JP2017013636A - Automatic steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動操舵装置に関するものである。 The present invention relates to an automatic steering apparatus.
従来、運転者によるステアリングホイールの操作を必要なしに自動的に操舵機構を操舵することで、車両の自動操舵を可能にする自動操舵装置がある。自動操舵装置では、自動的に操舵機構を操舵するために、目標とするステアリングホイールの操舵角とステアリングホイールの実際の操舵角との偏差を解消するようにフィードバックする位置制御が行われるなかで、操舵機構を操舵するトルクの発生源たるモータに供給する電流が制御されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is an automatic steering device that enables automatic steering of a vehicle by automatically steering a steering mechanism without requiring a driver to operate a steering wheel. In the automatic steering device, in order to automatically steer the steering mechanism, position control that performs feedback so as to eliminate the deviation between the target steering angle of the steering wheel and the actual steering angle of the steering wheel is performed. A current supplied to a motor that is a generation source of torque for steering the steering mechanism is controlled.
そして、自動操舵装置における車両の自動操舵中には、ステアリングホイールに意図しない振動を生じることもあり、こうした意図しない振動を抑制することができるようにしたものもある(例えば、特許文献1)。特許文献1では、上記位置制御が行われるなかで、上記偏差に意図しない振動成分を加味した上でモータに供給する電流を制御することとしている。 During automatic steering of the vehicle by the automatic steering device, unintentional vibration may be generated in the steering wheel, and there are some that can suppress such unintended vibration (for example, Patent Document 1). In Patent Document 1, while the position control is performed, the current supplied to the motor is controlled after adding an unintended vibration component to the deviation.
ところで、特許文献1では、上記偏差に振動成分を加味することとしているが、こうした振動成分が、例えば、直進時に轍や路面の石等により急な衝撃に起因するとき、目標とする操舵角を定め難いことから上記位置制御だと応答が追い付かず、却って振動を発生させる要因となりうる。もっとも、上記位置制御におけるゲインを高めることでその応答を早くしたとしても、オーバーシュートの発生が多くなって振動を抑制するどころか振動を発生させる要因となりうる。したがって、自動操舵に関わる制御が不安定になる懸念があった。 By the way, in Patent Document 1, a vibration component is added to the above-described deviation. For example, when such a vibration component is caused by a sudden impact caused by a saddle, a stone on a road surface, or the like when going straight, a target steering angle is set. Since it is difficult to determine, the above-mentioned position control cannot catch up with the response and may cause vibration. Of course, even if the response is made faster by increasing the gain in the position control, the occurrence of overshooting is increased, which may cause vibrations rather than suppressing the vibrations. Therefore, there is a concern that the control related to automatic steering becomes unstable.
本発明は、このような実情を鑑みてなされたものであり、その目的は、自動操舵に関わる制御が不安定になることを抑制することができる自動操舵装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an automatic steering apparatus that can prevent the control related to automatic steering from becoming unstable.
上記の課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、所定周期毎に入力される指令状態量に基づいて、操舵機構のモータの状態量制御を行う第1の制御手段、及び車両の状態判定条件に応じて前記状態量制御を選択する第2の制御手段を備え、前記第1の制御手段は、前記モータを含む前記操舵機構のアクチュエータの位置制御部、及び電流制御部から構成される第1の構成手段と、前記操舵機構の前記アクチュエータの電流制御部から構成される第2の構成手段を有し、前記第2の制御手段は、前記車両の前記状態判定条件に応じて、前記状態量制御として前記第1の構成手段、又は前記第2の構成手段を選択するとともに、前記所定周期毎に入力される指令状態量を生成する自動操舵装置において、前記操舵機構に生じる振動を検出する振動検出手段を更に備え、前記第2の制御手段は、前記状態量制御として前記第1の構成手段の選択中における前記指令状態量の変化幅が所定範囲内であって、さらに前記振動検出手段が前記車両の外部からの前記振動を検知するとき、一時的に前記位置制御部を切り離すべく前記状態量制御を前記第2の構成手段に切り替えることを、要旨とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is a first control means for controlling a state quantity of a motor of a steering mechanism based on a command state quantity inputted every predetermined period, and a vehicle A second control unit configured to select the state quantity control according to a state determination condition, the first control unit including a position control unit of an actuator of the steering mechanism including the motor and a current control unit; First configuration means, and second configuration means composed of a current control unit of the actuator of the steering mechanism, wherein the second control means is in accordance with the state determination condition of the vehicle, In the automatic steering apparatus that selects the first constituent means or the second constituent means as the state quantity control and generates a command state quantity input at every predetermined period, vibration generated in the steering mechanism is detected. Detect The second control means further includes a vibration detection means, wherein the change amount of the command state quantity during selection of the first constituent means is within a predetermined range as the state quantity control, and the vibration detection means When detecting vibration from the outside of the vehicle, the gist is to switch the state quantity control to the second constituent means to temporarily disconnect the position control unit.
本請求項の自動操舵装置では、操舵機構に生じる振動を検出する振動検出手段としてのヨーレートセンサを備え、第2の制御手段としての自動操舵用マイコンは、状態量制御として第1の構成手段としての位置制御部(P制御)と、電流制御部(PID制御)の選択中における指令状態量の変化幅が所定範囲内であって、さらにヨーレートセンサが車両の外部からの振動を検知するとき、一時的に位置制御部を切り離すべく状態量制御を第2の構成手段としての電流制御部に切り替える構成とした。 The automatic steering apparatus according to the present invention includes a yaw rate sensor as vibration detecting means for detecting vibration generated in the steering mechanism, and the automatic steering microcomputer as the second control means serves as the first constituent means as the state quantity control. When the change range of the command state amount during selection of the position control unit (P control) and the current control unit (PID control) is within a predetermined range, and the yaw rate sensor detects vibration from outside the vehicle, The state quantity control is switched to the current control unit as the second constituent unit so as to temporarily disconnect the position control unit.
