JP2019031228A - Electric power steering device - Google Patents

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JP2019031228A JP2017154209A JP2017154209A JP2019031228A JP 2019031228 A JP2019031228 A JP 2019031228A JP 2017154209 A JP2017154209 A JP 2017154209A JP 2017154209 A JP2017154209 A JP 2017154209A JP 2019031228 A JP2019031228 A JP 2019031228A
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貴弘 椿
Takahiro Tsubaki
貴弘 椿
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Abstract

To provide an electric power steering device which achieves manual steering even when steering intervention is performed by a driver during automatic steering, more secures safety during emergency steering by the driver, and achieves both assist control and steering angle control.SOLUTION: An electric power steering device includes: an assist control section which calculates an assist control current command value for assist control; a steering angle control section which calculates a steering control current command value for steering control; and a switching determination/gradual variation gain generation section which generates a gradual variation gain for adjusting a control amount of assist control and a control amount of steering angle control, where the steering angle control section includes a position control section, a steering angle speed control section, a steering intervention compensation section and a handle vibration damping section, calculates a steering angle control current command value from a basic steering angle control current command value, an intervention compensation steering angle control current command value and a compensation steering angle control current command value, and calculates a current command value from an assist control current command value and a steering angle control current command value adjusted by the gradual variation gain.SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本発明は、電流指令値に基づくモータの駆動制御によって操舵系に対してアシスト制御及び舵角制御を行うことにより、自動操舵も可能とする電動パワーステアリング装置に関し、特に自動操舵中に運転者により操舵介入が行われても、安全で且つ違和感の低減が可能な電動パワーステアリング装置に関する。   The present invention relates to an electric power steering apparatus that enables automatic steering by performing assist control and steering angle control on a steering system by drive control of a motor based on a current command value, and in particular by a driver during automatic steering. The present invention relates to an electric power steering apparatus that is safe and can reduce a sense of incongruity even when steering intervention is performed.

車両の操舵系にモータの回転力で操舵補助力(アシストトルク)を付与する電動パワーステアリング装置(EPS)は、モータの駆動力を、減速機構を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に操舵補助力として付与し、アシスト制御するようになっている。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、アシストトルクを正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、操舵補助指令値(電流指令値)とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にPWM(パルス幅変調)制御のデューティの調整で行っている。   An electric power steering device (EPS) that applies a steering assist force (assist torque) to a steering system of a vehicle by a rotational force of a motor is driven by a transmission mechanism such as a gear or a belt via a speed reduction mechanism. Assist control is performed by applying a steering assist force to the shaft or the rack shaft. Such a conventional electric power steering apparatus performs feedback control of motor current in order to accurately generate assist torque. In feedback control, the motor applied voltage is adjusted so that the difference between the steering assist command value (current command value) and the motor current detection value is small. The adjustment of the motor applied voltage is generally performed by PWM (pulse width). This is done by adjusting the duty of modulation) control.

電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図1に示して説明すると、ハンドル1のコラム軸(ステアリングシャフト、ハンドル軸)2は減速機構を構成する減速ギア(ウォームギア)3、ユニバーサルジョイント4a及び4b、ピニオンラック機構5、タイロッド6a,6bを経て、更にハブユニット7a,7bを介して操向車輪8L,8Rに連結されている。また、コラム軸2にはトーションバーが介挿されており、トーションバーの捩れ角によりハンドル1の操舵角θを検出する舵角センサ14、操舵トルクTtを検出するトルクセンサ10が設けられており、ハンドル1の操舵力を補助するモータ20が減速ギア3を介してコラム軸2に連結されている。電動パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット(ECU)30には、バッテリ13から電力が供給されると共に、イグニションキー11を経てイグニションキー信号が入力される。コントロールユニット30は、トルクセンサ10で検出された操舵トルクTtと車速センサ12で検出された車速Vとに基づいてアシスト制御指令の電流指令値の演算を行い、電流指令値に補償等を施した電圧制御指令値Vrefによってモータ20に供給する電流を制御する。   A general configuration of the electric power steering apparatus will be described with reference to FIG. 1. A column shaft (steering shaft, handle shaft) 2 of the handle 1 is a reduction gear (worm gear) 3 constituting a reduction mechanism, universal joints 4a and 4b, The pinion rack mechanism 5 and the tie rods 6a and 6b are connected to the steering wheels 8L and 8R via the hub units 7a and 7b. Further, a torsion bar is inserted in the column shaft 2, and a steering angle sensor 14 for detecting the steering angle θ of the steering wheel 1 by a torsion angle of the torsion bar and a torque sensor 10 for detecting the steering torque Tt are provided. A motor 20 that assists the steering force of the handle 1 is connected to the column shaft 2 via the reduction gear 3. The control unit (ECU) 30 that controls the electric power steering apparatus is supplied with electric power from the battery 13 and also receives an ignition key signal via the ignition key 11. The control unit 30 calculates the current command value of the assist control command based on the steering torque Tt detected by the torque sensor 10 and the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 12, and compensates the current command value. The current supplied to the motor 20 is controlled by the voltage control command value Vref.

なお、舵角センサ14は必須のものではなく、配設されていなくても良く、また、モータ20に連結されたレゾルバ等の回転角センサから操舵角を取得することも可能である。   The steering angle sensor 14 is not essential and may not be provided, and the steering angle can be acquired from a rotation angle sensor such as a resolver connected to the motor 20.

コントロールユニット30には、車両の各種情報を授受するCAN(Controller Area Network)40が接続されており、車速VはCAN40から受信することも可能である。また、コントロールユニット30には、CAN40以外の通信、アナログ/ディジタル信号、電波等を授受する非CAN41も接続可能である。   The control unit 30 is connected to a CAN (Controller Area Network) 40 that exchanges various types of vehicle information, and the vehicle speed V can also be received from the CAN 40. The control unit 30 can be connected to a non-CAN 41 that exchanges communications, analog / digital signals, radio waves, and the like other than the CAN 40.

コントロールユニット30は主としてCPU(MPUやMCU等も含む)で構成されるが、そのCPU内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと図2のようになる。   The control unit 30 is mainly composed of a CPU (including an MPU, MCU, etc.). FIG. 2 shows general functions executed by a program inside the CPU.

図2を参照してコントロールユニット30を説明すると、トルクセンサ10で検出された操舵トルクTt及び車速センサ12で検出された(若しくはCAN40からの)車速Vは、電流指令値Iref1を演算する電流指令値演算部31に入力される。電流指令値演算部31は、入力された操舵トルクTt及び車速Vに基づいてアシストマップ等を用いて、モータ20に供給する電流の制御目標値である電流指令値Iref1を演算する。電流指令値Iref1は加算部32Aを経て電流制限部33に入力され、最大電流を制限された電流指令値Irefmが減算部32Bに入力され、フィードバックされているモータ電流Imとの偏差I(=Irefm−Im)が演算され、その偏差Iが操舵動作の特性改善のためのPI(比例積分)制御部35に入力される。PI制御部35で特性改善された電圧制御指令値VrefがPWM制御部36に入力され、更にインバータ37を介してモータ20がPWM駆動される。モータ20のモータ電流Imはモータ電流検出器38で検出され、減算部32Bにフィードバックされる。インバータ37は、半導体スイッチング素子としてのFETのブリッジ回路で構成されている。   The control unit 30 will be described with reference to FIG. 2. The steering torque Tt detected by the torque sensor 10 and the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 12 (or from the CAN 40) are a current command for calculating a current command value Iref1. The value is input to the value calculation unit 31. The current command value calculation unit 31 calculates a current command value Iref1, which is a control target value of the current supplied to the motor 20, using an assist map or the like based on the input steering torque Tt and the vehicle speed V. The current command value Iref1 is input to the current limiter 33 through the adder 32A, and the current command value Irefm whose maximum current is limited is input to the subtractor 32B, and the deviation I (= Irefm) from the fed back motor current Im. -Im) is calculated, and the deviation I is input to a PI (proportional integration) control unit 35 for improving the characteristics of the steering operation. The voltage control command value Vref whose characteristics are improved by the PI control unit 35 is input to the PWM control unit 36, and the motor 20 is further PWM driven via the inverter 37. The motor current Im of the motor 20 is detected by the motor current detector 38 and fed back to the subtraction unit 32B. The inverter 37 is composed of an FET bridge circuit as a semiconductor switching element.

モータ20にはレゾルバ等の回転角センサ21が連結されており、回転角センサ21から回転角θが検出されて出力される。   A rotation angle sensor 21 such as a resolver is connected to the motor 20, and the rotation angle θ is detected and output from the rotation angle sensor 21.

また、加算部32Aには補償信号生成部34からの補償信号CMが加算されており、補償信号CMの加算によって操舵システム系の特性補償を行い、収れん性や慣性特性等を改善するようになっている。補償信号生成部34は、セルフアライニングトルク(SAT)34Cと慣性34Bを加算部34Dで加算し、その加算結果に更に収れん性34Aを加算部34Eで加算し、加算部34Eの加算結果を補償信号CMとしている。   Further, the compensation signal CM from the compensation signal generation unit 34 is added to the addition unit 32A, and the compensation of the steering system system is performed by the addition of the compensation signal CM, thereby improving the convergence and inertia characteristics. ing. The compensation signal generator 34 adds the self-aligning torque (SAT) 34C and the inertia 34B by the adder 34D, further adds the convergence 34A to the addition result by the adder 34E, and compensates the addition result of the adder 34E. The signal CM is used.

近年、車両の自動運転技術の研究開発が進められており、その中の自動操舵において、電動パワーステアリング装置(EPS)を応用する提案がなされている。EPSにより自動操舵を実現する場合、従来のEPSが実行しているアシスト制御のための機構と、車両が所望の方向に走行するように操舵系を制御する舵角制御のための機構を独立して保有し、これらの出力を調整可能とする構成が一般的となっている。また、舵角制御では、操舵角の制御目標である舵角指令に対する応答性及び路面反力等に対する外乱抑圧性で優れた性能をもつ位置速度制御が用いられており、例えば、位置制御ではP(比例)制御、速度制御ではPI(比例積分)制御が採用されている。   In recent years, research and development of automatic driving technology for vehicles has been advanced, and proposals have been made to apply an electric power steering device (EPS) in automatic steering. When automatic steering is realized by EPS, a mechanism for assist control executed by conventional EPS and a mechanism for steering angle control for controlling the steering system so that the vehicle travels in a desired direction are independent. It is common to have a configuration in which these outputs can be adjusted. In the steering angle control, position / speed control having excellent performance in response to the steering angle command which is a control target of the steering angle and disturbance suppression against road surface reaction force, etc. is used. PI (proportional integral) control is adopted in (proportional) control and speed control.

アシスト制御と舵角制御を独立して実行し、双方からの出力である指令値を切り換えて全体の制御を行う場合、スイッチ等により急に切り換えてしまうと、指令値が急変動し、ハンドル挙動が不自然になり、運転者へ違和感を与えるおそれがある。特開2004−17881号公報(特許文献1)では、この問題への対応として、トルク制御方式(アシスト制御に相当)と回転角制御方式(舵角制御に相当)の切り換えにおいて、双方からの指令値それぞれに係数(自動化係数及び手動化係数)を乗算して加算した値を最終指令値とし、この係数を徐々に変化させることにより、指令値の急変動を抑制するようにしている。また、回転角制御方式での位置制御ではP制御、速度制御ではPI制御を使用している。   When assist control and rudder angle control are executed independently, and the entire control is performed by switching the command value that is output from both, if the switch is suddenly switched, the command value will fluctuate suddenly and the steering wheel behavior May become unnatural and may make the driver feel uncomfortable. In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-17881 (Patent Document 1), as a response to this problem, a command from both of the switching between the torque control method (equivalent to assist control) and the rotation angle control method (equivalent to steering angle control) is performed. A value obtained by multiplying each value by a coefficient (automated coefficient and manual coefficient) and adding the result is used as a final command value, and the coefficient is gradually changed to suppress sudden fluctuations in the command value. Moreover, P control is used for position control in the rotation angle control system, and PI control is used for speed control.

特許第3917008号公報(特許文献2)では、設定操舵角に従ってハンド操作を自動で行い、特に駐車支援を目的とした自動操舵制御装置が提案されている。この装置では、トルク制御モード(アシスト制御に相当)と駐車支援モード(舵角制御に相当)が切り換えられるようになっており、駐車支援モードでは、予め記憶された駐車データを使用して制御を行っている。そして、駐車支援モードでの位置制御ではP制御、速度制御ではPI制御を行っている。   Japanese Patent No. 397008 (Patent Document 2) proposes an automatic steering control device that automatically performs a hand operation in accordance with a set steering angle, and particularly for the purpose of parking assistance. In this device, a torque control mode (equivalent to assist control) and a parking assistance mode (equivalent to steering angle control) can be switched. In the parking assistance mode, control is performed using previously stored parking data. Is going. Then, P control is performed in the position control in the parking assist mode, and PI control is performed in the speed control.

特許第3912279号公報(特許文献3)はEPSを直接応用したものではないが、自動操舵モードへの切り換えにより舵角制御を開始する際に、操舵速度(舵角速度)を緩やかに増加させることにより、開始時のハンドル急変動による運転者への違和感を低減している。   Japanese Patent No. 3912279 (Patent Document 3) does not directly apply EPS, but when the steering angle control is started by switching to the automatic steering mode, the steering speed (steering angular speed) is gradually increased. This reduces the driver's uncomfortable feeling due to sudden fluctuations in the steering wheel at the start.

特開2004−17881号公報JP 2004-17881 A 特許第3917008号公報Japanese Patent No. 3917008 特許第3912279号公報Japanese Patent No. 3912279

しかしながら、特許文献1では、方式の切り換え中は舵角制御に対する指令値(舵角制御指令値)が係数により制限されて最終指令値に出力されるので、制限された分だけ最終指令値が小さくなってしまう。この制限により、舵角制御指令値から算出される舵角速度に対する指令値(舵角速度指令値)に対して、モータの実速度が遅くなってしまうので、舵角速度指令値と実速度の間に偏差が発生し、速度制御内のI(積分)制御の積分値が蓄積しまうことになり、速度制御から更に大きな舵角制御指令値が出力されてしまうことになる。この結果、アシスト制御に対する指令値(アシスト制御指令値)に乗算する係数が徐々に大きくなっていく状態では、係数による制限が緩和されていくので、係数が大きくなるに従って舵角制御指令値が過剰な値となり、ハンドルが舵角速度指令値に対して過剰に反応し、引っ掛かり感等の違和感や不快感を運転者に与えるおそれがある。   However, in Patent Document 1, since the command value for the steering angle control (steering angle control command value) is limited by the coefficient and is output to the final command value during the switching of the method, the final command value is decreased by the limited amount. turn into. Due to this restriction, the actual speed of the motor becomes slower than the command value for the steering angular speed (steering angular speed command value) calculated from the steering angle control command value, so there is a deviation between the steering angular speed command value and the actual speed. Occurs, and the integrated value of I (integral) control in the speed control is accumulated, and a larger steering angle control command value is output from the speed control. As a result, in a state where the coefficient multiplied by the command value for the assist control (assist control command value) is gradually increased, the restriction by the coefficient is relaxed, so that the steering angle control command value increases as the coefficient increases. Therefore, the steering wheel may react excessively with respect to the steering angular velocity command value, and may give the driver a sense of incongruity or discomfort such as a feeling of being caught.

