JP2015020604A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アシストトルクおよび自動操舵トルクを発生させるモータの制御において、現行の制御に対してドライバまたはシステムが介入した時にドライバに違和感を与えることなく制御の切り替えを行う。
【解決手段】アシスト制御演算部２０は、操舵トルクの検出値に応じて操舵負荷を軽減するアシストトルクを発生させるためのアシスト指令ＡＣを生成し、目標追従制御演算部３０は、操舵に関わる物理量の目標値を取得し、目標値に物理量の検出値を追従させる自動操舵トルクを発生させるための追従指令ＴＣを生成し、アシスト指令ＡＣおよび追従指令ＴＣの加算値によってモータ６を制御する。介入検出部４０は、ドライバもしくはシステムによる介入操作を検出し、制限手段は、介入検出手段で検出される介入の程度に応じて、自動操舵トルクに対するアシストトルクの比率が変化するように、アシスト制御演算部または目標追従制御演算部で使用される内部値を制限する。
【選択図】図２

Description

本発明は、アシストトルクおよび自動操舵トルクを発生させるモータを制御する技術に関する。

車両の前方を撮像するカメラからの画像情報に基づき、走行中の車線と時車両の位置関係を検出し、レーンに沿って走行を実現するレーンキープ制御と、ドライバによる操舵操作をアシストするためのアシストトルクを発生させるパワーステアリング制御とを、一つのアクチュエータ（モータ）で実現する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この装置では、基本的には、パワーステアリングとしての必要トルクに、レーンキープ制御としての必要トルクを加算した結果に基づいてモータを駆動する。但し、レーンキープ制御を行っている時には、容易にレーンから逸脱することがないように、パワーステアリングとしての必要トルクに、０より大きく１より小さい係数を乗じることで、パワーステアリング制御の影響を抑制している。

特開平９−２２１０５３号公報

ところで、レーンキープ制御中にドライバによる介入動作、いわゆるドライバオーバーライドが行われると、レーンキープ制御において設定される目標位置・角度に対する実位置・実角度の偏差が拡大するため、レーンキープ制御によって、この拡大した偏差を打ち消けそうとするトルクが発生する。

また、レーンキープ制御は、路面外乱等に対するロバスト性確保や急操舵に対応するため、アシスト制御と比較して、高い応答性（例えば、アシスト制御が０．１Ｈｚオーダであるのに対してレーンキープ制御では１〜１００Ｈｚオーダ）が要求される。

しかし、レーンキープ制御が高応答であると、ドライバオーバーライドによって生じた偏差を打ち消そうとする大きなトルクが瞬時に発生してドライバの操作を阻害するため、ドライバに違和感を与えてしまうという問題があった。

また、ドライバが操舵している時に、システムによる介入（例えば、危険回避のための目標追従制御）が行われた場合にも、目標追従制御が高応答であると、目標追従制御の目標値に向けて急激な自動操舵が実行されるためドライバに違和感を与えてしまうという問題があった。

このような課題を解決するために、アシストトルクおよび自動操舵トルクを発生させるモータの制御において、現行の制御に対してドライバまたはシステムが介入した時にドライバに違和感を与えることなく制御の切り替えを実現することを目的とする。

本発明のモータ制御装置は、アシスト制御手段と、追従制御手段と、モータ駆動手段と、介入検出手段と、制限手段とを備える。アシスト制御手段は、操舵トルクの検出値に応じて操舵負荷を軽減するアシストトルクを発生させるためのアシスト指令を生成する。追従制御手段は、操舵に関わる物理量の目標値を取得し、その目標値に物理量の検出値を追従させる自動操舵トルクを発生させるための追従指令を生成する。モータ駆動手段は、アシストトルクおよび自動操舵トルクを発生させるモータを、アシスト指令および追従指令の加算値に従って駆動する。

また、介入検出手段は、ドライバもしくはシステムによる介入を検出する。制限手段は、アシスト制御手段および前記追従制御手段のうち少なくとも一方を対象手段として、該対象手段に設けられ、介入検出手段で検出される介入の程度に応じて、自動操舵トルクに対するアシストトルクの比率が変化するように、対象手段で使用される内部値を制限する。

通常、追従制御手段による追従制御の実行時に、ドライバによる介入操作（ドライバオーバライド）が検出されると、追従制御手段は、介入操作により生じた自動操舵トルクに反する操舵トルクを打ち消すために、介入操作に抗する大きな追従指令を生成する。このため、目標追従制御が高応答であるほど、介入操作を行うことが困難な状況になる。

これに対して、本発明では、ドライバによる介入操作を検出すると、自動操舵トルクに対するアシストトルクの比率を増大させているため、介入操作に抗する大きな追従指令が生成されることを抑制することができる。その結果、ドライバが介入操作を行った時に、ドライバに違和感を与えることなく、追従制御からアシスト制御に移行することができる。

また、目標追従制御では、通常、目標値に検出値を一致させるために積分機能が含まれており、介入操作が行われた場合、これに抗するために、内部値の積分が急速に進む。追従指令に上限を設けることによって、モータやモータ駆動回路を保護することが一般的に行われているが、内部値の積分は制限されることなく進むことにより、いわゆるワイドアップが発生する。つまり、積分値を減少させる方向の介入操作を行ったとしても、積分値が追従指令の上限値以下になるまでの間、上限値の指令値（ひいては過剰な自動操舵トルク）が出力され続けることになり、ドライバに違和感を与えてしまう。

これに対して本発明では、内部値の積分を制限することが可能であるため、介入操作時にワインドアップが生じることを抑制することができ、ドライバの意図した操舵を速やかに実現することができる。但し、ここでいう積分機能とは、積分回路によって実現される機能に限らず、ローパスフィルタや、１／ｓの項を含む伝達関数が実現する機能も含む。

なお、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

また、本発明は、前述したモータ制御装置の他、モータ制御装置を構成要素とするシステム、モータ制御装置を構成する各手段としてコンピュータを機能させるためのプログラム、モータ制御方法など、種々の形態で実現することができる。

第１実施形態の電動ステアリングシステムの全体構成図である。 ＥＰＳ−ＥＣＵの概略構成を示すブロック図である。 介入検出部の処理内容を示すフローチャートである。 目標追従制御演算部の構成を示すブロック線図である。 制限演算器の処理内容を示すフローチャートである。 制限演算器の動作例を示す波形図である。 第１実施形態の変形例における制限演算器の動作例を示す波形図である。 第２実施形態における目標追従制御演算部の構成を示すブロック線図である。 第２実施形態における制限演算器の処理内容を示すフローチャートである。 第３実施形態における目標追従制御演算部の構成を示すブロック線図である。 第３実施形態における制限演算器の処理内容を示すフローチャートである。 第４実施形態における目標追従制御演算部の構成を示すブロック線図である。 第４実施形態における制限演算器の処理内容を示すフローチャートである。 第５実施形態における目標追従制御演算部の構成を示すブロック線図である。 第５実施形態における制限演算器の処理内容を示すフローチャートである。 第６実施形態における目標追従制御演算部の構成を示すブロック線図である。 第６実施形態における制限演算器（前置制限演算器）の処理内容を示すフローチャートである。 第６実施形態における制限演算器（後置制限演算器）の処理内容を示すフローチャートである。 第７実施形態における目標追従制御演算部の構成を示すブロック線図である。 第７実施形態における制限演算器の処理内容を示すフローチャートである。 第８実施形態におけるＥＰＳ−ＥＣＵの概略構成を示すブロック図である。 第８実施形態における介入検出部での操舵トルクから介入係数への変換特性を示すグラフである。 第８実施形態におけるアシスト制御演算部の構成を示すブロック線図である。 第８実施形態における制限演算器の処理内容を示すフローチャートである。 第８実施形態の変形例におけるアシスト制御演算部の構成を示すブロック線図である。 第９実施形態におけるＥＰＳ−ＥＣＵの概略構成を示すブロック図である。 第９実施形態におけるアシスト制御演算部の構成を示すブロック線図である。 第９実施形態における制限演算器の処理内容を示すフローチャートである。 第１０実施形態における介入検出部周辺の構成を示すブロック図である。 第１０実施形態における介入検出部の処理内容を示すフローチャートである。 第１１実施形態における介入検出部周辺の構成を示すブロック図である。 第１１実施形態における介入検出部の処理内容を示すフローチャートである。 第１２実施形態における介入検出部の処理内容を示すフローチャートである。 第１３実施形態における介入検出部の処理内容を示すフローチャートである。

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
［第１実施形態］
＜全体構成＞
本実施形態の電動ステアリングシステム１は、図１に示すように、ドライバによるハンドル（操舵部材）２の操作をモータ６によってアシストするアシスト制御、および走行レーンに設定された目標コースに沿った自動操舵をモータ６によって実現する目標追従制御（ここではレーンキープ制御）を実行するものである。

ハンドル２は、ステアリングシャフト３の一端に固定され、ステアリングシャフト３の他端にはトルクセンサ４が接続されており、このトルクセンサ４の他端には、インターミディエイトシャフト５が接続されている。なお、以下の説明では、ステアリングシャフト３からトルクセンサ４を経てインターミディエイトシャフト５に至る軸体全体を、まとめて操舵軸ともいう。

