JP2017226318A - 操舵制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
上記の操舵制御装置において、前記アクチュエータは、前記ステアリングの操作を補助する力である補助力を発生する補助力アクチュエータであって、前記回転角制御処理部は、前記転舵輪の転舵角あるいは前記転舵輪の転舵角に換算可能な回転軸の回転角を、前記目標回転角としての目標転舵角に一致させるように前記補助力アクチュエータをフィードバック制御し、前記目標回転角演算部は、前記補償部により補償された前記推定軸力に基づき、前記目標回転角としての前記目標転舵角を演算することが好ましい。
この構成によれば、補助力によってステアリングの操作を補助する場合であっても、補助力を加味して推定軸力を難なく演算することができる。
上記の操舵制御装置において、前記補償部は、演算された前記効率補償ゲインに、車速に応じたゲインを乗算することにより補償後効率ゲインを演算し、当該補償後効率ゲインを前記推定軸力に乗算することにより、前記推定軸力を補償することが好ましい。
この構成によれば、推定軸力から摩擦成分を除去することにより、ステアリングに付与されるトルクに摩擦成分が含まれることが抑制される。
以下、操舵制御装置をステアバイワイヤ方式の操舵装置の制御装置に具体化した第1の実施形態について説明する。
第1ラックアンドピニオン機構48は、車体の左右方向に延びるラック軸46とラック軸46に対して所定の角度だけ交差して配置されたピニオン軸42とを備えている。ラック軸46に形成された第1ラック歯46aと、ピニオン軸42に形成されたピニオン歯42aとの噛合を介して、ピニオン軸42の回転運動がラック軸46の往復直線運動に変換される。なお、ラック軸46は、ラックハウジング44に収容されている。ラック軸46の両端には、図示しないタイロッドを介して転舵輪30が連結されている。ピニオン軸42は、クラッチ12を介してステアリングシャフト22に連結されている。クラッチ12は、ステアリングシャフト22とピニオン軸42との間の動力伝達を断続する。
ステアリング10には、スパイラルケーブル装置60が連結されている。スパイラルケーブル装置60は、ステアリング10に固定された第1ハウジング62と、車体に固定された第2ハウジング64と、第2ハウジング64の内部に固定された筒状部材66と、筒状部材66に巻き付けられるスパイラルケーブル68とを備えている。筒状部材66には、ステアリングシャフト22が挿入されている。スパイラルケーブル68は、ステアリング10に固定されたホーン70と、車体に固定されたバッテリ72などとの間を接続する電気配線である。
減算処理部M12は、加算処理部M8により算出される加算値から、反力設定処理部M10により算出される反力Firを減算することにより、減算値Δを算出する。
上記の式(1)にて表現されるモデルは、ステアリング10と転舵輪30とが機械的に連結されたものにおいて、ステアリング10の回転に伴って回転する回転軸のトルク(減算値Δ)と回転角度(目標操舵角θh*)との関係を定めるモデルである。上記の式(1)において、粘性係数Cは、操舵装置の摩擦等をモデル化したものである。また、慣性係数Jは、操舵装置の慣性をモデル化したものである。ここで、粘性係数Cおよび慣性係数Jは、車速Vに応じて可変である。
転舵角フィードバック処理部M28は、転舵角θpを目標転舵角θp*にフィードバック制御するための操作量として、転舵側モータ56が生成する目標転舵トルクTrqt*を設定する。具体的には、転舵角フィードバック処理部M28は、目標転舵角θp*から転舵角θpを減算した値を入力とする比例要素、積分要素、および微分要素のそれぞれの出力値の和を、目標転舵トルクTrqt*として算出する。
反力設定処理部M10は、軸力配分演算部M10aと、理想軸力Fibを演算する理想軸力演算部M10bと、推定軸力Ferを演算する推定軸力演算部M10cとを備えている。
図3に示すように、推定軸力演算部M10cは、初期推定軸力演算部M100、ローパスフィルタM102,M104,M120、乗算処理部M106、摩擦補償量演算部M108、上下限ガード処理部M110、減算処理部M112、効率補償ゲイン演算部M114、効率補償ゲイン補償部M116、および乗算処理部M118を有している。
(1)効率補償ゲイン演算部M114により演算される効率補償ゲインFeを用いて、推定軸力Fer(効率補償後推定軸力Fer’)を演算する効率補償を行うことにより、必要な路面情報をより的確に推定軸力Ferに反映させることができる。
以下、操舵制御装置をEPSの制御装置に具体化した第2の実施形態について、第1の実施形態との相違点を中心に説明する。なお、図1に示した第1の実施形態の同様の構成については、便宜上、同一の符号を付している。
偏差算出処理部M46は、加算処理部M42の出力から反力Firを減算した値を出力する。
上記の式(2)で表現されるモデルは、ステアリング10の回転に伴って回転する回転軸のトルク(減算値Δ)と回転角度(目標転舵角θp*)との関係を定めるモデルである。上記の式(2)において、粘性係数Cおよび慣性係数Jは、式(1)と同様のものである。
以上に説明した本実施形態によれば、上記の第1の実施形態の(3)〜(6)の作用および効果に加えて、以下に示す作用および効果を奏する。