また、特許文献1では、位置制御にP制御、速度制御にPI制御を使用しており、舵角制御中に運転者による手入力の介入があった場合、舵角制御は舵角制御指令値に追従するように動作するので、舵角制御からアシスト制御への切換動作が行われるまで、手動により操舵することが困難となる。また、手入力検出や切換動作により時間的な遅れが発生し、運転者による操舵介入の動作を十分に行うことができないおそれがある。   In Patent Document 1, P control is used for position control and PI control is used for speed control. If there is manual input by the driver during the steering angle control, the steering angle control is the steering angle control command value. Therefore, it is difficult to manually steer until the switching operation from the steering angle control to the assist control is performed. In addition, there is a possibility that a time delay occurs due to the manual input detection or the switching operation, and the steering intervention operation by the driver cannot be sufficiently performed.

特許文献2でも、位置制御にP制御、速度制御にPI制御を用いた舵角制御を行っている。車両において舵角制御を行う場合、車速、摩擦及び路面反力の変化等により外乱や負荷状況が大きく変化するため、装置は、それらに対して耐性がある制御構成でなければならない。しかし、特許文献2記載の装置の制御構成のみでは、例えば路面反力が変化した場合や、目標操舵角が素早く変化した場合に、ステアリングホイールのマスとトーションバーによるバネによる固有振動により振動が発生し、それを運転者が違和感や不快感として感じるおそれがある。   Also in Patent Document 2, rudder angle control using P control for position control and PI control for speed control is performed. When steering angle control is performed in a vehicle, disturbances and load conditions greatly change due to changes in vehicle speed, friction, road reaction force, and the like, so the apparatus must have a control configuration that is resistant to them. However, with only the control configuration of the device described in Patent Document 2, for example, when the road surface reaction force changes or the target steering angle changes quickly, vibration is generated by the natural vibration caused by the spring of the steering wheel mass and the torsion bar. In addition, the driver may feel it uncomfortable or uncomfortable.

特許文献3では、舵角制御開始時に徐々に舵角速度を増加させているが、増加が始まると舵角速度の上限値に達するまで増加し続けるので、I制御の積分値が過剰に蓄積してしまう。その結果、舵角制御指令値が過剰な値となり、ハンドルが舵角速度指令値に対して過剰に反応し、運転者に違和感を与えてしまうおそれがある。   In Patent Document 3, the steering angular speed is gradually increased at the start of the steering angle control. However, when the increase starts, the steering angular speed continues to increase until reaching the upper limit value of the steering angular speed, so that the integral value of the I control accumulates excessively. . As a result, the steering angle control command value becomes an excessive value, and the steering wheel may react excessively with respect to the steering angular speed command value, which may give the driver a sense of incongruity.

本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、自動操舵中に運転者により操舵介入が行われても手動操舵を実現し、運転者による緊急操舵時の安全性をより確保した、アシスト制御と舵角制御を両立した電動パワーステアリング装置を提供することにある。また、自動操舵から手動操舵への切換時の引っ掛かり感等の運転者への違和感や不快感を低減し、更に、自動操舵中のハンドルの振動を抑え、運転者への違和感を軽減する。   The present invention has been made under the circumstances described above, and an object of the present invention is to realize manual steering even when steering intervention is performed by a driver during automatic steering, and safety during emergency steering by the driver. It is an object to provide an electric power steering apparatus that further ensures assist and is compatible with assist control and steering angle control. In addition, the driver feels uncomfortable and uncomfortable, such as a feeling of being caught when switching from automatic steering to manual steering, and further suppresses vibration of the steering wheel during automatic steering to reduce the driver's uncomfortable feeling.

本発明は、電流指令値に基づいてモータを駆動し、前記モータの駆動制御によって操舵系に対してアシスト制御及び舵角制御を行う電動パワーステアリング装置に関し、本発明の上記目的は、少なくとも操舵トルクに基づいて、前記アシスト制御のためのアシスト制御電流指令値を演算するアシスト制御部と、少なくとも前記操舵トルク、舵角指令値及び実操舵角に基づいて、前記舵角制御のための舵角制御電流指令値を演算する舵角制御部と、少なくとも前記操舵トルクに基づいて、前記アシスト制御の制御量及び前記舵角制御の制御量を調整する徐変ゲインを生成する切換判定/徐変ゲイン生成部とを備え、前記舵角制御部は、前記舵角指令値と前記実操舵角の偏差に基づいて舵角速度指令値を演算する位置制御部と、前記舵角速度指令値と実舵角速度の偏差に基づいて基本舵角制御電流指令値を演算する舵角速度制御部と、前記操舵トルクに応じて操舵介入補償のための介入補償舵角制御電流指令値を求める操舵介入補償部と、前記操舵トルクに基づいて、ハンドルの振動を制振するための補償舵角制御電流指令値を演算するハンドル制振部とを具備し、前記基本舵角制御電流指令値、前記介入補償舵角制御電流指令値及び前記補償舵角制御電流指令値より前記舵角制御電流指令値を算出し、前記徐変ゲインで調整された前記アシスト制御電流指令値及び前記舵角制御電流指令値より前記電流指令値を演算することにより達成される。   The present invention relates to an electric power steering apparatus that drives a motor based on a current command value and performs assist control and steering angle control on a steering system by drive control of the motor, and the object of the present invention is at least steering torque And an assist control unit for calculating an assist control current command value for the assist control, and a steering angle control for the steering angle control based on at least the steering torque, the steering angle command value, and the actual steering angle. A steering angle control unit that calculates a current command value, and a switching determination / gradual gain generation that generates a gradual gain that adjusts the control amount of the assist control and the control amount of the steering angle control based on at least the steering torque A position control unit that calculates a steering angular speed command value based on a deviation between the steering angle command value and the actual steering angle; and the steering angular speed command Steering angular velocity control unit for calculating a basic steering angle control current command value based on a deviation between the actual steering angular velocity and steering intervention compensation for obtaining an intervention compensation steering angle control current command value for steering intervention compensation according to the steering torque And a steering wheel damping unit that calculates a compensated steering angle control current command value for damping the vibration of the steering wheel based on the steering torque, the basic steering angle control current command value, and the intervention compensation The steering angle control current command value is calculated from the steering angle control current command value and the compensation steering angle control current command value, and is calculated from the assist control current command value and the steering angle control current command value adjusted with the gradual gain. This is achieved by calculating the current command value.

本発明の上記目的は、前記舵角制御部が、前記舵角指令値に含まれる振動周波数成分を低減するハンドル振動除去部を更に具備し、前記振動周波数成分を低減された舵角指令値を前記位置制御部に入力することにより、或いは、前記操舵介入補償部が、前記操舵トルクに対する電流指令値操作量の特性を定めた操舵介入補償マップを有する補償マップ部を具備し、前記補償マップ部を介して、前記操舵トルクより前記介入補償舵角制御電流指令値を求めることにより、或いは、前記操舵介入補償マップが車速に応じて変化することにより、或いは、前記操舵介入補償部が、前記操舵トルクに対して位相補償を行う操舵介入位相補償部を更に具備し、前記操舵介入位相補償部及び前記補償マップ部を介して、前記操舵トルクより前記介入補償舵角制御電流指令値を求めることにより、或いは、前記位置制御部が、規範モデルを用いて前記舵角指令値を目標操舵角に変換する規範モデル部と、前記目標操舵角と前記実操舵角の偏差に比例ゲインを乗算して舵角速度指令値1を算出する比例ゲイン部と、FFフィルタを用いて前記舵角指令値を舵角速度指令値2に変換するフィルタ部とを具備し、前記舵角速度指令値1に前記舵角速度指令値2を加算して前記舵角速度指令値を演算することにより、或いは、前記FFフィルタのフィルタゲインが車速に応じて変化することにより、或いは、前記ハンドル制振部が、前記操舵トルクに対してゲインを乗算するゲイン部と、前記ゲインが乗算された操舵トルクに対して位相補償を行い、前記補償舵角制御電流指令値を出力する制振位相補償部とを具備することにより、或いは、前記舵角速度制御部が、前記舵角速度指令値及び前記実舵角速度を用いて、I−P制御によって前記基本舵角制御電流指令値を演算することにより、或いは、前記徐変ゲインとして、前記舵角指令値に対して乗算される舵角指令徐変ゲインを含むことにより、或いは、前記舵角制御部が、前記舵角指令値に対して、前記舵角指令徐変ゲインに応じて設定される制限値1によって制限をかける舵角指令値可変制限部を更に具備することにより、或いは、前記舵角制御部が、前記舵角指令値の変化量に対して、前記舵角指令徐変ゲインに応じて設定される制限値2によって制限をかける可変レート制限部を更に具備することにより、或いは、前記徐変ゲインとして、前記舵角速度指令値に対して乗算される速度指令徐変ゲインを含むことにより、或いは、前記舵角制御部が、前記舵角速度指令値に対して、前記速度指令徐変ゲインに応じて設定される制限値3によって制限をかける速度指令値可変制限部を更に具備することにより、或いは、前記徐変ゲインとして、前記舵角速度制御部内で演算される信号に対して乗算される速度制御徐変ゲインを含むことにより、或いは、前記徐変ゲインとして、前記介入補償舵角制御電流指令値に対して乗算される操舵介入徐変ゲインを含むことにより、或いは、前記徐変ゲインとして、前記舵角制御電流指令値に対して乗算される舵角制御出力徐変ゲインを含むことにより、或いは、前記舵角制御部が、前記舵角制御電流指令値に対して、予め設定された制限値4によって制限をかける舵角制御電流指令値制限部を更に具備することにより、或いは、前記徐変ゲインとして、前記アシスト制御部内で求められるアシストマップ出力電流に対して乗算されるアシストマップ徐変ゲインを含むことにより、或いは、前記徐変ゲインとして、前記アシスト制御電流指令値に対して乗算されるアシスト制御出力徐変ゲインを含むことにより、より効果的に達成される。   The object of the present invention is that the rudder angle control unit further includes a steering wheel vibration removal unit that reduces a vibration frequency component included in the rudder angle command value, and the rudder angle command value with the reduced vibration frequency component is obtained. By input to the position control unit, or the steering intervention compensation unit includes a compensation map unit having a steering intervention compensation map that defines characteristics of a current command value manipulated variable with respect to the steering torque, and the compensation map unit Via the steering torque, obtaining the intervention compensation steering angle control current command value, changing the steering intervention compensation map according to the vehicle speed, or the steering intervention compensation unit A steering intervention phase compensation unit for performing phase compensation on the torque, and the intervention compensation steering system based on the steering torque via the steering intervention phase compensation unit and the compensation map unit. By obtaining a control current command value, or the position control unit uses a reference model to convert the steering angle command value into a target steering angle, and a deviation between the target steering angle and the actual steering angle A proportional gain unit that calculates a steering angular velocity command value 1 by multiplying the proportional angular gain, and a filter unit that converts the steering angle command value into a steering angular velocity command value 2 using an FF filter, and the steering angular velocity command The steering angular velocity command value 2 is added to the value 1 to calculate the steering angular velocity command value, or the filter gain of the FF filter changes according to the vehicle speed, or the steering wheel damping unit A gain unit that multiplies the steering torque by a gain, and a vibration suppression phase compensation unit that performs phase compensation on the steering torque multiplied by the gain and outputs the compensated steering angle control current command value Or the rudder angular speed control unit calculates the basic rudder angle control current command value by IP control using the rudder angular speed command value and the actual rudder angular speed, or By including the steering angle command gradual change gain multiplied by the steering angle command value as the gradual change gain, or the steering angle control unit controls the steering angle command with respect to the steering angle command value. By further comprising a steering angle command value variable limiting unit that limits by the limit value 1 set according to the gradually changing gain, or the steering angle control unit is configured to change the steering angle command value The steering angle speed command value is multiplied by a variable rate limiting unit that limits the value by a limit value 2 set according to the steering angle command gradual change gain, or as the gradual change gain. Speed finger By including a command gradual change gain, or the rudder angle control unit limits the rudder angular speed command value by a limit value 3 set according to the speed command gradual change gain. By further including a limiting unit, or as the gradual change gain, including a speed control gradual change gain multiplied by a signal calculated in the rudder angular speed control unit, or as the gradual change gain A steering intervention gradual gain multiplied by the intervention compensation steering angle control current command value, or a steering angle control multiplied by the steering angle control current command value as the gradual gain. A steering angle control current command value limiting unit that limits the steering angle control current command value according to a preset limit value 4 by including an output gradual change gain. Further comprising, or as the gradual change gain, including an assist map gradual change gain multiplied by the assist map output current obtained in the assist control unit, or as the gradual change gain, This is achieved more effectively by including an assist control output gradual gain multiplied by the assist control current command value.

本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、舵角制御において、操舵介入の補償を行い、ゲインと位相補償によりハンドル振動を制振し、徐変ゲインとリミッタを使用して操舵状態の調整を行っているので、自動操舵中に操舵介入があっても安全で且つ違和感を低減でき、また違和感を抑えた自動操舵から手動操舵への切換が可能で、更に自動操舵中のハンドルの振動も抑制することができる。   According to the electric power steering apparatus according to the present invention, in steering angle control, compensation for steering intervention is performed, steering vibration is controlled by gain and phase compensation, and a steering state is adjusted by using a gradual gain and a limiter. Therefore, even if there is a steering intervention during automatic steering, it is safe and can reduce discomfort, it is possible to switch from automatic steering to manual steering with reduced discomfort, and further suppresses vibration of the steering wheel during automatic steering can do.