トルクセンサ４は、操舵トルクＴｓを検出するためのセンサである。具体的には、ステアリングシャフト３とインターミディエイトシャフト５とを連結するトーションバーを有し、このトーションバーのねじれ角に基づいてそのトーションバーに加えられているトルクを検出する。

モータ６は、アシスト制御に基づくアシストトルクや目標追従制御に基づく自動操舵トルクを発生させるためのものであり、減速機構６ａを介してその回転がインターミディエイトシャフト５に伝達される。すなわち、減速機構６ａは、モータ６の回転軸の先端に設けられたウォームギアと、このウォームギアと噛み合った状態でインターミディエイトシャフト５に同軸状に設けられたウォームホイールとにより構成されており、これにより、モータ６の回転がインターミディエイトシャフト５に伝達される。逆に、ハンドル２の操作や路面からの反力（路面反力）によってインターミディエイトシャフト５が回転すると、その回転が減速機構６ａを介してモータ６に伝達され、モータ６も回転することになる。

また、モータ６は、例えばブラシレスモータからなり、内部にレゾルバ等の回転センサを備えている。回転センサは、少なくともモータ回転角θ、モータ回転角速度ωを出力する。但し、モータ回転角θやモータ回転角速度ωの代わりに、これらモータ回転角θやモータ回転角速度ωに減速機構６ａのギア比を乗じることで求められる操舵角や操舵角速度を用いてもよい。

インターミディエイトシャフト５における、トルクセンサ４が接続された一端とは反対側の他端は、ステアリングギアボックス７に接続されている。ステアリングギアボックス７は、ラックとピニオンギアからなるギア機構にて構成されており、インターミディエイトシャフト５の他端に設けられたピニオンギアに、ラックの歯が噛み合っている。そのため、ドライバがハンドル２を回すと、インターミディエイトシャフト５が回転（すなわちピニオンギアが回転）し、これによりラックが左右に移動する。ラックの両端にはそれぞれタイロッド８が取り付けられており、ラックとともにタイロッド８が左右の往復運動を行う。これにより、タイロッド８がその先のナックルアーム９を引っ張ったり押したりすることで、操舵輪である各タイヤ１０の向きが変わる。

また、車両における所定の部位には、車速Ｖを検出するための車速センサ１１が設けられている。
以下では、ハンドル２から各タイヤ１０に至る、ハンドル２の操舵力が伝達される機構全体を総称して、操舵系メカ１００ともいう。

このような構成を有する操舵系メカ１００では、ドライバの操舵によりハンドル２が回転すると、その回転がステアリングシャフト３、トルクセンサ４、およびインターミディエイトシャフト５を介してステアリングギアボックス７に伝達される。そして、ステアリングギアボックス７内で、インターミディエイトシャフト５の回転がタイロッド８の左右移動に変換され、タイロッド８が動くことによって、左右の両タイヤ１０が操舵される。

ＬＫＰ（レーンキープ）−ＥＣＵ１６は、図示しない車載バッテリからの電力によって動作し、図示しない車載カメラによって撮像された車両前方の画像から、走行レーンや走行レーンにおける自車両の位置を検出し、その検出結果に基づいて目標コースを設定する。更に、車速や舵角の検出値等に基づいて、目標コースに沿って走行するためのモータ回転角（或いは操舵角）の目標値である目標角度θ^＊を設定し、この目標角度θ^＊をＥＰＳ−ＥＣＵ１５に出力する。なお、このような目標角度θ^＊を設定する処理は、レーンキープ制御において周知のものであるため、ここでは説明を省略する。

ＥＰＳ（電動パワーステアリング）−ＥＣＵ１５は、図示しない車載バッテリからの電力によって動作し、ＬＫＰ−ＥＣＵ１６で求められた目標角度θ^＊、トルクセンサ４にて検出された操舵トルクＴｓ、モータ６からのモータ回転角θ，モータ回転角速度ω、および車速センサ１１にて検出された車速Ｖに基づいて、アシストトルクを発生させるための電流指令値であるアシスト指令ＡＣと自動操舵トルクを発生させるための電流指令値である追従指令ＴＣを足し合わせた最終指令ＴＬを演算する。そして、その最終指令ＴＬに応じた駆動電圧Ｖｄをモータ６へ印加することにより、アシストトルク、および自動操舵トルクを発生させる。

つまり、ＥＰＳ−ＥＣＵ１５は、駆動電圧Ｖｄによってモータ６を制御することによって操舵特性を制御し、ひいてはモータ６により駆動される操舵系メカ１００を制御する。
＜ＥＰＳ−ＥＣＵ＞
ＥＰＳ−ＥＣＵ１５は、図２に示すように、アシスト指令ＡＣを生成するアシスト制御演算部２０と、追従指令ＴＣを生成する目標追従制御演算部３０と、ドライバによる目標追従制御への介入操作を検出する介入検出部４０と、アシスト指令ＡＣと追従指令ＴＣを加算することによりモータを駆動するための電流指令値となる駆動指令ＤＣを生成する加算器５０と、駆動指令ＤＣに基づいてモータ６へ駆動電圧Ｖｄ（図示しないが３相モータであれば３相分印加する）を印加することによりモータ６を通電駆動するモータ駆動回路６０とを備えている。

なお、アシスト制御演算部２０，目標追従制御演算部３０，介入検出部４０，加算器５０は、実際には、ＥＰＳ−ＥＣＵ１５が備える図示しないＣＰＵが所定の制御プログラムを実行することによって実現される。ここでは目標追従制御（レーンキープ制御）に必要な応答性を確保するために、上記制御プログラムを任意の周期（例えば数百ｕｓ〜数百ｍｓのいずれかで、ＬＫＰを実行する上で問題なければ何でも良い）で実行し、この周期で駆動指令ＤＣを更新するように構成されている。但し、これら各部がソフトウェアにて実現されることはあくまでも一例であり、これらの少なくとも一部を、例えばロジック回路等のハードウェアによって実現してもよい。

<<モータ駆動回路>>
モータ駆動回路６０は、駆動指令ＤＣに基づき、駆動指令ＤＣに対応したトルク（アシストトルクおよび自動操舵トルク）が操舵軸に付与されるようにモータ６へ駆動電圧Ｖｄを印加する。具体的には、駆動指令ＤＣを目標電流とし、モータ６に流れる通電電流Ｉｍが目標電流と一致するように駆動電圧Ｖｄをフィードバック制御することで、操舵軸に対して所望のトルクを発生させる。なお、このようなモータ駆動回路６０は公知の技術（例えば、特開２０１３−５２７９３号公報参照）であるため、その詳細についての説明は省略する。

<<アシスト制御演算部>>
アシスト制御演算部２０は、操舵トルクＴｓ、モータ回転角速度ω、車速Ｖに基づき、路面反力（路面負荷）に応じた伝達感や、操舵状態に応じたフィールが実現されるようにハンドル２の操作をアシストするアシストトルクを発生させるための電流指令値を表すアシスト指令ＡＣを生成する。具体的には、例えば、操舵トルクＴｓおよび車速Ｖに基づき路面反力に応じた伝達感を得るための基本アシスト量を演算し、操舵トルクＴｓおよびモータ回転角速度ωに応じて操舵状態に応じたアシスト補償量を演算し、そのアシスト補償量に、車速Ｖに応じたゲインを乗じたものを基本アシスト量に加算することでアシスト指令ＡＣを生成する。但し、アシスト指令ＡＣの演算方法は、これに限るものではなく、公知の任意の手法を使用することが可能である。

<<介入検出部>>
介入検出部４０は、図３に示すように、まず、操舵トルクＴｓを読み込む（Ｓ１１０）。この時、操舵トルクＴｓに対してローパスフィルタ（ＬＰＦ）を作用させて、操舵トルクＴｓに重畳された路面外乱等、ドライバによる介入動作以外のノイズを除去するようにしてもよい。

次に、予め用意された変換テーブルに従って、読み込んだ操舵トルクＴｓの絶対値｜Ｔｓ｜に応じた介入係数αを算出する（Ｓ１２０）。この算出された介入係数αを、介入検出部４０は目標追従制御演算部３０に供給する。

なお、変換テーブルは、｜Ｔｓ｜≦Ａではα＝１を出力し、｜Ｔｓ｜≧Ｂではα＝０を出力し、Ａ＜｜Ｔｓ｜＜Ｂでは｜Ｔｓ｜の増大に伴い、α＝１からα＝０の範囲で単調減少する値を出力するように設定されている。つまり、介入検出部４０は、操舵トルクの絶対値｜Ｔｓ｜が大きいほど、すなわちドライバの操舵介入度合いが大きいほど、値が小さくなる介入係数αを生成する。｜Ｔｓ｜≦Ａの範囲は不感帯であり、意図せずドライバがハンドルに触れてしまう等した場合に、これを介入操作として誤検出することがないようにするためのものである。Ｂは、例えば、意図的な操作によって発生した操舵トルクであると確実に判断できる大きさに設定する。また、ここで、変換テーブルのパラメータとして操舵トルクの絶対値｜Ｔｓ｜を用いているが、操舵トルクＴｓそのものを用いてもよい。この場合、変換テーブルは、Ｔｓ＝０の軸を挟んで左右対称の特性を示すものとなる。また、Ａ＜｜Ｔｓ｜＜Ｂでは、αが減少していれば、その減少傾向は直線的なものに限るものではなく、例えば２次関数のような形を用いたり、公知の任意の方法を用いたりしても良い。