一般に、モータの制御において、位置の状態量(モータ回転角)の時定数と、電流の状態量(モータ駆動電流)の時定数を比較した場合、電流の状態量の時定数は、位置の状態量の時定数より短い。時定数が短いということは、応答性が早いということである。そのため、電流制御部の制御周期(例えば、100μs)は、位置制御部の制御周期(例えば、500μs)よりも短くなるように設計される。 In general, when comparing the time constant of the position state quantity (motor rotation angle) and the time constant of the current state quantity (motor drive current) in motor control, the time constant of the current state quantity is the position state Shorter than the quantity time constant. A short time constant means quick response. Therefore, the control cycle (for example, 100 μs) of the current control unit is designed to be shorter than the control cycle (for example, 500 μs) of the position control unit.
そして、上記構成のように、操舵機構への車両の外部からの振動が検出されるなかで、モータの状態量制御が、位置制御部を切り離した状態での、電流制御部によって行われるとき、それまでの位置制御部を通じた状態量制御よりも、応答が早い状態量制御が行われることとなる。すなわちこの場合、例えば、操舵機構への振動として、直進時に轍や路面の石等により急な衝撃に起因した振動が生じているとき、制御自体が振動を発生させる要因になることなく、状態量制御を行うことができる。 And, when the vibration from the outside of the vehicle to the steering mechanism is detected as in the above configuration, when the state quantity control of the motor is performed by the current control unit with the position control unit disconnected, The state quantity control that is faster in response than the state quantity control through the position control unit until then is performed. That is, in this case, for example, when the vibration to the steering mechanism is caused by a sudden impact due to a saddle or a stone on the road surface when traveling straight, the control itself does not cause a vibration, and the state quantity Control can be performed.
もっとも、一時的でも位置制御部を切り離してしまうとき、指令状態量に基づく状態量制御ができないこととなる。その点、上記構成によれば、一時的に位置制御部が切り離されるのは、指令状態量の変化幅が所定範囲内であって、指令状態量に基づく状態量制御の必要性が比較的に低い場面であることとしている。すなわちこの場合、指令状態量に基づく状態量制御ができないにもかかわらず、車両の自動操舵への影響を最小限に止めることができる。したがって、上記のように構成された自動操舵装置では、自動操舵に関わる制御が不安定になることを抑制することができる。 However, when the position controller is disconnected even temporarily, the state quantity control based on the command state quantity cannot be performed. In that respect, according to the above configuration, the position control unit is temporarily disconnected because the change range of the command state quantity is within a predetermined range, and the necessity of the state quantity control based on the command state quantity is relatively low. It is supposed to be a low scene. That is, in this case, the state quantity control based on the command state quantity cannot be performed, but the influence on the automatic steering of the vehicle can be minimized. Therefore, in the automatic steering device configured as described above, it is possible to prevent the control related to automatic steering from becoming unstable.
請求項2に記載の発明は、前記第2の制御手段は、前記振動検出手段が検知する前記車両の外部からの前記振動を抑制する振動抑制制御を行う振動抑制制御手段を更に有し、前記振動抑制制御手段は、前記振動検出手段が検知する前記振動の成分を分析する振動分析手段と、前記振動分析手段の分析結果に基づき前記振動検出手段が検知する前記振動に対して逆相のトルクを前記モータに発生させるための指令モータ電流を生成する自動操舵指令モータ電流生成手段と、前記指令モータ電流を、前記電流制御部に出力する自動操舵指令モータ電流出力手段と、を有することを、要旨とする。 According to a second aspect of the present invention, the second control means further includes vibration suppression control means for performing vibration suppression control for suppressing the vibration from outside the vehicle detected by the vibration detection means, The vibration suppression control means includes a vibration analysis means for analyzing the component of the vibration detected by the vibration detection means, and a torque having a phase opposite to the vibration detected by the vibration detection means based on the analysis result of the vibration analysis means. Automatic steering command motor current generation means for generating a command motor current for generating the motor, and automatic steering command motor current output means for outputting the command motor current to the current control unit, The gist.
本請求項の自動操舵装置では、第2の制御手段としての自動操舵用マイコンは、振動検出手段としてのヨーレートセンサが検知する、車両の外部からの振動を抑制する振動抑制制御を行う振動抑制制御手段としての振動抑制制御部を更に有し、振動抑制制御部は、ヨーレートセンサが検知する振動の成分を分析する振動分析手段としての振動分析部と、振動分析部の分析結果に基づき、ヨーレートセンサが検知する振動に対して、逆相のトルクをモータに発生させるための、指令モータ電流を生成する自動操舵指令モータ電流生成手段としての自動操舵指令モータ電流生成部と、指令モータ電流を、電流制御部に出力する自動操舵指令モータ電流出力手段としての自動操舵指令モータ電流出力部とを有する構成とした。 In the automatic steering device according to the present invention, the microcomputer for automatic steering as the second control means performs the vibration suppression control for suppressing the vibration from the outside of the vehicle, which is detected by the yaw rate sensor as the vibration detecting means. The vibration suppression control unit further includes a vibration analysis unit as a vibration analysis unit that analyzes a vibration component detected by the yaw rate sensor, and a yaw rate sensor based on the analysis result of the vibration analysis unit. An automatic steering command motor current generator as an automatic steering command motor current generating means for generating a command motor current for generating a reverse phase torque to the motor with respect to the vibration detected by An automatic steering command motor current output unit serving as an automatic steering command motor current output unit that outputs to the control unit is provided.