電動パワーステアリング装置の概要を示す構成図である。It is a lineblock diagram showing an outline of an electric power steering device. 電動パワーステアリング装置のコントロールユニット(ECU)の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the control unit (ECU) of an electric power steering apparatus. 本発明に関わる車両システム全体の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the whole vehicle system concerning this invention. 切換判定/徐変ゲイン生成部の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of a switching determination / gradual change gain production | generation part. 手入力判定部の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of a manual input determination part. 操舵状態に応じた徐変ゲインの変化例を示すグラフである。It is a graph which shows the example of a change of the gradual change gain according to a steering state. 舵角制御部及び切換部の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of a steering angle control part and a switching part. 舵角指令値可変制限部での制限値の例を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the example of the limiting value in a steering angle command value variable limiting part. 位置制御部の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of a position control part. 位置制御部のFFフィルタゲインの車速に対する変化例を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the example of a change with respect to the vehicle speed of the FF filter gain of a position control part. 速度指令値可変制限部での制限値の例を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the example of the limit value in a speed command value variable limiting part. 舵角速度制御部の構成例(第1実施形態)を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example (1st Embodiment) of a steering angular velocity control part. 操舵介入補償部の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of a steering intervention compensation part. 操舵介入補償マップの例を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the example of a steering intervention compensation map. 可変ゲインの車速に対する変化例を示す特性図である。It is a characteristic figure showing an example of change to vehicle speed of variable gain. ハンドル制振部の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of a steering wheel damping part. 舵角制御電流指令値制限部での制限値の例を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the example of the limiting value in a steering angle control electric current command value limiting part. EPS側ECUの動作例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation example of EPS side ECU. 切換判定/徐変ゲイン生成部の動作例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation example of a switching determination / gradual change gain production | generation part. 舵角制御部の動作例(第1実施形態)の一部を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a part of operation example (1st Embodiment) of a steering angle control part. 舵角制御部の動作例(第1実施形態)の一部を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a part of operation example (1st Embodiment) of a steering angle control part. シミュレーションで使用する運転者の操舵モデルの例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example of the driver | operator's steering model used by simulation. 操舵介入補償に関するシミュレーションでの目標角度、実操舵角及び操舵トルクの時間応答の例を示すグラフである。It is a graph which shows the example of the time response of the target angle in the simulation regarding steering intervention compensation, an actual steering angle, and a steering torque. 操舵介入補償に関するシミュレーションでの実操舵角及び操舵トルクの変化例を示すグラフである。It is a graph which shows the example of a change of the actual steering angle and steering torque in the simulation regarding steering intervention compensation. 舵角指令値に対する追従性に関するシミュレーション結果を示すグラフである。It is a graph which shows the simulation result regarding the followability with respect to a steering angle command value. 規範モデル及びFFフィルタに関するシミュレーションでの舵角速度指令値から実操舵角までの伝達関数の周波数特性例を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the example of a frequency characteristic of the transfer function from the steering angular speed command value to the actual steering angle in the simulation regarding the reference model and the FF filter. 規範モデル及びFFフィルタに関するシミュレーションでの各伝達関数の周波数特性例を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the frequency characteristic example of each transfer function in the simulation regarding a reference | standard model and FF filter. 規範モデル及びFFフィルタに関するシミュレーション結果を示すグラフである。It is a graph which shows the simulation result regarding a reference model and FF filter. ハンドル振動に関するシミュレーション結果を示すグラフである。It is a graph which shows the simulation result regarding steering wheel vibration. 操舵状態移行時の目標舵角速度、徐変ゲイン及び制限値の変化例を示すグラフである。It is a graph which shows the example of a change of the target rudder angular velocity at the time of a steering state transition, a gradual gain, and a limit value. 舵角速度制御部の構成例(第2実施形態)を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example (2nd Embodiment) of a steering angular velocity control part. 舵角速度制御部の構成例(第3実施形態)を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example (3rd Embodiment) of a steering angular velocity control part. 操舵状態移行時の目標舵角速度、徐変ゲイン及び制限値の変化例(第4実施形態)を示すグラフである。It is a graph which shows the change example (4th Embodiment) of the target rudder angular velocity at the time of steering state transfer, a gradual gain, and a limit value.

本発明に係る電動パワーステアリング装置(EPS)は、従来のEPSの機能であるアシスト制御と、自動運転における自動操舵で必要となる舵角制御を行う。アシスト制御及び舵角制御は、それぞれアシスト制御部及び舵角制御部で実行され、各部から出力されるアシスト制御電流指令値及び舵角制御電流指令値を用いて、モータを駆動制御するための電流指令値を演算する。自動操舵(自動操舵状態)では舵角制御とアシスト制御の両方が実行され、運転者が操舵に関与する手動操舵(手動操舵状態)ではアシスト制御が実行される。自動操舵と手動操舵の切換は、一般的には車両に搭載されているコントロールユニット(ECU)等からの切換信号によって実行されるが、自動操舵中に運転者より操舵介入が発生した場合でも、迅速且つスムーズに手動操舵に移行するように、本発明では手入力判定を行い、その判定結果も使用して自動操舵と手動操舵の切換判定を行うと共に、舵角制御部及びアシスト制御部の入出力データ及び内部データに対する徐変ゲインを使用して切換動作を行う。これらの切換判定及び徐変ゲインの生成は、切換判定/徐変ゲイン生成部で行われる。また、自動操舵中での操舵介入により発生する違和感を軽減するために、操舵トルクに応じた操舵介入補償を行う。例えば、予め用意された操舵介入補償マップを使用して操舵介入補償部で求められた補償値(介入補償舵角制御電流指令値)により、舵角制御電流指令値を補償する。更に、本発明では、自動操舵中のハンドルの振動を抑えるために、操舵トルクに基づいて、ゲインと位相補償による補償を行っている。ハンドル振動除去部の設置により、舵角指令値に含まれるハンドルの振動周波数成分を低減することも可能となっている。   The electric power steering apparatus (EPS) according to the present invention performs assist control, which is a function of a conventional EPS, and steering angle control necessary for automatic steering in automatic driving. The assist control and the steering angle control are executed by the assist control unit and the steering angle control unit, respectively, and the current for driving and controlling the motor using the assist control current command value and the steering angle control current command value output from each unit. Calculate the command value. Both steering angle control and assist control are executed in automatic steering (automatic steering state), and assist control is executed in manual steering (manual steering state) in which the driver is involved in steering. Switching between automatic steering and manual steering is generally performed by a switching signal from a control unit (ECU) or the like mounted on the vehicle, but even if steering intervention occurs from the driver during automatic steering, In the present invention, manual input determination is performed in order to make a quick and smooth transition to manual steering, and the determination result is used to determine switching between automatic steering and manual steering, and the steering angle control unit and assist control unit are turned on. The switching operation is performed using the gradual gain for the output data and internal data. The switching determination and the gradual gain generation are performed by the switching determination / gradual gain generating unit. Further, in order to reduce the uncomfortable feeling caused by the steering intervention during the automatic steering, the steering intervention compensation according to the steering torque is performed. For example, the steering angle control current command value is compensated by a compensation value (intervention compensation steering angle control current command value) obtained by the steering intervention compensation unit using a steering intervention compensation map prepared in advance. Furthermore, in the present invention, compensation by gain and phase compensation is performed based on the steering torque in order to suppress the vibration of the steering wheel during automatic steering. By installing the steering wheel vibration removing unit, it is possible to reduce the steering frequency component included in the steering angle command value.

以下に、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

先ず、本発明に係る電動パワーステアリング装置を含む車両システム全体について説明する。   First, the entire vehicle system including the electric power steering apparatus according to the present invention will be described.

図3は本発明に関わる車両システム全体の構成例(第1実施形態)を示しており、車両に搭載されるECU(以下、「車両側ECU」とする)100、EPSに搭載されるECU(以下、「EPS側ECU」とする)200、及びプラント400からなる。   FIG. 3 shows a configuration example (first embodiment) of the entire vehicle system according to the present invention. The ECU (hereinafter referred to as “vehicle side ECU”) 100 mounted on the vehicle, the ECU mounted on the EPS ( (Hereinafter referred to as “EPS side ECU”) 200 and plant 400.

車両側ECU100は、車両状態量検出部110、切換指令部120、目標軌道演算部130及び車両運動制御部140を備える。   The vehicle-side ECU 100 includes a vehicle state quantity detection unit 110, a switching command unit 120, a target track calculation unit 130, and a vehicle motion control unit 140.

車両状態量検出部110は、車載カメラ、距離センサ、角速度センサ、加速度センサ等から検出されるデータを車両状態量Cvとして、切換指令部120、目標軌道演算部130及び車両運動制御部140に出力する。   The vehicle state quantity detection unit 110 outputs data detected from the in-vehicle camera, the distance sensor, the angular velocity sensor, the acceleration sensor, and the like as the vehicle state quantity Cv to the switching command unit 120, the target trajectory calculation unit 130, and the vehicle motion control unit 140. To do.

切換指令部120は、車両状態量Cvと共に、動作モードを切り換えるための信号Sgをダッシュボード等に設けられたボタンやスイッチ等から入力し、切換信号SWをEPS側ECU200に出力する。動作モードには「アシスト制御モード」と「舵角制御モード」があり、「アシスト制御モード」は手動操舵に対応したモードであり、「舵角制御モード」は自動操舵に対応したモードである。運転者の意思を示す信号Sgの値を基に、車両状態量Cv中の各データの値を加味して動作モードを決定し、決定した動作モードを切換信号SWとして出力する。   The switching command unit 120 inputs a signal Sg for switching the operation mode together with the vehicle state quantity Cv from a button, a switch, or the like provided on a dashboard or the like, and outputs a switching signal SW to the EPS side ECU 200. The operation modes include “assist control mode” and “steering angle control mode”, “assist control mode” is a mode corresponding to manual steering, and “steering angle control mode” is a mode corresponding to automatic steering. Based on the value of the signal Sg indicating the driver's intention, the operation mode is determined in consideration of the value of each data in the vehicle state quantity Cv, and the determined operation mode is output as the switching signal SW.

目標軌道演算部130は、車両状態量Cvに基づいて、既存の方法により目標軌道Amを演算し、車両運動制御部140に出力する。   The target trajectory calculation unit 130 calculates the target trajectory Am by an existing method based on the vehicle state quantity Cv, and outputs it to the vehicle motion control unit 140.

車両運動制御部140は舵角指令値生成部141を備えており、舵角指令値生成部141は、目標軌道Am及び車両状態量Cvに基づいて、操舵角の制御目標値である舵角指令値θrefを生成し、EPS側ECU200に出力する。   The vehicle motion control unit 140 includes a rudder angle command value generation unit 141. The rudder angle command value generation unit 141 is a rudder angle command that is a control target value of the steering angle based on the target trajectory Am and the vehicle state quantity Cv. A value θref is generated and output to the EPS side ECU 200.

EPS側ECU200は、EPS状態量検出部210、切換判定/徐変ゲイン生成部220、舵角制御部300、アシスト制御部230、切換部240、電流制御/駆動部250及びモータ電流検出器38を備えている。   The EPS-side ECU 200 includes an EPS state quantity detection unit 210, a switching determination / gradual change gain generation unit 220, a steering angle control unit 300, an assist control unit 230, a switching unit 240, a current control / drive unit 250, and a motor current detector 38. I have.

EPS状態量検出部210は、角度センサ、トルクセンサ及び速度センサからの信号を入力し、EPS状態量を検出する。具体的には、角度センサはハンドル舵角(トーションバーの上側の角度)θhを実操舵角θrとして検出し、トルクセンサは操舵トルクTtを検出し、速度センサは車速Vを検出する。また、実操舵角θrに対して微分演算を行うことにより、実舵角速度ωrを算出する。実操舵角θr及び実舵角速度ωrは舵角制御部300に入力され、操舵トルクTtは切換判定/徐変ゲイン生成部220、舵角制御部300及びアシスト制御部230に入力され、車速Vは舵角制御部300及びアシスト制御部230に入力される。なお、実操舵角θrとしてコラム舵角(トーションバーの下側の角度)を使用しても良く、モータ角度センサ(回転角センサ)を備え、モータの回転角を実操舵角θrとしても良い。更に、実操舵角θr及び車速Vは車両側ECU100で検出して、EPS側ECU200に送信するようにしても良い。また、実舵角速度ωrは、モータ角度センサで検出される回転角の差分演算とギア比から算出しても良く、実操舵角θrの差分演算から算出しても良い。EPS状態量検出部210の最終段に、高周波ノイズ低減のためにLPF(ローパスフィルタ)を挿入しても良く、その場合、HPF(ハイパスフィルタ)とゲインにより実舵角速度ωrを算出しても良い。   The EPS state quantity detection unit 210 receives signals from the angle sensor, torque sensor, and speed sensor, and detects the EPS state quantity. Specifically, the angle sensor detects the steering angle (the upper angle of the torsion bar) θh as the actual steering angle θr, the torque sensor detects the steering torque Tt, and the speed sensor detects the vehicle speed V. Further, the actual steering angular velocity ωr is calculated by performing a differential operation on the actual steering angle θr. The actual steering angle θr and the actual steering angular speed ωr are input to the steering angle control unit 300, the steering torque Tt is input to the switching determination / gradual change gain generation unit 220, the steering angle control unit 300, and the assist control unit 230, and the vehicle speed V is Input to the steering angle control unit 300 and the assist control unit 230. Note that the column steering angle (the lower angle of the torsion bar) may be used as the actual steering angle θr, a motor angle sensor (rotation angle sensor) may be provided, and the rotation angle of the motor may be the actual steering angle θr. Further, the actual steering angle θr and the vehicle speed V may be detected by the vehicle side ECU 100 and transmitted to the EPS side ECU 200. Further, the actual steering angular velocity ωr may be calculated from the difference calculation of the rotation angle detected by the motor angle sensor and the gear ratio, or may be calculated from the difference calculation of the actual steering angle θr. An LPF (low-pass filter) may be inserted in the final stage of the EPS state quantity detection unit 210 to reduce high-frequency noise. In this case, the actual steering angular velocity ωr may be calculated from the HPF (high-pass filter) and the gain. .

切換判定/徐変ゲイン生成部220は、車両側ECU100からの切換信号SW及び操舵トルクTtに基づいて自動操舵と手動操舵の切換判定を行い、その判定結果に基づいて徐変ゲインを決定する。徐変ゲインとして、舵角制御出力徐変ゲインGfa1、速度制御徐変ゲインGfa2、速度指令徐変ゲインGfa3、舵角指令徐変ゲインGfa4、操舵介入徐変ゲインGfa5、アシスト制御出力徐変ゲインGft1及びアシストマップ徐変ゲインGft2を求め、Gfa1及びGft1は切換部240に、Gfa2、Gfa3、Gfa4及びGfa5は舵角制御部300に、Gft2はアシスト制御部230に入力される。切換判定/徐変ゲイン生成部220の詳細については後述する。   The switching determination / gradual change gain generation unit 220 performs switching determination between automatic steering and manual steering based on the switching signal SW and the steering torque Tt from the vehicle-side ECU 100, and determines the gradual gain based on the determination result. As the gradually changing gain, the steering angle control output gradually changing gain Gfa1, the speed controlling gradually changing gain Gfa2, the speed command gradually changing gain Gfa3, the steering angle command gradually changing gain Gfa4, the steering intervention gradually changing gain Gfa5, and the assist control output gradually changing gain Gft1. The assist map gradual change gain Gft2 is obtained, Gfa1 and Gft1 are input to the switching unit 240, Gfa2, Gfa3, Gfa4, and Gfa5 are input to the steering angle control unit 300, and Gft2 is input to the assist control unit 230. Details of the switching determination / gradual change gain generation unit 220 will be described later.

舵角制御部300は、舵角制御を行うために、車両側ECU100からの舵角指令値θref、実操舵角θr、実舵角速度ωr、操舵トルクTt、車速V並びに徐変ゲインGfa2、Gfa3、Gfa4及びGfa5を用いて、舵角制御電流指令値IrefP1を算出する。舵角制御電流指令値IrefP1は切換部240に入力される。なお、実舵角速度ωrを、EPS状態量検出部210ではなく、舵角制御部300で算出しても良い。舵角制御部300の詳細については後述する。   The steering angle control unit 300 performs the steering angle control by controlling the steering angle command value θref, the actual steering angle θr, the actual steering angular velocity ωr, the steering torque Tt, the vehicle speed V, and the gradually changing gains Gfa2, Gfa3, The steering angle control current command value IrefP1 is calculated using Gfa4 and Gfa5. The steering angle control current command value IrefP1 is input to the switching unit 240. The actual steering angular velocity ωr may be calculated not by the EPS state quantity detection unit 210 but by the steering angle control unit 300. Details of the steering angle control unit 300 will be described later.