<<目標追従制御演算部>>
目標追従制御演算部３０は、図４に示すように、目標角度θ^＊、モータ回転角（以下「実角度」ともいう）θに基づき、実角度θを目標角度θ^＊に追従させるのに必要な自動操舵トルクを発生させるための電流指令値を表す追従指令ＴＣを生成する。具体的には、目標追従制御演算部３０は、目標角度θ^＊に対する実角度θの偏差を求める減算器３１と、減算器３１で求めた偏差にＰＩＤゲインを付与することで制御特性を決定づける特性決定器３２と、特性決定器３２の出力である積分対象値ＴＭを積分する積分器３３と、介入係数αに従って、目標追従制御演算部３０での演算に使用される内部値を制限することによって、追従指令ＴＣを制限する制限演算器３４とを備えている。なお、特性決定器３２と積分器３３は、一般的なＰＩＤ制御を表す数式を、離散化のために双一次変換し、その変換により得られた数式に基づく制御構造を実現する周知のものである。

制限演算器３４は、積分器３３において積分対象値ＴＭと追従指令の前回値ＴＣ［ｎ−１］とを加算する加算器の出力を制限対象値ｕとし、制限後の出力ｙが追従指令ＴＣ［ｎ］となるように接続されている。

そして、制限演算器３４では、図５に示すように、まず、制限対象値ｕ（減算器３１の出力）、介入係数αを読み込み（Ｓ２１０）、予め設定された追従指令の上限値ＣＬに介入係数αを乗じることでガード値ＬＭを算出する（Ｓ２２０）。上限値ＣＬは、例えば、モータ６の定格電流に設定する。

次に、制限対象値の絶対値｜ｕ｜がガード値ＬＭ以上であるか否かを判断する（Ｓ２３０）。つまり、−ＬＭ〜ＬＭの範囲を、追従指令ＴＣの許容範囲（ガード値±ＬＭが許容範囲の境界値）として、制限対象値ｕが許容範囲を超えているか否かを判断する。

制限対象値ｕが許容範囲内（｜ｕ｜＜ＬＭ）である場合（Ｓ２３０−ＮＯ）、制限対象値ｕを制限することなくそのまま出力ｙとして設定する（Ｓ２４０）。
制限対象値ｕが許容範囲外（｜ｕ｜≧ＬＭ）である場合（Ｓ２３０−ＹＥＳ）、制限対象値ｕが非負の値であるか否かを判断する（Ｓ２５０）。

制限対象値ｕが非負の値である場合（Ｓ２５０−ＹＥＳ）、ガード値（許容範囲の上限値）ＬＭを出力ｙとして設定する（Ｓ２６０）。
制限対象値ｕが負の値である場合（Ｓ２５０−ＮＯ）、負のガード値（許容範囲の下限値）−ＬＭを出力ｙとして設定する（Ｓ２７０）。

＜動作＞
このように構成された電動ステアリングシステム１では、図６に示すように、目標追従制御（レーンキープ制御）が行われている時には、追従指令ＴＣは非零の値（通常、｜ＴＣ｜＜ＬＭ）となり、一方、操舵トルクＴｓおよびアシスト指令ＡＣはドライバが介入しない限りＴｓ＝０，ＡＣ＝０が保持される。この間、｜Ｔｓ｜＜Ａであるため、介入係数αは１（追従指令ＴＣの許容範囲が最大）となる。

ドライバがハンドル２を操作することによって目標追従制御に介入すると、その介入操作の大きさに応じた操舵トルクＴｓが発生し、発生した操舵トルクＴｓに応じて介入係数αの値（ひいては追従指令の許容範囲）も変化する。

このとき、追従指令ＴＣの制限が行われない（制限対象値ｕがそのまま出力ｙ、ひいては追従指令ＴＣとなる）とすると、図中点線で示すように、目標追従制御は、目標角度θ^＊との偏差を大きくする方向に作用する介入操作に抗して、大きな追従指令ＴＣ（ひいては自動操縦トルク）を発生させるため、ドライバはオーバーライドのために非常に大きな力で、ハンドルを操作する必要が生じる。

これに対して、本実施形態では、操舵トルクＴｓが大きいほど、介入係数αがゼロに近づき、追従指令ＴＣの許容範囲が狭くなる。そして、制限対象値の絶対値｜ｕ｜が許容範囲を超えて大きくなると、追従指令ＴＣは、許容範囲のガード値±ＬＭに制限される。更に、｜Ｔｓ｜＞Ｂになると、介入係数α、ひいては追従指令ＴＣはゼロとなり、アシスト制御のみが行われることになるため、ドライバは余分な力を必要とすることなくハンドルを操作することができる。

＜効果＞
以上説明したように、電動ステアリングシステム１では、ドライバによる介入操作を検出すると、その大きさ（ここでは操舵トルクＴｓの大きさ）に応じて追従指令ＴＣを減少させることによって、アシスト指令ＡＣとの干渉を抑制している。このため、ドライバが介入操作を行った時に、ドライバに違和感を与えることなく、目標追従制御からアシスト制御へ移行することができる。

また、電動ステアリングシステム１では、目標追従制御演算部３０で生成された追従指令ＴＣを直接制限するのではなく、目標追従制御演算部３０での演算で使用する内部値、ここでは積分演算の際に蓄積される値がガード値ＬＭを超えないように制限することによって、追従指令ＴＣを制限している。このため、積分演算におけるワインドアップが生じることを抑制することができ、滑らかで違和感のない介入を実現することができる。

また、追従指令ＴＣは、ガード値ＬＭ以上の大きな値となることがなく、ソフトウェアで処理を実現する場合にオーバーフローのおそれがないため、安全性の高いソフトウェア構造を構築することができる。

＜変形例＞
本実施形態では、制限演算器３４は、介入係数αからガード値ＬＭを求め、制限対象値ｕが許容範囲−ＬＭ〜ＬＭ内であれば、制限対象値ｕをそのまま、許容範囲−ＬＭ〜ＬＭ外であれば、制限対象値ｕをガード値±ＬＭに制限したものを出力ｙとしている。制限演算器３４での演算は、これに限るものではなく、例えば、単純に、制限対象値ｕに介入係数αを乗じたものを出力ｙとしてもよい。

この場合、図７に示すように、介入操作が検出され、介入係数αが１未満に設定されると、直ちに追従指令ＴＣの制限が開始される点以外は、上記実施形態と同様に動作するため、上記実施形態と同様の効果を、より簡易な演算によって実現することができる。

本実施形態では、目標追従制御演算部３０を、特性決定器３２と積分器３３とを備え、特性決定器３２は、ＰＩＤ制御の制御特性を決定するゲインを付与するように構成されているが、これに限るものではない。例えば、特性決定器３２として、位相進み遅れ補償器を用いたり、Ｈ∞制御で設計した制御器を用いたりする等してもよい。

［第２実施形態］
第２実施形態について説明する。
本実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。

第１実施形態では、制限演算器３４を、積分器３３を構成する加算器の出力が制限対象値ｕとなり、出力ｙが追従指令ＴＣとなるように配置している。
これに対して、本実施形態では、図８に示すように、制限演算器３４を、追従指令の前回値ＴＣ［ｎ−１］が制限対象値ｕとなり、出力ｙが加算器にて積分対象値ＴＭに加算される加算値となるように配置している。また、制限演算器３４には、介入係数αだけでなく、積分対象値ＴＭも入力されている。

そして、制限演算器３４では、図９に示すように、まず、制限対象値ｕ（追従指令の前回値ＴＣ［ｎ−１］）、介入係数α、積分対象値ＴＭを読み込み（Ｓ３１０）、第１実施形態と同様に、上限値ＣＬに介入係数αを乗じることでガード値ＬＭを算出する（Ｓ３２０）。

次に、制限対象値ｕと積分対象値ＴＭとの加算値の絶対値｜ｕ＋ＴＭ｜がガード値ＬＭ以上であるか否かを判断する（Ｓ３３０）。つまり、制限を加えないで演算すると、積分器３３を構成する加算器での加算結果が、追従指令ＴＣの許容範囲−ＬＭ〜ＬＭを超えてしまうか否かを判断する。

ｕ＋ＴＭが許容範囲内の値（｜ｕ＋ＴＭ｜＜ＬＭ）である場合（Ｓ３３０−ＮＯ）、制限対象値ｕを制限することなくそのまま出力ｙとして設定する（Ｓ３４０）。
ｕ＋ＴＭが許容範囲外の値（｜ｕ＋ＴＭ｜≧ＬＭ）である場合（Ｓ３３０−ＹＥＳ）、ｕ＋ＴＭが非負の値であるか否かを判断する（Ｓ３５０）。

