JP2014085880A - Ｐｉｄ制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】外乱抑制特性を低下させることなく目標値追従特性を改善することができるＰＩＤ制御システムを提供する。
【解決手段】比例係数乗算部５８は、比例係数設定部５９によって設定される比例係数Ｃｐを、バルブ開度指令値θｖ^＊に乗算する。第１角度偏差演算部５４Ａは、比例係数乗算部５８の出力値Ｃｐ・θｖ^＊と、回転角センサ３３によって検出されたバルブ駆動用モータ１５の回転角θｖの偏差Δθｖ１（＝Ｃｐ・θｖ^＊−θｖ）を演算する。微分係数乗算部６０は、微分係数設定部６１によって設定される微分係数Ｃｄを、バルブ開度指令値θｖ^＊に乗算する。第３角度偏差演算部５４Ｃは、微分係数乗算部６０の出力値Ｃｄ・θｖ^＊と、回転角センサ３３によって検出されたバルブ駆動用モータ１５の回転角θｖの偏差Δθｖ３（＝Ｃｄ・θｖ^＊−θｖ）を演算する。
【選択図】図４

Description

この発明は、ＰＩＤ制御システムに関する。

車両のステアリング機構に結合されたパワーシリンダに、油圧ポンプからの作動油を、油圧制御バルブを介して供給することによって、操舵力を補助する油圧式パワーステアリング装置が従来から知られている。一般的な油圧式パワーステアリング装置では、油圧制御バルブは、ステアリングホイール等の操舵部材にステアリングシャフトを介して機械的に連結されており、操舵部材の操作に応じて油圧制御バルブの開度が調節される。

特開２００６−３２５３１３号公報 特開２００４−１３０８９９号公報 特開平６−１３８９０５号公報 特開２００８−５０６５８７号公報

油圧式パワーステアリング装置として、油圧制御バルブを操舵部材に機械的に連結せずに、電動モータ（バルブ駆動用モータ）によって油圧制御バルブの開度を制御するものが開発されている。本発明者らは、バルブ駆動用モータをＰＩＤ制御によって制御するシステムを研究し、この発明をするに至った。
この発明の目的は、外乱抑制特性を低下させることなく目標値追従特性を改善することができるＰＩＤ制御システムを提供することである。

上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、制御対象（１４）を制御するための制御要素（１５）と、目標値（θｖ^＊）を設定する目標値設定手段（５１，５２）と、前記制御対象の制御量（θｖ）を検出するための制御量検出手段（３３）と、前記制御量検出手段によって検出された制御量が、前記目標値設定手段によって設定された目標値に等しくなるように、前記制御要素をＰＩＤ制御するＰＩＤ制御手段（５５Ｂ）とを含むＰＩＤ制御システム（４３Ｂ）であって、比例係数（Ｃｐ）を設定する比例係数設定手段（５９）と、微分係数（Ｃｄ）を設定するための微分係数設定手段（６１）と、前記目標値設定手段によって設定された目標値に、前記比例係数設定手段によって設定された比例係数を乗算する比例係数乗算手段（５８）と、前記目標値設定手段によって設定された目標値に、前記微分係数設定手段によって設定された微分係数を乗算する微分係数乗算手段（６０）と、前記比例係数乗算手段の出力値と、前記制御量検出手段によって検出された制御量との偏差を演算する第１偏差演算手段（５４Ａ）と、前記目標値設定手段によって設定された目標値と、前記制御量検出手段によって検出された制御量との偏差を演算する第２偏差演算手段（５４Ｂ）と、前記微分係数乗算手段の出力値と、前記制御量検出手段によって検出された制御量との偏差を演算する第３偏差演算手段（５４Ｃ）とを含み、前記ＰＩＤ制御手段は、前記第１偏差演算手段によって演算される偏差に基づいて比例操作量を演算する比例要素（７１Ｂ）と、前記第２偏差演算手段によって演算される偏差に基づいて積分操作量を演算する積分要素（７２Ｂ）と、前記第３偏差演算手段によって演算される偏差に基づいて微分操作量を演算する微分要素（７３Ｂ）とを含む、ＰＩＤ制御システムである。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が、むろん、この発明の範囲は当該実施形態に限定されない。以下、この項において同じ。

この構成によれば、比例係数および微分係数を調整することによって、外乱抑制特性を変化させることなく、目標値変化に対する応答のオーバーシュートを抑制することができる。これにより、外乱抑制特性を低下させることなく、目標値追従特性を改善することができる。
請求項２記載の発明は、前記比例係数設定手段は、０以上１以下の範囲内で前記比例係数を設定するように構成されており、前記微分係数設定手段は、０以上１以下の範囲内で前記微分係数を設定するように構成されている、請求項１に記載のＰＩＤ制御システムである。

請求項３記載の発明は、前記ＰＩＤ制御手段は、前記比例要素によって演算される比例操作量と、前記積分要素によって演算される積分操作量と、前記微分要素によって演算される微分操作量とを加算する加算手段（７４Ｂ，７５Ｂ）をさらに含む請求項１または２に記載のＰＩＤ制御システムである。
請求項４記載の発明は、制御対象（１４）を制御するための制御要素（１５）と、目標値（θｖ^＊）を設定する目標値設定手段（５１，５２）と、前記制御対象の制御量（θｖ）を検出するための制御量検出手段（３３）と、前記制御量検出手段によって検出された制御量が、前記目標値設定手段によって設定された目標値に等しくなるように、前記制御要素をＰＩＤ制御するＰＩＤ制御手段（５５，５５Ａ）とを含むＰＩＤ制御システム（４３，４３Ａ）であって、前記目標値設定手段によって設定された目標値にローパスフィルタ処理を行なうフィルタ手段（５３）と、前記フィルタ手段によるローパスフィルタ処理後の目標値と、前記制御量検出手段によって検出された制御量との偏差を演算する偏差演算手段（５４）とを含み、前記ＰＩＤ制御手段は、前記偏差演算手段によって演算される偏差に基づいて比例操作量を演算する比例要素（７１，７１Ａ）と、前記偏差演算手段によって演算される偏差に基づいて積分操作量を演算する積分要素（７２，７２Ａ）とを含む、ＰＩＤ制御システムである。

この構成では、目標値がフィルタ手段によってローパスフィルタ処理され、ローパスフィルタ処理後の目標値と制御量との偏差が演算され、その偏差に基づいて比例操作量および積分操作量が演算されている。目標値の変化はフィルタ手段によって緩やかにされるので、目標値変化に対する応答のオーバーシュートを抑制することができる。このようなフィルタ手段を設けても、外乱抑制特性は変化しないから、外乱抑制特性を低下させることなく、目標値追従特性を改善することができる。

請求項５記載の発明は、前記ＰＩＤ制御手段（５５，５５Ａ）は、前記制御量検出手段によって検出された制御量の時間的変化量に基づいて、微分操作量を演算する微分要素（７３，７３Ａ）をさらに含む、請求項４に記載のＰＩＤ制御システムである。この構成によれば、目標値の変化に対する微分動作が働かないので、目標値追従特性をさらに改善することができる。