アシスト制御部230は、アシスト制御を行うために、例えば、図2に示される構成例での電流指令値演算部31、電流制限部33、補償信号生成部34及び加算部32Aを備え、操舵トルクTt及び車速Vに基づいて、アシストマップを使用して、図2での電流指令値Irefmに相当するアシスト制御電流指令値IrefT1を算出する。但し、図2の構成例とは異なり、切換判定/徐変ゲイン生成部220から出力されるアシストマップ徐変ゲインGft2を入力し、電流指令値演算部31からの出力(アシストマップ出力電流)に乗算し、乗算結果を加算部32Aに入力する。なお、電流制限部33及び/又は補償信号生成部34はなくても良い。   In order to perform assist control, the assist control unit 230 includes, for example, a current command value calculation unit 31, a current limiting unit 33, a compensation signal generation unit 34, and an addition unit 32A in the configuration example shown in FIG. Based on Tt and the vehicle speed V, an assist control current command value IrefT1 corresponding to the current command value Irefm in FIG. 2 is calculated using an assist map. However, unlike the configuration example of FIG. 2, the assist map gradual change gain Gft2 output from the switching determination / gradual change gain generation unit 220 is input, and the output (assist map output current) from the current command value calculation unit 31 is input. Multiplication is performed, and the multiplication result is input to the adding unit 32A. Note that the current limiter 33 and / or the compensation signal generator 34 may be omitted.

切換部240は、舵角制御電流指令値IrefP1、アシスト制御電流指令値IrefT1並びに徐変ゲインGfa1及びGft1を用いて、電流指令値Irefを算出する。切換部240の詳細については後述する。   The switching unit 240 calculates the current command value Iref using the steering angle control current command value IrefP1, the assist control current command value IrefT1, and the gradually changing gains Gfa1 and Gft1. Details of the switching unit 240 will be described later.

電流制御/駆動部250は、例えば、図2に示される構成例での減算部32B、PI制御部35、PWM制御部36及びインバータ37を備え、電流指令値Irefとモータ電流検出器38で検出されるモータ電流Imを用いて、図2の構成例と同様の動作により、モータを駆動制御する。   The current control / drive unit 250 includes, for example, a subtraction unit 32B, a PI control unit 35, a PWM control unit 36, and an inverter 37 in the configuration example shown in FIG. 2, and is detected by the current command value Iref and the motor current detector 38. The motor is driven and controlled by the same operation as the configuration example of FIG.

プラント400は、ハンドル操舵における運転者の特性とEPS及び車両のメカ特性を模擬した制御対象の物理モデルであり、運転者操舵伝達特性410及びメカ伝達特性420を備える。運転者の操舵により発生するハンドル手入力トルクTh及びEPS側ECU200からのモータ電流Imに基づいてメカ系が動作し、それにより車両及びEPSに関する状態情報EVが生じるので、メカ伝達特性420は、その状態情報EVを出力する。車両側ECU100の車両状態量検出部110及びEPS側ECU200のEPS状態量検出部210は、この状態情報EVから、車両状態量Cv及びEPS状態量をそれぞれ検出する。状態情報EV中のハンドル舵角θhに応じて運転者の操舵によるハンドル手入力トルクThが発生するので、運転者操舵伝達特性410は、そのハンドル手入力トルクThを出力する。   The plant 400 is a physical model to be controlled that simulates driver characteristics, EPS, and vehicle mechanical characteristics in steering the steering wheel, and includes a driver steering transmission characteristic 410 and a mechanical transmission characteristic 420. Since the mechanical system operates based on the steering wheel input torque Th generated by the steering of the driver and the motor current Im from the EPS side ECU 200, the state information EV related to the vehicle and the EPS is generated. Status information EV is output. The vehicle state quantity detection unit 110 of the vehicle side ECU 100 and the EPS state quantity detection unit 210 of the EPS side ECU 200 detect the vehicle state quantity Cv and the EPS state quantity from the state information EV, respectively. Since the steering wheel input torque Th due to the steering of the driver is generated according to the steering angle θh in the state information EV, the steering steering transmission characteristic 410 outputs the steering wheel input torque Th.

次に、EPS側ECU200の切換判定/徐変ゲイン生成部220、舵角制御部300及び切換部240について、詳細に説明する。   Next, the switching determination / gradual change gain generation unit 220, the steering angle control unit 300, and the switching unit 240 of the EPS side ECU 200 will be described in detail.

図4は切換判定/徐変ゲイン生成部220の構成例を示しており、切換判定/徐変ゲイン生成部220は切換判定部221及び徐変ゲイン生成部222を備え、切換判定部221は手入力判定部223及び操舵状態判定部224を備える。   FIG. 4 shows a configuration example of the switching determination / gradual change gain generation unit 220. The switching determination / gradual change gain generation unit 220 includes a switching determination unit 221 and a gradual change gain generation unit 222, and the switching determination unit 221 is a manual operation. An input determination unit 223 and a steering state determination unit 224 are provided.

手入力判定部223は、操舵トルクTtを用いて手入力の有無を判定する。手入力判定部223の構成例を図5に示しており、手入力判定部223は平滑化フィルタ部225、絶対値化部226及び判定処理部227を備える。平滑化フィルタ部225は平滑化フィルタを有しており、操舵トルクTtを平滑化フィルタにより平滑化し、平滑後の操舵トルクTt’を出力する。操舵トルクTt’は絶対値化部226に入力され、絶対値化部226は操舵トルクTt’の絶対値(絶対値データ)|Tt’|を出力する。絶対値|Tt’|は判定処理部227に入力される。判定処理部227は予め定められた閾値Tthと絶対値|Tt’|を比較し、絶対値|Tt’|が閾値Tth以上の場合、「手入力あり」と判定し、絶対値|Tt’|が閾値Tth未満の場合、「手入力なし」と判定し、判定結果を手入力判定信号Jhとして出力する。   The manual input determination unit 223 determines the presence / absence of manual input using the steering torque Tt. A configuration example of the manual input determination unit 223 is illustrated in FIG. 5, and the manual input determination unit 223 includes a smoothing filter unit 225, an absolute value conversion unit 226, and a determination processing unit 227. The smoothing filter unit 225 has a smoothing filter, smoothes the steering torque Tt with the smoothing filter, and outputs the smoothed steering torque Tt ′. The steering torque Tt 'is input to the absolute value converting unit 226, and the absolute value converting unit 226 outputs the absolute value (absolute value data) | Tt' | of the steering torque Tt '. The absolute value | Tt ′ | is input to the determination processing unit 227. The determination processing unit 227 compares a predetermined threshold value Tth with the absolute value | Tt ′ |, and when the absolute value | Tt ′ | is equal to or greater than the threshold value Tth, it is determined that “manual input is present”, and the absolute value | Tt ′ | Is less than the threshold value Tth, it is determined that there is no manual input, and the determination result is output as a manual input determination signal Jh.

操舵状態判定部224は、車両側ECU100からの切換信号SW及び手入力判定信号Jhから操舵状態を判定する。切換信号SWが「アシスト制御モード」又は手入力判定信号Jhが「手入力あり」の場合、操舵状態は「手動操舵」であると判定し、そうではない場合、つまり、切換信号SWが「舵角制御モード」であり且つ手入力判定信号Jhが「手入力なし」の場合、操舵状態は「自動操舵」であると判定する。判定結果は、操舵状態判定信号Jsとして出力する。なお、手入力判定信号Jhのみから操舵状態を判定しても良い。つまり、手入力判定信号Jhが「手入力あり」の場合、操舵状態は「手動操舵」であると判定し、手入力判定信号Jhが「手入力なし」の場合、操舵状態は「自動操舵」であると判定しても良い。   The steering state determination unit 224 determines the steering state from the switching signal SW from the vehicle side ECU 100 and the manual input determination signal Jh. When the switching signal SW is “assist control mode” or the manual input determination signal Jh is “with manual input”, it is determined that the steering state is “manual steering”, otherwise, the switching signal SW is “steering”. In the case of “angle control mode” and the manual input determination signal Jh is “no manual input”, it is determined that the steering state is “automatic steering”. The determination result is output as a steering state determination signal Js. The steering state may be determined only from the manual input determination signal Jh. That is, when the manual input determination signal Jh is “with manual input”, the steering state is determined to be “manual steering”, and when the manual input determination signal Jh is “without manual input”, the steering state is “automatic steering”. It may be determined that

徐変ゲイン生成部222は、操舵状態判定信号Jsに基づいて徐変ゲインを決定する。徐変ゲインは操舵状態によって異なる値を取り、操舵状態は操舵状態判定信号Jsにより判断する。   The gradually changing gain generation unit 222 determines a gradually changing gain based on the steering state determination signal Js. The gradual gain takes different values depending on the steering state, and the steering state is determined by the steering state determination signal Js.

徐変ゲインGfa1、Gfa2、Gfa3、Gfa4及びGfa5は、自動操舵状態では100%、手動操舵状態では0%であり、自動操舵状態から手動操舵状態へ及び手動操舵状態から自動操舵状態への移行に際しては、値が徐々に変化する。例えば、自動操舵状態から手動操舵状態へ移行する場合、徐変ゲインGfa1〜Gfa5は、図6(A)に示されるように変化する。即ち、時点t1で操舵状態判定信号Jsが「自動操舵」から「手動操舵」に変わると、その時点から徐変ゲインは逐次減少し、時点t2において0%となる。手動操舵状態から自動操舵状態へ移行する場合は、これとは逆に、操舵状態判定信号Jsが「自動操舵」に変わった時点から徐変ゲインは逐次増加する。徐変ゲインが減少中又は増加中(以下、この状態を「切換状態」とする)に操舵状態判定信号Jsの値が変わったら、徐変ゲインは、減少中ならば増加に、増加中ならば減少に転じる。なお、図6(A)では切換状態での徐変ゲインは直線的に変化させているが、切換動作を円滑にするために、S字カーブのように変化させても良く、直線的に変化する徐変ゲインをLPF、例えばカットオフ周波数が2Hzの1次LPFに通して使用しても良い。また、徐変ゲインGfa1〜Gfa5は連動した同じ変化をする必要はなく、それぞれ独立した変化をしても良い。   The gradual gains Gfa1, Gfa2, Gfa3, Gfa4 and Gfa5 are 100% in the automatic steering state and 0% in the manual steering state, and at the time of transition from the automatic steering state to the manual steering state and from the manual steering state to the automatic steering state. The value changes gradually. For example, when shifting from the automatic steering state to the manual steering state, the gradually changing gains Gfa1 to Gfa5 change as shown in FIG. That is, when the steering state determination signal Js changes from “automatic steering” to “manual steering” at time t1, the gradually changing gain gradually decreases from that time and becomes 0% at time t2. When shifting from the manual steering state to the automatic steering state, on the contrary, the gradual change gain sequentially increases from the time when the steering state determination signal Js changes to “automatic steering”. If the value of the steering state determination signal Js changes while the gradual gain is decreasing or increasing (hereinafter, this state is referred to as a “switching state”), the gradual gain is increasing if it is decreasing, and if it is increasing. It starts to decrease. In FIG. 6A, the gradual change gain in the switching state is linearly changed. However, in order to make the switching operation smooth, it may be changed like an S-shaped curve, and it changes linearly. The gradually changing gain may be used through an LPF, for example, a first-order LPF having a cutoff frequency of 2 Hz. Further, the gradual gains Gfa1 to Gfa5 do not have to be changed in conjunction with each other, and may be changed independently.

アシスト制御出力徐変ゲインGft1は、自動操舵状態ではαt1[%](0≦αt1≦150)、手動操舵状態では100%であり、図6(B)に示されるように、徐変ゲインGfa1〜Gfa4の場合と同様に、切換状態では値を徐々に変化させる。   The assist control output gradual change gain Gft1 is αt1 [%] (0 ≦ αt1 ≦ 150) in the automatic steering state and 100% in the manual steering state. As shown in FIG. As in the case of Gfa4, the value is gradually changed in the switching state.

アシストマップ徐変ゲインGft2は、自動操舵状態ではαt2[%](0≦αt2≦150)、手動操舵状態では100%であり、図6(C)に示されるように、徐変ゲインGfa1〜Gfa4の場合と同様に、切換状態では値を徐々に変化させる。   The assist map gradual change gain Gft2 is αt2 [%] (0 ≦ αt2 ≦ 150) in the automatic steering state and 100% in the manual steering state, and as shown in FIG. 6C, the gradual gains Gfa1 to Gfa4. As in the case of, the value is gradually changed in the switching state.

舵角制御部300及び切換部240の構成例を図7に示す。舵角制御部300は、舵角指令値可変制限部310、可変レート制限部320、ハンドル振動除去部330、位置制御部340、操舵介入補償部350、速度指令値可変制限部360、舵角速度制御部370、ハンドル制振部380、舵角制御電流指令値制限部390、乗算部391、392及び393並びに加算部394及び395を備え、切換部240は、乗算部241及び242並びに加算部243を備える。   A configuration example of the steering angle control unit 300 and the switching unit 240 is shown in FIG. The steering angle control unit 300 includes a steering angle command value variable limiting unit 310, a variable rate limiting unit 320, a steering wheel vibration removing unit 330, a position control unit 340, a steering intervention compensation unit 350, a speed command value variable limiting unit 360, and a steering angular speed control. Unit 370, steering wheel damping unit 380, steering angle control current command value limiting unit 390, multiplication units 391, 392 and 393, and addition units 394 and 395. The switching unit 240 includes multiplication units 241 and 242 and addition unit 243. Prepare.

舵角制御部300の舵角指令値可変制限部310は、車両側ECU100から受信する自動操舵等のための舵角指令値θrefに対して、通信エラー等による異常な値や過剰な値が舵角制御に入力されるのを防止するために、制限値(上限値、下限値)を設定して制限をかけ、舵角指令値θref1として出力する。自動操舵状態及び手動操舵状態において適切な制限値を設定すべく、舵角指令徐変ゲインGfa4に応じて制限値を設定する。例えば、図8に示されるように、舵角指令徐変ゲインGfa4が100%の場合を自動操舵状態であると判断して、実線で示される制限値で制限をかけ、舵角指令徐変ゲインGfa4が0%の場合を手動操舵状態であると判断して、破線で示されるような自動操舵状態のときよりも絶対値が小さい制限値で制限をかける。舵角指令徐変ゲインGfa4が0〜100%の間の場合は切換状態であると判断して、実線と破線の間の値で制限をかける。切換状態のとき、実線の自動操舵状態での制限値又は破線の手動操舵状態での制限値で制限をかけても良い。なお、上限値の大きさ(絶対値)と下限値の大きさは異なっても良い。   The rudder angle command value variable limiting unit 310 of the rudder angle control unit 300 steers an abnormal value or excessive value due to a communication error or the like with respect to the rudder angle command value θref for automatic steering received from the vehicle side ECU 100. In order to prevent input to the angle control, a limit value (upper limit value, lower limit value) is set and the limit is applied and output as the steering angle command value θref1. In order to set an appropriate limit value in the automatic steering state and the manual steering state, the limit value is set according to the steering angle command gradual change gain Gfa4. For example, as shown in FIG. 8, when the steering angle command gradual change gain Gfa4 is 100%, it is determined that the steering is in the automatic steering state, and the limit value indicated by the solid line is applied to limit the steering angle command gradual change gain. When Gfa4 is 0%, it is determined that it is in the manual steering state, and the absolute value is limited with a limit value smaller than that in the automatic steering state as indicated by the broken line. When the steering angle command gradual change gain Gfa4 is between 0 and 100%, it is determined that the switching state is set, and the value is limited by a value between the solid line and the broken line. In the switching state, the limit may be applied with a limit value in the solid automatic steering state or a limit value in the broken manual steering state. The magnitude of the upper limit value (absolute value) and the magnitude of the lower limit value may be different.