ｕ＋ＴＭが非負の値である場合（Ｓ３５０−ＹＥＳ）、ガード値（許容範囲の上限値）ＬＭから積分対象値ＴＭを減じた結果を出力ｙとして設定する（Ｓ３６０）。これにより、積分器３３を構成する加算器での加算結果はＬＭとなる。

ｕ＋ＴＭが負の値である場合（Ｓ３５０−ＮＯ）、負のガード値（許容範囲の下限値）−ＬＭから積分対象値ＴＭを減じた結果を出力ｙとして設定する（Ｓ３７０）。これにより、積分器３３を構成する加算器での加算結果は−ＬＭとなる。

＜効果＞
本実施形態によれば、第１実施形態の場合と同様の作用効果を得ることができる。
＜変形例＞
本実施形態では、制限演算器３４は、介入係数αからガード値ＬＭを求め、制限対象値ｕと積分対象値ＴＭとの加算値が許容範囲−ＬＭ〜ＬＭ内であれば、制限対象値ｕをそのまま出力ｙとし、許容範囲−ＬＭ〜ＬＭ外であれば、積分器３３を構成する加算器での加算結果がガード値±ＬＭとなるように制限したものを出力ｙとしている。制限演算器３４での演算はこれに限るものではなく、例えば、単純に、制限対象値ｕに介入係数αを乗じたものを出力ｙとしてもよい。

［第３実施形態］
第３実施形態について説明する。
本実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。

第１実施形態とは異なり、本実施形態では、図１０に示すように、制限演算器３４を、特性決定器３２の出力が制限対象値ｕとなり、出力ｙが積分器３３を構成する加算器に供給される積分対象値ＴＭとなるように配置している。また、制限演算器３４には、介入係数αだけでなく、追従指令の前回値ＴＣ［ｎ−１］も入力されている。

そして、制限演算器３４では、図１１に示すように、まず、制限対象値ｕ（特性決定器３２の出力）、介入係数α、追従指令の前回値ＴＣ［ｎ−１］）を読み込み（Ｓ４１０）、第１実施形態と同様に、上限値ＣＬに介入係数αを乗じることでガード値ＬＭを算出する（Ｓ４２０）。

次に、制限対象値ｕと追従指令の前回値ＴＣ［ｎ−１］との加算値の絶対値｜ｕ＋ＴＣ［ｎ−１］｜がガード値ＬＭ以上であるか否かを判断する（Ｓ４３０）。つまり、制限を加えないで演算すると、積分器３３を構成する加算器での加算結果が追従指令ＴＣの許容範囲−ＬＭ〜ＬＭを超えてしまうか否かを判断する。

ｕ＋ＴＣ［ｎ−１］が許容範囲内の値（｜ｕ＋ＴＣ［ｎ−１］｜＜ＬＭ）である場合（Ｓ４３０−ＮＯ）、制限対象値ｕを制限することなくそのまま出力ｙとして設定する（Ｓ４４０）。

ｕ＋ＴＣ［ｎ−１］が許容範囲外の値（｜ｕ＋ＴＣ［ｎ−１］｜≧ＬＭ）である場合（Ｓ４３０−ＹＥＳ）、ｕ＋ＴＣ［ｎ−１］が非負の値であるか否かを判断する（Ｓ４５０）。

ｕ＋ＴＣ［ｎ−１］が非負の値である場合（Ｓ４５０−ＹＥＳ）、ガード値（許容範囲の上限値）ＬＭから追従指令の前回値ＴＣ［ｎ−１］を減じた結果を出力ｙとして設定する（Ｓ４６０）。これにより、積分器３３を構成する加算器での加算結果はＬＭとなる。

ｕ＋ＴＣ［ｎ−１］が負の値である場合（Ｓ４５０−ＮＯ）、負のガード値（許容範囲の下限値）−ＬＭから追従指令の前回値ＴＣ［ｎ−１］を減じた結果を出力ｙとして設定する（Ｓ４７０）。これにより、積分器３３を構成する加算器での加算結果は−ＬＭとなる。

＜効果＞
本実施形態によれば、第１実施形態の場合と同様の作用効果を得ることができる。
また、本実施形態では、上記実施形態と比較してより上流側で制限をかけるため、出力（ここでは積分対象値ＴＭ）を用いた他のアプリケーションが存在する場合に、そのアプリケーションへの干渉を抑制することができる。このような干渉極性効果があることから、ソフトウェアアーキテクチャの汎用性を向上させることができる。

［第４実施形態］
第４実施形態について説明する。
本実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。

第１実施形態とは異なり、本実施形態では、図１２に示すように、制限演算器３４を、減算器３１の出力が制限対象値ｕとなり、出力ｙが特性決定器３２の入力となるように配置している。また、制限演算器３４には、介入係数αだけでなく、追従指令の前回値ＴＣ［ｎ−１］も入力されている。

そして、制限演算器３４では、図１３に示すように、まず、制限対象値ｕ（特性決定器３２の出力）、介入係数α、追従指令の前回値ＴＣ［ｎ−１］）を読み込み（Ｓ５１０）、上限値ＣＬに介入係数αを乗じることでガード値ＬＭを算出すると共に、制限対象値ｕに特性決定器３２でのゲインＫ（固定値）を乗じることで積分対象値（特性決定器３２の出力）の推定値ｅＴＭを算出する（Ｓ５２０）。なお、実際のゲインＫは一定ではないが、ここでは一定であると見なして演算を実行する。

次に、推定値ｅＴＭと追従指令の前回値ＴＣ［ｎ−１］との加算値の絶対値｜ｅＴＭ＋ＴＣ［ｎ−１］｜がガード値ＬＭ以上であるか否かを判断する（Ｓ５３０）。つまり、制限演算器３４が制限を加えない場合に、積分器３３を構成する加算器での加算結果が追従指令ＴＣの許容範囲−ＬＭ〜ＬＭを超えてしまうか否かを判断する。

ｅＴＭ＋ＴＣ［ｎ−１］が許容範囲内の値（｜ｅＴＭ＋ＴＣ［ｎ−１］｜＜ＬＭ）である場合（Ｓ５３０−ＮＯ）、制限対象値ｕを制限することなくそのまま出力ｙとして設定する（Ｓ５４０）。

ｅＴＭ＋ＴＣ［ｎ−１］が許容範囲外の値（｜ｅＴＭ＋ＴＣ［ｎ−１］｜≧ＬＭ）である場合（Ｓ５３０−ＹＥＳ）、ｅＴＭ＋ＴＣ［ｎ−１］が非負の値であるか否かを判断する（Ｓ５５０）。

ｅＴＭ＋ＴＣ［ｎ−１］が非負の値である場合（Ｓ５５０−ＹＥＳ）、ガード値（許容範囲の上限値）ＬＭから追従指令の前回値ＴＣ［ｎ−１］を減じた値をゲインＫで除した結果を出力ｙとして設定する（Ｓ５６０）。これにより、積分器３３を構成する加算器での加算結果はＬＭと略同じ大きさとなる。

ｅＴＭ＋ＴＣ［ｎ−１］が負の値である場合（Ｓ５５０−ＮＯ）、負のガード値（許容範囲の下限値）−ＬＭから追従指令の前回値ＴＣ［ｎ−１］を減じた値をゲインＫで除した結果を出力ｙとして設定する（Ｓ５７０）。これにより、積分器３３を構成する加算器での加算結果は−ＬＭと略同じ大きさとなる。

＜効果＞
本実施形態によれば、第１実施形態の場合と同様の作用効果を得ることができる。
また、本実施形態では、上記実施形態と比較してより上流側で制限をかけるため、出力（ここでは目標角度θ^＊と実角度θの偏差）を用いた他のアプリケーションが存在する場合に、そのアプリケーションへの干渉を抑制することができる。このような干渉抑制効果があることから、ソフトウェアアーキテクチャの汎用性を向上させることができる。

［第５実施形態］
第５実施形態について説明する。
本実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。

第１実施形態とは異なり、本実施形態では、図１４に示すように、制限演算器３４を、目標角度θ^＊および実角度θが制限対象値ｕ１，ｕ２となり、出力ｙ１，ｙ２が減算器３１の入力となるように配置している。また、制限演算器３４には、介入係数αだけでなく、追従指令の前回値ＴＣ［ｎ−１］も入力されている。

そして、制限演算器３４では、図１５に示すように、まず、制限対象値ｕ１，ｕ２（目標角度θ^＊，実角度θ）、介入係数α、追従指令の前回値ＴＣ［ｎ−１］）を読み込み（Ｓ６１０）、上限値ＣＬに介入係数αを乗じることでガード値ＬＭを算出すると共に、制限対象値ｕ１から制限対象値ｕ２を減じた値に特性決定器３２でのゲインＫ（固定値）を乗じることで積分対象値（特性決定器３２の出力）の推定値ｅＴＭを算出する（Ｓ６２０）。なお、実際のゲインＫは一定ではないが、ここでは一定であると見なして演算を実行する。

