JP2015227076A - Steering device for steer-by-wire vehicle and steering control method for steer-by-wire vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ステアリングとタイヤの機械的な連結がないステアバイワイア式の車両の転舵制御に適したステアバイワイア車両の操舵装置およびステアバイワイア車両の操舵制御方法に関するものである。 The present invention relates to a steering device for a steer-by-wire vehicle and a steering control method for a steer-by-wire vehicle that are suitable for steering control of a steer-by-wire type vehicle that does not mechanically connect a steering and a tire.
ステアバイワイア車両の転舵角制御においては、2自由度制御を用いて、車速が所定値以下のときに、フィードバックの定常ゲインを有限値に設定する方式が知られている(例えば、特許文献1参照)。 In steering angle control of steer-by-wire vehicles, a method is known in which the steady-state gain of feedback is set to a finite value when the vehicle speed is a predetermined value or less using two-degree-of-freedom control (for example, Patent Document 1). reference).
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
特許文献1に記載の車両用操舵制御装置では、縁石への接触等の外乱は、考慮されている。しかしながら、タイヤを転舵することにより発生する路面からの反力は、考慮されておらず、常に路面反力分の誤差が発生する。このため、目標転舵角に対する応答性が低下してしまうおそれがあった。
However, the prior art has the following problems.
In the vehicle steering control device described in Patent Document 1, disturbances such as contact with the curb are taken into consideration. However, the reaction force from the road surface generated by turning the tire is not taken into consideration, and an error corresponding to the road surface reaction force always occurs. For this reason, there exists a possibility that the responsiveness with respect to a target turning angle may fall.
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、路面反力分の誤差に起因して目標転舵角に対する応答性が低下することを抑制することのできるステアバイワイア車両の操舵装置およびステアバイワイア車両の操舵制御方法を得ることを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problem, and a steer-by-wire vehicle that can suppress a decrease in responsiveness to a target turning angle due to an error in road surface reaction force. An object of the present invention is to obtain a steering control method and a steering control method for a steer-by-wire vehicle.
本発明に係る操舵装置は、ハンドルとタイヤとが機械的に切り離されているステアバイワイア車両の操舵装置であって、タイヤの転舵角の測定値を含む状態量を、タイヤの転舵状態量として検出する転舵状態量検出部と、目標転舵角に基づき、タイヤの転舵角および転舵角加速度のそれぞれの転舵応答推定値を含む応答量を、転舵アクチュエータによりタイヤを転舵した際の転舵応答量として推定する転舵応答推定部と、転舵状態量検出部により検出された転舵状態量と、転舵応答推定部により推定された転舵応答量とに基づいて、目標転舵角に応じてタイヤを転舵制御するための転舵アクチュエータの指令値を演算する指令値演算部と、前回の制御サイクルにおいて転舵応答推定部により推定された転舵応答量に含まれる転舵角の転舵応答推定値に基づいて、タイヤに発生する路面反力を推定し、今回の制御サイクルで使用する路面反力推定値として転舵応答推定部に対して出力する路面反力推定部とを備え、転舵応答推定部は、今回の制御サイクルにおいて、目標転舵角、および路面反力推定部から取得した路面反力推定値に基づいて、転舵応答量を推定するものである。 A steering device according to the present invention is a steering device for a steer-by-wire vehicle in which a steering wheel and a tire are mechanically separated from each other, and a state quantity including a measured value of a tire turning angle is calculated as a steering state quantity of the tire. The steering state quantity detection unit that detects the steering amount and the response amount including the estimated turning response values of the turning angle and turning angular acceleration of the tire based on the target turning angle, the turning actuator steers the tire. Based on the steering response amount estimated by the steering response estimation unit, the steering response amount estimated by the steering response estimation unit A command value calculation unit that calculates a command value of a steering actuator for steering control of the tire according to the target steering angle, and a steering response amount estimated by the steering response estimation unit in the previous control cycle Steering response of included steering angle A road surface reaction force estimation unit that estimates a road surface reaction force generated in a tire based on a constant value and outputs it to a steering response estimation unit as a road surface reaction force estimation value used in the current control cycle. The response estimation unit estimates the steering response amount based on the target turning angle and the road surface reaction force estimated value acquired from the road surface reaction force estimation unit in the current control cycle.