上記構成によれば、ヨーレートセンサで車両の外部からの振動が検出されるとき、こうした振動の抑制が積極的に行われることとなる。すなわち、位置制御部による状態量制御が行われる場合よりも応答が早いなかで、ヨーレートセンサで検出される車両の外部からの振動を好適に抑制することができる。 According to the above configuration, when vibration from the outside of the vehicle is detected by the yaw rate sensor, such vibration is positively suppressed. That is, the vibration from the outside of the vehicle detected by the yaw rate sensor can be suitably suppressed while the response is faster than when the state quantity control by the position control unit is performed.
またさらに、上述したように、一時的に位置制御部が切り離されることとなる指令状態量の変化幅が所定範囲内のとき、操舵角の変化が少なく操舵による振動が比較的に少ないこととなる。すなわちこの場合、操舵角が連続的に変化される操舵の最中であることから操舵による振動が比較的に多いときよりも、ヨーレートセンサで検出される振動を車両の外部からの振動として検出され易くすることができる。したがって、ヨーレートセンサで検出される車両の外部からの振動を好適に抑制することができる。 Furthermore, as described above, when the change range of the command state quantity that temporarily disconnects the position control unit is within the predetermined range, the change in the steering angle is small and the vibration due to the steering is relatively small. . That is, in this case, since the steering angle is being changed continuously, the vibration detected by the yaw rate sensor is detected as vibration from the outside of the vehicle, compared to when the vibration due to steering is relatively large. Can be made easier. Therefore, vibration from the outside of the vehicle detected by the yaw rate sensor can be suitably suppressed.
このように振動を抑える方法として具体的には、振動抑制制御部は、ヨーレートセンサが検知する振動の成分を分析する振動分析部と、振動分析部の分析結果に基づきヨーレートセンサが検知する振動に対して逆相のトルクをモータに発生させるための指令モータ電流を生成する自動操舵指令モータ電流生成部と、指令モータ電流を、電流制御部に出力する自動操舵指令モータ電流出力部とを有する。 Specifically, as a method of suppressing the vibration, the vibration suppression control unit includes a vibration analysis unit that analyzes a vibration component detected by the yaw rate sensor, and a vibration that the yaw rate sensor detects based on the analysis result of the vibration analysis unit. On the other hand, an automatic steering command motor current generation unit that generates a command motor current for generating a reverse phase torque in the motor, and an automatic steering command motor current output unit that outputs the command motor current to the current control unit.
本発明によれば、自動操舵に関わる制御が不安定になることを抑制することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it can suppress that the control regarding automatic steering becomes unstable.
以下、コラム型の電動パワーステアリング装置(以下、EPSという)を備えた自動操舵装置1に具体化した本発明の一実施形態を図面に従って説明する。
図1に示すように、所定周期毎に入力される指令状態量としての自動操舵指令操舵角θs*に基づいて、操舵機構7の操舵角制御を行う本実施形態の自動操舵装置1は、所定周期毎に入力される自動操舵指令操舵角θs*を、車内ネットワーク90(CAN)を介して、EPSECU28に送信する、上位コントローラである自動操舵ECU29を有している。
Hereinafter, an embodiment of the present invention embodied in an automatic steering apparatus 1 having a column-type electric power steering apparatus (hereinafter referred to as EPS) will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the automatic steering apparatus 1 of the present embodiment that performs the steering angle control of the
次に、本実施形態のEPSについて説明する。図1に示すように、本実施形態のEPSにおいて、ステアリング2が固定されたステアリングシャフト3は、ラックアンドピニオン機構4を介して、ラック軸5と連結されている。ステアリング操作に伴うステアリングシャフト3の回転は、ラックアンドピニオン機構4によりラック軸5の往復直線運動に変換される。
Next, the EPS of this embodiment will be described. As shown in FIG. 1, in the EPS of the present embodiment, a steering shaft 3 to which a
尚、本実施形態のステアリングシャフト3は、コラムシャフト8、インターミディエイトシャフト9、及びピニオンシャフト10を連結してなる。そして、このステアリングシャフト3の回転に伴うラック軸5の往復直線運動が、同ラック軸5の両端に連結されたタイロッド11を介して図示しないナックルに伝達されることにより、転舵輪12の操舵角が変更されるようになっている。
The steering shaft 3 of this embodiment is formed by connecting a
また、EPSは、モータ21を駆動源として操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する操舵力補助装置としてのアクチュエータ20と、アクチュエータ20の作動を制御するEPSECU28とを備えている。
The EPS also includes an
本実施形態のアクチュエータ20は、コラム型のアクチュエータであり、その駆動源であるモータ21は、減速機構23を介してコラムシャフト8と駆動連結されている。そして、同モータ21の回転を減速機構23により減速してコラムシャフト8に伝達することによって、そのモータトルクをアシスト力として操舵系に付与する構成となっている。
The
自動操舵ECU29には、カーナビ等のGPS24、車速センサ25、操舵角センサ26、及びヨーレートセンサ27が接続されている。一方、EPSECU28には、モータ回転角度センサ22が接続されている。
A
次に、本実施形態の自動操舵装置1における電気的構成について説明する。
図2は、本実施形態の自動操舵装置1の自動操舵ECU29と、EPSECU28
の制御ブロック図である。まず、自動操舵ECU29の電気的構成について説明する。
同図に示すように、自動操舵ECU29は、GPS24から転送されてくる上位
位置情報θcon、車速センサ25から検出される車速SP、操舵角センサ26から検
出される実操舵角θs、及びヨーレートセンサ27から検出されるヨーレートγを、
それぞれ入力とする。
Next, the electrical configuration of the automatic steering apparatus 1 according to this embodiment will be described.