可変レート制限部320は、舵角指令値θrefの急変によって、舵角制御の出力である舵角制御電流指令値が急激に変動することを避けるために、舵角指令値θref1の変化量に対して制限値を設定して制限をかけ、舵角指令値θref2を出力する。例えば、1サンプル前の舵角指令値θref1からの差分を変化量とし、その変化量の絶対値が所定の値(制限値)より大きい場合、変化量の絶対値が制限値となるように、舵角指令値θref1を加減算し、舵角指令値θref2として出力し、制限値以下の場合は、舵角指令値θref1をそのまま舵角指令値θref2として出力する。舵角指令値可変制限部310の場合と同様に、自動操舵状態及び手動操舵状態において適切な制限値を設定すべく、舵角指令徐変ゲインGfa4に応じて制限値を設定する。舵角指令徐変ゲインGfa4より操舵状態を判断し、自動操舵状態では予め定められた制限値とし、手動操舵状態では制限値をゼロとし、舵角指令値θref2が変化せずに一定となるようにする。切換状態では両制限値の中間の値を使用するが、自動操舵状態での制限値又は手動操舵状態での制限値を使用しても良い。なお、変化量の絶対値に対して制限値を設定するのではなく、変化量に対して上限値及び下限値を設定して制限をかけるようにしても良い。   In order to prevent the steering angle control current command value, which is the output of the steering angle control, from abruptly changing due to a sudden change in the steering angle command value θref, the variable rate limiting unit 320 applies a change amount to the steering angle command value θref1. Then, a limit value is set and the limit is applied, and the steering angle command value θref2 is output. For example, if the difference from the rudder angle command value θref1 one sample before is the amount of change, and the absolute value of the amount of change is greater than a predetermined value (limit value), The steering angle command value θref1 is added or subtracted and output as the steering angle command value θref2, and if it is equal to or less than the limit value, the steering angle command value θref1 is output as it is as the steering angle command value θref2. As in the case of the steering angle command value variable limiting unit 310, a limit value is set according to the steering angle command gradual change gain Gfa4 in order to set an appropriate limit value in the automatic steering state and the manual steering state. The steering state is determined from the steering angle command gradual change gain Gfa4, and is set to a predetermined limit value in the automatic steering state, the limit value is set to zero in the manual steering state, and the steering angle command value θref2 remains constant without change. To. In the switching state, an intermediate value between the two limit values is used, but a limit value in the automatic steering state or a limit value in the manual steering state may be used. Instead of setting a limit value for the absolute value of the change amount, an upper limit value and a lower limit value may be set for the change amount to limit the change amount.

乗算部391では、舵角指令値θref2に舵角指令徐変ゲインGfa4が乗算され、舵角指令値θref3として出力される。これにより、自動操舵状態から手動操舵状態への切換状態における後述のハンドル振動除去部330から出力される目標操舵角θtをゼロに漸近させ、舵角制御を中立状態に作用させることができる。   The multiplication unit 391 multiplies the steering angle command value θref2 by the steering angle command gradual change gain Gfa4, and outputs the result as the steering angle command value θref3. As a result, a target steering angle θt output from a steering wheel vibration removal unit 330 (described later) in the switching state from the automatic steering state to the manual steering state can be made asymptotic to zero, and the steering angle control can be applied to the neutral state.

ハンドル振動除去部330は、舵角指令値θref3に含まれる振動周波数成分を低減する。自動操舵中、舵角指令が変化しているときに、舵角指令値θref3に、トーションバーのバネ性及びステアリングホイールの慣性モーメントによる振動を励起する周波数(約10Hz前後)成分が発生する。この舵角指令値θref3に含まれるハンドル振動周波数成分を、LPFやノッチフィルタ等でのフィルタ処理又は位相遅れ補償により低減し、目標操舵角θtを出力する。フィルタとしては、ハンドル振動周波数の帯域のゲインを下げ、ECUに実装可能であれば、任意のフィルタを使用して良い。ハンドル振動除去部330の手前に、舵角指令徐変ゲインGfa4を乗算する乗算部391を設置することにより、舵角指令徐変ゲインGfa4の乗算により発生するハンドル振動周波数成分の低減を可能としている。なお、ハンドル振動周波数成分が微小な場合等では、ハンドル振動除去部300を省略しても良い。   The steering wheel vibration removal unit 330 reduces the vibration frequency component included in the steering angle command value θref3. When the steering angle command is changing during automatic steering, a frequency component (about 10 Hz) that excites vibration due to the spring property of the torsion bar and the inertial moment of the steering wheel is generated in the steering angle command value θref3. The steering wheel vibration frequency component included in the steering angle command value θref3 is reduced by filter processing using an LPF, a notch filter or the like, or phase delay compensation, and the target steering angle θt is output. As a filter, any filter may be used as long as the gain of the handle vibration frequency band can be lowered and mounted on the ECU. By installing a multiplication unit 391 that multiplies the steering angle command gradual change gain Gfa4 in front of the steering wheel vibration removal unit 330, it is possible to reduce the handle vibration frequency component generated by multiplication of the steering angle command gradual change gain Gfa4. . In the case where the handle vibration frequency component is very small, the handle vibration removing unit 300 may be omitted.

位置制御部340は、目標操舵角θtと実操舵角θrの偏差に基づいて、目標操舵角θtに実操舵角θrを近づけるための舵角速度指令値ωrefを算出する。また、目標操舵角θtに対する実操舵角θrの制御帯域を高周波側まで広げるために、規範モデル及びFF(フィードフォワード)フィルタを使用する。これにより、舵角制御の応答性(追従性)を向上させることができる。   The position control unit 340 calculates a steering angular velocity command value ωref for bringing the actual steering angle θr closer to the target steering angle θt, based on the deviation between the target steering angle θt and the actual steering angle θr. Further, in order to widen the control band of the actual steering angle θr with respect to the target steering angle θt to the high frequency side, a reference model and an FF (feed forward) filter are used. Thereby, the response (followability) of rudder angle control can be improved.

位置制御部340の構成例を図9に示す。位置制御部340は、規範モデル部341、比例ゲイン部342、フィルタ部343、減算部344及び加算部345を備える。   A configuration example of the position control unit 340 is shown in FIG. The position control unit 340 includes a reference model unit 341, a proportional gain unit 342, a filter unit 343, a subtraction unit 344, and an addition unit 345.

規範モデル部341は、下記数1で定義される伝達関数Gmodelを有し、伝達関数Gmodelを用いて、目標操舵角θtを目標操舵角θt1に変換する。 The reference model unit 341 has a transfer function G model defined by Equation 1 below, and converts the target steering angle θt to the target steering angle θt1 using the transfer function G model .

ここで、Tm1=1/(2π×fm1)、Tm2=1/(2π×fm2)であり、fm1及びfm2はカットオフ周波数、sはラプラス演算子である。伝達関数Gmodelはモデル規範制御の手法での所望の伝達特性を定義するものであり、上記数1では分母が6次、分子が0次としているが、これに限られるものではない。 Here, T m1 = 1 / (2π × f m1 ), T m2 = 1 / (2π × f m2 ), f m1 and f m2 are cutoff frequencies, and s is a Laplace operator. The transfer function G model defines a desired transfer characteristic in the method of model reference control. In the above equation 1, the denominator is the sixth order and the numerator is the zeroth order, but the present invention is not limited to this.

減算部344にて目標操舵角θt1と実操舵角θrの偏差θeが求められ、偏差θeは比例ゲイン部342に入力される。比例ゲイン部342は、偏差θeに比例ゲインKppを乗算し、P制御により舵角速度指令値ωrefaを算出する。   A subtraction unit 344 obtains a deviation θe between the target steering angle θt1 and the actual steering angle θr, and the deviation θe is input to the proportional gain unit 342. The proportional gain unit 342 multiplies the deviation θe by the proportional gain Kpp, and calculates the steering angular velocity command value ωrefa by P control.

フィルタ部343はFFフィルタを有しており、FFフィルタにより目標操舵角θtを舵角速度指令値ωrefbに変換する。FFフィルタの伝達関数Gfは下記数2で定義される。   The filter unit 343 includes an FF filter, and converts the target steering angle θt into a steering angular velocity command value ωrefb by the FF filter. The transfer function Gf of the FF filter is defined by the following formula 2.

KffはFFフィルタゲインであり、Pωθは舵角速度指令値ωrefから実操舵角θrまでの伝達関数であり、フィッティングによる同定等により予め定義されている。FFフィルタゲインKffは、車速Vに応じて変化させる。車速に応じて路面反力や後述の操舵介入補償マップが変化することにより、舵角指令値に対する実操舵角の応答性が変化してしまうので、FFフィルタゲインKffを車速感応型とする。これにより、車速によらずに、舵角指令値に対する実操舵角の応答性をほぼ一定にすることができる。FFフィルタゲインKffは、例えば、図10に示されるように、車速Vが0km/hから大きくなるにつれ単調に減少し、車速Vが20km/hのときに1.1となり、車速Vが60km/hのときに1となり、それ以降は1のままで一定となるように変化する。 Kff is an FF filter gain, and Pωθ is a transfer function from the steering angular velocity command value ωref to the actual steering angle θr, and is defined in advance by identification by fitting or the like. The FF filter gain Kff is changed according to the vehicle speed V. Since the response of the actual steering angle to the steering angle command value changes due to changes in the road surface reaction force and a steering intervention compensation map, which will be described later, according to the vehicle speed, the FF filter gain Kff is set to the vehicle speed sensitive type. As a result, the response of the actual steering angle to the steering angle command value can be made substantially constant regardless of the vehicle speed. For example, as shown in FIG. 10, the FF filter gain Kff decreases monotonously as the vehicle speed V increases from 0 km / h, becomes 1.1 when the vehicle speed V is 20 km / h, and the vehicle speed V becomes 60 km / h. It changes to 1 when h, and remains constant at 1 thereafter.

舵角速度指令値ωrefa及びωrefbは加算部345で加算され、舵角速度指令値ωrefとして出力される。   The steering angular velocity command values ωrefa and ωrefb are added by the adding unit 345 and output as the steering angular velocity command value ωref.

なお、規範モデル及びFFフィルタによる処理は必須ではなく、減算部344及び比例ゲイン部343によるP制御のみで舵角速度指令値ωrefを算出するようにしても良い。   Note that the process using the reference model and the FF filter is not essential, and the steering angular velocity command value ωref may be calculated only by the P control by the subtraction unit 344 and the proportional gain unit 343.

乗算部392では、舵角速度指令値ωrefに速度指令徐変ゲインGfa3が乗算され、舵角速度指令値ωrefgとして出力される。速度指令徐変ゲインGfa3は、手動操舵状態から自動操舵状態への切換時に円滑な切換を実現するために用いられる。なお、速度指令徐変ゲインGfa3は、舵角制御電流指令値IrefP1に乗算される舵角制御出力徐変ゲインGfa1と同期して変化する(完全な同期でなくても良い)。   In the multiplication unit 392, the steering angular velocity command value ωref is multiplied by the speed command gradual change gain Gfa3 and output as the steering angular velocity command value ωrefg. The speed command gradual change gain Gfa3 is used to realize smooth switching when switching from the manual steering state to the automatic steering state. Note that the speed command gradual change gain Gfa3 changes in synchronization with the steering angle control output gradual change gain Gfa1 multiplied by the steering angle control current command value IrefP1 (not necessarily perfect synchronization).

速度指令値可変制限部360は、舵角速度指令値ωrefgに対して、制限値(上限値、下限値)を設定して制限をかけ、目標舵角速度ωtを出力する。制限値は、速度指令徐変ゲインGfa3に応じて設定される。例えば、速度指令徐変ゲインGfa3が所定の閾値未満では、制限値の大きさ(絶対値)を図11の破線で示されるような小さい値とし、それ以上では制限値の大きさを実線で示される値まで大きくする。なお、所定の閾値を切換状態での速度指令徐変ゲインGfa3の任意の値とし、Gfa3が所定の閾値未満では、制限値の大きさは破線の小さい値で固定とし、Gfa3が所定の閾値を超えたら、実線のところまで制限値の大きさを徐々に大きくするようにしても良い。なお、上限値の大きさと下限値の大きさは異なっても良い。   The speed command value variable limiting unit 360 sets a limit value (upper limit value, lower limit value) for the steering angular speed command value ωrefg, limits the steering angular speed command value ωrefg, and outputs a target steering angular speed ωt. The limit value is set according to the speed command gradual change gain Gfa3. For example, when the speed command gradual change gain Gfa3 is less than a predetermined threshold, the magnitude (absolute value) of the limit value is set to a small value as shown by the broken line in FIG. Increase the value to The predetermined threshold value is an arbitrary value of the speed command gradual change gain Gfa3 in the switching state. When Gfa3 is less than the predetermined threshold value, the magnitude of the limit value is fixed at a small value of a broken line, and Gfa3 is set to the predetermined threshold value. If it exceeds, the limit value may be gradually increased up to the solid line. The size of the upper limit value and the size of the lower limit value may be different.

舵角速度制御部370は、目標舵角速度ωt、実舵角速度ωr及び速度制御徐変ゲインGfa2を入力し、実舵角速度ωrが目標舵角速度ωtに追従するような舵角制御電流指令値(基本舵角制御電流指令値)IrefWを、I−P制御(比例先行型PI制御)により算出する。   The rudder angular speed control unit 370 inputs the target rudder angular speed ωt, the actual rudder angular speed ωr, and the speed control gradual gain Gfa2, and the rudder angle control current command value (basic rudder) so that the actual rudder angular speed ωr follows the target rudder angular speed ωt. The angle control current command value (IrefW) is calculated by IP control (proportional advance type PI control).

舵角速度制御部370の構成例を図12に示す。舵角速度制御部370は、ゲイン乗算部371及び372、積分部373、減算部374及び375並びに乗算部376を備える。   A configuration example of the rudder angular velocity control unit 370 is shown in FIG. The rudder angular velocity control unit 370 includes gain multiplication units 371 and 372, an integration unit 373, subtraction units 374 and 375, and a multiplication unit 376.