次に、推定値ｅＴＭと追従指令の前回値ＴＣ［ｎ−１］との加算値の絶対値｜ｅＴＭ＋ＴＣ［ｎ−１］｜がガード値ＬＭ以上であるか否かを判断する（Ｓ６３０）。つまり、制限演算器３４が制限を加えない場合に、積分器３３を構成する加算器での加算結果が追従指令ＴＣの許容範囲−ＬＭ〜ＬＭを超えてしまうか否かを判断する。

ｅＴＭ＋ＴＣ［ｎ−１］が許容範囲内の値（｜ｅＴＭ＋ＴＣ［ｎ−１］｜＜ＬＭ）である場合（Ｓ６３０−ＮＯ）、制限対象値ｕ１，ｕ２を制限することなくそのまま出力ｙ１，ｙ２として設定する（Ｓ６４０）。

ｅＴＭ＋ＴＣ［ｎ−１］が許容範囲外の値（｜ｅＴＭ＋ＴＣ［ｎ−１］｜≧ＬＭ）である場合（Ｓ６３０−ＹＥＳ）、ｅＴＭ＋ＴＣ［ｎ−１］が非負の値であるか否かを判断する（Ｓ６５０）。

ｅＴＭ＋ＴＣ［ｎ−１］が非負の値である場合（Ｓ６５０−ＹＥＳ）、ガード値（許容範囲の上限値）ＬＭから追従指令の前回値ＴＣ［ｎ−１］を減じた値をゲインＫで除した結果に制限対象値ｕ２を加算した値を出力ｙ１とし、制限対象値ｕ２をそのまま出力ｙ２として設定する（Ｓ６６０）。これにより、積分器３３を構成する加算器での加算結果はＬＭと略同じ大きさとなる。

ｅＴＭ＋ＴＣ［ｎ−１］が負の値である場合（Ｓ６５０−ＮＯ）、負のガード値（許容範囲の下限値）−ＬＭから追従指令の前回値ＴＣ［ｎ−１］を減じた値をゲインＫで除した結果に制限対象値ｕ２を加算した値を出力ｙ１とし、制限対象値ｕ２をそのまま出力ｙ２として設定する（Ｓ６７０）。これにより、積分器３３を構成する加算器での加算結果は−ＬＭと略同じ大きさとなる。

＜効果＞
本実施形態によれば、第４実施形態の場合と同様の作用効果を得ることができる。
本実施形態では、Ｓ６６０、Ｓ６７０において、制限対象値ｕ１を制限しているが、制限対象値ｕ２を制限してもよい。この場合、Ｓ６６０では、ｙ１←ｕ１、ｙ２←ｕ１−（ＬＭ−ＴＣ［ｎ−１］）／Ｋとし、Ｓ６７０では、ｙ１←ｕ１、ｙ２←ｕ１−（−ＬＭ−ＴＣ［ｎ−１］）／Ｋとすればよい。

［第６実施形態］
第６実施形態について説明する。
本実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。

第１実施形態とは異なり、本実施形態では、図１６に示すように、積分器３３の前後に二つの制限演算器３４Ａ，３４Ｂを備えている。
制限演算器（以下「前置制限演算器」という）３４Ａは、特性決定器３２の出力が制限対象値ｕ１となり、出力ｙ１が積分対象値ＴＭ（積分器３３の入力）となるように配置され、介入係数α、追従指令ＴＣ［ｎ］が入力されている。

制限演算器（以下「後置制限演算器」という）３４Ｂは、積分器３３の出力が制限対象値ｕ２となり、出力ｙ２が追従指令ＴＣ［ｎ］となるように配置され、介入係数αが入力されている。

そして、前置制限演算器３４Ａでは、図１７に示すように、まず、制限対象値ｕ１（特性決定器３２の出力）、介入係数α、追従指令ＴＣ［ｎ］を読み込み（Ｓ７１０）、上限値ＣＬに介入係数αを乗じることでガード値ＬＭを算出する（Ｓ７２０）。

次に、追従指令の絶対値｜ＴＣ［ｎ］｜がガード値ＬＭ以上であるか否かを判断する（Ｓ７３０）。つまり、追従指令ＴＣ［ｎ］が許容範囲−ＬＭ〜ＬＭを超えているか否か判断する。

ＴＣ［ｎ］が許容範囲内の値（｜ＴＣ［ｎ］｜＜ＬＭ）である場合（Ｓ７３０−ＮＯ）、制限対象値ｕ１を制限することなくそのまま出力ｙ１として設定する（Ｓ７４０）。
ＴＣ［ｎ］が許容範囲外の値（｜ＴＣ［ｎ］｜≧ＬＭ）である場合（Ｓ７３０−ＹＥＳ）、出力ｙ１をゼロに設定する（Ｓ７５０）。

つまり、追従指令ＴＣが許容範囲外の時には、制限対象値ｕ１（すなわち、積分対象値ＴＭ）をゼロに設定することで、積分器３３の内部値の累積が進まないようにしている。
一方、後置制限演算器３４Ｂでは、図１８に示すように、まず、制限対象値ｕ２（積分器３３の出力）、介入係数αを読み込み（Ｓ８１０）、上限値ＣＬに介入係数αを乗じることでガード値ＬＭを算出する（Ｓ８２０）。

そして、制限対象値の絶対値｜ｕ２｜がガード値ＬＭ以上であるか否かを判断する（Ｓ８３０）。つまり、積分器３３での積分結果が許容範囲−ＬＭ〜ＬＭを超えてしまっているか否か判断する。

ｕ２が許容範囲内の値（｜ｕ２｜＜ＬＭ）である場合（Ｓ８３０−ＮＯ）、制限対象値ｕ２を制限することなくそのまま出力ｙ２として設定する（Ｓ８４０）。
ｕ２が許容範囲外の値（｜ｕ２｜≧ＬＭ）である場合（Ｓ８３０−ＹＥＳ）、ｕ２が非負の値であるか否かを判断する（Ｓ８５０）。

ｕ２が非負の値である場合（Ｓ８５０−ＹＥＳ）、ガード値（許容範囲の上限値）ＬＭを出力ｙ２として設定する（Ｓ８６０）。
ｕ２が負の値である場合（Ｓ８５０−ＮＯ）、負のガード値（許容範囲の下限値）−ＬＭを出力ｙ２として設定する（Ｓ８７０）。

＜効果＞
本実施形態によれば、第１実施形態の場合と同様の作用効果を得ることができる。
本実施形態では、制限演算器３４Ａ，３４Ｂにより複数箇所で制限演算を行うため、内部値がデータ化けする等して生じた異常値等に対しても、より確実に制限を加えることができる。

本実施形態では、前置制限演算器３４Ａを、特性決定器３２の出力（積分器３３の入力）を制限する箇所に配置しているが、この箇所の代わりに、図中の地点Ｐ１や地点Ｐ２に配置してもよい。具体的には、前置制限演算器３４Ａを地点Ｐ１に配置した場合、減算器３１の出力が制限対象値ｕ１となり、出力ｙ１が特性決定器３２の入力となる。この場合、前置制限演算器３４Ａでの処理内容は、図１７で示したものと同じである。

一方、前置制限演算器３４Ａを地点Ｐ２に配置した場合、目標角度θ^＊および実角度θが制限対象値ｕ１１，ｕ１２となり、出力ｙ１１，ｙ１２が減算器３１の入力となる。この場合、前置制限演算器３４Ａでの処理内容は、Ｓ７４０では、ｙ１１←ｕ１１，ｙ１２←ｕ１２となるように変更し、Ｓ７５０では、ｙ１１＝ｙ１２となるように変更すればよい。

［第７実施形態］
第７実施形態について説明する。
本実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。

第１実施形態では目標追従制御演算部３０として、特性決定器３２で目標角度θ^＊と実角度θの偏差にＰＩＤゲインを付与した後、積分器３３にて積分を行う制御構造のものを使用している。

これに対して本実施形態の目標追従制御演算部３０ａは、図１９に示すように、目標角度θ^＊に対する実角度の偏差を求める減算器３１と、減算器３１で求めた偏差から追従指令ＴＣの比例成分を演算する比例成分演算器３５と、減算器３１で求めた偏差から追従指令ＴＣの積分成分を演算する積分成分演算器３６と、減算器３１で求めた偏差から追従指令ＴＣの微分成分を演算する微分成分演算器３７と、各演算器３５〜３７での演算結果を加算して追従指令ＴＣを求める加算器３８と、介入係数αに従って、目標追従制御演算部３０での演算に使用される内部値を制限することによって、追従指令ＴＣを制限する制限演算器３９とを備えている。なお、各演算器３５〜３７はいずれも周知のものであるが、特に積分成分演算器３６については、一般的な積分制御を表す数式を、離散化のために双一次変換し、その変換により得られた数式に基づく制御構造を実現するものを用いている。

制限演算器３９は、比例成分演算器３５の出力を制限対象値ｕ１、微分成分演算器３７の出力を制限対象値ｕ３、積分成分演算器３６において、積分演算を実行する加算器の出力を制限対象値ｕ２とし、これらの出力ｙ１，ｙ２，ｙ３が加算器３８の入力となるように接続されている。

