JP2012249379A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】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。
【解決手段】ＰＩ演算値を演算するためのＰＩ制御部と、モータの非干渉化制御のための非干渉化制御量を演算するための非干渉化制御量演算部と、ＰＩ制御手段により演算されたＰＩ演算値と、非干渉化制御量演算部により演算された非干渉化制御量とを加算する加算部と、加算部の加算結果を制限し、制限した制御量をモータ電圧指令値として出力するリミッタと、モータの回転角速度と所定のゲインマップに基づき、目標電流ゲインを演算するゲイン演算部とを備え、ゲイン演算部によって演算された目標電流ゲインをｄｑ軸目標電流に乗じて、モータのｄｑ軸目標電流を制限する。
【選択図】図２

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。

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）。

特開２００１−１８７５７８号公報

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。

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。

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、ＰＩ演算値を制限し正弦波駆動を行う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リミッタの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。

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。

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、この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、前記モータの回転角速度と所定のゲインマップに基づいて、ゲインを演算するゲイン演算手段とを備え、前記ｄｑ軸目標電流演算手段は、前記ｄｑ軸電流指令値に対して、前記ゲイン演算手段により演算された前記ゲインを乗じて、前記ｄｑ軸電流指令値を補正することを要旨とする。

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演算手段によって演算された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、非干渉化制御量はモータの回転角速度により決定されるが、このモータ角速度と所定のゲインマップに基づいて演算されたゲインをｄｑ軸目標電流演算手段においてｄｑ軸電流指令値に乗算し、モータのｄｑ軸指令電流値を補正する。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モータ角速度に応じて制限されたモータの電流値を指令できるため、モータ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。

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。

本発明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。 ｄｑ軸電圧指令値演算部の詳しい構成を説明するためのブロック図。 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。 モータ制御装置によるモータの制御手順を説明するためのフローチャート。 ｄｑ軸電圧指令値の演算手順を説明するためのフローチャート。 図４のｄｑ軸目標電流ゲインの演算手順を説明するためのフローチャート。 本発明の他の実施形態に係る、図４のｄｑ軸目標電流ゲインの演算手順を説明するためのフローチャート。 図４のｄｑ軸目標電流の演算手順を説明するためのフローチャート。 本発明の他の実施形態に係る、図４のｄｑ軸目標電流の演算手順を説明するためのフローチャート。

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τ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。

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θを検出するレゾルバ２（回転角センサ）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。

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。

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τ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τ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。

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。

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により検出されたモータ１のロータ回転位置θ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。

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軸目標電流ゲインαdおよびｑ軸目標電流ゲインαqを求め、ｄｑ軸目標電流演算部１６に出力する。これらのｄｑ軸目標電流ゲインαd，αqは、モータ１のｄ軸目標電流Ｉd*およびｑ軸目標電流Ｉq*の演算に使用される。

電圧指令値座標変換部２０は、レゾルバ２により検出されたモータ１のロータ回転位置θ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。

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。

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。

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Ｖｕ*，Ｖｖ*，Ｖｗ*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、モータ１のロータ回転位置θ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により検出されたモータ１のロータ回転位置θに基づいて、ロータの回転速度ω（ｒａｄ／ｓｅｃ）を求める。

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。

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はモータ１のロータの回転速度、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。

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。

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。

ｄ軸ゲイン演算部５１ｆは、所定のｄ軸ゲインマップに基づいてモータ角速度ωに応じたd軸目標電流ゲインαdを求めるようになっている。このd軸目標電流ゲインαdは、ｄｑ軸目標電流演算部１６に出力される。

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。

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。

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。

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。

ｑ軸ゲイン演算部５２ｆは、所定のｑ軸ゲインマップに基づいてモータ角速度ωに応じたｑ軸目標電流ゲインαqを求めるようになっている。このｑ軸目標電流ゲインαqは、ｄｑ軸目標電流演算部１６に出力される。

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、加算値に基づいて基本目標電流Ｉ*を演算し、この基本目標電流Ｉ*に基づきｄ軸目標電流Ｉd*およびｑ軸目標電流Ｉq*を求め、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）。

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）。次に、モータ角速度ωおよびｄｑ軸目標電流ゲインマップに基づきｄｑ軸指令電流値を制限するためのｄｑ軸目標電流ゲインαd，αqを求める（ステップＳ４０２）。基本目標電流演算部１５は、検出された操舵トルクτおよび車速に基づき、基本目標電流Ｉ*を演算する（ステップＳ４０３）。ｄｑ軸目標電流演算部１６は、その基本目標電流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Ｓ４０４）。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Ｓ４０５）。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Ｓ４０６）。

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Ｓ４０７）。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Ｓ４０８）。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Ｓ４０９）。そして、制御を終了するか否かを、たとえば、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Ｓ４１０）、終了しない場合はステップＳ４０１に戻る。

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、ＣＰＵ１２の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）。

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）。

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。この処理の後、メインルーチン（図４参照）に戻る。

図６は、図４のｄｑ軸目標電流ゲイン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、まず、非干渉化制御補償のｄｑ軸ゲインマップに基づいてモータ角速度ωに対応するｄｑ軸非干渉化制御ゲインαd1，αq1をそれぞれ求める（ステップＳ６０１）。ここで、ｄｑ軸ゲインマップは、たとえば所定のモータ角速度ω以上で一定値から漸減する値を有する。続いて、ＰＩ制御補償のｄｑ軸ゲインマップに基づいて同じくモータ角速度ωに対応するｄｑ軸ＰＩ制御ゲインαd2，αq2をそれぞれ求める（ステップＳ６０２）。次に、上記αd1とαd2との加算演算にてｄ軸目標電流ゲインαdを求める（ステップＳ６０３）。同様に、上記αq1とαq2との加算演算にてｑ軸目標電流ゲインαqを求める（ステップＳ６０４）。ここで、ｄｑ軸ゲインマップは、たとえばモータ角速度ωが大きくなるに従い増加する値を有する。