また、本発明に係るステアバイワイア車両の操舵制御方法は、ハンドルとタイヤとが機械的に切り離されているステアバイワイア車両の操舵制御を実行する制御ユニットを備えた操舵装置に適用されるステアバイワイア車両の操舵制御方法であって、制御ユニットにおいて、タイヤの転舵角の測定値を含む状態量を、転舵状態量検出部を介してタイヤの転舵状態量として取得する転舵状態量検出ステップと、目標転舵角に基づき、タイヤの転舵角および転舵角加速度のそれぞれの転舵応答推定値を含む応答量を、転舵アクチュエータによりタイヤを転舵した際の転舵応答量として推定する転舵応答推定ステップと、転舵状態量検出ステップにより検出された転舵状態量と、転舵応答推定ステップにより推定された転舵応答量とに基づいて、目標転舵角に応じてタイヤを転舵制御するための転舵アクチュエータの指令値を演算する指令値演算ステップと、前回の制御サイクルにおいて転舵応答推定ステップにより推定された転舵応答量に含まれる転舵角の転舵応答推定値に基づいて、タイヤに発生する路面反力を推定し、今回の制御サイクルで使用する路面反力推定値を算出する路面反力推定ステップとを備え、転舵応答推定ステップは、今回の制御サイクルにおいて、目標転舵角、および路面反力推定ステップから取得した路面反力推定値に基づいて、転舵応答量を推定するものである。 In addition, the steering control method for a steer-by-wire vehicle according to the present invention is applied to a steering device including a control unit that performs steering control of the steer-by-wire vehicle in which a steering wheel and a tire are mechanically separated. In the steering control method, the control unit obtains a state quantity including a measured value of the tire turning angle as a tire turning state quantity via the turning state quantity detection unit. Based on the target turning angle, the response amount including the estimated turning response values of the turning angle and turning angular acceleration of the tire is estimated as the turning response amount when the tire is turned by the turning actuator. Based on the turning response estimation step, the turning state amount detected by the turning state amount detection step, and the turning response amount estimated by the turning response estimation step. Included in the command value calculation step for calculating the command value of the steering actuator for steering control of the tire according to the steering angle, and the steering response amount estimated by the steering response estimation step in the previous control cycle A road surface reaction force estimation step for estimating a road surface reaction force generated in a tire based on a steering response estimation value of a steering angle and calculating a road surface reaction force estimation value used in the current control cycle, The response estimation step estimates the steering response amount based on the target turning angle and the road surface reaction force estimation value acquired from the road surface reaction force estimation step in the current control cycle.
本発明によれば、転舵応答量の推定値に基づいて路面反力を推定し、転舵用アクチュエータへの指令トルクを演算することにより、目標転舵角に対する実転舵角の応答性を高めることが可能となる。この結果、路面反力分の誤差に起因して目標転舵角に対する応答性が低下することを抑制することのできるステアバイワイア車両の操舵装置およびステアバイワイア車両の操舵制御方法を得ることができる。 According to the present invention, the road surface reaction force is estimated based on the estimated value of the steering response amount, and the command torque to the steering actuator is calculated, whereby the response of the actual turning angle to the target turning angle is obtained. It becomes possible to raise. As a result, it is possible to obtain a steer-by-wire vehicle steering device and a steer-by-wire vehicle steering control method that can suppress a decrease in responsiveness to a target turning angle due to an error in road surface reaction force.
以下、本発明のステアバイワイア車両の操舵装置およびステアバイワイア車両の操舵制御方法の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
本発明は、前回の制御サイクルにおいて推定された転舵応答量の推定値に基づいて路面反力を推定し、このようにして推定された路面反力を活用して今回の制御サイクルにおいて推定した転舵応答量を用いて、操舵トルク指令値を算出する構成を備えたことを技術的特徴としている。
Hereinafter, preferred embodiments of a steering device for a steer-by-wire vehicle and a steering control method for a steer-by-wire vehicle according to the present invention will be described with reference to the drawings.