そして、制限演算器３９では、図２０に示すように、まず、制限対象値ｕ１〜ｕ３、介入係数αを読み込み（Ｓ９１０）、上限値ＣＬに介入係数αを乗じることでガード値ＬＭを算出する（Ｓ９２０）。

次に、制限対象値ｕ２（積分演算の内部値）の絶対値｜ｕ２｜がガード値ＬＭ以上であるか否かを判断する（Ｓ９３０）。
｜ｕ｜＜ＬＭである場合（Ｓ９３０−ＮＯ）、制限対象値ｕ１〜ｕ３を制限することなくそのまま出力ｙ１〜ｙ３として設定する（Ｓ９４０）。

｜ｕ｜≧ＬＭである場合（Ｓ９３０−ＹＥＳ）、制限対象値ｕ２が非負の値であるか否かを判断する（Ｓ９５０）。
制限対象値ｕ２が非負の値である場合（Ｓ９５０−ＹＥＳ）、制限対象値ｕ１，ｕ３に介入係数αを乗じた値を出力ｙ１，ｙ３とし、ガード値（許容範囲の上限値）ＬＭを出力ｙ３として設定する（Ｓ９６０）。

制限対象値ｕ２が負の値である場合（Ｓ９５０−ＮＯ）、制限対象値ｕ１，ｕ３に介入係数αを乗じた値を出力ｙ１，ｙ３とし、負のガード値（許容範囲の下限値）−ＬＭを出力ｙ３として設定する（Ｓ９７０）。

＜効果＞
本実施形態によれば、第１実施形態の場合と同様の作用効果を得ることができる。
また、本実施形態では、追従指令ＴＣの比例成分、積分成分、微分成分のそれぞれに制限をかけるため、これら出力（比例成分、積分成分、微分成分のいずれか）を用いた他のアプリケーションが存在する場合に、そのアプリケーションへの干渉を抑制することができる。このような干渉抑制効果があることから、ソフトウェアアーキテクチャの汎用性を向上させることができる。

［第８実施形態］
第８実施形態について説明する。
本実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。

第１実施形態では、介入検出部４０での検出結果を表す介入係数αに基づいて、目標追従制御演算部３０が、追従指令ＴＣを制限するように構成されている。
これに対して、本実施形態では、図２１に示すように、介入検出部４０ａでの検出結果を表す２種類の介入係数α，βを生成し、介入係数αに従って目標追従制御演算部３０の内部値を制限することによって追従指令ＴＣを制限すると同時に、介入係数βに従ってアシスト制御演算部２０ａの内部値を制限することによってアシスト指令ＡＣを制限する。

なお、追従制御演算部３０は、第１実施形態から第８実施形態で説明したいずれの構成を有していてもよい。
＜介入検出部＞
介入検出部４０ａは、図２２に示すように、まず、操舵トルクＴｓを読み込み（Ｓ１１０）、予め用意された変換テーブルに従って、読み込んだ操舵トルクＴｓの絶対値｜Ｔｓ｜に応じた介入係数α，βを算出する（Ｓ１２２）。

そして、介入検出部４０ａは、介入係数αを目標追従制御演算部３０に供給し、介入係数βをアシスト制御演算部２０ａに供給する。
ここで、介入係数αの算出に用いる変換テーブルは、介入検出部４０で説明したものと同様であるため説明を省略する。一方、介入係数βの算出に使用する変換テーブルは、｜Ｔｓ｜≦Ａではβ＝０を出力し、｜Ｔｓ｜≧Ｂではβ＝１を出力し、Ａ＜｜Ｔｓ｜＜Ｂでは｜Ｔｓ｜の増大に伴い、β＝０からβ＝１の範囲で単調増加する値を出力するように設定されている。つまり、介入検出部４０ａは、操舵トルクの絶対値｜Ｔｓ｜が大きいほど、すなわち、操舵介入の度合いが大きいほど、大きな値となる介入係数βを生成する。値Ａ，Ｂの意味は、介入検出部４０で説明したものと同様である。

つまり、介入係数α，βは、β＝（１−α）となる関係を有し、介入係数βは介入係数αに対して相補的な値をとるように設定されている。なお、介入係数α，βの関係は、これに限るものではなく、α＋β≦１の関係を満たしていればよい。

＜アシスト制御演算部＞
アシスト制御演算部２０ａは、図２３に示すように、第１実施形態におけるアシスト制御演算部２０と同様の機能を有する電流指令値演算器２１と、介入係数βに従って、アシスト制御演算部２０ａでの演算に関わる内部値を制限することによって、アシスト指令ＡＣを制限する制限演算器２２とを備えている。

制限演算器２２は、電流指令値演算器２１の出力を制限対象値ｕとし、自身の出力ｙがアシスト指令ＡＣとなるように接続されている。
そして、制限演算器２２では、図２４に示すように、まず、制限対象値ｕ（電流指令値演算器２１の出力）、介入係数βを読み込み（Ｓ１０１０）、予め設定されたアシスト指令の上限値ＡＬに介入係数βを乗じることでガード値ＬＭを算出する（Ｓ１０２０）。上限値ＡＬは、例えば、モータの定格電流に設定する。

そして、制限対象値ｕがガード値ＬＭ以上であるか否かを判断する（Ｓ１０３０）。つまり、電流指令値演算器２１での演算結果が許容範囲０〜ＬＭを超えてしまっているか否か判断する。

ｕ＜ＬＭである場合（Ｓ１０３０−ＮＯ）、制限対象値ｕを制限することなくそのまま出力ｙとして設定する（Ｓ１０４０）。
ｕ２≧ＬＭである場合（Ｓ１０３０−ＹＥＳ）、ガード値ＬＭを出力ｙとして設定する（Ｓ１０５０）。

＜効果＞
本実施形態では、ドライバによる介入操作を検出すると、その大きさ（ここでは操舵トルクＴｓの大きさ）に応じて、追従指令ＴＣを減少させると共に、アシスト指令ＡＣを増大させている。このように、本実施形態によれば、アシスト指令ＡＣおよび追従指令ＴＣの制限を連動させているため、ドライバが介入操作を行った時に、ドライバに違和感を与えることなく、目標追従制御からアシスト制御へ移行する（ドライバオーバーライドを実現する）ことができると共に、アシスト指令ＡＣと追従指令ＴＣを加算した駆動指令ＤＣの範囲も制限されるため、モータ６の能力を最大限に発揮させることができる。

また、本実施形態では、アシスト指令ＡＣと追従指令ＴＣの両方を制限しているため、アシスト制御より追従制御を優先する等の制御を実現することもできる。このような制御は、例えば、緊急回避など事故を避けるため、ドライバの意志に関係なく操舵する場合等に有用である。

＜変形例＞
アシスト制御演算部２０ａの構成は、上述したものに限るものではない。例えば、図２５に示すように、上述した制限演算器２２の代わりに、電流指令値演算器２１の出力を、固定のガード値を用いて制限する電流制限機構２３と、電流制限機構２３の出力に介入係数βを乗じたものをアシスト指令ＡＣとして出力する乗算器２４とによって構成してもよい。

［第９実施形態］
第９実施形態について説明する。
本実施形態は、基本的な構成は第８実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。

第８実施形態では、アシスト制御演算部２０ａは、介入検出部４０ａが生成する介入係数βに従ってアシスト指令ＡＣを制限している。
これに対して、本実施形態では、図２６に示すように、アシスト制御演算部２０ｂは、介入検出部４０ａが生成する介入係数βに加えて、目標追従制御演算部３０が生成する追従指令ＴＣに従って、アシスト指令ＡＣを制限する。

＜アシスト制御演算部＞
アシスト制御演算部２０ｂは、図２７に示すように、電流指令値演算器２１と、介入係数βおよび追従指令ＴＣに従って、アシスト制御演算部２０ｂでの演算に関わる内部値を制限することによって、アシスト指令ＡＣを制限する制限演算器２５とを備えている。

制限演算器２５は、電流指令値演算器２１の出力を制限対象値ｕとし、出力ｙがアシスト指令ＡＣとなるように接続されている。
そして、制限演算器２５では、図２８に示すように、まず、制限対象値ｕ（電流指令値演算器２１の出力）、介入係数β、追従指令ＴＣを読み込み（Ｓ１１１０）、上限値ＡＬから、追従指令ＴＣと介入係数βとの乗算値を減じることでガード値ＬＭを算出する（Ｓ１１２０）。

制限対象値ｕがガード値ＬＭ以上であるか否かを判断し（Ｓ１１３０）、ｕ＜ＬＭである場合（Ｓ１１３０−ＮＯ）、制限対象値ｕを制限することなくそのまま出力ｙとして設定し（Ｓ１１４０）、ｕ≧ＬＭである場合（Ｓ１１３０−ＹＥＳ）、ガード値ＬＭを出力ｙとして設定する（Ｓ１１５０）。

＜効果＞
本実施形態によれば、第８実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
［第１０実施形態］
本実施形態は、基本的な構成は第８実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。

第８実施形態では、介入検出部４０ａが操舵トルクＴｓに従って、介入係数α，βを算出している。
これに対して、本実施形態では、図２９に示すように、介入検出部４０ｂは、危険度判定部１７での判定結果を表す危険度Ｄに従って介入係数α，βを生成する。