請求項６記載の発明は、前記ＰＩＤ制御手段（５５）は、前記比例要素（７１）によって演算される比例操作量と、前記積分要素（７２）によって演算される積分操作量と、前記微分要素（７３）によって演算される微分操作量とを加算する加算手段（７４，７５）をさらに含む、請求項５に記載のＰＩＤ制御システムである。
請求項７記載の発明は、前記微分要素（７３Ａ）は、前記制御量検出手段によって検出された制御量の時間的変化量を演算する変化量演算手段を含み、前記ＰＩＤ制御手段（５５Ａ）は、前記比例要素（７１Ａ）によって演算される比例操作量と、前記積分要素（７２Ａ）によって演算される積分操作量とを加算する第１加算手段（７４Ａ）と、前記第１加算手段の出力値を所定の制限値に基づいて制限する制限手段（７６）と、前記制限手段による制限処理後の前記第１加算手段の出力値と前記変化量演算手段によって演算される前記制御量の時間的変化量との偏差を演算する手段（７５Ａ）とを含む、請求項５に記載のＰＩＤ制御システムである。

この構成では、第１加算手段の出力値である比例操作量と積分操作量との総和が、制限手段によって制限されるため、操作量の急激な変化を抑制することができる。これにより、目標値変化に対する応答のオーバーシュートをさらに抑制することができる。
請求項８記載の発明は、前記ＰＩＤ制御部で用いられる比例ゲインをＫｐ、前記ＰＩＤ制御部で用いられる積分ゲインをＫｉ、ラプラス演算子をｓとすると、前記フィルタ手段は、Ｈ（ｓ）＝Ｋｉ／（Ｋｐｓ＋Ｋｉ）で表される伝達関数Ｈ（ｓ）を有している、請求項４〜７のいずれか一項に記載のＰＩＤ制御システムである。

図１は、この発明の一実施形態に係るＰＩＤ制御システムが適用された油圧式パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。 図２は、バルブ駆動用モータ制御部の制御ブロック図である。 図３は、バルブ駆動用モータ制御部の他の例を示す制御ブロック図である。 図４は、バルブ駆動用モータ制御部のさらに他の例を示す制御ブロック図である。 図５は、本出願人が既に開発しているバルブ駆動用モータ制御装置の制御ブロック図（参考図）である。 図６は、検出操舵トルクに対するアシストトルク指令値の設定例を示すグラフである。 図７は、アシストトルク指令値に対するバルブ開度指令値の設定例を示すグラフである。

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ＰＩＤ制御システムが適用された油圧式パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
油圧式パワーステアリング装置１は、車両のステアリング機構２に操舵補助力を与えるためのものである。ステアリング機構２は、車両の操向のために運転者によって操作される操舵部材としてのステアリングホイール３と、このステアリングホイール３に連結されたステアリングシャフト４と、ステアリングシャフト４の先端部に連結され、ピニオンギア６を持つピニオンシャフト５と、ピニオンギア６に噛合するラック７ａを有し、車両の左右方向に延びた転舵軸としてのラック軸７とを備えている。

ラック軸７の両端にはタイロッド８がそれぞれ連結されており、このタイロッド８は、それぞれ、左右の転舵輪９，１０を支持するナックルアーム１１に連結されている。ナックルアーム１１は、キングピン１２まわりに回動可能に設けられている。
ステアリングホイール３が操作されてステアリングシャフト４が回転されると、この回転が、ピニオンギア６およびラック７ａによって、ラック軸７の軸方向に沿う直線運動に変換される。この直線運動は、ナックルアーム１１のキングピン１２まわりの回転運動に変換され、これにより、左右の転舵輪９，１０が転舵される。

ステアリングシャフト４の周囲には、ステアリングシャフト４の回転角である操舵角を検出するための舵角センサ３１が配置されている。この実施形態では、舵角センサ３１は、ステアリングシャフト４の中立位置からのステアリングシャフト４の正逆両方向の回転量（回転角）を検出するものであり、中立位置から右方向への回転量を例えば正の値として出力し、中立位置から左方向への回転量を例えば負の値として出力する。ピニオンシャフト５には、操舵トルクＴｈを検出するためのトルクセンサ３２が設けられている。

油圧式パワーステアリング装置１は、油圧制御バルブ１４、パワーシリンダ１７および油圧ポンプ２３を含んでいる。油圧制御バルブ１４は、例えばロータリバルブであり、ロータハウジング（図示略）と作動油の流通方向を切り替えるためのロータ（図示略）とを備えている。油圧制御バルブ１４のロータが電動モータ１５（以下「バルブ駆動用モータ１５」という）によって回転されることにより、油圧制御バルブ１４の開度が制御される。バルブ駆動用モータ１５は、三相ブラシレスモータからなる。バルブ駆動用モータ１５の近傍には、バルブ駆動用モータ１５のロータの回転角θｖを検出するための、例えばレゾルバからなる回転角センサ３３が配置されている。

油圧制御バルブ１４は、ステアリング機構２に操舵補助力を与えるパワーシリンダ１６に接続されている。パワーシリンダ１６は、ステアリング機構２に結合されている。具体的には、パワーシリンダ１６は、ラック軸７に一体に設けられたピストン１７と、このピストン１７によって区画された一対のシリンダ室１８，１９とを有しており、シリンダ室１８，１９は、それぞれ、対応する油路２０，２１を介して、油圧制御バルブ１４に接続されている。

油圧制御バルブ１４は、リザーバタンク２２および操舵補助力発生用の油圧ポンプ２３を通る油循環路２４の途中部に介装されている。油圧ポンプ２３は、例えば、ギヤポンプからなり、電動モータ２５（以下、「ポンプ駆動用モータ２５」という）によって駆動され、リザーバタンク２２に貯留されている作動油をくみ出して油圧制御バルブ１４に供給する。余剰分の作動油は、油圧制御バルブ１４から油循環路２４を介してリザーバタンク２２に帰還される。

ポンプ駆動用モータ２５は、一方向に回転駆動されて、油圧ポンプ２３を駆動するものである。具体的には、ポンプ駆動用モータ２５は、その出力軸が油圧ポンプ２３の入力軸に連結されており、ポンプ駆動用モータ２５の出力軸が回転することで、油圧ポンプ２３の入力軸が回転して油圧ポンプ２３の駆動が達成される。ポンプ駆動用モータ２５は三相ブラシレスモータからなる。ポンプ駆動用モータ２５の近傍には、ポンプ駆動用モータ２５のロータの回転角を検出するための、例えばレゾルバからなる回転角センサ３４が配置されている。

油圧制御バルブ１４は、バルブ駆動用モータ１５によって油圧制御バルブ１４のロータが基準回転角度位置（中立位置）から一方の方向に回転された場合には、油路２０，２１のうちの一方を介してパワーシリンダ１６のシリンダ室１８，１９のうちの一方に作動油を供給するとともに、他方の作動油をリザーバタンク２２に戻す。また、バルブ駆動用モータ１５によって油圧制御バルブ１４のロータが中立位置から他方の方向に回転された場合には、油路２０，２１のうちの他方を介してシリンダ室１８，１９のうちの他方に作動油を供給するとともに、一方の作動油をリザーバタンク２２に戻す。

油圧制御バルブ１４のロータが中立位置にある場合には、油圧制御バルブ１４は、いわば平衡状態となり、操舵中立でパワーシリンダ１６の両シリンダ室１８，１９は等圧に維持され、作動油は油循環路２４を循環する。バルブ駆動用モータ１５によって油圧制御バルブ１４のロータが回転されると、パワーシリンダ１６のシリンダ室１８，１９のいずれかに作動油が供給され、ピストン１７が車幅方向（車両の左右方向）に沿って移動する。これにより、ラック軸７に操舵補助力が作用することになる。