図７は、本発明の他の実施形態に係る、図４のｄｑ軸目標電流ゲインの演算手順を説明するためのフローチャートである。ここで、図７に示すように、ｄｑ軸ＰＩ制御ゲインαd2，αq2をＰＩ制御補償のｄｑ軸ゲインマップに基づいて、トルクセンサ７により検出された操舵トルクτに対応する値からそれぞれ求めてもよい（ステップＳ７０２）。ここで、ｄｑ軸ゲインマップは、たとえば操舵トルクτが大きくなるに従い増加する値を有する。その他のステップについては、図６と同様に実行される。

図８は、図４のｄｑ軸目標電流Ｉd*，Ｉq*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、まず、図４に示すｄｑ軸目標電流演算処理において、目標電流Ｉ*に０（ゼロ）を乗算し、ｄ軸目標電流Ｉd*を演算する（ステップＳ８０１）。次に、ステップＳ６０３で求めたｄ軸目標電流ゲインαdをｄ軸目標電流Ｉd*に乗算する（ステップＳ８０２）。続いて、基本目標電流Ｉ*に１を乗算し、ｑ軸目標電流Ｉq*を演算する（ステップＳ８０３）。次に、ステップＳ６０４で求めたｑ軸目標電流ゲインαqをｑ軸目標電流Ｉq*に乗算する（ステップＳ８０４）。この処理の後、メインルーチン（図４参照）に戻る。

図９は、本発明の他の実施形態に係る、図４のｄｑ軸目標電流Ｉd*，Ｉq*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、まず、図４に示すｄｑ軸目標電流演算処理において、基本目標電流Ｉ*に０（ゼロ）を乗算し、ｄ軸目標電流Ｉd*を演算する（ステップＳ９０１）。次に、ｄ軸制限電流ゲインマップに基づきステップＳ６０３で求めたｄ軸目標電流ゲインαdに対応するｄ軸制限電流ゲインβdを求める（ステップＳ９０２）。続いて、ｄ軸制限電流ゲインβdをｄ軸目標電流Ｉd*に乗算する（ステップＳ９０３）。同様に、基本目標電流Ｉ*に１を乗算し、ｑ軸目標電流Ｉq*を演算する（ステップＳ９０４）。次に、ｑ軸制限電流ゲインマップに基づきステップＳ６０４で求めたｑ軸目標電流ゲインαqに対応するｑ軸制限電流ゲインβqを求める（ステップＳ９０５）。続いて、ゲインβqをｑ軸目標電流Ｉq*に乗算する（ステップＳ９０６）。この処理の後、メインルーチン（図４参照）に戻る。

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、非干渉化制御補償とＰＩ制御補償の各ｄｑ軸ゲインマップに基づき、モータ角速度ωに対応した値を加算演算して求めたｄｑ軸目標電流ゲインαd，αqをｄｑ軸目標電流Ｉd*，Ｉq*に乗算することにより、指令電流値に制限を加え、ｄ軸目標電流Ｉd*およびｑ軸目標電流Ｉq*を求めている。あるいは、ＰＩ制御補償のｄｑ軸ゲインマップに基づき、操舵トルクτに対応した値を求め、加算演算してｄｑ軸目標電流ゲインαd，αqを求めてもよい。また、ｄｑ軸制限電流ゲインマップに基づき、ｄｑ軸目標電流ゲインαd，αｑに対応して求めたｄｑ軸制限電流ゲインβd，βqをｄｑ軸目標電流Ｉd*，Ｉq*にそれぞれ乗算することにより、指令電流値に制限を加え、ｄ軸目標電流Ｉd*およびｑ軸目標電流Ｉq*を求めてもよい。

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、ｄｑ軸目標電流ゲインαd，αq、またはｄｑ軸制限電流ゲインβd，βqを適切な値とすることで、ｄｑ軸目標電流Ｉd*，Ｉq*を制限することによりモータ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。

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。

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。
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。

１：モータ、１０：モータ制御装置、１２：ＣＰＵ、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*：基本目標電流、Ｉd*，Ｉq*：ｄｑ軸目標電流、
ΔＩd，ΔＩq：ｄｑ軸偏差、Ｖd*，Ｖq*：ｄｑ軸電圧指令値、
ＶLd，ＶLq：ｄｑ軸限界値、Ｖd0，Ｖq0：ｄｑ軸ＰＩ演算値、
αd，αq：ｄｑ軸目標電流ゲイン、βd，βq：ｄｑ軸制限電流ゲイン、
θ：モータ回転角、ω：モータ回転角速度、τ：操舵トルク

Claims (1)

1. 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、この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、
   前記モータの回転角速度と所定のゲインマップに基づいて、ゲインを演算するゲイン演算手段と、を備え、
   前記ｄｑ軸目標電流演算手段は、前記ｄｑ軸電流指令値に対して、前記ゲイン演算手段により演算された前記ゲインを乗じて、前記ｄｑ軸電流指令値を補正することを特徴とするモータ制御装置。

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