＜危険度判定部＞
危険度判定部１７は、例えば、ＰＣＳ（プリクラッシュシステム）による停止制御実行要求フラグ、レインセンサによる降雨判定、照度センサによる明るさ判定等、公知の車載制御システムや車載センサから取得される走行の安全性に関わる情報に基づいて、危険度Ｄを算出する。この危険度Ｄの算出には様々な手法があり、ここでは、その算出方法は問わないため、具体的な算出方法についての説明は省略する。但し、ここでは、安全性が低いほど、危険度Ｄは大きな値となるものとする。

＜介入検出部＞
介入検出部４０ｂは、図３０に示すように、まず、危険度Ｄを読み込み（Ｓ１１２）、予め用意された変換テーブルに従って、読み込んだ危険度Ｄに応じた介入係数α，βを算出する（Ｓ１２２）。

そして、介入検出部４０ｂは、介入係数αを目標追従制御演算部３０に供給し、介入係数βをアシスト制御演算部２０ａに供給する。
ここで、介入係数αの算出に用いる変換テーブルは、操舵トルクの絶対値｜Ｔｓ｜の代わりに、危険度Ｄが用いられている点、および介入係数α，βが相互に入れ替わった特性となっている以外は、介入検出部４０ａで説明したものと同様である。つまり、介入検出部４０ｂは、危険度Ｄが大きいほど大きな値となる介入係数αと、危険度Ｄが大きいほど小さな値となる介入係数βを生成する。

＜動作＞
このような介入検出部４０ｂを備えた電動ステアリングシステム１では、ドライバによる操舵が行われている場合、危険度ＤがＤ≦Ａであれば、介入係数α，βは、α＝１、β＝０となり、システムの介入がなく、アシスト制御のみが実行される状態となる。

危険度ＤがＡ＜Ｄ＜Ｂであれば、介入係数α，βは、危険度Ｄに応じた０〜１の間の値に設定される。但し、α＋β≦１の関係は保持される。つまり、危険度Ｄが増大するに従い、アシスト制御によって発生するアシストトルクより、目標追従制御によって発生する自動操舵トルクの比率が増大することによって、ドライバの操舵にシステムが介入する割合が増大する。

危険度ＤがＤ≧Ｂであれば、介入係数α，βは、α＝０、β＝１となり、ドライバの介入が困難で、目標追従制御のみが実行される状態となる。
つまり、ドライバによって、危険度Ｄを高めるような操舵が実行されることを困難にする制御が実行されることになる。

＜効果＞
本実施形態によれば、アシスト指令ＡＣと追従指令ＴＣの制限を連動させることで、違和感のないシステム介入を実現することができると共に、アシスト指令ＡＣと追従指令ＴＣを加算した駆動指令ＤＣの範囲も制限されるため、モータ６の能力を最大限に発揮させることができる。

ここでは、第８実施形態の構成を前提として、介入検出部４０ｂが介入係数α，βをいずれも生成する場合について説明したが、第１〜第７実施形態の構成を前提として介入係数αだけを生成するように構成してもよい。

［第１１実施形態］
本実施形態は、基本的な構成は第８実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。

第８実施形態では、介入検出部４０ａが操舵トルクＴｓに従って、介入係数α，βを算出している。
これに対して、本実施形態では、図３１に示すように、操舵トルクＴｓ、危険度判定部１７での判定結果を表す危険度Ｄ、優先度設定部１８での設定内容を表す優先度Ｐに従って、介入検出部４０ｃが介入係数α，βを生成する。

なお、危険度判定部１７については、第１０実施形態で説明したものと同様であるため説明を省略する。
＜優先度設定部＞
優先度設定部１８は、ドライバによる手動操舵（アシスト制御）と、システムによる自動操舵（目標追従制御）とのうち、どちらをどの程度優先するかを表す優先度Ｐを設定する。優先度Ｐは、固定値でもよいが、危険度Ｄの変化速度や、モータ速度ωによって変化させてもよい。但し、優先度Ｐは、０≦Ｐ≦１の値をとり、Ｐが大きいほど、ドライバを優先させる度合いが大きくなる。

＜介入検出部＞
介入検出部４０ｃは、図３２に示すように、まず、操舵トルクＴｓ，危険度Ｄ，優先度Ｐを読み込む（Ｓ１１４）。

次に、予め用意された変換テーブルに従って、操舵トルクＴｓに応じたドライバ側介入係数α_Ｄ，β_Ｄ、および危険度Ｄに応じたシステム側介入係数α_Ｓ，β_Ｓを算出する（Ｓ１２４）。

なお、ドライバ側介入係数α_Ｄ，β_Ｄの算出に用いる変換テーブルは、第８実施形態において介入係数α，βの算出に使用するもの（図２２参照）と同様であり、システム側介入係数α_Ｓ，β_Ｓの算出に用いる変換テーブルは、第１０実施形態において介入係数α，βの算出に使用するもの（図３０参照）と同様である。つまり、操舵トルクの絶対値｜Ｔｓ｜が大きいほど、ドライバ側介入係数α_Ｄは小さな値、ドライバ側介入係数β_Ｄは大きな値となり、危険度Ｄが大きいほど、システム側介入係数α_Ｓは大きな値、システム側介入係数β_Ｓは小さな値となる。

次に、算出されたドライバ側介入係数α_Ｄ，β_Ｄ、システム側介入係数α_Ｓ，β_Ｓ、および優先度Ｐに用い、（１）（２）式に従って介入係数α，βを算出する（Ｓ１３０）。
α＝Ｐα_Ｄ＋（１−Ｐ）α_Ｓ （１）
β＝Ｐβ_Ｄ＋（１−Ｐ）β_Ｓ （２）
そして、介入検出部４０ｃは、介入係数αを目標追従制御演算部３０に供給し、介入係数βをアシスト制御演算部２０ａに供給する。

＜効果＞
本実施形態によれば、ドライバによる介入とシステムによる介入を、優先度Ｐを用いて調停しているため、アシスト制御と目標追従制御の切替をドライバに違和感を与えることなくシームレスに実現することができる。

［第１２実施形態］
本実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。

第１実施形態では、介入検出部４０は、単一の変換マップを用いて、操舵トルクＴｓから介入係数αを算出している。
これに対して、本実施形態では、ドライバ介入時（目標追従制御→アシスト制御）と、目標追従制御への復帰時（アシスト制御→目標追従制御）とで、使用する変換マップを切り替えている。

＜介入検出部＞
介入検出部４０は、図３３に示すように、まず、操舵トルクＴｓを読み込み（Ｓ１１０）、アシスト制御と目標追従制御の制御状態が、目標追従制御への復帰中であるか否かを判断する（Ｓ１１６）。

目標追従制御への復帰中であるか否かの判断は、例えば、トルクセンサ４にて検出される操舵トルクＴｓの変化速度（微分値）の符号が反転したタイミング、または、制限演算器３４による制限が行われている状態から制限が行われていない状態に変化したタイミング（例えば、図５ではＳ２３０、図９ではＳ３３０、図１１ではＳ４３０、図１３ではＳ５３０、図１５ではＳ６３０、図１８ではＳ８３０、図２０ではＳ９３０での判定がＹＥＳからＮＯに変化したタイミング）を起点として、一定時間（例えば、数秒〜十数秒程度）が経過するまでの間を、復帰中と判断する。

目標追従制御への復帰中でなければ（Ｓ１１６−ＮＯ）、予め用意された通常用の変換テーブルに従って、読み込んだ操舵トルクＴｓに応じた介入係数αを算出する（Ｓ１２０）。なお、通常用の変換テーブルは、第１実施形態で用いるもの（図３参照）と同様である。

一方、目標追従制御への復帰中であれば（Ｓ１１６−ＹＥＳ）、予め用意された復帰用の変換テーブルに従って、読み込んだ操舵トルクＴｓに応じた介入係数αを算出する（Ｓ１２６）。

そして、介入検出部４０は、Ｓ１２０またはＳ１２６にて算出された介入係数αを目標追従制御演算部３０に供給する。
ここで、復帰用の変換テーブルは、｜Ｔｓ｜＝０ではα＝１、｜Ｔｓ｜≧Ｂではα＝０となり、０＜｜Ｔｓ｜＜Ｂでは、｜Ｔｓ｜が減少するほど、指数関数的に（あるいは反比例して）αが増大するように設定されている。

つまり、ドライバ介入によりアシスト制御が優位になった状態から、ドライバ介入から開放されて目標追従制御に復帰する時に、操舵トルクの絶対値｜Ｔｓ｜は、減少する方向に変化する。この時に、復帰用の変換テーブルを用いることにより、通常用の変換テーブルを用いる場合より、介入係数αの増加が緩やかになる。

＜効果＞
本実施形態によれば、応答性の高い目標追従制御への復帰が緩やかに行われ、目標追従制御の目標値に向けて急激に自動操舵されることが抑制されるため、ドライバに違和感を与えることなくアシスト制御から目標追従制御への切替を実現することができる。