FIG. 2 shows an
It is a control block diagram of. First, the electrical configuration of the
As shown in the figure, the
Each is input.
そして、自動操舵ECU29は、上記各種入力に基づき指令状態量である自動操舵
指令操舵角θs*、自動操舵指令モータ電流Ir1*、及び自動操舵モード切替部切替
フラグFLG(自動電流制御)を、車内ネットワーク90(CAN)を介して、EP
SECU28に送信する。
Then, the
It transmits to the SECU28.
自動操舵ECU29は、マイクロプロセッシングユニット等からなる第2の制御手
段としての自動操舵用マイコン30を備える。自動操舵用マイコン30は、自動操舵
指令操舵角θs*を生成する自動操舵指令操舵角生成部31と、自動操舵指令操舵角
θs*をEPSECU28へ出力する、自動操舵指令操舵角出力部32を有している。
更に、自動操舵用マイコン30は、外部振動の有無を判定し、自動操舵モードを切
り替える自動操舵モード切替判定部40と、自動操舵モード切替指令部41、及び振
動抑制制御手段としての振動抑制制御部45を有している。
The
Further, the
ここで、自動操舵ECU29の各機能について、詳しく説明する。
自動操舵ECU29は、マイクロプロセッシングユニット等からなる自動操舵用マ
イコン30を備える。自動操舵用マイコン30は、上位位置情報θcon、及び車速S
Pの入力後、振動抑制フラグFLGAB(自動電流制御)がOFFの場合、車両及び
路面状態を正常と判断して、所定周期毎に自動操舵指令操舵角θs*を生成する。
Here, each function of the
The
After the input of P, when the vibration suppression flag FLGAB (automatic current control) is OFF, the vehicle and the road surface state are determined to be normal, and the automatic steering command steering angle θs * is generated every predetermined period.
すなわちこの場合、モータ回転角制御の制御系として、後述する位置制御部51、及び電流制御部55がアクティブとなる第1の構成手段としての位置制御の制御系が選択される。またさらに、自動操舵用マイコン30は、生成した自動操舵指令操舵角θs*を、後段の自動操舵指令操舵角出力部32を介して、車内ネットワーク90(CAN)を経由して、EPSECU28に送信する。
That is, in this case, a position control control system is selected as the first constituent means in which a
また、自動操舵用マイコン30は、車両の走行状態及び車両外部からの振動状態に基づき、振動抑制フラグFLGABのON、及びOFFを切り替えることで、自動操舵指令操舵角生成部31の機能の停止(FLGAB=ON)、及び継続(FLGAB=OFF)を切り替える自動操舵モード切替判定部40を有する。
The
自動操舵モード切替判定部40は、操舵機構7への振動の発生を判定する振動判定部40aを有する。そして、自動操舵用マイコン30は、振動判定部40aの判定結果に基づき、状態判定条件である車両における異常が想定される自動操舵車両異常に陥ったとき、振動抑制フラグFLGABをONにして、一時的に位置制御部51を切り離す。
The automatic steering mode
こうした車両の走行状態としては、車両の直進状態が実操舵角θsと、自動操舵指令操舵角θs*の直近指令値(θs(n)*)、及びそれのさらに直近指令値(θs(n−1)*)に基づく指令偏差値Δθs*とから特定される。またこうした振動状態としては、轍や路面の石等により急な衝撃に起因した車両外部からの操舵機構7への振動の発生がヨーレートγから特定される。
As the traveling state of such a vehicle, the straight traveling state of the vehicle is the actual steering angle θs, the latest command value of the automatic steering command steering angle θs * (θs (n) *), and the most recent command value (θs (n− 1) It is specified from the command deviation value Δθs * based on *). Further, as such a vibration state, the occurrence of vibration to the
すなわちこの場合、自動操舵用マイコン30は、自動操舵モード切替部切替フラグ
FLGを、自動操舵モード切替指令部41から、車内ネットワーク90(CAN)を
介して、EPSECU28に送信するとともに、最適な自動操舵指令モータ電流
Ir1*を振動抑制制御部45で生成し、車内ネットワーク90(CAN)を
介して、EPSECU28に送信する。
That is, in this case, the
そして、モータ制御系として、後述する電流制御部55のみがアクティブとなる第
2の構成手段としての電流制御の制御系が選択され、これによる早い制御周期によっ
て、制御自体が振動を発生させる要因になることなく、モータ状態量制御を行うこと
ができる。
As a motor control system, a current control system is selected as a second component in which only a
振動抑制制御部45は、振動判定部40aでの判断に用いられるヨーレートγに基
づき、振動の成分を分析する振動分析手段としての振動分析部42を有する。また、