舵角センサ３１によって検出される操舵角、トルクセンサ３２によって検出される操舵トルクＴｈ、回転角センサ３３の出力信号、回転角センサ３４の出力信号、車速センサ３５によって検出される車速Ｓｐ、バルブ駆動用モータ１５に流れる電流を検出するための電流センサ３６の出力信号は、コンピュータにより構成される制御装置４０にそれぞれ入力される。制御装置４０は、駆動回路４１を介してバルブ駆動用モータ１５を制御するともに、駆動回路４２を介してポンプ駆動用モータ２５を制御する。

制御装置４０は、バルブ駆動用モータ１５の駆動回路４１を制御するためのバルブ駆動用モータ制御部４３と、ポンプ駆動用モータ２５を制御するためのポンプ駆動用モータ制御部４４とを含んでいる。バルブ駆動用モータ制御部４３は、本発明の一実施形態に係るＰＩＤ制御システムを構成している。バルブ駆動用モータ制御部４３については、後述する。

ポンプ駆動用モータ制御部４４は、たとえば、次のようにして、ポンプ駆動用モータ２５を制御する。すなわち、ポンプ駆動用モータ制御部４４は、回転角センサ３４の出力信号に基づいてポンプ駆動用モータ２５の回転速度を演算する。また、ポンプ駆動用モータ制御部４４は、舵角センサ４１の出力値を微分することによって操舵角速度を演算する。次に、ポンプ駆動用モータ制御部４４は、操舵角速度に基づいて、ポンプ駆動用モータ２５の回転速度指令値を演算する。回転速度指令値は、操舵角速度が零のときに所定値に設定され、操舵角速度が大きいほど大きな値に設定される。そして、ポンプ駆動用モータ制御部４４は、ポンプ駆動用モータ２５の回転速度が回転速度指令値に等しくなるように、ポンプ駆動用モータ２５の駆動回路４２を制御する。なお、ポンプ駆動用モータ制御部４４は、ポンプ駆動用モータ２５の回転速度が予め定められた所定速度となるように駆動回路４２を制御してもよい。

バルブ駆動用モータ制御部４３について説明する前に、図５を参照して、本出願人が既に開発しているバルブ駆動用モータ制御装置について説明する。
図５は、本出願人が既に開発しているバルブ駆動用モータ制御装置１００の制御ブロック図（参考図）である。
バルブ駆動用モータ制御装置１００は、ソフトウエア処理によって実現される機能実現手段として、アシストトルク指令値設定部１５１と、バルブ開度指令値設定部１５２と、角度偏差演算部１５４と、ＰＩＤ（比例積分微分）制御部１５５と、電流偏差演算部１５６と、ＰＩ（比例積分）制御部１５７とを含んでいる。

アシストトルク指令値設定部１５１は、トルクセンサ３２によって検出される検出操舵トルクＴｈと車速センサ３５によって検出される車速Ｓｐに基づいて、パワーシリンダ１６によって発生させるべきアシストトルクの指令値であるアシストトルク指令値Ｔａ^＊［Ｎ・ｍ］を設定する。具体的には、アシストトルク指令値設定部１５１は、車速毎に検出操舵トルクとアシストトルク指令値との関係を記憶したマップに基づいて、アシストトルク指令値Ｔａ^＊を設定する。図６は、検出操舵トルクに対するアシストトルク指令値の設定例を示すグラフである。

検出操舵トルクＴｈは、例えば右方向への操舵のためのトルクが正の値にとられ、左方向への操舵のためのトルクが負の値にとられている。また、アシストトルク指令値Ｔａ^＊は、パワーシリンダ１６によって右方向操舵ためのアシストトルクを発生させるときには正の値とされ、パワーシリンダ１６によって左方向操舵ためのアシストトルクを発生させるときには負の値とされる。

アシストトルク指令値Ｔａ^＊は、検出操舵トルクＴｈの正の値に対しては正の値をとり、検出操舵トルクＴｈの負の値に対しては負の値をとる。検出操舵トルクＴｈが−Ｔ１〜Ｔ１の範囲の微小な値のときには、アシストトルクは零とされる。そして、検出操舵トルクＴｈが−Ｔ１〜Ｔ１の範囲以外の領域においては、アシストトルク指令値Ｔａ^＊は、検出操舵トルクＴｈの絶対値が大きくなるほど、その絶対値が大きくなるように設定されている。また、アシストトルク指令値Ｔａ^＊は、車速センサ３５によって検出される車速Ｓｐが大きいほど、その絶対値が小さくなるように設定されている。

バルブ開度指令値設定部１５２は、アシストトルク指令値設定部１５１によって設定されたアシストトルク指令値Ｔａ^＊に基づいて、油圧制御バルブ１４の開度の指令値（バルブ駆動用モータ１５の回転角の指令値）であるバルブ開度指令値（モータ回転角指令値）θｖ^＊［ｄｅｇ］を設定する。この例では、油圧制御バルブ１４のロータが中立位置にあるときのバルブ駆動用モータ１５の回転角を０°とする。そして、バルブ駆動用モータ１５の回転角が０°より大きくなると、パワーシリンダ１６によって右方向操舵のためのアシストトルクが発生するように、油圧制御バルブ１４の開度が制御されるものとする。一方、バルブ駆動用モータ１５の回転角が０°より小さくなると、パワーシリンダ１６によって左方向操舵のためのアシストトルクが発生するように、油圧制御バルブ１４の開度が制御されるものとする。なお、バルブ駆動用モータ１５の回転角度の絶対値が大きくなるほど、パワーシリンダ１６によって発生するアシストトルクの絶対値は大きくなる。

バルブ開度指令値設定部１５２は、アシストトルク指令値Ｔａ^＊とバルブ開度指令値θｖ^＊との関係を記憶したマップに基づいて、バルブ開度指令値θｖ^＊を設定する。図７は、アシストトルク指令値Ｔａ^＊に対するバルブ開度指令値θｖ^＊の設定例を示すグラフである。バルブ開度指令値θｖ^＊は、アシストトルク指令値Ｔａ^＊の正の値に対しては正の値をとり、アシストトルク指令値Ｔａ^＊の負の値に対しては負の値をとる。バルブ開度指令値θｖ^＊は、アシストトルク指令値Ｔａ^＊の絶対値が大きくなるほど、その絶対値が大きくなるように設定されている。

角度偏差演算部１５４は、バルブ開度指令値設定部１５２によって設定されたバルブ開度指令値θｖ^＊と回転角センサ３３によって検出されたバルブ駆動用モータ１５の回転角（実角度）θｖとの偏差Δθｖ（＝θｖ^＊−θｖ）を演算する。
ＰＩＤ制御部１５５は、角度偏差演算部１５４によって演算された角度偏差Δθｖに対してＰＩＤ演算を行なう。すなわち、角度偏差演算部１５４およびＰＩＤ制御部１５５によって、バルブ駆動用モータ１５の回転角θｖをバルブ開度指令値θｖ^＊に導くための回転角フィードバック制御手段が構成されている。ＰＩＤ制御部１５５は、角度偏差Δθｖに対してＰＩＤ演算を行なうことで、バルブ駆動用モータ１５の電流指令値Ｉ^＊［Ａ］を演算する。