・各実施形態において、各配分ゲインGib,Gerについて、車速Vとの関係は変更可能である。たとえば、配分ゲインGibは、車速Vが大きいほど小さい値となるものであってもよい。また、配分ゲインGerは、車速Vが大きいほど大きい値となるものであってもよい。すなわち、車両の仕様や使用環境等に応じて、各配分ゲインGib,Gerについて、車速Vとの関係を設定することができる。
Claims (10)
- 車両のステアリングに付与されるトルクを発生するアクチュエータを備える操舵装置を制御対象とし、前記アクチュエータの動作を制御する操舵制御装置において、
前記ステアリングの操舵角あるいは前記ステアリングの動作に対応して変化する転舵輪の転舵角に換算可能な回転軸の回転角を、当該回転角の目標値である目標回転角に一致させるように前記アクチュエータをフィードバック制御する回転角制御処理部と、
前記転舵輪に対して路面から伝達される路面情報が反映される推定軸力を演算する推定軸力演算部と、
前記推定軸力の特性の変化を判定する判定部と、
前記推定軸力の特性の変化に基づき、その変化による影響を除去するように前記推定軸力を補償する補償部と、
前記補償部により補償された前記推定軸力に基づき、前記目標回転角を演算する目標回転角演算部と、を有する操舵制御装置。 - 請求項1に記載の操舵制御装置において、
前記転舵輪と前記ステアリングとの間の動力伝達を断続可能な動力伝達装置を備える操舵装置を制御対象とする場合、
前記転舵輪と前記ステアリングとの間の動力伝達が遮断された状態であって、
前記アクチュエータは、前記ステアリングの操作に抗する力である反力を発生する反力アクチュエータと、前記転舵輪を転舵させる力を発生する転舵アクチュエータとを含み、
前記回転角制御処理部は、前記ステアリングの操舵角あるいは前記ステアリングの操舵角に換算可能な回転軸の回転角を、前記目標回転角としての目標操舵角に一致させるように、前記反力アクチュエータをフィードバック制御し、
前記目標回転角演算部は、前記補償部により補償された前記推定軸力に基づき、前記目標操舵角を演算する操舵制御装置。 - 請求項2に記載の操舵制御装置において、
前記転舵輪の転舵角に換算可能な回転軸の回転角に基づき演算される転舵角を、当該回転角の目標値である目標転舵角に一致させるように前記転舵アクチュエータをフィードバック制御する転舵角制御処理部を備え、
前記推定軸力演算部は、前記転舵アクチュエータの実電流値に基づき、前記推定軸力を演算する操舵制御装置。 - 請求項1に記載の操舵制御装置において、
前記アクチュエータは、前記ステアリングの操作を補助する力である補助力を発生する補助力アクチュエータであって、
前記回転角制御処理部は、前記転舵輪の転舵角あるいは前記転舵輪の転舵角に換算可能な回転軸の回転角を、前記目標回転角としての目標転舵角に一致させるように前記補助力アクチュエータをフィードバック制御し、
前記目標回転角演算部は、前記補償部により補償された前記推定軸力に基づき、前記目標回転角としての前記目標転舵角を演算する操舵制御装置。 - 請求項4に記載の操舵制御装置において、
前記推定軸力演算部は、前記補助力アクチュエータの実電流値に基づき、前記推定軸力を演算する操舵制御装置。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載の操舵制御装置において、
前記判定部は、前記転舵輪から転舵シャフトに伝達される路面情報の一つである路面反力に起因する軸力の向きと前記アクチュエータが発生したトルクにより前記転舵シャフトに生じる軸力の向きとが同じときの効率である正効率のときの前記推定軸力の変化と、前記転舵輪から前記転舵シャフトに伝達される路面反力に起因する軸力の向きと前記アクチュエータが発生したトルクにより転舵シャフトに生じる軸力の向きとが逆である逆効率のときの前記推定軸力の変化とに基づいて、前記推定軸力の特性の変化として、前記正効率および前記逆効率の切替りを判定し、
前記補償部は、前記推定軸力の特性の変化である前記正効率および前記逆効率の切替りによる影響を抑制するように前記推定軸力を補償する操舵制御装置。 - 請求項6に記載の操舵制御装置において、
前記補償部は、前記推定軸力の特性の変化である前記正効率および前記逆効率の切替りに応じた効率補償ゲインを演算し、当該効率補償ゲインを前記推定軸力に乗算することにより、前記推定軸力を補償する操舵制御装置。 - 請求項7に記載の操舵制御装置において、
前記補償部は、前記転舵輪が連結された転舵シャフトと交差した状態で噛み合う前記回転軸としてのピニオンシャフトの回転速度であるピニオン角速度と前記推定軸力とを乗算した判定値を演算し、
前記判定値が正のときの前記効率補償ゲインは、前記判定値が負のときの前記効率補償ゲインよりも小さくなる関係に基づいて、前記判定値に応じた前記効率補償ゲインを演算する操舵制御装置。 - 請求項7または8に記載の操舵制御装置において、
前記補償部は、演算された前記効率補償ゲインに、車速に応じたゲインを乗算することにより補償後効率ゲインを演算し、当該補償後効率ゲインを前記推定軸力に乗算することにより、前記推定軸力を補償する操舵制御装置。 - 請求項1〜9のいずれか一項に記載の操舵制御装置において、
前記補償部は、前記推定軸力から前記転舵輪の転舵に伴って発生する摩擦成分を除去することにより、前記推定軸力を補償する操舵制御装置。
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