振動抑制制御部45は、振動分析部42での分析結果に応じて、発生している振動
を打ち消しうるトルクをモータ21に発生可能にする、自動操舵指令モータ電流Ir
1*を生成する自動操舵指令モータ電流生成手段としての自動操舵指令モータ電流生
成部43を有する。
The vibration
The vibration
It has an automatic steering command motor
こうして、自動操舵指令モータ電流生成部43は、振動分析部42で分析された振
動に対して、逆相となるトルクを発生させるためのデータ、即ち、自動操舵指令モー
タ電流Ir1*を生成することとなる。そして、自動操舵指令モータ電流生成部43
で生成された自動操舵指令モータ電流Ir1*は、自動操舵指令モータ電流出力手段
としての自動操舵指令モータ電流出力部44を経由して、自動操舵モード切替部54
(電流制御)の自動操舵モード切替部b接点54bに入力される。
Thus, the automatic steering command motor
The automatic steering command motor current Ir1 * generated in the above is passed through an automatic steering command motor
This is input to the automatic steering mode switching
また、振動抑制制御部45は、自動操舵指令モータ電流生成部43で生成された自
動操舵指令モータ電流Ir1*をEPSECU28へ出力する自動操舵指令モータ電
流出力部44を有する。
Further, the vibration
一方、自動操舵用マイコン30は、車両が直進状態、且つ、操舵機構7への振動の
発生を判断しない場合、振動抑制フラグFLGABをONしないで、それまでの自動
操舵を継続する。
On the other hand, when the vehicle is in a straight traveling state and the occurrence of vibration in the
次に、EPSECU28の各機能について、詳しく説明する。
EPSECU8は、マイクロプロセッシングユニット等からなるEPS用マイコン50と、モータ21の実モータ電流Irを検出する電流センサ61と、PWM信号に基づきモータ21へ駆動電力を供給するように駆動するインバータ回路等の駆動回路部57とを備える。尚、駆動回路部57には、車両に搭載されたバッテリ60から、電源が供給される。
Next, each function of
The
EPS用マイコン50は、自動操舵モード切替部切替フラグFLGのON、OFF入力に応じた制御系を構成する、位置制御部51、及び電流制御部55と、各制御系を通じて生成されたモータ回転制御指令をPWM信号として出力するPWM出力部56を有する。
The
また、EPS用マイコン50は、自動操舵モード切替部切替フラグFLGを入力(ON)するとき、位置制御部51を切り離し、電流制御部55のみをアクティブにする、制御系への切り替えを行う自動操舵モード切替部54を有する。
Further, the
また、EPS用マイコン50は、所定周期で入力する自動操舵指令操舵角θs*を、所定の変換係数を用いて、自動操舵指令モータ回転角度θr*に関わる情報にそれぞれ変換する、自動操舵指令操舵角/自動操舵指令モータ回転角度データ変換器59を有する。
Further, the
ここで、位置制御部51、及び電流制御部55の機能について、自動操舵モード切替部54の機能と合わせて、さらに詳しく説明する。
位置制御部51は、自動操舵指令操舵角θs*から、自動操舵指令操舵角/自動操舵指令モータ回転角度データ変換器59で変換された、自動操舵指令モータ回転角度θr*と、モータ回転角度センサ22で検出される実モータ回転角度θrと、を位置減算器71で減算して得られるモータ回転角度偏差値Δθrを入力する。
Here, the functions of the
The
またさらに、位置制御部51は、モータ回転角度偏差値Δθrを入力すると、比例制御(P制御)を行い、指令モータ電流Ir0*を生成し、該指令モータ電流Ir0*を、自動操舵モード切替部54の自動操舵モード切替部a接点54aに対して出力する。
Furthermore, when the motor rotation angle deviation value Δθr is input, the
自動操舵モード切替部54は、入力用の接点として、自動操舵モード切替部a接点54a、自動操舵モード切替部b接点54b、及び出力用の接点として自動操舵モード切替部c接点54cを有する。こうした自動操舵モード切替部54において、自動操舵モード切替部a接点54a には、上述したように位置制御部51より生成された指令モータ電流Ir0*が入力される。一方、自動操舵モード切替部b接点54bには、自動操舵指令モータ電流出力部44より、自動操舵指令モータ電流Ir1*が車内ネットワーク90(CAN)を介して入力される。
The automatic steering
そして、自動操舵モード切替部54は、自動操舵モード切替部切替フラグFLGがOFFのとき、自動操舵モード切替部a接点54aと、自動操舵モード切替部c接点54cとを接続することで、位置制御部51より生成された指令モータ電流Ir0*を、最終指令モータ電流Ir*として、電流減算器72へ出力する。
Then, when the automatic steering mode switching unit switching flag FLG is OFF, the automatic steering
一方、自動操舵モード切替部54は、自動操舵モード切替部切替フラグFLGがONのとき、自動操舵モード切替部b接点54bと、自動操舵モード切替部c接点54cとを接続することで、自動操舵指令モータ電流出力部44から入力された、自動操舵指令モータ電流Ir1*を、最終指令モータ電流Ir*として、電流減算器72へ出力する。
On the other hand, when the automatic steering mode switching unit switching flag FLG is ON, the automatic steering