電流偏差演算部１５６は、ＰＩＤ制御部１５５によって求められた電流指令値Ｉ^＊と、電流センサ３６によって検出されるモータ電流（実電流）Ｉ［Ａ］との偏差ΔＩ（＝Ｉ^＊−Ｉ）を演算する。ＰＩ制御部１５７は、電流偏差演算部１５６によって演算された電流偏差ΔＩ（＝Ｉ^＊−Ｉ）に対してＰＩ演算を行なう。すなわち、電流偏差演算部１５６およびＰＩ制御部１５７によって、バルブ駆動用モータ１５に流れるモータ電流Ｉを電流指令値Ｉ^＊に導くための電流フィードバック制御手段が構成されている。ＰＩ制御部１５７は、電流偏差ΔＩに対してＰＩ演算を行なうことで、バルブ駆動用モータ１５に印加すべき電圧指令値Ｖ^＊［Ｖ］を演算する。

図５では、バルブ駆動用モータ１５は、数学モデルであるモータモデルとして記述されている。モータモデルは、１／（Ｌ・ｓ＋Ｒ）と表すことができる。Ｒは電機子巻線抵抗［Ω］、Ｌは電機子巻線インダクタンス［Ｈ］、ｓは微分演算子（ラプラス演算子）である。バルブ駆動用モータ１５には、ＰＩ制御部１５７によって演算された電圧指令値Ｖ^＊と誘起電圧Ｅ［Ｖ］との偏差が印加されると考えられる。これにより、バルブ駆動用モータ１５にモータ電流Ｉ［Ａ］が流れる。このモータ電流Ｉが、電流センサ３６によって検出されて、電流偏差演算部１５６にフィードバックされる。

モータ電流Ｉにバルブ駆動用モータ１５のトルク定数Ｋｔ［Ｎ・ｍ／Ａ］を乗じた値がモータトルクＴｍ［Ｎ・ｍ］となる。このモータトルクＴｍからラック軸７からの負荷トルクＴＬ［Ｎ・ｍ］を減じた値が、油圧制御バルブ１４に与えられるトルクＴｖ［Ｎ・ｍ］となる。トルクＴｖに１／（Ｊ・ｓ）を乗じた値がモータ回転速度ω［ｒａｄ／ｓ］となる。Ｊは、モータイナーシャ［ｋｇ・ｍ^２］、ｓは微分演算子（ラプラス演算子）である。モータ回転速度ωに、バルブ駆動用モータ１５の逆起電圧定数Ｋｅ［Ｖ・ｓ／ｒａｄ］を乗じた値が誘起電圧Ｅ［Ｖ］となる。

また、モータ回転速度ωに１／ｓを乗じた値がバルブ駆動用モータ１５の回転角となる。１／ｓは積分演算子である。回転角センサ３３は、バルブ駆動用モータ１５の回転角［ｄｅｇ］を検出する。回転角センサ３３によって検出された回転角が、角度偏差演算部１０３にフィードバックされる。なお、油圧制御バルブ１４に与えられるトルクＴｖは、Ｊ・ｄ^２（θｖ）／ｄｔ^２と表すことができる。

このようにして、油圧制御バルブ１４の開度θｖがバルブ開度指令値θｖ^＊と等しくなるように、バルブ駆動用モータ１５がフィードバック制御される。
バルブ駆動用モータ制御装置１００において、電流フィードバックループを省略すると、油圧制御バルブ１４に与えられるトルクＴｖ（＝Ｊ・ｄ^２（θｖ）／ｄｔ^２）は、次式(1)で表される。ただし、式(1)において、Ｋｐ，ＫｉおよびＫｄは、それぞれＰＩＤ制御部１５５で用いられる比例ゲイン、積分ゲインおよび微分ゲインを表している。

前記式(1)をラプラス変換すると、次式(2)が得られる。

前記式(2)の右辺において、θｖ^＊に乗算される式が目標値（バルブ開度指令値θｖ^＊）に対する応答特性を表し、Ｔ_Ｌに乗算される式が外乱（負荷トルクＴ_Ｌ）に対する応答特性を表している。
電流フィードバックループを省略したシステムの伝達関数（ＰＩＤ制御部１５５の目標応答伝達関数）Ｇ１（ｓ）は、次式(3)となる。

また、特性方程式は、次式(4)となる。

前記式(4)の両辺をＪで除すると、次式(5)が得られる。

特性方程式がｓ＝−α（αは正の実数）の３重根（負の実数）を持つようにＫｐ，ＫｉおよびＫｄを決めると、制御系は振動がしないでかつ収束の遅い極もない系となる。特性方程式がｓ＝−αの３重根（負の実数）を持つためには、次式(6)が成立することが条件となる。
（ｓ−（−α））^３＝ｓ^３＋３αｓ^２＋３α^２ｓ＋α＝０ …(6)
前記式(5)と前記式(6)とを比較すると、特性方程式がｓ＝−αの３重根（負の実数）を持つためのＫｐ，ＫｉおよびＫｄは、次式(7),(8),(9)となる。

Ｋｐ＝３α^２Ｊ／Ｋｔ …(7)
Ｋｉ＝α^３Ｊ／Ｋｔ …(8)
Ｋｄ＝３αＪ／Ｋｔ …(9)
つまり、ＰＩＤ制御部１５５で用いられる比例ゲインＫｐ、積分ゲインＫｉおよび微分ゲインＫｄは、前記式(7),(8),(9) を満たすように設定されることが好ましい。その場合、αは、狙いの応答性を設計する設計パラメータとなる。

図１の制御装置４０内のバルブ駆動用モータ制御部４３について説明する。図２は、バルブ駆動用モータ制御部４３の制御ブロック図である。
バルブ駆動用モータ制御部４３は、ソフトウエア処理によって実現される機能実現手段として、アシストトルク指令値設定部５１と、バルブ開度指令値設定部５２と、目標値フィルタ５３と、角度偏差演算部５４と、ＰＩＤ（比例積分微分）制御部５５と、電流偏差演算部５６と、ＰＩ（比例積分）制御部５７とを含んでいる。

アシストトルク指令値設定部５１およびバルブ開度指令値設定部５２の動作は、それぞれ、図５のアシストトルク指令値設定部１５１およびバルブ開度指令値設定部１５２の動作と同じであるので、その説明を省略する。
目標値フィルタ５３は、ローパスフィルタから構成されている。目標値フィルタ５３は、バルブ開度指令値設定部１５２によって設定されたバルブ開度指令値θｖ^＊に対してローパスフィルタ処理を行なう。目標値フィルタ５３は、バルブ開度指令値θｖ^＊の変化を緩やかにさせて、バルブ開度指令値θｖ^＊のステップ状の変化に対する応答のオーバーシュートを抑制するために設けられている。この実施形態では、目標値フィルタ５３は、次式(10)で表される伝達関数Ｈ（ｓ）を有している。

Ｈ（ｓ）＝Ｋｉ／（Ｋｐｓ＋Ｋｉ） …(10)
Ｋｉは、ＰＩＤ制御部５５で用いられる積分ゲインである。Ｋｐは、ＰＩＤ制御部５５で用いられる比例ゲインである。ｓは、ラプラス演算子である。
角度偏差演算部５４は、バルブ開度指令値設定部５２によって設定されかつ目標値フィルタ５３を通過したバルブ開度指令値（以下、「フィルタ処理後のバルブ開度指令値θｖ^＊・Ｈ（ｓ）」という。）と、回転角センサ３３によって検出されたバルブ駆動用モータ１５の回転角（実角度）θｖとの偏差Δθｖ（＝θｖ^＊・Ｈ（ｓ）−θｖ）を演算する。