The present invention estimates the road surface reaction force based on the estimated value of the steering response amount estimated in the previous control cycle, and estimated in the current control cycle using the road surface reaction force thus estimated. A technical feature is that the steering torque command value is calculated using the turning response amount.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1によるハンドルとタイヤとが機械的に切り離されているステアバイワイア車両の操舵装置を示す構成図である。図1において、転舵アクチュエータとしての転舵用モータ1は、コラム軸とラック軸からなる転舵機構部2と連結されており、制御ユニット10からの指令値により駆動される。転舵機構部2には、左右一対のタイヤ3が設けられている。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a steering device for a steer-by-wire vehicle in which a handle and a tire are mechanically separated according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, a steering motor 1 as a steering actuator is connected to a steering mechanism portion 2 including a column shaft and a rack shaft, and is driven by a command value from a
転舵用モータ1には、モータ回転角度に応じた信号を発生する角度センサ(転舵状態量検出部4に相当)が設けられており、制御ユニット10は、この角度センサの検出値に基づいて、ギア比等を考慮して、タイヤの転舵角を検出する。この例では、角度センサとしてレゾルバが用いられている。なお、転舵状態量検出部4としては、例えば、エンコーダ等を用いてもよいし、転舵角が分かる代替手段として、ラック軸の移動量を検出してもよい。
The steered motor 1 is provided with an angle sensor (corresponding to the steered state amount detection unit 4) that generates a signal corresponding to the motor rotation angle, and the
図1に示した本実施の形態1における制御ユニット10は、転舵応答推定部11、路面反力推定部12、および指令値演算部13を含んで構成されている。
The
転舵応答推定部11は、図示しない目標転舵角生成部により生成された目標転舵角δ*に対して制御を行った場合の制御応答を推定する。具体的には、転舵応答推定部11は、目標転舵角δ*に対する制御応答として、タイヤの転舵角δaおよび転舵角加速度αaを推定する。この転舵角δaおよび転舵角加速度αaが転舵応答量に相当する。なお、この転舵応答量としては、上述のように、目標転舵角δ*に対する回転に関する応答が分かればよく、例えば、ラック軸の移動量を推定してもよい。
The turning
路面反力推定部12は、タイヤの転舵角に応じて発生する路面反力Trを推定する。具体的には、制御ユニット10における前回の制御サイクルで推定された転舵角δaに基づいて、発生する路面反力Trを演算し、演算結果を転舵応答推定部11に対して出力する。
The road surface reaction
指令値演算部13は、転舵応答推定部11により推定された転舵角δaと、転舵状態量検出部4により検出されたタイヤの実転舵角δとに基づき、転舵用モータ1への指令値としての指令トルクτ*を演算する。
The command
次に、フローチャートを用いて、本実施の形態1における転舵応答推定部11および路面反力推定部12の一連動作について説明する。図2は、本発明の実施の形態1に係る転舵応答推定部11および路面反力推定部12における一連動作を示すフローチャートである。
Next, a series of operations of the turning
まず始めに、ステップS100において、路面反力推定部12は、制御ユニット10による前回の制御サイクルにおいて転舵応答推定部11で推定された推定転舵角δaを読み出す。
First, in step S100, the road surface reaction
次に、ステップS101において、路面反力推定部12は、先のステップS100で読み出した前回の制御サイクルにおける推定転舵角δaに基づいて、路面反力Trを推定する。具体的には、路面反力推定部12は、前回の制御サイクルで推定した転舵角δaに対して、あらかじめ定められた比例ゲインKalignを乗じて、路面反力の推定値Trを算出する。
Next, in step S101, the road surface reaction
次に、ステップS102において、転舵応答推定部11は、目標転舵角δ*と前回の制御サイクルで推定した転舵角δaとの偏差dδaを演算する。そして、ステップS103において、転舵応答推定部11は、転舵応答量のうちの転舵角加速度αaを推定する。
Next, in step S102, the turning
具体的には、転舵応答推定部11は、偏差dδaに対して、あらかじめ定められた比例ゲインGaを乗じて、目標転舵トルクτ*を算出する。そして、転舵応答推定部11は、算出した目標転舵トルクτ*と、路面反力推定部12で算出された路面反力の推定値Trとの差分を、転舵系の回転慣性モーメントJで除し、転舵角加速度αaを推定演算する。
Specifically, the turning
次に、ステップS104において、転舵応答推定部11は、先のステップS103における演算結果である転舵角加速度αaを二回積分することにより、転舵角δaを推定する。
Next, in step S104, the turning
次に、フローチャートを用いて、本実施の形態1における指令値演算部13の一連動作について説明する。図3は、本発明の実施の形態1に係る指令値演算部13における一連動作を示すフローチャートである。
Next, a series of operations of the command
まず始めに、ステップS200において、指令値演算部13は、転舵応答推定部11により推定された転舵角δaと、角度センサにより検出された実転舵角δとの偏差dδを演算する。
First, in step S200, the command
次に、ステップS201において、指令値演算部13は、dδに対して、あらかじめ定められた比例ゲインGbを乗じて、転舵角加速度補正量αbを演算する。
Next, in step S201, the command
次に、ステップS202において、指令値演算部13は、転舵応答推定部11により転舵応答量として推定された転舵角加速度αaと、演算結果である転舵角加速度補正量αbとを加算し、目標転舵角加速度α*を算出する。さらに、指令値演算部13は、算出した目標転舵角加速度α*に対して回転慣性モーメントJを乗じて、転舵用モータ1への指令トルクτ*を演算する。
Next, in step S202, the command
このようにして、制御ユニット10は、図2および図3に示した一連処理を実行することで算出した指令トルクτ*に基づいて、転舵用モータ1を制御することで、所望の転舵角δを実現することが可能となる。
In this way, the
上述した処理を整理すると、本実施の形態1における制御ユニット10は、以下の処理を実行することとなる。