ゲイン乗算部371は、減算部374で算出される目標舵角速度ωt及び実舵角速度ωrの偏差ωe(=ωt−ωr)にゲインKviを乗算し、操作量D1を出力する。積分部373は、操作量D1を積分し、制御量Ir1を算出する。乗算部376では、制御量Ir1に速度制御徐変ゲインGfa2が乗算され、制御量Ir3として出力される。速度制御徐変ゲインGfa2の乗算は、手動操舵状態と自動操舵状態間の円滑な切換を実現するために行われ、これにより、切換時の舵角速度制御での積分値の蓄積の影響を緩和することができる。ゲイン乗算部372は、実舵角速度ωrにゲインKvpを乗算し、制御量Ir2を出力する。減算部375では、制御量Ir3とIr2の偏差(Ir3−Ir2)が算出され、舵角制御電流指令値IrefWとして出力される。なお、積分部373の積分として、実装上実現可能な積分方式であれば、任意の方式を使用可能であり、擬似積分を使用する場合は、1次遅れの伝達関数及びゲインで構成すれば良い。また、速度制御徐変ゲインGfa2は、舵角制御出力徐変ゲインGfa1と同期して変化させても良い。   The gain multiplication unit 371 multiplies the deviation ωe (= ωt−ωr) between the target steering angular velocity ωt and the actual steering angular velocity ωr calculated by the subtraction unit 374 by the gain Kvi, and outputs an operation amount D1. The integrating unit 373 integrates the operation amount D1 and calculates the control amount Ir1. The multiplication unit 376 multiplies the control amount Ir1 by the speed control gradual change gain Gfa2, and outputs the result as the control amount Ir3. The multiplication of the speed control gradual change gain Gfa2 is performed in order to realize smooth switching between the manual steering state and the automatic steering state, thereby mitigating the influence of integration value accumulation in the steering angular speed control at the time of switching. be able to. The gain multiplication unit 372 multiplies the actual steering angular speed ωr by the gain Kvp and outputs a control amount Ir2. In the subtraction unit 375, a deviation (Ir3-Ir2) between the control amounts Ir3 and Ir2 is calculated and output as a steering angle control current command value IrefW. As the integration of the integration unit 373, any method can be used as long as it is an integration method that can be implemented. When using the pseudo-integration, the integration unit 373 may be configured with a first-order lag transfer function and gain. . Further, the speed control gradually changing gain Gfa2 may be changed in synchronization with the steering angle control output gradually changing gain Gfa1.

なお、舵角速度制御部370はI−P制御を使用しているが、目標舵角速度に対して実舵角速度を追従させられるならば、一般的に使用されている制御方法を使用しても良い。例えばPI制御、2自由度PI制御、モデル規範制御、モデルマッチング制御、ロバスト制御、更に、外乱を推定し、外乱成分を打ち消す補償手段を一部に組み合わせた制御方法等を使用しても良い。   The rudder angular speed control unit 370 uses IP control, but a generally used control method may be used as long as the actual rudder angular speed can be made to follow the target rudder angular speed. . For example, PI control, 2-degree-of-freedom PI control, model reference control, model matching control, robust control, and a control method in which compensation means for estimating a disturbance and canceling a disturbance component are combined in part may be used.

操舵介入補償部350は、操舵トルクTtに応じた操舵介入補償のための舵角制御電流指令値(介入補償舵角制御電流指令値)IrefS1を算出する。操舵介入補償部350の機能により、操舵トルクの発生を緩和する方向に電流指令値を生成することができ、自動操舵中での操舵介入を実現することができる。また、操舵介入補償部350は、操舵トルクTtに対して、車速感応型の操舵介入補償マップによる補償と位相補償を施すことにより、適度なフィーリングを成立させることができる。   The steering intervention compensation unit 350 calculates a steering angle control current command value (intervention compensation steering angle control current command value) IrefS1 for steering intervention compensation according to the steering torque Tt. With the function of the steering intervention compensation unit 350, a current command value can be generated in a direction that reduces the generation of steering torque, and steering intervention during automatic steering can be realized. Further, the steering intervention compensation unit 350 can achieve an appropriate feeling by performing compensation and phase compensation on the steering torque Tt using a vehicle speed sensitive steering intervention compensation map.

操舵介入補償部350の構成例を図13に示す。操舵介入補償部350は、操舵介入位相補償部351、補償マップ部352及び積分部353を備える。   A configuration example of the steering intervention compensation unit 350 is shown in FIG. The steering intervention compensation unit 350 includes a steering intervention phase compensation unit 351, a compensation map unit 352, and an integration unit 353.

操舵介入位相補償部351は、位相補償として位相進み補償を設定し、操舵トルクTtを操舵トルクTt1に変換する。例えば、分子のカットオフ周波数を1.0Hz、分母のカットオフ周波数を1.3Hzとした1次フィルタで位相進み補償を行う。これにより、急操舵した場合等でのスッキリ感や引っ掛かり感を改善することができる。なお、コスト重視の場合等では、操舵介入位相補償部351は省略可能である。   The steering intervention phase compensation unit 351 sets phase advance compensation as phase compensation, and converts the steering torque Tt into the steering torque Tt1. For example, phase lead compensation is performed with a primary filter having a numerator cutoff frequency of 1.0 Hz and a denominator cutoff frequency of 1.3 Hz. As a result, it is possible to improve the refreshing feeling and the catching feeling in the case of sudden steering. Note that the steering intervention phase compensation unit 351 can be omitted in the case where cost is important.

補償マップ部352は、操舵介入補償マップを有し、操舵介入補償マップを用いて電流指令値操作量DIrefを求める。操舵介入補償マップは操舵トルクに対する電流指令値操作量の特性を定めたマップであり、車速に応じても変化するので、操舵トルクTt1及び車速Vより電流指令値操作量DIrefを求める。操舵介入補償マップはチューニングにより調整されており、例えば、図14に示されるように、操舵トルクが増加するにつれて電流指令値操作量も増加するが、車速が増加するにつれては減少する。これにより、高車速ほど重いフィールにすることができる。アシスト制御部230で使用するアシストマップも車速が増加するにつれてアシスト制御電流指令値が減少する特性を有しているので、高速走行時に運転者により操舵介入があった場合、舵角速度指令値及びアシスト制御電流指令値の増加は抑えられ、急な操舵とならず、安全な操舵が可能である。   The compensation map unit 352 has a steering intervention compensation map, and obtains the current command value manipulated variable DIref using the steering intervention compensation map. The steering intervention compensation map is a map that defines the characteristics of the current command value manipulated variable with respect to the steering torque, and changes depending on the vehicle speed. The steering intervention compensation map is adjusted by tuning. For example, as shown in FIG. 14, the current command value manipulated variable increases as the steering torque increases, but decreases as the vehicle speed increases. Thereby, it is possible to make the feel heavier as the vehicle speed increases. Since the assist map used in the assist control unit 230 also has a characteristic that the assist control current command value decreases as the vehicle speed increases, the steering angular speed command value and the assist when the driver has intervened during high-speed driving. An increase in the control current command value is suppressed, and a safe steering is possible without a sudden steering.

積分部353は、電流指令値操作量DIrefを積分し、舵角制御電流指令値IrefS1を算出する。   The integrator 353 integrates the current command value manipulated variable DIref to calculate a steering angle control current command value IrefS1.

なお、操舵介入位相補償部351は、補償マップ部352の後に設置しても良い。また、操舵介入補償マップの代わりに可変ゲインKtpを使用し、操舵トルクTt1に可変ゲインKtpを乗算して、電流指令値操作量DIrefを求めるようにしても良い。可変ゲインKtpは、車速Vに応じて変化する車速感応ゲインとし、チューニングにより調整する。例えば、図15に示されるように、車速Vが増加するにつれて、可変ゲインKtpを減少させる。これにより、高車速ほど重いフィールにすることができる。なお、図15では可変ゲインKtpは折れ線のように変化しているが、曲線的に変化するようにしても良い。   The steering intervention phase compensation unit 351 may be installed after the compensation map unit 352. Alternatively, the variable gain Ktp may be used instead of the steering intervention compensation map, and the current command value manipulated variable DIref may be obtained by multiplying the steering torque Tt1 by the variable gain Ktp. The variable gain Ktp is a vehicle speed sensitive gain that changes according to the vehicle speed V, and is adjusted by tuning. For example, as shown in FIG. 15, as the vehicle speed V increases, the variable gain Ktp is decreased. Thereby, it is possible to make the feel heavier as the vehicle speed increases. In FIG. 15, the variable gain Ktp changes like a polygonal line, but may change like a curve.

乗算部393では、舵角制御電流指令値IrefS1に操舵介入徐変ゲインGfa5が乗算され、舵角制御電流指令値IrefSとして出力される。操舵介入徐変ゲインGfa5は、速度指令徐変ゲインGfa3と同様に、手動操舵状態から自動操舵状態への切換時に円滑な切換を実現するために使用され、舵角制御出力徐変ゲインGfa1と同期して変化する(完全な同期でなくても良い)。   The multiplication unit 393 multiplies the steering angle control current command value IrefS1 by the steering intervention gradual change gain Gfa5, and outputs the result as the steering angle control current command value IrefS. Similar to the speed command gradual change gain Gfa3, the steering intervention gradual change gain Gfa5 is used to realize smooth switching when switching from the manual steering state to the automatic steering state, and is synchronized with the steering angle control output gradual change gain Gfa1. Change (not necessarily perfect synchronization).

ハンドル制振部380は、トーションバートルク信号である操舵トルクTtに基づいて、ハンドルの振動を制振する。自動操舵中のハンドル振動に対して、ハンドル振動除去部330も効果を奏するが、ハンドル制振部380により、更に効果を向上させることができる。ハンドル制振部380は、ゲインと位相補償によりハンドル振動の制振を行い、トーションバーの捩れを解消する方向に働く舵角制御電流指令値(補償舵角制御電流指令値)IrefVを出力する。また、ハンドル制振部380は、捩れ角を低減する方向に働き、運転者による手入力の介入時の引っ掛かりの違和感を低減する効果も兼ねている。   The handle vibration damping unit 380 dampens the vibration of the handle based on the steering torque Tt that is a torsion bar torque signal. The handle vibration removing unit 330 also has an effect on the handle vibration during automatic steering, but the handle damping unit 380 can further improve the effect. The steering wheel damping unit 380 performs damping of the steering wheel vibration by gain and phase compensation, and outputs a steering angle control current command value (compensated steering angle control current command value) IrefV that works in a direction to eliminate torsion of the torsion bar. In addition, the handle damping unit 380 works in the direction of reducing the twist angle, and also has the effect of reducing the uncomfortable feeling of catching at the time of manual input intervention by the driver.

ハンドル制振部380の構成例を図16に示す。ハンドル制振部380は、ゲイン部381及び制振位相補償部382を備える。ゲイン部381は、操舵トルクTtにゲインKvを乗算し、制御量Irvを出力する。制振位相補償部382は、例えば1次フィルタで構成され、制御量Irvを舵角制御電流指令値IrefVに変換する。1次フィルタではなく、2次以上の位相補償フィルタで構成しても良い。   A configuration example of the handle damping unit 380 is shown in FIG. The handle damping unit 380 includes a gain unit 381 and a damping phase compensation unit 382. The gain unit 381 multiplies the steering torque Tt by the gain Kv and outputs a control amount Irv. The vibration suppression phase compensation unit 382 is constituted by, for example, a primary filter, and converts the control amount Irv into a steering angle control current command value IrefV. You may comprise not a primary filter but a phase compensation filter more than secondary.

加算部394では、乗算部393から出力される舵角制御電流指令値IrefS及びハンドル制振部380から出力される舵角制御電流指令値IrefVが加算され、舵角制御電流指令値IrefSVとして出力される。舵角制御電流指令値IrefSVは、更に加算部395にて、舵角速度制御部370から出力される舵角制御電流指令値IrefWが加算され、舵角制御電流指令値IrefP2として出力される。   In the addition unit 394, the steering angle control current command value IrefS output from the multiplication unit 393 and the steering angle control current command value IrefV output from the steering wheel damping unit 380 are added and output as the steering angle control current command value IrefSV. The The steering angle control current command value IrefSV is further added by the addition unit 395 to the steering angle control current command value IrefW output from the steering angular speed control unit 370, and is output as the steering angle control current command value IrefP2.

舵角制御電流指令値制限部390は、舵角制御電流指令値IrefP2に対して、過出力防止のために、制限値(上限値、下限値)を設定して制限をかけ、舵角制御電流指令値IrefP1を出力する。例えば、図17に示されるように、上限値及び下限値を設定して舵角制御電流指令値IrefP2に対して制限をかける。なお、上限値の大きさ(絶対値)と下限値の大きさは異なっても良い。   The steering angle control current command value limiting unit 390 applies a limit to the steering angle control current command value IrefP2 by setting a limit value (upper limit value, lower limit value) in order to prevent excessive output. Command value IrefP1 is output. For example, as shown in FIG. 17, an upper limit value and a lower limit value are set to limit the steering angle control current command value IrefP2. The magnitude of the upper limit value (absolute value) and the magnitude of the lower limit value may be different.

切換部240は、乗算部241及び242並びに加算部243で構成されている。   The switching unit 240 includes multiplication units 241 and 242 and an addition unit 243.

切換部240の乗算部241では、舵角制御部300から出力される舵角制御電流指令値IrefP1に、切換判定/徐変ゲイン生成部220から出力される舵角制御出力徐変ゲインGfa1が乗算され、舵角制御電流指令値IrefPとして出力される。舵角制御出力徐変ゲインGfa1は、手動操舵状態と自動操舵状態間の切換動作を円滑に行い、運転者への違和感や安全性等を実現するために用いられる。乗算部242では、アシスト制御部230から出力されるアシスト制御電流指令値IrefT1にアシスト制御出力徐変ゲインGft1が乗算され、アシスト制御電流指令値IrefTとして出力される。アシスト制御出力徐変ゲインGft1は、手動操舵状態と自動操舵状態間の切換動作を円滑に行い、自動運転中の運転者による操舵介入を実現するために用いられる。加算部243では、舵角制御電流指令値IrefP及びアシスト制御電流指令値IrefTが加算され、電流指令値Irefとして出力される。   In the multiplication unit 241 of the switching unit 240, the steering angle control current command value IrefP1 output from the steering angle control unit 300 is multiplied by the steering angle control output gradual change gain Gfa1 output from the switching determination / gradual change gain generation unit 220. And output as a steering angle control current command value IrefP. The steering angle control output gradual change gain Gfa1 is used to smoothly switch between the manual steering state and the automatic steering state, and to realize a sense of incongruity and safety for the driver. In the multiplication unit 242, the assist control current command value IrefT1 output from the assist control unit 230 is multiplied by the assist control output gradual change gain Gft1, and is output as the assist control current command value IrefT. The assist control output gradual gain Gft1 is used to smoothly switch between the manual steering state and the automatic steering state, and to realize steering intervention by the driver during automatic driving. In the adding unit 243, the steering angle control current command value IrefP and the assist control current command value IrefT are added and output as a current command value Iref.