ＰＩＤ制御部５５は、比例要素７１と、積分要素７２と、微分要素７３と、第１加算器７４と、第２加算器７５とを備えている。ただし、Ｋｐは比例ゲイン、Ｋｉは積分ゲイン、１／Ｚは入力信号を１演算周期遅延させて出力するための遅延素子の伝達関数、Ｋｄは微分ゲイン、ＬＰＦはローパスフィルタである。
比例要素７１は、角度偏差演算部５４によって演算された角度偏差Δθｖに比例ゲインＫｐを乗ずることによって、比例動作の操作量（比例項。以下、「比例操作量」という。）を演算する。

積分要素７２は、積分動作の操作量（積分項。以下、「積分操作量」という。）を演算する。具体的には、積分要素７２は、角度偏差演算部５４によって演算された角度偏差Δθｖに積分ゲインＫｉを乗じた値に、前回の積分操作量を加算することにより、今回の積分操作量を求める。比例要素７１によって演算された比例操作量と積分要素７２によって演算された積分操作量とは、第１加算器７４に与えられる。第１加算器７４は、比例操作量と積分操作量とを加算することによって、バルブ角速度指令値θｖ’^＊［ｄｅｇ／ｓ］を演算する。バルブ角速度指令値θｖ’^＊は、第２加算器７５に与えられる。

微分要素７３は、回転角センサ３３によって検出された今回の実角度θｖ（ｎ）（ｎは演算周期番号）と前回の実角度θｖ（ｎ−１）との差（θｖ（ｎ）−θｖ（ｎ−１））を演算することにより、バルブ実角速度θｖ’ ［ｄｅｇ／ｓ］を演算する。微分要素７３は、得られたバルブ実角速度θｖ’に対して第１ローパスフィルタ処理を行った後、第１ローパスフィルタ処理後のバルブ実角速度θｖ’に対して第２ローパスフィルタ処理を行う。そして、微分要素７３は、第２ローパスフィルタ処理後のバルブ実角速度θｖ’に微分ゲインＫｄを乗じることにより、微分動作の操作量（微分項。以下、「微分操作量」という。）を演算する。バルブ実角速度θｖ’（＝θｖ（ｎ）−θｖ（ｎ−１））に対して第１および第２ローパスフィルタ処理を行っているのは、微分動作のゲイン特性において、所定周波数以上の周波数領域に対するゲインを小さくして、オーバーシュートを抑制するためである。

微分要素７３によって演算された微分操作量は、第２加算器７５に与えられる。第２加算器７５は、第１加算器７４によって演算されたバルブ角速度指令値θｖ’^＊から、微分要素７３によって演算された微分操作量を減算することにより、電流指令値Ｉ^＊［Ａ］を演算する。
この実施形態では、微分要素７３は、角度偏差演算部５４によって演算された角度偏差Δθｖの微分値に基づいて微分操作量を演算するのではなく、実角度θｖの微分値（時間的変化量）に基づいて微分操作量を演算している。このようなＰＩＤ制御方式は、「測定値微分先行形ＰＩＤ制御」（略してＰＩ−Ｄ制御）と呼ばれている。

ＰＩＤ制御部５５に用いられる比例ゲインＫｐ、積分ゲインＫｉおよび微分ゲインＫｄは、それぞれ前記式(7),(8),(9) を満たすように設定することが好ましい。
角度偏差演算部５４およびＰＩＤ制御部５５によって、バルブ駆動用モータ１５の実角度θｖを、フィルタ処理後のバルブ開度指令値θｖ^＊・Ｈ（ｓ）に導くための回転角フィードバック制御手段が構成されている。

電流偏差演算部５６は、ＰＩＤ制御部５５によって求められた電流指令値Ｉ^＊と、電流センサ３６によって検出されるモータ電流（実電流）Ｉとの偏差ΔＩ（＝Ｉ^＊−Ｉ）を演算する。ＰＩ制御部５７は、電流偏差演算部５６によって演算された電流偏差ΔＩに対してＰＩ演算を行なう。すなわち、電流偏差演算部５６およびＰＩ制御部５７によって、バルブ駆動用モータ１５に流れるモータ電流を電流指令値に導くための電流フィードバック制御手段が構成されている。ＰＩ制御部５７は、電流偏差に対してＰＩ演算を行なうことで、バルブ駆動用モータ１５に印加すべき電圧指令値Ｖ^＊［Ｖ］を演算する。

バルブ駆動用モータ１５は、数学モデルであるモータモデル（１／（Ｌ・ｓ＋Ｒ））として記述されている。バルブ駆動用モータ１５には、ＰＩ制御部５７によって演算された電圧指令値Ｖ^＊［Ｖ］と誘起電圧Ｅ［Ｖ］との偏差が印加されると考えられる。これにより、バルブ駆動用モータ１５にモータ電流Ｉ［Ｉ］が流れる。このモータ電流Ｉが、電流センサ３６によって検出されて、電流偏差演算部５６にフィードバックされる。

モータ電流Ｉにバルブ駆動用モータ１５のトルク定数Ｋｔ［Ｎ・ｍ／Ａ］を乗じた値がモータトルク［Ｎ・ｍ］となる。このモータトルクＴｍからラック軸７からの負荷トルクＴＬ［Ｎ・ｍ］を減じた値が、油圧制御バルブ１４に与えられるトルクＴｖ［Ｎ・ｍ］となる。トルクＴｖに１／（Ｊ・ｓ）を乗じた値がモータ回転速度ω［ｒａｄ／ｓ］となる。Ｊは、モータイナーシャ［ｋｇ・ｍ^２］、ｓは微分演算子（ラプラス演算子）である。モータ回転速度ωに、バルブ駆動用モータ１５の逆起電圧定数Ｋｅ［Ｖ・ｓ／ｒａｄ］を乗じた値が誘起電圧Ｅ［Ｖ］となる。

また、モータ回転速度ωに１／ｓを乗じた値がバルブ駆動用モータ１５の回転角となる。１／ｓは積分演算子である。回転角センサ３３は、バルブ駆動用モータ１５の回転角［ｄｅｇ］を検出する。回転角センサ３３によって検出された回転角が、角度偏差演算部１０３にフィードバックされる。なお、油圧制御バルブ１４に与えられるトルクＴｖは、Ｊ・ｄ^２（θｖ）／ｄｔ^２と表すことができる。

このようにして、油圧制御バルブ１４の開度θｖが、フィルタ処理後のバルブ開度指令値θｖ^＊・Ｈ（ｓ）と等しくなるように、バルブ駆動用モータ１５がフィードバック制御される。
バルブ駆動用モータ制御部４３において、電流フィードバックループを省略すると、油圧制御バルブ１４に与えられるトルクＴｖ（＝Ｊ・ｄ^２（θｖ）／ｄｔ^２）は、次式(11)で表される。

前記式(11)をラプラス変換すると、次式(12)が得られる。

前記式(12)の右辺において、θｖ^＊に乗算される式が目標値（バルブ開度指令値θｖ^＊）に対する応答特性を表し、Ｔ_Ｌに乗算される式が外乱（負荷トルクＴ_Ｌ）に対する応答特性を表している。
電流フィードバックループを省略したシステムの伝達関数Ｇ２（ｓ）は、次式(13)で表される。

