ処理)。同様に、q軸PI演算値をq軸非干渉化制御量によって補正した値であるVq0+ωLdId+ωΦの絶対値が、q軸リミッタ52dにより、q軸限界値VLq以下に制限される(q軸リミッタ処理)。すなわち、d軸リミッタ51dは、Vd0−ωLqIqの絶対値がVLd以下か否かを判断し(ステップS505)、VLd以下であればVd0−ωLqIqをd軸電圧指令値Vd*として出力し(ステップS506)、VLd以下でなければVd0−ωLqIqが正か否かを判断し(ステップS507)、正であればVLdをd軸電圧指令値Vd*として出力し(ステップS508)、正でなければ−VLdをd軸電圧指令値Vd*として出力する(ステップS509)。また、q軸リミッタ52dは、Vq0+ωLdId+ωΦの絶対値がVLq以下か否かを判断し(ステップS510)、VLq以下であればVq0+ωLdId+ωΦをq軸電圧指令値Vq*として出力し(ステップS511)、VLq以下でなければVq0+ωLdId+ωΦが正か否かを判断し(ステップS512)、正であればVLqをq軸電圧指令値Vq*として出力し(ステップS513)、正でなければ−VLqをq軸電圧指令値Vq*として出力する(ステップS514)。
Next, the absolute value of Vd0−ωLqIq, which is a value obtained by correcting the d-axis PI calculation value with the d-axis decoupling control amount, is limited to the d-axis limit value VLd or less by the d-
d軸減算部51eは、d軸電圧指令値Vd*からd軸非干渉化制御量−ωLqIqを減算する(ステップS515)。この減算結果が、次回のd軸PI演算の前回値として用いるためにメモリに記憶される。同様に、q軸減算部52eにより、q軸電圧指令値Vq*からq軸非干渉化制御量ωLdId+ωΦが減算される(ステップS516)。この減算結果が、次回のq軸PI演算の前回値として用いるためにメモリに記憶される。
The d-
次に、d軸ゲイン演算部51fは、d軸PI演算値Vd0とd軸リミッタ51dの出力値のd軸電圧指令値Vd*との間の偏差、または、d軸電圧指令値Vd*とd軸PI演算値Vd0との比に基づいてd軸電圧指令値ゲインαdを求める。同様に、q軸ゲイン演算部52fは、q軸PI演算値Vq0とq軸リミッタ52dの出力値のq軸電圧指令値Vq*との間の偏差、または、q軸電圧指令値Vq*とq軸PI演算値Vq0との比に基づいてq軸電圧指令値ゲインαqを求める(ステップS517)。この処理の後、メインルーチン(図4参照)に戻る。
Next, the d-axis
図6、図7は、図3の電動パワーステアリング装置でのアシスト制御演算の演算手順を説明するためのフローチャートである。CPU12は、図6に示すアシスト制御演算処理において、基本アシスト制御演算(ステップS601)、システム安定化制御演算(ステップS602)、外乱抑制制御演算(ステップS603)、その他の補償制御演算(ステップS604)、および上記演算後の各制御量出力の加算演算(ステップS605)を実行する。また、図7に示すシステム安定化制御演算において、CPU12は、トルクセンサ7から検出値を読み込む(ステップS701)。続いて、検出された操舵トルクから電流補償制御を行うための制御量を求め(ステップS702)、これにdq軸電圧指令値演算部19(図1参照)で求めたdq軸電圧指令値ゲインαdおよびαqを乗算し(図5、ステップS517参照)、システム安定化制御補償量として出力する(ステップS703)。この処理の後、メインルーチン(図6参照)に戻る。
6 and 7 are flowcharts for explaining the calculation procedure of the assist control calculation in the electric power steering apparatus of FIG. In the assist control calculation process shown in FIG. 6, the
以上のように、本実施形態によれば、d軸PI演算値Vd0をd軸非干渉化制御量−ωLqIqにより補正した値に対してd軸リミッタ処理を行ってd軸電圧指令値Vd*を求めている。そして、q軸PI演算値Vq0をq軸非干渉化制御量ωLdId+ωΦにより補正した値に対してq軸リミッタ処理を行ってq軸電圧指令値Vq*を求めている。さらに、dq軸PI演算値Vq0,Vd0とdq軸電圧指令値Vd*,Vq*に基づき、dq軸電圧指令値ゲインαd,αqを求め、これらのdq軸電圧指令値ゲインαd,αqをシステムの安定化を行うための電流補償制御の制御量に乗算することにより制限を加え、目標電流I*を求めている。 As described above, according to the present embodiment, the d-axis voltage command value Vd * is obtained by performing the d-axis limiter process on the value obtained by correcting the d-axis PI calculation value Vd0 by the d-axis decoupling control amount −ωLqIq. Looking for. The q-axis voltage command value Vq * is obtained by performing q-axis limiter processing on the value obtained by correcting the q-axis PI calculation value Vq0 by the q-axis decoupling control amount ωLdId + ωΦ. Further, based on the dq axis PI calculation values Vq0 and Vd0 and the dq axis voltage command values Vd * and Vq *, dq axis voltage command value gains αd and αq are obtained, and these dq axis voltage command value gains αd and αq are calculated. The target current I * is obtained by adding a limit by multiplying the control amount of the current compensation control for stabilization.