［第１３実施形態］
本実施形態は、基本的な構成は第１２実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。

第１２実施形態では、介入検出部４０は、目標追従制御への復帰時に、通常用の変換マップとは異なる復帰用の変換マップを用いて、操舵トルクＴｓから介入係数αを算出している。

これに対して、本実施形態では、変換マップを切り替えるのではなく、変換マップを用いて算出して介入係数αにローパスフィルタを作用させることで、復帰用の変換マップと同様の作用効果を実現している。

＜介入検出部＞
介入検出部４０は、図３４に示すように、まず、操舵トルクＴｓを読み込み（Ｓ１１０）、予め用意された変換テーブルに従って、読み込んだ操舵トルクＴｓに応じた介入係数αを算出する（Ｓ１２０）。

アシスト制御と目標追従制御の制御状態が、目標追従制御への復帰中であるか否かを判断する（Ｓ１４０）。この判断は、第１２実施形態で説明したＳ１１６での処理と同様である。

目標追従制御への復帰中でなければ（Ｓ１４０−ＮＯ）、Ｓ１２０での算出結果を、そのまま介入係数αとして出力する。
目標追従制御への復帰中であれば（Ｓ１４０−ＹＥＳ）、Ｓ１２０での算出結果にローパスフィルタを作用させたものを介入係数αとして出力する（Ｓ１５０）。

なお、ローパスフィルタは、カットオフ周波数を、平均的なドライバの操舵速度（例えば、０．１Ｈｚ程度）に設定する。
＜効果＞
本実施形態によれば、第１２実施形態と比較して、使用する変換マップの数を減らすことができるため、簡易な構成かつ少ない演算負荷で、同様の効果を得ることができる。

なお、ローパスフィルタのカットオフ周波数は、例えば、第１０実施形態等で説明した危険度Ｄに応じて変化させてもよい。具体的には、危険度Ｄが高い程、カットオフ周波数も高くする。更に、危険度Ｄが最大の時には、ローパスフィルタ演算を実行しないように構成してもよい。この場合、ドライバの操舵では危険を回避することが困難な状況の時に、速やかに、目標操舵制御へ復帰させることができる。

［他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることはいうまでもない。

（１）上記実施形態では、目標追従制御として、レーンキープ制御を行う場合を例示したが、これに限るものではなく、例えば、モータ回転角度、ステアリング回転角度、ヨーレートセンサ、タイヤ転舵角と目標値との偏差、カメラ，レーザレーダ，ミリ波レーダ等によって得られる目標位置との横変位、ＧＰＳ等によって得られる目標軌跡との偏差、道路形状によって得られる曲率との偏差に基づいて自動操舵トルクを発生させる制御であればよい。

（２）上記実施形態では、操舵トルク（トルクセンサの出力）に基づいてドライバによる介入を検出しているがこれに限るものではなく、周知の操舵介入検出（判定）方法を用いることができる。例えば、目標追従制御における目標値と検出値との偏差や、その偏差とモータ回転角速度やトルクセンサの出力との組合せ等から検出，判定するようにしてもよい。

（３）一つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分散させたり、複数の構成要素が有する機能を一つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。

１…電動ステアリングシステム ４…トルクセンサ ６…モータ １１…車速センサ ２０，２０ａ，２０ｂ…アシスト制御演算部 ２１…電流指令値演算器 ２２，２５…制限演算器 ２３…電流制限機構 ２４…乗算器 ３０…目標追従制御演算部 ３１…減算器 ３２…特性決定器 ３３…積分器 ３４，３４Ａ，３４Ｂ，３９…制限演算器 ３５…比例成分演算器 ３６…積分成分演算器 ３７…微分成分演算器 ３８…加算器 ４０，４０ａ，４０ｂ…介入検出部 ５０…加算器 ６０…モータ駆動回路 １００…操舵系メカ

Claims (11)

1. 操舵トルクの検出値に応じて操舵負荷を軽減するアシストトルクを発生させるためのアシスト指令を生成するアシスト制御手段（２０、２０ａ、２０ｂ）と、
   操舵に関わる物理量の目標値を取得し、該目標値に前記物理量の検出値を追従させる自動操舵トルクを発生させるための追従指令を生成する追従制御手段（３０）と、
   前記アシストトルクおよび前記自動操舵トルクを発生させるモータ（６）を、前記アシスト指令および前記追従指令の加算値に従って駆動するモータ駆動手段（６０）と、
   ドライバによる追従制御への介入もしくは前記目標値の生成に関わるシステムによるアシスト制御への介入を検出する介入検出手段（４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ）と、
   を備え、
   前記アシスト制御手段および前記追従制御手段のうち少なくとも一方を対象手段として、該対象手段に、前記介入検出手段で検出される介入の程度に応じて、前記自動操舵トルクに対する前記アシストトルクの比率が変化するように、前記対象手段で使用される内部値を制限する制限手段（３４、３４Ａ／３４Ｂ、３９、２２、２３／２４、２５）を設けたことを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記介入検出手段（４０，４０ａ）は、ドライバによる追従制御への介入を検出し、
   前記制限手段は、前記介入検出手段（４０）で検出される介入の程度が大きいほど前記自動操舵トルクに対する前記アシストトルクの比率が増大するように、前記内部値を制限することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記介入検出手段（４０ｂ）は、システムによるアシスト制御への介入を検出し、
   前記制限手段は、前記介入検出手段で検出される介入の程度が大きいほど前記アシストトルクに対する前記自動操舵トルクの比率が増大するように、前記内部値を制限することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
4. 前記介入検出手段（４０ｃ）は、ドライバによる追従制御への介入、およびシステムによるアシスト制御への介入をいずれも検出し、
   前記制限手段は、前記介入検出手段で検出されるドライバによる追従制御への介入の程度が大きいほど前記アシストトルクに対する前記自動操舵トルクの比率が増大し、前記介入検出手段で検出されるシステムによるアシスト制御への介入の程度が大きいほど前記アシストトルクに対する前記自動操舵トルクの比率が増大するように、前記内部値を制限することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
5. 前記制限手段は、前記アシスト指令および前記追従指令の加算値が、前記モータの制御で許容される範囲内の値となるように制限を加えることを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
6. 前記制限手段は、前記介入検出手段で検出された介入の程度に応じて前記内部値の許容範囲を設定し、前記内部値が前記許容範囲内の値となるように前記内部値を制限することを特徴とする請求項２ないし請求項５のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
7. 前記制限手段は、前記介入検出手段で検出された介入の程度を表す係数を前記内部値に乗じることで前記内部値を制限することを特徴とする請求項２ないし請求項６のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
8. 前記追従制御手段は、
   前記物理量の目標値と該物理量の検出値との偏差を演算する偏差演算手段（３１）と、
   前記偏差演算手段の出力値を用いて制御特性を決定づける特性決定手段（３２）と、
   前記特性決定手段の出力値を積分して前記追従指令を生成する積分手段（３３）と、
   を備え、
   前記制限手段は、前記物理量の目標値、前記前記物理量の検出値、前記偏差演算手段の出力値、前記特性決定手段の出力値、前記積分手段で積分された積分値、前記積分手段での積分の際に前記特性決定手段の出力値に加算される前記積分値の前回値のいずれか１つ以上を制限することを特徴とする請求項６または請求項７に記載のモータ制御装置。
9. 前記追従制御手段は、
   前記物理量の目標値と該物理量の検出値との偏差を演算する偏差演算手段（３１）と、
   前記偏差に比例した比例値を生成する比例値生成手段（３５）と、
   前記偏差を積分した積分値を生成する積分値生成手段（３６）と、
   前記偏差を微分した微分値を生成する微分値生成手段（３７）と、
   前記比例値、積分値、微分値を加算して前記追従指令を生成する加算手段（３８）と、
   を備え、
   前記制限手段（３９）は、前記比例値、微分値、および前記積分値生成手段の内部値を制限することを特徴とする請求項６または請求項７に記載のモータ制御装置。
10. 前記追従制御手段は、
    前記物理量の目標値と該物理量の検出値との偏差を演算する偏差演算手段（３１）と、
    前記偏差演算手段の出力値を用いて制御特性を決定づける特性決定手段と、
    前記特性決定手段の出力値を積分して前記追従指令を生成する積分手段（３３）と、
    を備え、
    前記制限手段は、
    前記介入検出手段で検出されたドライバによる介入の程度に応じて前記追従指令の許容範囲を設定し、前記追従指令が前記許容範囲内の値となるように前記積分手段の出力を制限する後置制限手段（３４Ｂ）と、
    前記追従指令が前記許容範囲の境界を表すガード値以上である場合に、前記積分手段の入力がゼロとなるように、前記物理量の目標値、前記前記物理量の検出値、前記偏差演算手段の出力値、前記特性決定手段の出力値のいずれかを制限する前値制限手段（３４Ａ）と、
    からなることを特徴とする請求項２ないし請求項５のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
11. 前記制限手段（２２，２３，２４，２５）は、前記アシスト制御手段の出力となるアシスト指令を制限することを特徴とする請求項２ないし請求項１０のいずれか１項に記載のモータ制御装置。

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