バルブ駆動用モータ制御部４３における伝達関数Ｇ２（ｓ）と図５のバルブ駆動用モータ制御装置１００における伝達関数Ｇ１（ｓ）（式(3)参照）とを比較すると、分母は同じであるが、伝達関数Ｇ２（ｓ）においては、分子のｓ^２を含む項およびｓを含む項が削除されていることがわかる。伝達関数Ｇ２（ｓ）において分子のｓ^２を含む項が削除されているのは、バルブ開度指令値θｖ^＊（目標値）の変化に対して微分動作が働かないようにしたためである。また、伝達関数Ｇ２（ｓ）において分子のｓを含む項が削除されているのは、角度偏差演算部５４の前段に、バルブ開度指令値θｖ^＊の変化を緩やかにするための目標値フィルタ５３を設けたためである。

伝達関数Ｇ１（ｓ）の分子におけるＫｄ・Ｋｔｓ^２、Ｋｐ・ＫｔｓおよびＫｉ・Ｋｔがオーバーシュートの原因である。この実施形態におけるシステムの伝達関数Ｇ２（ｓ）では、伝達関数Ｇ１（ｓ）の分子のＫｄ・Ｋｔｓ^２、Ｋｐ・ＫｔｓおよびＫｉ・Ｋｔのうち、Ｋｄ・Ｋｔｓ^２およびＫｐ・Ｋｔｓが削除されているので、オーバーシュートが抑制される。

つまり、このバルブ駆動用モータ制御部４３では、バルブ開度指令値θｖ^＊（目標値）の変化は目標値フィルタ５３によって緩やかにされるので、目標値変化に対する応答のオーバーシュートを抑制することができる。また、前記式(12)から分かるように、外乱に対する応答特性は、目標値フィルタ５３の影響を受けない。このため、外乱抑制特性を低下させることなく、目標値追従特性を改善することができる。

また、微分要素７３は、実角度θｖの微分値（時間的変化量）に基づいて微分操作量を演算しているため、目標値（バルブ開度指令値θｖ^＊）の変化に対して微分動作が働かなくなる。これにより、目標値変化に対する応答のオーバーシュートをより抑制することができる。
図３は、バルブ駆動用モータ制御部の他の例を示す制御ブロック図である。図３において、図２に示された各部と同じものには、図２と同一参照符号を付して示す。

このバルブ駆動用モータ制御部４３Ａは、ソフトウエア処理によって実現される機能実現手段として、アシストトルク指令値設定部５１と、バルブ開度指令値設定部５２と、目標値フィルタ５３と、角度偏差演算部５４と、ＰＩＤ制御部５５Ａと、電流偏差演算部５６と、ＰＩ制御部５７とを含んでいる。
バルブ駆動用モータ制御部４３Ａと図２のバルブ駆動用モータ制御部４３とを比較すると、ＰＩＤ制御部５５Ａが異なっているだけなので、ＰＩＤ制御部５５Ａについてのみ説明する。

ＰＩＤ制御部５５Ａは、比例要素７１Ａと、積分要素７２Ａと、微分要素７３Ａと、第１加算器７４Ａと、リミッタ７６と、第２加算器７５Ａとを備えている。ただし、Ｋｐは比例ゲイン、Ｋｉは積分ゲイン、１／Ｚは入力信号を１演算周期遅延させて出力するための遅延素子の伝達関数、Ｋｄは微分ゲイン、ＬＰＦはローパスフィルタである。
比例要素７１Ａは、角度偏差演算部５４によって演算された角度偏差Δθｖに第１ゲイン（Ｋｐ／Ｋｄ）を乗ずることによって、比例操作量を求める。ただし、第１ゲインは、比例ゲインＫｐを微分ゲインＫｄで除した値である。

積分要素７２Ａは、角度偏差演算部５４によって演算された角度偏差Δθｖに基づいて積分操作量を求める。具体的には、積分要素７２Ａは、角度偏差Δθｖに第２ゲイン（Ｋｉ／Ｋｄ）を乗じた値に、前回の積分操作量を加算することにより、今回の積分操作量を求める。ただし、第２ゲインは、積分ゲインＫｉを微分ゲインＫｄで除した値である。比例要素７１Ａによって演算された比例操作量と積分要素７２Ａによって演算された積分操作量とは、第１加算器７４Ａに与えられる。第１加算器７４は、比例操作量と積分操作量とを加算することによって、バルブ角速度指令値θｖ’^＊［ｄｅｇ／ｓ］を演算する。バルブ角速度指令値θｖ’^＊は、リミッタ７６に与えられる。

リミッタ７６は、バルブ角速度指令値θｖ’^＊に対して制限を加える制限手段である。リミッタ７６は、バルブ角速度指令値θｖ’^＊の絶対値を、予め設定された制限値（＞０）以下に制限する。つまり、バルブ角速度指令値θｖ’^＊の絶対値が制限値より大きい場合には、バルブ角速度指令値θｖ’^＊の絶対値が制限値と等しい値にされる。バルブ角速度指令値θｖ’^＊の符号はそのままである。制限値は、たとえば、バルブ駆動用モータ１５の定格速度［ｄｅｇ／ｓ］より所定値Ａ（Ａ＞０）だけ大きな値に設定される。所定値Ａは、たとえば、定格速度の１／５に設定される。この制限処理後のバルブ角速度指令値θｖ’^＊［ｄｅｇ／ｓ］が、第２加算器７５Ａに与えられる。

微分要素７３Ａは、回転角センサ３３によって検出された今回の実角度θｖ（ｎ）（ｎは演算周期番号）と前回の実角度θｖ（ｎ−１）との差（θｖ（ｎ）−θｖ（ｎ−１））を演算することにより、バルブ実角速度θｖ’ ［ｄｅｇ／ｓ］を演算する。微分要素７３は、得られたバルブ実角速度θｖ’に対して第１ローパスフィルタ処理を行った後、第１ローパスフィルタ処理後のバルブ実角速度θｖ’に対して第２ローパスフィルタ処理を行う。第２ローパスフィルタ処理後のバルブ実角速度θｖ’は、第２加算器７５Ａに与えられる。第２加算器７５Ａは、制限処理後のバルブ角速度指令値θｖ’^＊と、第２ローパスフィルタ処理後のバルブ実角速度θｖ’との偏差Δθｖ’（θｖ’^＊−θｖ’）を演算する。微分要素７３Ａは、第２加算器７５Ａによって演算された速度偏差Δθｖ’に微分ゲインＫｄを乗じることにより、電流指令値Ｉ^＊［Ａ］を演算する。

なお、ＰＩＤ制御部５５Ａに用いられる比例ゲインＫｐ、積分ゲインＫｉおよび微分ゲインＫｄは、それぞれ前記式(7),(8),(9) を満たすように設定することが好ましい。
このバルブ駆動用モータ制御部４３Ａにおいても、図２のバルブ駆動用モータ制御部４３と同様な効果が得られる。また、このバルブ駆動用モータ制御部４３Ａでは、リミッタ７６によって、バルブ角速度指令値θｖ’^＊に対して制限が加えられているので、バルブ角速度指令値θｖ’^＊の急激な変化を抑制することができる。これにより、バルブ角速度指令値θｖ’^＊の急激な変化に対する応答のオーバーシュートを抑制することができる。

図４は、バルブ駆動用モータ制御部のさらに他の例を示す制御ブロック図である。図４において、図２に示された各部と同じものには、図２と同一参照符号を付して示す。
このバルブ駆動用モータ制御部４３Ｂは、ソフトウエア処理によって実現される機能実現手段として、アシストトルク指令値設定部５１と、バルブ開度指令値設定部５２と、比例係数乗算部５８と、比例係数設定部５９と、微分係数乗算部６０と、微分係数設定部６１と、第１角度偏差演算部５４Ａと、第２角度偏差演算部５４Ｂと、第３角度偏差演算部５４Ｃと、ＰＩＤ制御部５５Ｂと、電流偏差演算部５６と、ＰＩ制御部５７とを含んでいる。