これにより、dq軸リミッタ51d,52dによるdq軸電圧指令値Vd*,Vq*の制限を行いつつ、dq軸電圧指令値Vd*,Vq*を限界値範囲内の値とするとともに、目標電流I*を制限することによってモータ1の応答性および追従性を向上することができる。しかも、オーバーシュートやアンダーシュートを大幅に低減できるため、制御の安定性を確保することができる。その結果、振動や異音を抑制しつつ動特性を向上できるので、電動パワーステアリング装置における操舵フィーリングを向上することができる。また、上述のようにオーバーシュートやアンダーシュートを大幅に低減できるため、モータ1から舵取り機構3にトルクを伝達する伝達系の強度設計時の想定最大荷重を抑制できる。これにより、コストの低減を図ることができる。
Thus, the dq axis voltage command values Vd * and Vq * are limited by the
一方、d軸PI演算のために用いる前回値は、d軸電圧指令値Vd*にd軸非干渉化制御量の符号を反転した反転値を加えて求めている。同様に、q軸PI演算のために用いる前回値は、q軸電圧指令値Vq*に対してq軸非干渉化制御量の符号を反転した反転値を加えて求めている。これにより、PI演算に対して非干渉化制御の影響が及ぶことがないので、適切なPI演算を行うことができる。 On the other hand, the previous value used for the d-axis PI calculation is obtained by adding an inverted value obtained by inverting the sign of the d-axis decoupling control amount to the d-axis voltage command value Vd *. Similarly, the previous value used for the q-axis PI calculation is obtained by adding an inverted value obtained by inverting the sign of the q-axis decoupling control amount to the q-axis voltage command value Vq *. Thereby, since the influence of the non-interacting control does not affect the PI calculation, an appropriate PI calculation can be performed.
以上、本発明に係る一実施形態について説明したが、本発明はさらに他の形態で実施することも可能である。
本実施例では、干渉成分が発生する対策として非干渉化制御を含めて説明したが、非干渉化制御の演算処理がなくても適用が可能である。
また、前述の実施形態では、電動パワーステアリング装置の駆動源としてのモータに本発明が適用された例について説明したが、この発明は、電動パワーステアリング装置以外の用途のモータの制御に対しても適用が可能である。とくに、サーボ系で応答性や追従性が要求される用途でのモータトルク制御に応用すると効果的である。
その他、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 according to the present invention has been described above, the present invention can also be implemented in other forms.
In the present embodiment, the countermeasure including the non-interacting control is described as a countermeasure for generating the interference component. However, the present invention can be applied without the non-interacting control calculation process.
In the above-described embodiment, the example in which the present invention is applied to the motor as the drive source of the electric power steering apparatus has been described. However, the present invention is also applicable to the control of a motor for applications other than the electric power steering apparatus. Applicable. In particular, it is effective when applied to motor torque control in applications where responsiveness and followability are required in a servo system.
In addition, various design changes can be made within the scope of matters described in the claims.