(1)路面反力推定部12は、前回の制御サイクルで転舵応答推定部11により推定された転舵角δaを用いて、路面反力Trを推定する。
If the processing described above is organized, the
(1) The road surface reaction
(2)転舵応答推定部11は、路面反力推定部12によって推定された路面反力Trを用いて、今回の制御サイクルにおける転舵応答量として、転舵角δaおよび転舵角加速度αaを推定する。
(2) The turning
(3)指令値演算部13は、転舵応答推定部11によって推定された転舵応答量と、転舵状態量検出部4(角度センサ)によって検出された実転舵角δとに基づいて、指令トルクτ*を演算する。
(3) The command
これにより、転舵することによりタイヤに発生する路面反力を考慮して、転舵応答を推定することが可能となり、指令値演算部13における転舵応答量(推定転舵角δa)と実転舵角δとの偏差が小さくなる。この結果、目標転舵角δ*に対する転舵用モータ1の応答性を高めることが可能となり、急操舵した際のドライバの違和感をなくすことができる。
Thus, it becomes possible to estimate the turning response in consideration of the road surface reaction force generated in the tire by turning, and the turning response amount (estimated turning angle δa) in the command
以上のように、実施の形態1によれば、ハンドルとタイヤとが機械的に切り離されているステアバイワイア車両の操舵装置が、転舵状態量検出部と、転舵応答推定部と、路面反力推定部と、指令値演算部とを含んで構成されている。 As described above, according to the first embodiment, a steering device for a steer-by-wire vehicle in which a steering wheel and a tire are mechanically separated includes a steered state amount detecting unit, a steered response estimating unit, and a road surface reaction. A force estimation unit and a command value calculation unit are included.
そして、路面反力推定部は、前回の制御サイクルにおいて推定された転舵応答量の推定値に基づいて路面反力を推定する。また、転舵応答推定部は、推定された路面反力を活用して今回の制御サイクルにおける転舵応答量を推定する。さらに、指令値演算部は、路面反力を考慮して推定された転舵応答量と、転舵状態量検出部による測定値に基づいて、操舵トルク指令値を算出している。 Then, the road surface reaction force estimating unit estimates the road surface reaction force based on the estimated value of the steering response amount estimated in the previous control cycle. Further, the steered response estimation unit estimates the steered response amount in the current control cycle by utilizing the estimated road surface reaction force. Further, the command value calculation unit calculates a steering torque command value based on the turning response amount estimated in consideration of the road surface reaction force and the measured value by the turning state amount detection unit.
これにより、タイヤに発生する路面反力を考慮して、転舵応答を推定することが可能となり、推定された転舵応答量と実転舵角との偏差が小さくなり、転舵用モータの目標転舵角に対する応答性を高めることができる。 This makes it possible to estimate the turning response in consideration of the road surface reaction force generated on the tire, and the deviation between the estimated turning response amount and the actual turning angle becomes small, and the steering motor Responsiveness to the target turning angle can be enhanced.
実施の形態2.
先の実施の形態1では、転舵状態量として、転舵角のみを採用していた。これに対して、本実施の形態2では、転舵状態量として、転舵角とともに転舵角速度を採用することで、さらなる応答性の向上を図る構成について説明する。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, only the turning angle is adopted as the turning state quantity. On the other hand, this Embodiment 2 demonstrates the structure which aims at the improvement of the further responsiveness by employ | adopting a turning angular velocity with a turning angle as a turning state quantity.
図4は、本発明の実施の形態2によるハンドルとタイヤとが機械的に切り離されているステアバイワイア車両の操舵装置を示す構成図である。 FIG. 4 is a configuration diagram illustrating a steering device for a steer-by-wire vehicle in which a handle and a tire are mechanically separated according to a second embodiment of the present invention.
図4に示すように、本実施の形態2では、転舵応答推定部11において、転舵応答量として、転舵角δa、転舵角加速度αaとともに、さらに転舵角速度ωaが推定される。また、転舵状態量検出部4において、転舵状態量として、実転舵角δとともに、さらに実転舵角速度ωが検出され、指令値演算部13へと入力される。
As shown in FIG. 4, in the second embodiment, the turning
なお、実転舵角速度ωは、実転舵角δを微分することにより求めてもよいし、転舵用モータ1の誘起電圧等、他の物理量の検出結果により求めてもよい。 The actual turning angular velocity ω may be obtained by differentiating the actual turning angle δ, or may be obtained from the detection result of other physical quantities such as an induced voltage of the turning motor 1.