このバルブ駆動用モータ制御部４３Ｂでは、図２のバルブ駆動用モータ制御部４３の目標値フィルタ５３を備えていない。このバルブ駆動用モータ制御部４３Ｂでは、比例係数乗算部５８と、比例係数設定部５９と、微分係数乗算部６０と、微分係数設定部６１とが設けられている。また、このバルブ駆動用モータ制御部４３Ｂでは、３つの角度偏差演算部５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃが設けられている。さらに、このバルブ駆動用モータ制御部４３ＢのＰＩＤ制御部５５Ｂは、図２のバルブ駆動用モータ制御部４３のＰＩＤ制御部５５と異なっている。

バルブ開度指令値設定部５２によって設定されたバルブ開度指令値θｖ^＊は、比例係数乗算部５８と、第２角度偏差演算部５４Ｂと、微分係数乗算部６０とに与えられる。
比例係数乗算部５８は、比例係数設定部５９によって設定される比例係数Ｃｐを、バルブ開度指令値θｖ^＊［ｄｅｇ］に乗算する。比例係数設定部５９は、０以上１以下の範囲で比例係数Ｃｐを設定する。比例係数乗算部５８の出力値Ｃｐ・θｖ^＊は、第１角度偏差演算部５４Ａに与えられる。第１角度偏差演算部５４Ａは、比例係数乗算部５８の出力値Ｃｐ・θｖ^＊と、回転角センサ３３によって検出されたバルブ駆動用モータ１５の回転角（実角度）θｖとの偏差Δθｖ１（＝Ｃｐ・θｖ^＊−θｖ）（以下、「第１角度偏差Δθｖ１」という。）を演算する。

第２角度偏差演算部５４Ｂは、バルブ開度指令値設定部５２によって設定されたバルブ開度指令値θｖ^＊［ｄｅｇ］と、回転角センサ３３によって検出されたバルブ駆動用モータ１５の回転角（実角度）θｖとの偏差Δθｖ２（＝θｖ^＊−θｖ）（以下、「第２角度偏差Δθｖ２」という。）を演算する。
微分係数乗算部６０は、微分係数設定部６１によって設定される微分係数Ｃｄを、バルブ開度指令値θｖ^＊［ｄｅｇ］に乗算する。微分係数設定部６１は、０以上１以下の範囲で微分係数Ｃｄを設定する。微分係数乗算部６０の出力値Ｃｄ・θｖ^＊は、第３角度偏差演算部５４Ｃに与えられる。第３角度偏差演算部５４Ｃは、微分係数乗算部６０の出力値Ｃｄ・θｖ^＊と、回転角センサ３３によって検出されたバルブ駆動用モータ１５の回転角（実角度）θｖとの偏差Δθｖ３（＝Ｃｄ・θｖ^＊−θｖ）（以下、「第３角度偏差Δθｖ３」という。）を演算する。

ＰＩＤ制御部５５Ｂは、比例要素７１Ｂと、積分要素７２Ｂと、微分要素７３Ｂと、第１加算器７４Ｂと、第２加算器７５Ｂとを備えている。ただし、Ｋｐは比例ゲイン、Ｋｉは積分ゲイン、１／Ｚは入力信号を１演算周期遅延させて出力するための遅延素子の伝達関数、Ｋｄは微分ゲイン、ＬＰＦはローパスフィルタである。
比例要素７１Ｂは、第１角度偏差Δθｖ１（＝Ｃｐ・θｖ^＊−θｖ）に比例ゲインＫｐを乗ずることによって、比例操作量を求める。積分要素７２Ｂは、第２角度偏差Δθｖ２（＝θｖ^＊−θｖ）に基づいて積分操作量を求める。具体的には、積分要素７２Ｂは、第２角度偏差Δθｖ２に積分ゲインＫｉを乗じた値に、前回の積分操作量を加算することにより、今回の積分操作量を求める。

比例要素７１Ｂによって演算された比例操作量と積分要素７２Ｂによって演算された積分操作量とは、第１加算器７４Ｂに与えられる。第１加算器７４Ｂは、比例操作量と積分操作量とを加算する。第１加算器７４Ｂの加算結果は、第２加算器７５Ｂに与えられる。
微分要素７３Ｂは、第３角度偏差Δθｖ３（＝Ｃｄ・θｖ^＊−θｖ）に基づいて、微分操作量を演算する。具体的には、微分要素７３Ｂは、今回の第３角度偏差Δθｖ３（ｎ）（ｎは演算周期番号）と前回の第３角度偏差Δθｖ３（ｎ−１）との間の変化量Δθｖ３’（＝Δθｖ３（ｎ）−Δθｖ３（ｎ−１））を演算する。次に、微分要素７３Ｂは、得られた変化量Δθｖ３’に対して第１ローパスフィルタ処理を行った後、第１ローパスフィルタ処理後の変化量Δθｖ３’に対して第２ローパスフィルタ処理を行う。そして、微分要素７３Ｂは、第２ローパスフィルタ処理後の変化量Δθｖ３’に微分ゲインＫｄを乗じることにより、微分操作量を演算する。微分要素７３Ｂによって演算された微分操作量は、第２加算器７５Ｂに与えられる。

第２加算器７５Ｂは、第１加算器７４Ｂの加算結果（比例操作量と積分操作量と和）に、微分要素７３Ｂによって演算された微分操作量を加算することにより、電流指令値Ｉ^＊を演算する。そして、電流偏差演算部５６とＰＩ制御部５７とからなる電流フィードバック手段によって、電流センサ３６により検出されるモータ電流Ｉが電流指令値Ｉ^＊に等しくなるようにバルブ駆動用モータ１５が制御される。

なお、ＰＩＤ制御部５５Ｂに用いられる比例ゲインＫｐ、積分ゲインＫｉおよび微分ゲインＫｄは、それぞれ前記式(7),(8),(9) を満たすように設定することが好ましい。
バルブ駆動用モータ制御部４３Ｂにおいて、電流フィードバックループを省略すると、油圧制御バルブ１４に与えられるトルクＴｖ（＝Ｊ・ｄ^２（θｖ）／ｄｔ^２）は、次式(14)で表される。

前記式(14)をラプラス変換すると、次式(15)が得られる。

前記式(15)の右辺において、θｖ^＊に乗算される式が目標値（バルブ開度指令値θｖ^＊）に対する応答特性を表し、Ｔ_Ｌに乗算される式が外乱（負荷トルクＴ_Ｌ）に対する応答特性を表している。
電流フィードバックループを省略したシステムの伝達関数Ｇ３（ｓ）は、次式(16)で表される。

伝達関数Ｇ３（ｓ）の分子の各項はオーバーシュートの原因となる。そこで、オーバーシュートを抑制するためには、伝達関数Ｇ３（ｓ）の分子の各項を小さくすることが好ましい。伝達関数Ｇ３（ｓ）の分子におけるＣｄ・Ｋｄ・Ｋｔｓ^２の項は、微分係数Ｃｄを含んでいる。また、伝達関数Ｇ３（ｓ）の分子におけるＣｐ・Ｋｐ・Ｋｔｓの項は、比例係数Ｃｐを含んでいる。したがって、微分係数Ｃｄを１未満の値に設定することによって、Ｃｄ・Ｋｄ・Ｋｔｓ^２の値を小さくすることができる。同様に、比例係数Ｃｐを１未満の値に設定することによって、Ｃｐ・Ｋｐ・Ｋｔｓの値を小さくすることができる。このため、オーバーシュートを抑制することが可能となる。また、前記式(15)から分かるように、外乱に対する応答特性は、比例係数Ｃｐおよび微分係数Ｃｄの影響を受けない。