1:モータ、10:モータ制御装置、12:CPU、15:基本目標電流演算部、
16:dq軸目標電流演算部、19:dq軸電圧指令値演算部
50:dq軸限界値演算部、51a,52a:dq軸PI制御部、
51b,52b:dq軸非干渉化制御量演算部、51c,52c:dq軸加算部、
51d,52d:dq軸リミッタ、51e,52e:dq軸減算部、
51f,52f:dq軸ゲイン演算部、59:角速度演算部、
Id,Iq:dq軸電流、I*:目標電流、Id*,Iq*:dq軸目標電流、
ΔId,ΔIq:dq軸偏差、Vd*,Vq*:dq軸電圧指令値、
Vd0,Vq0:dq軸PI演算値、VLd,VLq:dq軸限界値、
αd,αq:dq軸電圧指令値ゲイン、θ:モータ回転角、ω:モータ回転角速度
1: motor, 10: motor control device, 12: CPU, 15: basic target current calculation unit,
16: dq axis target current calculation unit, 19: dq axis voltage command value calculation unit 50: dq axis limit value calculation unit, 51a, 52a: dq axis PI control unit,
51b, 52b: dq axis non-interacting control amount calculation unit, 51c, 52c: dq axis addition unit,
51d, 52d: dq axis limiter, 51e, 52e: dq axis subtraction unit,
51f, 52f: dq axis gain calculation unit, 59: angular velocity calculation unit,
Id, Iq: dq axis current, I *: target current, Id *, Iq *: dq axis target current,
ΔId, ΔIq: dq axis deviation, Vd *, Vq *: dq axis voltage command value,
Vd0, Vq0: dq axis PI calculation value, VLd, VLq: dq axis limit value,
αd, αq: dq axis voltage command value gain, θ: motor rotation angle, ω: motor rotation angular velocity
Claims (1)
この目標電流演算手段により演算される電流指令値に基づいて、d/q座標系のdq軸電流指令値を演算するdq軸目標電流演算手段と、
このdq軸目標電流演算手段により演算されるdq軸電流指令値に基づいて、前記モータに印加される電圧を制御する電圧制御手段と、を備え、
前記電圧制御手段により演算されたモータ電圧指令値に基づいて前記モータを制御するモータ制御装置において、
前記電圧制御手段は、
前記dq軸電流指令値とdq軸電流との偏差に基づいて、PI制御量を演算するためのPI制御手段と、
前記モータの回転角速度に基づいて、前記モータの非干渉化制御を行う非干渉化制御量を演算するための非干渉化制御量演算手段と、
前記PI制御手段により演算された前記PI制御量と、前記非干渉化制御量演算手段により演算された前記非干渉化制御量とを加算する加算手段と、
前記モータ電圧指令値の限界値を演算する限界値演算手段と、
前記加算手段の加算結果を、前記限界値演算手段により演算された前記限界値に制限し、制限した制御量を前記モータ電圧指令値として出力する制限手段と、
前記制限手段によって制限された制御量と、
前記モータ電圧指令値と、前記PI制御手段によって演算された前記PI制御量とからゲインを演算するゲイン演算手段と、を備え、
前記目標電流演算手段は、電流補償制御を行うための補償量に対して、前記ゲイン演算手段によって演算された前記ゲインを乗じて、前記モータの電流指令値を演算することを特徴とするモータ制御装置。 Target current calculation means for calculating a current command value which is a current to be given to the motor;
Dq-axis target current calculation means for calculating a dq-axis current command value of the d / q coordinate system based on the current command value calculated by the target current calculation means;
Voltage control means for controlling the voltage applied to the motor based on the dq axis current command value calculated by the dq axis target current calculation means,
In the motor control device for controlling the motor based on the motor voltage command value calculated by the voltage control means,
The voltage control means includes
PI control means for calculating a PI control amount based on a deviation between the dq axis current command value and the dq axis current;
A non-interacting control amount calculating means for calculating a non-interacting control amount for performing non-interacting control of the motor based on the rotational angular velocity of the motor;
Adding means for adding the PI control amount calculated by the PI control means and the non-interacting control amount calculated by the non-interacting control amount calculating means;
Limit value calculating means for calculating a limit value of the motor voltage command value;
Limiting means for limiting the addition result of the adding means to the limit value calculated by the limit value calculating means, and outputting the limited control amount as the motor voltage command value;
A controlled variable limited by the limiting means;
Gain calculation means for calculating a gain from the motor voltage command value and the PI control amount calculated by the PI control means;
The target current calculating means calculates a current command value of the motor by multiplying a compensation amount for performing current compensation control by the gain calculated by the gain calculating means. apparatus.
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