前述のアシスト制御部230で使用されるアシストマップ徐変ゲインGft2も、アシスト制御出力徐変ゲインGft1と同じ目的で用いられる。自動操舵状態において、図6(B)及び(C)に示されるように、Gft1をαt1に、Gft2をαt2に設定し、αt1及びαt2を調整することにより、システムの安定性を向上させ、振動の発生を抑えることが可能となる。また、自動操舵状態におけるシステムの安定性を維持できるのであれば、簡易的にαt1を0%、αt2を100%としても良い。この場合、αt1は0%ということより、アシスト制御電流指令値IrefTはゼロ指令となり、アシスト制御をなくした状態においても操舵介入を実現できることとなる。   The assist map gradual change gain Gft2 used in the assist control unit 230 is also used for the same purpose as the assist control output gradual change gain Gft1. In the automatic steering state, as shown in FIGS. 6B and 6C, Gft1 is set to αt1, Gft2 is set to αt2, and αt1 and αt2 are adjusted to improve the stability of the system and to vibrate. Can be suppressed. Further, if it is possible to maintain the stability of the system in the automatic steering state, αt1 may be simply set to 0% and αt2 may be set to 100%. In this case, since αt1 is 0%, the assist control current command value IrefT becomes a zero command, and steering intervention can be realized even when the assist control is eliminated.

このような構成において、EPS側ECU200の動作例を、図18〜図21のフローチャートを参照して説明する。   In such a configuration, an operation example of the EPS-side ECU 200 will be described with reference to the flowcharts of FIGS.

動作を開始すると、EPS状態量検出部210は実操舵角θr、操舵トルクTt、車速Vを検出し(ステップS10)、実操舵角θrを舵角制御部300に、操舵トルクTtを切換判定/徐変ゲイン生成部220、舵角制御部300及びアシスト制御部230に、車速Vを舵角制御部300及びアシスト制御部230にそれぞれ出力する。更に、EPS状態量検出部210は、実操舵角θrより実舵角速度ωrを算出し(ステップS20)、舵角制御部300に出力する。   When the operation is started, the EPS state quantity detection unit 210 detects the actual steering angle θr, the steering torque Tt, and the vehicle speed V (step S10), and determines whether the actual steering angle θr is switched to the steering angle control unit 300 and the steering torque Tt is switched / The vehicle speed V is output to the steering angle control unit 300 and the assist control unit 230, respectively, to the gradually changing gain generation unit 220, the steering angle control unit 300, and the assist control unit 230. Further, the EPS state quantity detection unit 210 calculates the actual steering angular velocity ωr from the actual steering angle θr (step S20), and outputs it to the steering angle control unit 300.

操舵トルクTtを入力した切換判定/徐変ゲイン生成部220は、車両側ECU100から出力される切換信号SWの入力の有無も踏まえて自動操舵と手動操舵の切換判定を行い、その判定結果に基づいて徐変ゲインを決定し(ステップS30)、徐変ゲインGfa2、Gfa3、Gfa4及びGfa5を舵角制御部300に、Gft2をアシスト制御部230に、Gfa1及びGft1を切換部240にそれぞれ出力する。切換判定/徐変ゲイン生成部220の動作の詳細については後述する。   The switching determination / gradual change gain generation unit 220 to which the steering torque Tt is input performs switching determination between automatic steering and manual steering based on whether or not the switching signal SW output from the vehicle ECU 100 is input, and based on the determination result. The gradual gain is determined (step S30), and the gradual gains Gfa2, Gfa3, Gfa4, and Gfa5 are output to the steering angle control unit 300, Gft2 to the assist control unit 230, and Gfa1 and Gft1 to the switching unit 240, respectively. Details of the operation of the switching determination / gradual change gain generation unit 220 will be described later.

舵角制御部300は、車両側ECU100からの舵角指令値θref、EPS状態量検出部210からの実操舵角θr、実舵角速度ωr、操舵トルクTt及び車速V、並びに切換判定/徐変ゲイン生成部220からの徐変ゲインGfa2、Gfa3、Gfa4及びGfa5を入力し、それらを用いて舵角制御電流指令値IrefP1を算出し(ステップS40)、切換部240に出力する。舵角制御部300の動作の詳細については後述する。   The steering angle control unit 300 includes a steering angle command value θref from the vehicle side ECU 100, an actual steering angle θr from the EPS state quantity detection unit 210, an actual steering angular velocity ωr, a steering torque Tt and a vehicle speed V, and a switching determination / gradual change gain. Gradual change gains Gfa2, Gfa3, Gfa4, and Gfa5 from the generation unit 220 are input, and the steering angle control current command value IrefP1 is calculated using them (step S40) and output to the switching unit 240. Details of the operation of the steering angle control unit 300 will be described later.

アシスト制御部230は、操舵トルクTt、車速V及びアシストマップ徐変ゲインGft2を入力し、図2に示される電流指令値演算部31と同様の動作により、アシストマップ出力電流(電流値)を算出する(ステップS50)。そして、アシストマップ出力電流にアシストマップ徐変ゲインGft2を乗算し(ステップS60)、乗算結果に対して、図2に示される加算部32A、電流制限部33及び補償信号生成部34と同様の動作を行い、アシスト制御電流指令値IrefT1を算出し(ステップS70)、切換部240に出力する。   The assist control unit 230 inputs the steering torque Tt, the vehicle speed V, and the assist map gradual gain Gft2, and calculates an assist map output current (current value) by the same operation as the current command value calculation unit 31 shown in FIG. (Step S50). Then, the assist map output current is multiplied by the assist map gradual change gain Gft2 (step S60), and the multiplication result is the same as that of the adder 32A, current limiter 33, and compensation signal generator 34 shown in FIG. To calculate an assist control current command value IrefT1 (step S70) and output it to the switching unit 240.

切換部240は、入力した舵角制御電流指令値IrefP1に対して舵角制御出力徐変ゲインGfa1を乗算部241で乗算し(ステップS80)、乗算結果である舵角制御電流指令値IrefPを加算部243に出力する。また、入力したアシスト制御電流指令値IrefT1に対してアシスト制御出力徐変ゲインGft1を乗算部242で乗算し(ステップS90)、乗算結果であるアシスト制御電流指令値IrefTを加算部243に出力する。加算部243は、舵角制御電流指令値IrefP及びアシスト制御電流指令値IrefTを加算し(ステップS100)、加算結果である電流指令値Irefを電流制御/駆動部250に出力する。   The switching unit 240 multiplies the input steering angle control current command value IrefP1 by the steering angle control output gradual gain Gfa1 by the multiplication unit 241 (step S80), and adds the steering angle control current command value IrefP that is the multiplication result. Output to the unit 243. Further, the input assist control current command value IrefT1 is multiplied by the assist control output gradual change gain Gft1 by the multiplication unit 242 (step S90), and the multiplication result of the assist control current command value IrefT is output to the addition unit 243. The adding unit 243 adds the steering angle control current command value IrefP and the assist control current command value IrefT (step S100), and outputs the current command value Iref as the addition result to the current control / drive unit 250.

電流制御/駆動部250は、図2に示される減算部32B、PI制御部35、PWM制御部36及びインバータ37と同様の動作により、電流指令値Iref及びモータ電流検出器38で検出されたモータ電流Imを用いて、モータ電流Imが電流指令値Irefに追従するように制御し(ステップS110)、モータを駆動制御する。   The current control / driving unit 250 performs the same operation as the subtraction unit 32B, the PI control unit 35, the PWM control unit 36, and the inverter 37 shown in FIG. Using the current Im, the motor current Im is controlled so as to follow the current command value Iref (step S110), and the drive of the motor is controlled.

切換判定/徐変ゲイン生成部220の動作例の詳細を、図19のフローチャートを参照して説明する。なお、操舵状態判定部224において、操舵状態判定信号Jsには、初期値として「手動操舵」が設定されているとする。   Details of an operation example of the switching determination / gradual change gain generation unit 220 will be described with reference to the flowchart of FIG. In the steering state determination unit 224, it is assumed that “manual steering” is set as an initial value in the steering state determination signal Js.

入力した操舵トルクTtは、切換判定部221内の手入力判定部223に入力される。手入力判定部223は、操舵トルクTtを平滑化フィルタ部225で平滑化し(ステップS210)、平滑後の操舵トルクTt’の絶対値|Tt’|を絶対値化部226で求める(ステップS220)。絶対値|Tt’|は判定処理部227に入力される。判定処理部227は、絶対値|Tt’|が閾値Tth以上の場合(ステップS230)、「手入力あり」と判定し(ステップS240)、絶対値|Tt’|が閾値Tth未満の場合(ステップS230)、「手入力なし」と判定し(ステップS250)、判定結果である手入力判定信号Jhを操舵状態判定部224に出力する。   The input steering torque Tt is input to the manual input determination unit 223 in the switching determination unit 221. The manual input determining unit 223 smoothes the steering torque Tt by the smoothing filter unit 225 (step S210), and obtains the absolute value | Tt '| of the smoothed steering torque Tt ′ by the absolute value converting unit 226 (step S220). . The absolute value | Tt ′ | is input to the determination processing unit 227. When the absolute value | Tt ′ | is equal to or greater than the threshold Tth (step S230), the determination processing unit 227 determines that “manual input is present” (step S240), and when the absolute value | Tt ′ | is less than the threshold Tth (step S230). S230), “no manual input” is determined (step S250), and a manual input determination signal Jh as a determination result is output to the steering state determination unit 224.

操舵状態判定部224は、切換信号SWの入力の有無を確認し(ステップS260)、切換信号SWを入力しており、切換信号SWが「アシスト制御モード」又は手入力判定信号Jhが「手入力あり」の場合(ステップS270)、操舵状態判定信号Jsを「手動操舵」に更新し(ステップS280)、そうではない場合(ステップS270)、操舵状態判定信号Jsを「自動操舵」に更新する(ステップS290)。切換信号SWを入力していない場合は、操舵状態判定信号Jsはそのままとする。操舵状態判定信号Jsは徐変ゲイン生成部222に入力される。   The steering state determination unit 224 confirms whether or not the switching signal SW is input (step S260), and inputs the switching signal SW. The switching signal SW is “assist control mode” or the manual input determination signal Jh is “manual input”. If “Yes” (step S 270), the steering state determination signal Js is updated to “manual steering” (step S 280). If not (step S 270), the steering state determination signal Js is updated to “automatic steering” (step S 270). Step S290). When the switching signal SW is not input, the steering state determination signal Js is left as it is. The steering state determination signal Js is input to the gradual gain generating unit 222.

徐変ゲイン生成部222は、操舵状態判定信号Jsの値を確認する(ステップS300)。操舵状態判定信号Jsが「手動操舵」の場合、各徐変ゲイン(Gfa1〜Gfa5、Gft1、Gft2)を手動操舵状態での値(Gfa1〜Gfa5では0%、Gft1及びGft2では100%)に遷移させる(ステップS310)。操舵状態判定信号Jsが「自動操舵」の場合、各徐変ゲインを自動操舵状態での値(Gfa1〜Gfa5では100%、Gft1ではαt1、Gft2ではαt2)に遷移させる(ステップS320)。   The gradual gain generating unit 222 confirms the value of the steering state determination signal Js (step S300). When the steering state determination signal Js is “manual steering”, each gradual gain (Gfa1 to Gfa5, Gft1, and Gft2) is changed to a value in a manual steering state (0% for Gfa1 to Gfa5, and 100% for Gft1 and Gft2). (Step S310). When the steering state determination signal Js is “automatic steering”, each gradual gain is changed to a value in the automatic steering state (100% for Gfa1 to Gfa5, αt1 for Gft1, and αt2 for Gft2) (step S320).

舵角制御部300の動作例の詳細を、図20及び図21のフローチャートを参照して説明する。   Details of an operation example of the rudder angle control unit 300 will be described with reference to the flowcharts of FIGS.

舵角指令値可変制限部310は、入力した舵角指令徐変ゲインGfa4の値を確認し(ステップS410)、Gfa4が0%の場合、制限値を、図8に示される「手動操舵時」の制限値とし(ステップS420)、Gfa4が100%の場合、図8に示される「自動操舵時」の制限値とし(ステップS430)、Gfa4が0〜100%の場合、中間の値を制限値とする(ステップS440)。そして、設定された制限値を用いて、車両側ECU100から入力した舵角指令値θrefに対して制限をかけ(ステップS450)、舵角指令値θref1を出力する。   The steering angle command value variable limiting unit 310 confirms the value of the input steering angle command gradual change gain Gfa4 (step S410), and when Gfa4 is 0%, the limit value is set to “at the time of manual steering” shown in FIG. (Step S420), when Gfa4 is 100%, the limit value for "automatic steering" shown in FIG. 8 is set (step S430). When Gfa4 is 0 to 100%, an intermediate value is set as the limit value. (Step S440). Then, using the set limit value, the steering angle command value θref input from the vehicle side ECU 100 is limited (step S450), and the steering angle command value θref1 is output.

舵角指令値θref1は、舵角指令徐変ゲインGfa4及び実操舵角θrと共に、可変レート制限部320に入力される。可変レート制限部320は、舵角指令徐変ゲインGfa4の値を確認し(ステップS460)、Gfa4が0%の場合、制限値をゼロとし(ステップS470)、保持している1サンプル前の舵角指令値θref1の値を実操舵角θrの値にする(ステップS471)。ステップS471は、Gfa4が0%より大きくなる舵角制御が開始された時点では、前の舵角制御終了時の値が残った状態であり、その値をそのまま使用すると舵角指令値の急変によりハンドルが急変するおそれがあるので、実操舵角θrと一致させた状態で開始させることにより急変を抑制するための処置である。Gfa4が100%の場合、制限値を予め定められた値とし(ステップS480)、Gfa4が0〜100%の場合、中間の値を制限値とする(ステップS490)。そして、舵角指令値θref1と1サンプル前の舵角指令値θref1との差分(変化量)を算出する(ステップS500)。変化量の絶対値が制限値より大きい場合(ステップS510)、変化量の絶対値が制限値となるように、舵角指令値θref1を加減算し(ステップS520)、舵角指令値θref2として出力する(ステップS530)。変化量の絶対値が制限値以下の場合(ステップS510)、舵角指令値θref1をそのまま舵角指令値θref2として出力する(ステップS530)。   The steering angle command value θref1 is input to the variable rate limiting unit 320 together with the steering angle command gradual change gain Gfa4 and the actual steering angle θr. The variable rate limiting unit 320 checks the value of the steering angle command gradual change gain Gfa4 (step S460). If Gfa4 is 0%, the variable is limited to zero (step S470), and the stored rudder one sample before is held. The value of the angle command value θref1 is set to the value of the actual steering angle θr (step S471). Step S471 is a state in which the value at the end of the previous steering angle control remains at the time when the steering angle control at which Gfa4 is greater than 0% is started. If this value is used as it is, the steering angle command value will change suddenly. Since the steering wheel may change suddenly, this is a measure for suppressing the sudden change by starting the steering wheel in a state where it matches the actual steering angle θr. When Gfa4 is 100%, the limit value is set to a predetermined value (step S480), and when Gfa4 is 0 to 100%, an intermediate value is set as the limit value (step S490). Then, a difference (amount of change) between the steering angle command value θref1 and the steering angle command value θref1 one sample before is calculated (step S500). When the absolute value of the change amount is larger than the limit value (step S510), the steering angle command value θref1 is added or subtracted so that the absolute value of the change amount becomes the limit value (step S520), and is output as the steering angle command value θref2. (Step S530). When the absolute value of the change amount is equal to or less than the limit value (step S510), the steering angle command value θref1 is output as it is as the steering angle command value θref2 (step S530).