なお、微分係数Ｃｄおよび比例係数Ｃｐを零に設定した場合には、伝達関数Ｇ３（ｓ）の分子におけるＣｄ・Ｋｄ・Ｋｔｓ^２の項およびＣｐ・Ｋｐ・Ｋｔｓの項はともに零となるので、伝達関数Ｇ３（ｓ）は、図２のバルブ駆動用モータ制御部４３の伝達関数Ｇ２（ｓ）（前記式(13）参照)と等しくなる。
このバルブ駆動用モータ制御部４３Ｂでは、比例係数Ｃｐおよび微分係数Ｃｄを調整することによって、外乱抑制特性を変化させることなく、バルブ開度指令値θｖ^＊（目標値）の変化に対する応答のオーバーシュートを抑制することができる。これにより、外乱抑制特性を低下させることなく、目標値追従特性を改善することができる。

以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。例えば、図２および図３のバルブ駆動用モータ制御部４３，４３Ｂでは、微分要素７３，７３Ａは、回転角センサ３３によって検出される実角度θｖの時間的変化量（微分値）に基づいて微分操作量を演算しているが、角度偏差演算部５４によって演算される角度偏差Δθｖの微分値に基づいて微分操作量を演算してもよい。

以上では、この発明を油圧式パワーステアリング装置のバルブ駆動用モータを制御するためのシステムに適用した場合について説明したが、この発明はＰＩＤ制御が行なわれる制御システムであれば、あらわる制御システムに適用することができる。
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…油圧式パワーステアリング装置、２…ステアリング機構、３…ステアリングホイール、１４…油圧制御バルブ、１５…バルブ駆動用モータ、１６…パワーシリンダ、２３…油圧ポンプ、２５…ポンプ駆動用モータ、３３…回転角センサ、３６…電流センサ、５１…アシストトルク指令値設定部、５２…バルブ開度指令値設定部、５３…目標値フィルタ、５４，５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃ…角度偏差演算部、５５，５５Ａ，５５Ｂ…ＰＩＤ（比例積分微分）制御部、５６…電流偏差演算部、５７…ＰＩ（比例積分）制御部、５８…比例係数乗算部、５９…比例係数設定部、６０…微分係数乗算部、６１…微分係数設定部、７１，７１Ａ，７１Ｂ…比例要素、７２，７２Ａ，７２Ｂ…積分要素、７３，７３Ａ，７３Ｂ…微分要素、７６…リミッタ

Claims (8)

1. 制御対象を制御するための制御要素と、目標値を設定する目標値設定手段と、前記制御対象の制御量を検出するための制御量検出手段と、前記制御量検出手段によって検出された制御量が、前記目標値設定手段によって設定された目標値に等しくなるように、前記制御要素をＰＩＤ制御するＰＩＤ制御手段とを含むＰＩＤ制御システムであって、
   比例係数を設定する比例係数設定手段と、
   微分係数を設定するための微分係数設定手段と、
   前記目標値設定手段によって設定された目標値に、前記比例係数設定手段によって設定された比例係数を乗算する比例係数乗算手段と、
   前記目標値設定手段によって設定された目標値に、前記微分係数設定手段によって設定された微分係数を乗算する微分係数乗算手段と、
   前記比例係数乗算手段の出力値と、前記制御量検出手段によって検出された制御量との偏差を演算する第１偏差演算手段と、
   前記目標値設定手段によって設定された目標値と、前記制御量検出手段によって検出された制御量との偏差を演算する第２偏差演算手段と、
   前記微分係数乗算手段の出力値と、前記制御量検出手段によって検出された制御量との偏差を演算する第３偏差演算手段とを含み、
   前記ＰＩＤ制御手段は、前記第１偏差演算手段によって演算される偏差に基づいて比例操作量を演算する比例要素と、前記第２偏差演算手段によって演算される偏差に基づいて積分操作量を演算する積分要素と、前記第３偏差演算手段によって演算される偏差に基づいて微分操作量を演算する微分要素とを含む、ＰＩＤ制御システム。
2. 前記比例係数設定手段は、０以上１以下の範囲内で前記比例係数を設定するように構成されており、前記微分係数設定手段は、０以上１以下の範囲内で前記微分係数を設定するように構成されている、請求項１に記載のＰＩＤ制御システム。
3. 前記ＰＩＤ制御手段は、前記比例要素によって演算される比例操作量と、前記積分要素によって演算される積分操作量と、前記微分要素によって演算される微分操作量とを加算する加算手段をさらに含む請求項１または２に記載のＰＩＤ制御システム。
4. 制御対象を制御するための制御要素と、目標値を設定する目標値設定手段と、前記制御対象の制御量を検出するための制御量検出手段と、前記制御量検出手段によって検出された制御量が、前記目標値設定手段によって設定された目標値に等しくなるように、前記制御要素をＰＩＤ制御するＰＩＤ制御手段とを含むＰＩＤ制御システムであって、
   前記目標値設定手段によって設定された目標値にローパスフィルタ処理を行なうフィルタ手段と、
   前記フィルタ手段によるローパスフィルタ処理後の目標値と、前記制御量検出手段によって検出された制御量との偏差を演算する偏差演算手段とを含み、
   前記ＰＩＤ制御手段は、前記偏差演算手段によって演算される偏差に基づいて比例操作量を演算する比例要素と、前記偏差演算手段によって演算される偏差に基づいて積分操作量を演算する積分要素とを含む、ＰＩＤ制御システム。
5. 前記ＰＩＤ制御手段は、前記制御量検出手段によって検出された制御量の時間的変化量に基づいて、微分操作量を演算する微分要素をさらに含む、請求項４に記載のＰＩＤ制御システム。
6. 前記ＰＩＤ制御手段は、前記比例要素によって演算される比例操作量と、前記積分要素によって演算される積分操作量と、前記微分要素によって演算される微分操作量とを加算する加算手段をさらに含む、請求項５に記載のＰＩＤ制御システム。
7. 前記微分要素は、前記制御量検出手段によって検出された制御量の時間的変化量を演算する変化量演算手段を含み、
   前記ＰＩＤ制御手段は、前記比例要素によって演算される比例操作量と、前記積分要素によって演算される積分操作量とを加算する第１加算手段と、前記第１加算手段の出力値を所定の制限値に基づいて制限する制限手段と、前記制限手段による制限処理後の前記第１加算手段の出力値と前記変化量演算手段によって演算される前記制御量の時間的変化量との偏差を演算する手段とを含む、請求項５に記載のＰＩＤ制御システム。
8. 前記ＰＩＤ制御部で用いられる比例ゲインをＫｐ、前記ＰＩＤ制御部で用いられる積分ゲインをＫｉ、ラプラス演算子をｓとすると、前記フィルタ手段は、Ｈ（ｓ）＝Ｋｉ／（Ｋｐｓ＋Ｋｉ）で表される伝達関数Ｈ（ｓ）を有している、請求項４〜７のいずれか一項に記載のＰＩＤ制御システム。

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