次に、フローチャートを用いて、本実施の形態2における転舵応答推定部11および路面反力推定部12の一連動作について説明する。図5は、本発明の実施の形態2に係る転舵応答推定部11および路面反力推定部12における一連動作を示すフローチャートである。
Next, a series of operations of the turning
まず始めに、ステップS300において、路面反力推定部12は、制御ユニット10による前回の制御サイクルにおいて転舵応答推定部11で推定された推定転舵角δaおよび推定転舵角速度ωaを読み出す。
First, in step S300, the road surface reaction
次に、ステップS301において、路面反力推定部12は、先のステップS300で読み出した前回の制御サイクルにおける推定転舵角δaおよび推定転舵角速度ωaに基づいて、路面反力を推定する。具体的には、路面反力推定部12は、前回の制御サイクルで推定した転舵角δaに対してあらかじめ定められた比例ゲインKalignを乗じたものと、前回の制御サイクルで推定した転舵角速度ωaに対してあらかじめ定められた比例ゲインCalignを乗じたものとを加算して、路面反力の推定値Trとして算出する。
Next, in step S301, the road surface reaction
次に、ステップS302において、転舵応答推定部11は、目標転舵角δ*と前回の制御サイクルで推定した転舵角δaとの偏差dδaを演算する。そして、ステップS303において、転舵応答推定部11は、目標転舵角速度ω*を演算する。具体的には、転舵応答推定部11は、先のステップS302で求めた偏差dδaに対して、あらかじめ定められた比例ゲインGcを乗じて、目標転舵角速度ω*を演算し、ステップS304へと進む。
Next, in step S302, the turning
次に、ステップS304において、転舵応答推定部11は、目標転舵角速度ω*と前回の制御サイクルで推定した転舵角速度ωaとの偏差dωaを演算し、ステップS305へと進む。
Next, in step S304, the turning
そして、ステップS305において、転舵応答推定部11は、転舵応答量のうちの転舵角加速度αaを推定する。具体的には、転舵応答推定部11は、転舵角速度の偏差dωaに対して、あらかじめ定められた比例ゲインGdを乗じて、目標転舵トルクτ*を算出する。そして、転舵応答推定部11は、算出した目標転舵トルクτ*と、路面反力推定部12で算出された路面反力の推定値Trとの差分を、転舵系の回転慣性モーメントJで除し、転舵角加速度αaを演算する。
In step S305, the turning
次に、ステップS306において、転舵応答推定部11は、先のステップS305における演算結果である転舵角加速度αaを一回積分することにより転舵角速度ωaを推定する。
Next, in step S306, the turning
そして、ステップS307において、転舵応答推定部11は、先のステップS306における推定結果である転舵角速度ωaを一回積分することにより、転舵角δaを推定する。
In step S307, the turning
次に、フローチャートを用いて、本実施の形態2における指令値演算部13の一連動作について説明する。図6は、本発明の実施の形態2に係る指令値演算部13における一連動作を示すフローチャートである。
Next, a series of operations of the
まず始めに、ステップS400において、指令値演算部13は、転舵応答推定部11により推定された転舵角δaと、角度センサにより検出された実転舵角δとの偏差dδを演算する。
First, in step S400, the command
次に、ステップS201において、指令値演算部13は、dδに対して、あらかじめ定められた比例ゲインGeを乗じて、転舵角速度補正量ωbを演算する。
Next, in step S201, the command
次に、ステップS402において、指令値演算部13は、転舵応答推定部11により転舵応答量として推定された転舵角速度ωaと、転舵状態量検出部4で検出された実転舵角速度ωとの偏差dωを演算する。そして、ステップS403において、指令値演算部13は、dωに対して、あらかじめ定められた比例ゲインGfを乗じて、転舵角加速度補正量αbを演算する。
Next, in step S <b> 402, the command
次に、ステップS404において、指令値演算部13は、転舵応答量として推定された転舵角加速度αaと、演算結果である前記転舵角加速度補正量αbとを加算し、目標転舵角加速度α*を算出する。さらに、指令値演算部13は、算出した目標転舵角加速度α*に対して回転慣性モーメントJを乗じて、転舵用モータ1への指令トルクτ*を演算する。
Next, in step S404, the command
このようにして、制御ユニット10は、図5および図6に示した一連処理を実行することで算出した指令トルクτ*に基づいて、転舵用モータ1を制御することで、所望の転舵角δを実現することが可能となる。
In this way, the
上述した処理を整理すると、本実施の形態2における制御ユニット10は、以下の処理を実行することとなる。
(1)路面反力推定部12は、前回の制御サイクルで転舵応答推定部11により推定された転舵角δaと転舵角速度ωaを用いて、路面反力Trを推定する。
If the processing described above is organized, the
(1) The road surface reaction
(2)転舵応答推定部11は、路面反力推定部12によって推定された路面反力Trを用いて、今回の制御サイクルにおける転舵応答量として、転舵角δa、転舵角速度ωa、および転舵角加速度αaを推定する。
(2) The turning
(3)指令値演算部13は、転舵応答推定部11によって推定された転舵応答量と、転舵状態量検出部4によって検出された実転舵角δおよび実転舵角速度ωとに基づいて、指令トルクτ*を演算する。
(3) The command