電流制御部55は、自動操舵モード切替部54が出力する最終指令モータ電流Ir*と、電流センサ61で検出される実モータ電流Irとを、電流減算器72で減算して得られる、モータ電流偏差値ΔIrを入力する。
The
またさらに、電流制御部55は、モータ電流偏差値ΔIrを入力とする、比例制御+積分制御+微分制御(PID制御)を行い、モータ電圧指令V*を生成し、該モータ電圧指令V*をPWM出力部56に出力する。そして、PWM出力部56は、駆動回路部57を駆動させるためのモータ制御信号Srを生成し、該モータ制御信号Srを駆動回路部57に出力する。
Further, the
次に、アクティブにされる制御系の切り替えにおいて、自動操舵用マイコン30の処理手順を、図3に基づいて説明する。
自動操舵用マイコン30は、自動操舵指令操舵角θs*に基づき、車両が直進状態であるか否かを、自動操舵モード切替判定部40にて判定する(ステップS101)。即ち、自動操舵モード切替判定部40は、自動操舵指令操舵角θs*が閾値αの正負の範囲内(自動操舵指令操舵角θs*の絶対値が閾値α以下)であるか否かと、指令偏差値Δθs*の変化幅が閾値βの正負の範囲内(指令偏差値Δθs*の絶対値が閾値β以下)であるか否かとを判定する。
Next, the processing procedure of the
Based on the automatic steering command steering angle θs *, the
そして、自動操舵モード切替判定部40は、自動操舵指令操舵角θs*、及び指令偏差値Δθs*がそれぞれ閾値の正負の範囲内(自動操舵指令操舵角θs*の絶対値が閾値α以下、且つ、指令偏差値Δθs*の絶対値が閾値β以下)であるときに、車両が直進状態であることを判定する。閾値αは、自動操舵指令操舵角θs*が操舵中点(車両が直進することとなる操舵角)であるとして経験的に導かれる値に設定される。
Then, the automatic steering mode
続いて、自動操舵用マイコン30は、車両が直進状態である場合(ステップS101:YES)には、ヨーレートγに基づき、振動ありか否かを、自動操舵モード切替判定部40における、振動判定部40aにて判定する(ステップS102)。そして、自動操舵用マイコン30は、ステップS102において、ヨーレートγに基づく振動の強さ(振幅の大きさや、振動の長さ等)が所定の閾値を超えるか否かを判定し、ヨーレートγに基づく振動の強さが所定の閾値を超える場合には、操舵機構7に振動が発生していると、判定する。所定の閾値は、操舵機構7への振動として運転者が不快に思うとして経験的に導かれる値に設定される。
Subsequently, when the vehicle is in a straight traveling state (step S101: YES), the
続いて、自動操舵用マイコン30は、操舵機構7に振動が発生していると判定した場合(ステップS102:YES)には、自動操舵モード切替判定部40を通じて、振動抑制フラグFLGABをONし、電流制御(第2の構成手段である振動抑制制御)を実行する(ステップS103)。またさらに、自動操舵用マイコン30は、自動操舵モード切替指令部41を通じて、自動操舵モード切替部切替フラグFLGを、車内ネットワーク90(CAN)を介して、自動操舵モード切替部54に対して出力する。
Subsequently, when the
その後、自動操舵用マイコン30は、振動抑制制御部45において、振動分析部42の振動の分析を通じて、自動操舵指令モータ電流生成部43にて、最適な自動操舵指令モータ電流Ir1*を生成し、車内ネットワーク90(CAN)を介して、自動操舵モード切替部54の自動操舵モード切替部b接点へ出力する。
Thereafter, the
一方、自動操舵用マイコン30は、車両が直進状態でない場合(ステップS101:NO)、又は、操舵機構7に振動が発生していないと判定した場合(ステップS102:NO)には、自動操舵モード切替判定部40を通じて、振動抑制フラグFLGABをOFFし、位置制御(第1の構成手段である自動操舵制御)を実行する(ステップS104)。
On the other hand, when the vehicle is not in a straight traveling state (step S101: NO) or when it is determined that vibration is not generated in the steering mechanism 7 (step S102: NO), the
次に、上記のように構成された本実施形態の自動操舵装置1の作用及び効果について説明する。
所定周期毎に入力される指令状態量に基づいて、操舵機構7のモータ21の状態量制御を行う第1の制御手段としてのEPS用マイコン50、及び車両の状態判定条件に応じて状態量制御を選択する第2の制御手段としての自動操舵用マイコン30を備える。EPS用マイコン50は、モータ21を含む操舵機構7の操舵力補助装置としてのアクチュエータ20の位置制御部51、及び電流制御部55から構成される第1の構成手段と、操舵機構7のアクチュエータ20の電流制御部55から構成される第2の構成手段を有している。そして、自動操舵用マイコン30は、車両の状態判定条件に応じて、状態量制御として第1の構成手段、又は第2の構成手段を選択するとともに、所定周期毎に入力される指令状態量を生成する自動操舵装置1においては、操舵機構7に生じる振動を検出する振動検出手段としてのヨーレートセンサ27を更に備えている。そして、自動操舵用マイコン30は、状態量制御として第1の構成手段の選択中における指令状態量の変化幅が所定範囲内であって、さらにヨーレートセンサ27が車両の外部からの振動を検知するとき、一時的に位置制御部51を切り離すべく状態量制御を第2の構成手段に切り替える構成とした。
Next, the operation and effect of the automatic steering device 1 of the present embodiment configured as described above will be described.