これにより、転舵角および転舵角速度を考慮して、転舵することによりタイヤに発生する路面反力をより精度よく推定できる。さらに、指令値演算部13における転舵応答量(推定転舵角δa)と実転舵角δ、転舵応答量(推定転舵角速度ωa)と実転舵角速度ω、それぞれの偏差が小さくなる。この結果、目標転舵角δ*に対する転舵用モータ1の応答性を、先の実施の形態1と比較してさらに高めることが可能となり、急操舵した際のドライバの違和感をなくすことができる。
Thereby, it is possible to estimate the road reaction force generated in the tire more accurately by turning in consideration of the turning angle and the turning angular velocity. Further, the deviations of the turning response amount (estimated turning angle δa) and the actual turning angle δ, the turning response amount (estimated turning angular velocity ωa) and the actual turning angular velocity ω in the command
以上のように、実施の形態2によれば、ハンドルとタイヤとが機械的に切り離されているステアバイワイア車両の操舵装置が、転舵状態量検出部と、転舵応答推定部と、路面反力推定部と、指令値演算部とを含んで構成されている。そして、実施の形態2の構成によれば、転舵角速度をさらに考慮して、路面反力の推定、および指令値の算出を実現できる。 As described above, according to the second embodiment, a steering device for a steer-by-wire vehicle in which a steering wheel and a tire are mechanically separated includes a steered state quantity detecting unit, a steered response estimating unit, a road surface A force estimation unit and a command value calculation unit are included. And according to the structure of Embodiment 2, estimation of a road surface reaction force and calculation of a command value are further realizable in consideration of turning angular velocity further.
これにより、タイヤに発生する路面反力を考慮して、転舵応答を推定することが可能となり、推定された転舵応答量(推定転舵角および推定転舵角速度)と、実転舵角および実転舵角速度とのそれぞれの偏差が小さくなり、転舵用モータの目標転舵角に対する応答性を、先の実施の形態1よりもさらに高めることができる。 This makes it possible to estimate the turning response in consideration of the road surface reaction force generated in the tire, the estimated turning response amount (estimated turning angle and estimated turning angular velocity), and the actual turning angle. And each deviation with an actual turning angular velocity becomes small, and the responsiveness with respect to the target turning angle of the motor for turning can be further improved rather than the previous Embodiment 1.
なお、上述した実施の形態1、2では、比例ゲインKalignおよび比例ゲインCalignは、比例定数とした。しかしながら、これらの比例ゲインは、車速に応じて可変としてもよい。図7は、本発明の実施の形態2において、車速に応じて変化する比例ゲインの特性を示した説明図である。この図7に示した特性を採用することで、転舵による路面反力の飽和や、車速の変化による比例ゲインKalign、Calignの変化に対応することができ、より転舵の応答性を高めることができる。 In the first and second embodiments described above, the proportional gain Kalign and the proportional gain Calign are proportional constants. However, these proportional gains may be variable according to the vehicle speed. FIG. 7 is an explanatory diagram showing the characteristic of the proportional gain that changes according to the vehicle speed in the second embodiment of the present invention. By adopting the characteristics shown in FIG. 7, it is possible to cope with saturation of road reaction force due to steering and changes in proportional gains Kalign and Calig due to changes in vehicle speed, and further improve the response of steering. Can do.
1 転舵用モータ、2 転舵機構部、3 タイヤ、4 転舵状態量検出部、10 制御ユニット、11 転舵応答推定部、12 路面反力推定部、13 指令値演算部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steering motor, 2 Steering mechanism part, 3 Tire, 4 Steering state quantity detection part, 10 Control unit, 11 Steering response estimation part, 12 Road surface reaction force estimation part, 13 Command value calculating part
Claims (5)
前記タイヤの転舵角の測定値を含む状態量を、前記タイヤの転舵状態量として検出する転舵状態量検出部と、
目標転舵角に基づき、前記タイヤの転舵角および転舵角加速度のそれぞれの転舵応答推定値を含む応答量を、転舵アクチュエータによりタイヤを転舵した際の転舵応答量として推定する転舵応答推定部と、
前記転舵状態量検出部により検出された前記転舵状態量と、前記転舵応答推定部により推定された前記転舵応答量とに基づいて、前記目標転舵角に応じて前記タイヤを転舵制御するための前記転舵アクチュエータの指令値を演算する指令値演算部と、
前回の制御サイクルにおいて前記転舵応答推定部により推定された前記転舵応答量に含まれる転舵角の転舵応答推定値に基づいて、前記タイヤに発生する路面反力を推定し、今回の制御サイクルで使用する路面反力推定値として前記転舵応答推定部に対して出力する路面反力推定部と
を備え、
前記転舵応答推定部は、今回の制御サイクルにおいて、前記目標転舵角、および前記路面反力推定部から取得した前記路面反力推定値に基づいて、前記転舵応答量を推定する
ステアバイワイア車両の操舵装置。 A steering device for a steer-by-wire vehicle in which a handle and a tire are mechanically separated,
A steering state quantity detection unit that detects a state quantity including a measurement value of the turning angle of the tire as a steering state quantity of the tire; and
Based on the target turning angle, the response amount including the estimated turning response values of the turning angle and turning angular acceleration of the tire is estimated as a turning response amount when the tire is turned by the turning actuator. A steering response estimation unit;
Based on the turning state amount detected by the turning state amount detection unit and the turning response amount estimated by the turning response estimation unit, the tire is turned according to the target turning angle. A command value calculation unit for calculating a command value of the steering actuator for steering control;
Based on the steering response estimated value of the steering angle included in the steering response amount estimated by the steering response estimation unit in the previous control cycle, the road surface reaction force generated in the tire is estimated, and this time A road surface reaction force estimation unit that outputs to the steering response estimation unit as a road surface reaction force estimation value used in a control cycle,
The steered response estimation unit estimates the steered response amount based on the target steered angle and the road surface reaction force estimation value acquired from the road surface reaction force estimation unit in the current control cycle. Vehicle steering device.
前記転舵状態量検出部は、前記タイヤの転舵角および転舵角速度の測定値を含む状態量を、前記転舵状態量として検出し、
前記転舵応答推定部は、今回の制御サイクルにおいて、前記目標転舵角、および前記路面反力推定部から取得した前記路面反力推定値に基づいて、前記タイヤの転舵角、転舵角速度、および転舵角加速度のそれぞれの転舵応答推定値を含む応答量を、前記転舵応答量として推定し、
前記指令値演算部は、前記転舵状態量検出部により検出された前記転舵状態量と、前記転舵応答推定部により推定された前記転舵応答量とに基づいて、転舵角速度に関する情報も加味して前記転舵アクチュエータの指令値を演算し、
前記路面反力推定部は、前回の制御サイクルにおいて前記転舵応答推定部により推定された前記転舵応答量に含まれる転舵角および転舵角速度の転舵応答推定値に基づいて、前記タイヤに発生する路面反力を推定する
ステアバイワイア車両の操舵装置。 The steer-by-wire vehicle steering device according to claim 1,
The turning state quantity detection unit detects a state quantity including measured values of the turning angle and turning angular speed of the tire as the turning state quantity,
The steering response estimation unit is configured to determine a turning angle and a steering angular velocity of the tire based on the target turning angle and the road surface reaction force estimated value acquired from the road surface reaction force estimation unit in the current control cycle. , And a response amount including each turning response estimated value of the turning angular acceleration is estimated as the turning response amount,
The command value calculation unit is information related to a turning angular velocity based on the turning state amount detected by the turning state amount detection unit and the turning response amount estimated by the turning response estimation unit. To calculate the command value of the steering actuator,
The road surface reaction force estimation unit is configured to generate the tire based on a turning response estimation value of a turning angle and a turning angular velocity included in the turning response amount estimated by the turning response estimation unit in a previous control cycle. Steering device for steer-by-wire vehicles that estimates the road surface reaction force generated in the vehicle.