Based on the command state quantity input at every predetermined period, the
一般に、モータの制御において、位置の状態量(モータ回転角)の時定数と、電流の状態量(モータ駆動電流)の時定数を比較した場合、電流の状態量の時定数は、位置の状態量の時定数よりはるかに短い。時定数が短いということは、応答性が早いということである。そのため、電流制御部55の制御周期(例えば、100μs)は、位置制御部51の制御周期(例えば、500μs)よりも短くなるように設計される。
In general, when comparing the time constant of the position state quantity (motor rotation angle) and the time constant of the current state quantity (motor drive current) in motor control, the time constant of the current state quantity is the position state Much shorter than the time constant of quantity. A short time constant means quick response. Therefore, the control cycle (for example, 100 μs) of the
そして、上記構成のように、操舵機構7への車両の外部からの振動が検出されるなかで、モータの状態量制御が、位置制御部51を切り離した状態での、電流制御部55によって行われるとき、それまでの電流制御部55を通じた状態量制御よりも、応答が早い状態量制御が行われることとなる。すなわちこの場合、例えば、操舵機構7への振動として、直進時に轍や路面の石等により急な衝撃に起因した振動が生じているとき、制御自体が振動を発生させる要因になることなく、状態量制御を行うことができる。
Then, as described above, while the vibration from the outside of the vehicle to the
もっとも、一時的でも位置制御部51を切り離してしまうとき、指令状態量に基づく状態量制御ができないこととなる。その点、上記構成によれば、一時的に位置制御部51が切り離されるのは、指令状態量の変化幅が所定範囲内であって、指令状態量に基づく状態量制御の必要性が比較的に低い場面であることとしている。すなわちこの場合、指令状態量に基づく状態量制御ができないにもかかわらず、車両の自動操舵への影響を最小限に止めることができる。したがって、上記のように構成された自動操舵装置1では、自動操舵に関わる制御が不安定になることを抑制することができる。
However, when the
なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態の自動操舵装置1は、振動抑制制御部45を備えないで構成してもよい。この場合、例えば、自動操舵モード切替部切替フラグFLGがONされるとき、自動操舵指令モータ電流Ir1*としては、指令モータ電流Ir0*の直近の値を継続的に指令することで、該直近の指令値に対して、モータ21が早く指令に追従できるようになる。
In addition, you may change this embodiment as follows.
The automatic steering device 1 according to the present embodiment may be configured without the vibration
・本実施形態では、ヨーレートセンサ27によって操舵機構7への振動を検討するようにしたが、トルクセンサにてステアリングシャフト3のねじれを抑制する制御を行うことで、操舵機構7への振動を抑制するようにしてもよい。こうしたトルクセンサは、モータ21と左右の転舵輪12、12との間に設けられるようにする。
In this embodiment, the vibration to the
・本実施形態では、ヨーレートセンサ27によって操舵機構7への振動を検討するようにしたが、モータ回転角度センサ22(モータ21の回転角)によって操舵機構7への振動を抑制するようにしてもよい。
In the present embodiment, the vibration to the
・EPS用マイコン50では、自動操舵指令操舵角θs*を入力するとき、まず自動操舵指令操舵角θs*と実操舵角θsとを減算して、操舵角度偏差値Δθsを得た後、自動操舵指令操舵角/自動操舵指令モータ回転角度データ変換器59により、前記操舵角度偏差値Δθsをモータ回転角度偏差値Δθrに変換する、ようにしてもよい。
In the
・位置制御の制御系と、電流制御の制御系のそれぞれの切り替えについて、その条件を変更してもよい。例えば、電流制御の制御系は、ヨーレートγや横G(車両横加速度)に基づき切り替えられるようにしてもよい。 The conditions for switching between the control system for position control and the control system for current control may be changed. For example, the control system for current control may be switched based on the yaw rate γ or lateral G (vehicle lateral acceleration).
・本実施形態では、第2の制御手段としての自動操舵用マイコン30、及び第1の制御手段としてのEPS用マイコン50の、2個のマイコンを用いて具体化したが、これらの機能を兼ね備えた1個のマイコン(第1の制御手段、及び第2の制御手段)で具体化してもよい。
In the present embodiment, the present invention is implemented using two microcomputers, that is, the
・本実施形態では、自動操舵装置1をコラムアシストEPSに具体化したが、自動操舵装置1をラックアシストEPSや、ピニオンアシストEPSに適用してもよい。 In the present embodiment, the automatic steering device 1 is embodied as the column assist EPS, but the automatic steering device 1 may be applied to the rack assist EPS or the pinion assist EPS.
・本実施形態では、アクチュエータ20の駆動源であるモータ21をDCモータとして記述したが、誘導モータやステッピングモータ等、その種類を問わず採用してもよい。
In the present embodiment, the
・本実施形態では、第1の制御手段は位置制御部、及び電流制御部から構成されるとしたが、位置制御部と電流制御部との間に、速度制御部を設けてもよい。 -In this embodiment, although the 1st control means was comprised from the position control part and the current control part, you may provide a speed control part between a position control part and a current control part.
1:自動操舵装置、2:ステアリング、3:ステアリングシャフト、
4:ラックアンドピニオン機構、5:ラック軸、7:操舵機構、8:コラムシャフト、
9:インターミディエイトシャフト、10:ピニオンシャフト、11:タイロッド、12:転舵輪、20:アクチュエータ(操舵力補助装置)、
21:モータ、22:モータ回転角度センサ、23:減速機構、
24:GPS、25:車速センサ、26:操舵角センサ、
27:ヨーレートセンサ(振動検出手段)、
28:、29:自動操舵ECU、
30:自動操舵用マイコン(第2の制御手段)、
31:自動操舵指令操舵角生成部、32:自動操舵指令操舵角出力部、
40:自動操舵モード切替判定部、40a:振動判定部、
41:自動操舵モード切替指令部、42:振動分析部(振動分析手段)、
43:自動操舵指令モータ電流生成部(自動操舵指令モータ電流生成手段)、
44:自動操舵指令モータ電流出力部(自動操舵指令モータ電流出力手段)、
45:振動抑制制御部(振動抑制制御手段)、
50:EPS用マイコン(第1の制御手段)、
51:位置制御部(P制御)、54:自動操舵モード切替部(電流制御)、
54a:自動操舵モード切替部a接点、54b:自動操舵モード切替部b接点、
54c:自動操舵モード切替部c接点、
55:電流制御部(PID制御)、56:PWM出力部、57:駆動回路部、
59:自動操舵指令操舵角/自動操舵指令モータ回転角度データ変換器、
60:バッテリ、61:電流センサ、
71:位置減算器、72:電流減算器、
90:車内ネットワーク(CAN)、
SP:車速、θs*:自動操舵指令操舵角、θs:実操舵角、Δθs*:指令偏差値、
Δθs:操舵角度偏差値、
θcon:上位位置情報(GPS、カーナビ等)、γ:ヨーレート、
θr*:自動操舵指令モータ回転角度、θr:実モータ回転角度、
Δθr:モータ回転角度偏差値、
Ir1*:自動操舵指令モータ電流、
Ir0*:指令モータ電流、
Ir*:最終指令モータ電流、Ir:実モータ電流、
ΔIr:モータ電流偏差値、
V*:モータ電圧指令、Sr:モータ制御信号、
FLG:自動操舵モード切替部切替フラグ(自動電流制御)、
FLGAB:振動抑制フラグ(自動電流制御)。
1: automatic steering device, 2: steering, 3: steering shaft,
4: rack and pinion mechanism, 5: rack shaft, 7: steering mechanism, 8: column shaft,
9: Intermediate shaft, 10: Pinion shaft, 11: Tie rod, 12: Steered wheel, 20: Actuator (steering force assist device),
21: Motor, 22: Motor rotation angle sensor, 23: Deceleration mechanism,
24: GPS, 25: vehicle speed sensor, 26: steering angle sensor,
27: Yaw rate sensor (vibration detecting means),
28 :, 29: automatic steering ECU,
30: microcomputer for automatic steering (second control means),
31: Automatic steering command steering angle generation unit, 32: Automatic steering command steering angle output unit,
40: Automatic steering mode switching determination unit, 40a: Vibration determination unit,
41: Automatic steering mode switching command section, 42: Vibration analysis section (vibration analysis means),
43: Automatic steering command motor current generation unit (automatic steering command motor current generation means),
44: Automatic steering command motor current output unit (automatic steering command motor current output means),
45: Vibration suppression control unit (vibration suppression control means),
50: EPS microcomputer (first control means),
51: Position control unit (P control), 54: Automatic steering mode switching unit (current control),
54a: automatic steering mode switching unit a contact, 54b: automatic steering mode switching unit b contact,
54c: automatic steering mode switching part c contact,
55: current control unit (PID control), 56: PWM output unit, 57: drive circuit unit,
59: Automatic steering command steering angle / automatic steering command motor rotation angle data converter,
60: battery, 61: current sensor,
71: Position subtractor, 72: Current subtractor,
90: In-vehicle network (CAN),
SP: vehicle speed, θs *: automatic steering command steering angle, θs: actual steering angle, Δθs *: command deviation value,
Δθs: steering angle deviation value,
θcon: upper position information (GPS, car navigation, etc.), γ: yaw rate,
θr *: automatic steering command motor rotation angle, θr: actual motor rotation angle,
Δθr: Motor rotation angle deviation value,
Ir1 *: Automatic steering command motor current,
Ir0 *: Command motor current,
Ir *: final command motor current, Ir: actual motor current,
ΔIr: Motor current deviation value,
V *: Motor voltage command, Sr: Motor control signal,
FLG: automatic steering mode switching part switching flag (automatic current control),
FLGAB: Vibration suppression flag (automatic current control).
Claims (2)
前記第1の制御手段は、
前記モータを含む前記操舵機構のアクチュエータの位置制御部、及び電流制御部から構成される第1の構成手段と、
前記操舵機構の前記アクチュエータの電流制御部から構成される第2の構成手段を有し、
前記第2の制御手段は、前記車両の前記状態判定条件に応じて、前記状態量制御として前記第1の構成手段、又は前記第2の構成手段を選択するとともに、前記所定周期毎に入力される指令状態量を生成する自動操舵装置において、
前記操舵機構に生じる振動を検出する振動検出手段を更に備え、
前記第2の制御手段は、前記状態量制御として前記第1の構成手段の選択中における前記指令状態量の変化幅が所定範囲内であって、さらに前記振動検出手段が前記車両の外部からの前記振動を検知するとき、一時的に前記位置制御部を切り離すべく前記状態量制御を前記第2の構成手段に切り替えること、
を特徴とする自動操舵装置。 First control means for controlling the state quantity of the motor of the steering mechanism on the basis of the command state quantity inputted every predetermined period, and second control for selecting the state quantity control according to the vehicle state determination condition With means,
The first control means includes
First configuration means comprising a position control unit of an actuator of the steering mechanism including the motor, and a current control unit;
A second component configured from a current control unit of the actuator of the steering mechanism;
The second control unit selects the first configuration unit or the second configuration unit as the state quantity control according to the state determination condition of the vehicle, and is input at every predetermined period. In an automatic steering device that generates a command state quantity
A vibration detecting means for detecting vibration generated in the steering mechanism;
In the second control means, as the state quantity control, a change range of the command state quantity during selection of the first constituent means is within a predetermined range, and the vibration detection means is further connected from the outside of the vehicle. When detecting the vibration, switching the state quantity control to the second component means to temporarily disconnect the position control unit;
An automatic steering device characterized by this.
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- 2015-07-01 JP JP2015132605A patent/JP2017013636A/en active Pending
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