前記指令値演算部は、
前記転舵応答推定部により推定された前記転舵応答量に含まれる転舵角の転舵応答推定値と、前記転舵状態量検出部により検出された前記転舵状態量に含まれる転舵角の測定値との偏差に基づいて、転舵角速度の補正量を演算する転舵角速度補正部と、
前記転舵応答推定部により演算された前記転舵応答量に含まれる転舵角速度の転舵応答推定値と、前記転舵状態量検出部により検出された前記転舵状態量に含まれる転舵角速度の測定値との偏差と、前記転舵角速度補正部により演算された前記転舵角速度の補正量とに基づいて、転舵角加速度の補正量を演算する転舵角加速度補正部と、
前記転舵応答推定部により推定された前記転舵応答量に含まれる転舵角加速度の転舵応答推定値と、前記転舵角加速度補正部により演算された前記転舵角加速度の補正量とに基づいて、前記転舵アクチュエータに与える指令トルクを前記指令値として演算する指令トルク演算部と
を有するステアバイワイア車両の操舵装置。 The steer-by-wire vehicle steering apparatus according to claim 2,
The command value calculator is
A steering response estimation value of a steering angle included in the steering response amount estimated by the steering response estimation unit, and a steering included in the steering state amount detected by the steering state amount detection unit A turning angular velocity correction unit that calculates a correction amount of the turning angular velocity based on a deviation from the measured value of the angle;
The steering response estimated value of the steering angular velocity included in the steering response amount calculated by the steering response estimation unit and the steering included in the steering state amount detected by the steering state amount detection unit A turning angular acceleration correction unit that calculates a correction amount of turning angular acceleration based on a deviation from a measured value of angular velocity and a correction amount of the turning angular velocity calculated by the turning angular velocity correction unit;
A steering response estimated value of the steering angular acceleration included in the steering response amount estimated by the steering response estimation unit, and a correction amount of the steering angular acceleration calculated by the steering angular acceleration correction unit, A steer-by-wire vehicle steering apparatus, comprising: a command torque calculation unit that calculates a command torque to be applied to the steering actuator based on the command value.
前記路面反力推定部は、
前記転舵応答量と前記路面反力との対応を関連づけたテーブルを複数の車速に応じて個別に記憶する記憶部を有しており、
外部から取得した車速の検出結果に応じた適切なテーブルを用いて、前記路面反力を推定する
ステアバイワイア車両の操舵装置。 The steering apparatus for a steer-by-wire vehicle according to any one of claims 1 to 3,
The road surface reaction force estimation unit is
A storage unit that individually stores a table that associates the correspondence between the turning response amount and the road reaction force according to a plurality of vehicle speeds;
A steer-by-wire vehicle steering apparatus that estimates the road surface reaction force using an appropriate table according to a vehicle speed detection result acquired from the outside.
前記制御ユニットにおいて、
前記タイヤの転舵角の測定値を含む状態量を、転舵状態量検出部を介して前記タイヤの転舵状態量として取得する転舵状態量検出ステップと、
目標転舵角に基づき、前記タイヤの転舵角および転舵角加速度のそれぞれの転舵応答推定値を含む応答量を、転舵アクチュエータによりタイヤを転舵した際の転舵応答量として推定する転舵応答推定ステップと、
前記転舵状態量検出ステップにより検出された前記転舵状態量と、前記転舵応答推定ステップにより推定された前記転舵応答量とに基づいて、前記目標転舵角に応じて前記タイヤを転舵制御するための前記転舵アクチュエータの指令値を演算する指令値演算ステップと、
前回の制御サイクルにおいて前記転舵応答推定ステップにより推定された前記転舵応答量に含まれる転舵角の転舵応答推定値に基づいて、前記タイヤに発生する路面反力を推定し、今回の制御サイクルで使用する路面反力推定値を算出する路面反力推定ステップと
を備え、
前記転舵応答推定ステップは、今回の制御サイクルにおいて、前記目標転舵角、および前記路面反力推定ステップから取得した前記路面反力推定値に基づいて、前記転舵応答量を推定する
ステアバイワイア車両の操舵制御方法。 A steer-by-wire vehicle steering control method applied to a steering device including a control unit that performs steering control of a steer-by-wire vehicle in which a steering wheel and a tire are mechanically separated,
In the control unit,
A steered state amount detecting step for obtaining a state amount including a measured value of the steered angle of the tire as a steered state amount of the tire via a steered state amount detecting unit;
Based on the target turning angle, the response amount including the estimated turning response values of the turning angle and turning angular acceleration of the tire is estimated as a turning response amount when the tire is turned by the turning actuator. A steering response estimation step;
Based on the turning state amount detected in the turning state amount detection step and the turning response amount estimated in the turning response estimation step, the tire is turned according to the target turning angle. A command value calculating step for calculating a command value of the steering actuator for rudder control;
Based on the steering response estimation value of the steering angle included in the steering response amount estimated by the steering response estimation step in the previous control cycle, the road surface reaction force generated in the tire is estimated, and this time A road surface reaction force estimation step for calculating a road surface reaction force estimation value used in the control cycle, and
The steering response estimation step estimates the steering response amount based on the target steering angle and the road surface reaction force estimation value acquired from the road surface reaction force estimation step in the current control cycle. A vehicle steering control method.
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