舵角指令値θref2は、乗算部391で舵角指令徐変ゲインGfa4を乗算され(ステップS540)、舵角指令値θref3として出力され、舵角指令値θref3はハンドル振動除去部330に入力される。   The steering angle command value θref2 is multiplied by the steering angle command gradual gain Gfa4 by the multiplication unit 391 (step S540), and is output as the steering angle command value θref3. The steering angle command value θref3 is input to the steering wheel vibration removal unit 330. .

ハンドル振動除去部330は、舵角指令値θref3に対して、振動周波数成分を低減し(ステップS550)、目標操舵角θtとして位置制御部340に出力する。   The steering wheel vibration removal unit 330 reduces the vibration frequency component with respect to the steering angle command value θref3 (step S550), and outputs it to the position control unit 340 as the target steering angle θt.

目標操舵角θtは、位置制御部340内の規範モデル部341及びフィルタ部343に入力される。規範モデル部341は、数1を用いて、目標操舵角θtを目標操舵角θt1に変換する(ステップS560)。目標操舵角θt1は減算部344に加算入力され、実操舵角θrが減算部344に減算入力され、目標操舵角θt1と実操舵角θrの偏差θeが求められる(ステップS570)。偏差θeは比例ゲイン部342に入力され、比例ゲイン部342は、偏差θeに比例ゲインKppを乗算し、舵角速度指令値ωrefaを算出する(ステップS580)。目標操舵角θtを入力したフィルタ部343は、車速Vも入力し、図10に示される特性を用いて車速VからFFフィルタゲインKffを求め、数2を用いて、目標操舵角θtを舵角速度指令値ωrefbに変換する(ステップS590)。舵角速度指令値ωrefa及びωrefbは加算部345で加算され(ステップS600)、舵角速度指令値ωrefが出力される。   The target steering angle θt is input to the reference model unit 341 and the filter unit 343 in the position control unit 340. The reference model unit 341 converts the target steering angle θt into the target steering angle θt1 using Equation 1 (step S560). The target steering angle θt1 is added and input to the subtracting unit 344, and the actual steering angle θr is input to the subtracting unit 344, and a deviation θe between the target steering angle θt1 and the actual steering angle θr is obtained (step S570). The deviation θe is input to the proportional gain unit 342, and the proportional gain unit 342 multiplies the deviation θe by the proportional gain Kpp to calculate the steering angular velocity command value ωrefa (step S580). The filter unit 343 that has input the target steering angle θt also inputs the vehicle speed V, obtains the FF filter gain Kff from the vehicle speed V using the characteristics shown in FIG. 10, and uses the formula 2 to calculate the target steering angle θt as the steering angular speed. The command value is converted to ωrefb (step S590). The steering angular velocity command values ωrefa and ωrefb are added by the adding unit 345 (step S600), and the steering angular velocity command value ωref is output.

舵角速度指令値ωrefは、乗算部392で速度指令徐変ゲインGfa3が乗算され(ステップS610)、舵角速度指令値ωrefgとして速度指令値可変制限部360に入力される。   The steering angular speed command value ωref is multiplied by a speed command gradual change gain Gfa3 by the multiplication unit 392 (step S610), and is input to the speed command value variable limiting unit 360 as the steering angular speed command value ωrefg.

速度指令値可変制限部360は、舵角速度指令値ωrefgと共に、速度指令徐変ゲインGfa3を入力し、速度指令徐変ゲインGfa3の値を確認する(ステップS620)。そして、Gfa3が所定の閾値未満の場合、制限値を、図11に示される「Gfa3小」の制限値とし(ステップS630)、所定の閾値以上の場合、「Gfa3大」の制限値とする(ステップS640)。設定された制限値を用いて、舵角速度指令値ωrefgに対して制限をかけ(ステップS650)、目標舵角速度ωtを出力する。目標舵角速度ωtは舵角速度制御部370に入力される。   The speed command value variable limiting unit 360 receives the speed command gradual change gain Gfa3 together with the steering angular speed command value ωrefg, and checks the value of the speed command gradual change gain Gfa3 (step S620). If Gfa3 is less than the predetermined threshold, the limit value is set to a limit value “Gfa3 small” shown in FIG. 11 (step S630), and if it is equal to or greater than the predetermined threshold, the limit value is set to “Gfa3 large” ( Step S640). Using the set limit value, the steering angular velocity command value ωrefg is limited (step S650), and the target steering angular velocity ωt is output. The target rudder angular velocity ωt is input to the rudder angular velocity control unit 370.

舵角速度制御部370は、目標舵角速度ωtと共に、実舵角速度ωr及び速度制御徐変ゲインGfa2を入力する。目標舵角速度ωtは減算部374に加算入力され、実舵角速度ωrは減算部374に減算入力され、目標舵角速度ωtと実舵角速度ωrの偏差ωeがゲイン乗算部371に入力される(ステップS660)。ゲイン乗算部371は偏差ωeにゲインKviを乗算し(ステップS670)、操作量D1を出力する。操作量D1は積分部373に入力され、積分部373は、操作量D1を積分して制御量Ir1を算出し(ステップS680)、乗算部376に出力する。乗算部376は、制御量Ir1に速度制御徐変ゲインGfa2を乗算し(ステップS690)、制御量Ir3を出力する。制御量Ir3は減算部375に加算入力される。また、実舵角速度ωrはゲイン乗算部372にも入力され、ゲイン乗算部372は、実舵角速度ωrにゲインKvpを乗算し(ステップS700)、制御量Ir2を出力し、制御量Ir2は減算部375に減算入力される。減算部375では、制御量Ir3とIr2の偏差が算出され(ステップS710)、舵角制御電流指令値IrefWとして、加算部395に出力される。   The steering angular speed control unit 370 inputs the actual steering angular speed ωr and the speed control gradual change gain Gfa2 together with the target steering angular speed ωt. The target rudder angular velocity ωt is added to the subtractor 374, the actual rudder angular velocity ωr is subtracted to the subtractor 374, and the deviation ωe between the target rudder angular velocity ωt and the actual rudder angular velocity ωr is input to the gain multiplier 371 (step S660). ). The gain multiplication unit 371 multiplies the deviation ωe by the gain Kvi (step S670), and outputs an operation amount D1. The operation amount D1 is input to the integration unit 373, and the integration unit 373 integrates the operation amount D1 to calculate the control amount Ir1 (step S680) and outputs it to the multiplication unit 376. The multiplication unit 376 multiplies the control amount Ir1 by the speed control gradual change gain Gfa2 (step S690), and outputs the control amount Ir3. The control amount Ir3 is added to the subtraction unit 375. The actual steering angular velocity ωr is also input to the gain multiplication unit 372. The gain multiplication unit 372 multiplies the actual steering angular velocity ωr by the gain Kvp (step S700), outputs the control amount Ir2, and the control amount Ir2 is the subtraction unit. Subtracted at 375. In the subtraction unit 375, the deviation between the control amounts Ir3 and Ir2 is calculated (step S710), and is output to the addition unit 395 as the steering angle control current command value IrefW.

一方、操舵介入補償部350は、車速V及び操舵トルクTtを入力し、車速Vは補償マップ部352に、操舵トルクTtは操舵介入位相補償部351に入力される。操舵介入位相補償部351は、位相補償により、操舵トルクTtを操舵トルクTt1に変換する(ステップS720)。操舵トルクTt1は、車速Vと共に、補償マップ部352に入力され、補償マップ部352は、図14に示される特性に基づいて、車速Vより決定された操舵介入補償マップを用いて、操舵トルクTt1に対する電流指令値操作量DIrefを求める(ステップS730)。電流指令値操作量DIrefは積分部353に入力され、積分部353は、電流指令値操作量DIrefを積分して舵角制御電流指令値IrefS1を算出する(ステップS740)。   On the other hand, the steering intervention compensation unit 350 receives the vehicle speed V and the steering torque Tt, and the vehicle speed V is input to the compensation map unit 352 and the steering torque Tt is input to the steering intervention phase compensation unit 351. The steering intervention phase compensation unit 351 converts the steering torque Tt into the steering torque Tt1 by phase compensation (step S720). The steering torque Tt1 is input to the compensation map unit 352 together with the vehicle speed V. The compensation map unit 352 uses the steering intervention compensation map determined from the vehicle speed V based on the characteristics shown in FIG. A current command value manipulated variable DIref is obtained (step S730). The current command value manipulated variable DIref is input to the integrating unit 353, and the integrator 353 integrates the current command value manipulated variable DIref to calculate the steering angle control current command value IrefS1 (step S740).

舵角制御電流指令値IrefS1は、乗算部393で操舵介入徐変ゲインGfa5を乗算され(ステップS750)、舵角制御電流指令値IrefSとして出力され、舵角制御電流指令値IrefSは加算部394に入力される。   The steering angle control current command value IrefS1 is multiplied by the steering intervention gradual change gain Gfa5 in the multiplication unit 393 (step S750), and is output as the steering angle control current command value IrefS. The steering angle control current command value IrefS is output to the addition unit 394. Entered.

操舵トルクTtはハンドル制振部380にも入力される。ハンドル制振部380では、ゲイン部381が、入力した操舵トルクTtにゲインKvを乗算し(ステップS760)、制御量Irvを出力する。制御量Irvは制振位相補償部382で位相補償され(ステップS770)、舵角制御電流指令値IrefVとして出力される。舵角制御電流指令値IrefVは、加算部394に入力される。   The steering torque Tt is also input to the steering wheel damping unit 380. In the steering vibration damping unit 380, the gain unit 381 multiplies the input steering torque Tt by the gain Kv (step S760), and outputs the control amount Irv. The controlled variable Irv is phase-compensated by the damping phase compensator 382 (step S770) and output as the steering angle control current command value IrefV. The steering angle control current command value IrefV is input to the adding unit 394.

加算部394に入力された舵角制御電流指令値IrefS及びIrefVは加算され(ステップS780)、舵角制御電流指令値IrefSVとして加算部395に出力される。   The steering angle control current command values IrefS and IrefV input to the adding unit 394 are added (step S780), and are output to the adding unit 395 as the steering angle control current command value IrefSV.

加算部395に入力された舵角制御電流指令値IrefW及びIrefSVは加算され(ステップS790)、舵角制御電流指令値IrefP2として出力される。舵角制御電流指令値IrefP2は、舵角制御電流指令値制限部390に入力される。なお、IrefS、IrefV及びIrefWの加算の順番は上述とは違っても良い。   The steering angle control current command values IrefW and IrefSV input to the adding unit 395 are added (step S790) and output as the steering angle control current command value IrefP2. The steering angle control current command value IrefP2 is input to the steering angle control current command value limiter 390. Note that the order of addition of IrefS, IrefV, and IrefW may be different from that described above.

舵角制御電流指令値制限部390は、舵角制御電流指令値IrefP2に対して、図17に示される特性の制限値を用いて制限をかけ、舵角制御電流指令値IrefP1を出力する(ステップS800)。   The steering angle control current command value limiting unit 390 limits the steering angle control current command value IrefP2 using the limit value of the characteristic shown in FIG. 17, and outputs the steering angle control current command value IrefP1 (step). S800).

なお、舵角制御部300の動作とアシスト制御部230の動作は、順番が逆でも、並行して実行されても良い。舵角制御部300の動作においては、加算部394に入力される舵角制御電流指令値IrefS算出までの動作と舵角制御電流指令値IrefV算出までの動作、加算部395に入力される舵角制御電流指令値IrefW算出までの動作と舵角制御電流指令値IrefSV算出までの動作等も、それぞれ順番が逆でも、並行して実行されても良い。   Note that the operation of the rudder angle control unit 300 and the operation of the assist control unit 230 may be executed in parallel or in reverse order. In the operation of the steering angle control unit 300, the operation up to the calculation of the steering angle control current command value IrefS input to the addition unit 394, the operation up to the calculation of the steering angle control current command value IrefV, and the steering angle input to the addition unit 395 The operation up to the calculation of the control current command value IrefW and the operation up to the calculation of the steering angle control current command value IrefSV may be performed in reverse or in parallel.

本実施形態の効果を、シミュレーション結果に基づいて説明する。   The effect of this embodiment is demonstrated based on a simulation result.

シミュレーションでは、プラント400のプラントモデルとして、車両運動モデル及び運転者の操舵モデルを設定する。車両運動モデルとして、例えば、安部正人、「自動車の運動と制御」、学校法人東京電機大学、東京電機大学出版局、2009年9月20日発行、第1版2刷、3章(p.49−105)、4章(p.107−130)、5章(p.131−147)に示されているモデルを使用し、操舵モデルとして、例えば、横井大介、修士論文「腕の筋骨格特性を考慮した車のステアリング操舵感評価に関する研究」、三重大学大学院工学研究科博士前期課程機械工学専攻、2007年2月6日受付、2章(p.3−5)、3章(p.6−9)(参考文献)に示されているモデルを使用しても良く、これらに限定されず、他のモデルを使用しても良い。本シミュレーションで使用する操舵モデルを、参考として、図22に示す。図22において、Carm及びCpalmは粘性係数、Karm及びKpalmはバネ定数、Iarmは腕の慣性モーメントである。メカモデル(メカ伝達特性)から出力されるハンドル舵角θhを操舵モデル(運転者操舵伝達特性)に入力し、操舵モデルから出力されるハンドル手入力トルクThをメカモデルに出力する。参考文献に記載されている目標角度を、以下では運転者の目標角度(操舵目標角度)θarmとする。更に、参考文献では、腕の質量系をコラム慣性モーメントに加算しているが、手のひらからハンドルへ加えられる力をハンドル手入力トルクThとすることにより、手のひらの角度とハンドル舵角θhの間で作用するバネ定数Kpalm及び粘性係数Cpalmの値は十分大きな値としてシミュレーションを行っても支障がなく、本シミュレーションではそのようにしている。また、電流指令値に対するモータ電流の追従性は十分に早く、電流制御/駆動部250の動作による影響は軽微であり、電流指令値=モータ電流とする。更に、車速Vは一定とする。 In the simulation, a vehicle motion model and a driver's steering model are set as the plant model of the plant 400. As a vehicle movement model, for example, Masato Abe, “Automotive Movement and Control”, Tokyo Denki University, Tokyo Denki University Press, issued on September 20, 2009, First Edition, 2nd Edition, Chapter 3 (p.49) -105) Using models shown in Chapter 4 (p.107-130) and Chapter 5 (p.131-147), as a steering model, for example, Daisuke Yokoi, master's thesis, “musculoskeletal characteristics of arms” "Study on Evaluation of Steering Feel of Cars Taking into Account", Department of Mechanical Engineering, Graduate School of Engineering, Mie University, accepted February 6, 2007, Chapter 2 (p.3-5), Chapter 3 (p.6) -9) You may use the model shown by (references), It is not limited to these, You may use another model. The steering model used in this simulation is shown in FIG. 22 for reference. In FIG. 22, Carm and Cpalm are viscosity coefficients, Karm and Kpalm are spring constants, and Iarm is the moment of inertia of the arm. The steering wheel steering angle θh output from the mechanical model (mechanical transmission characteristic) is input to the steering model (driver steering transmission characteristic), and the steering wheel input torque Th output from the steering model is output to the mechanical model. The target angle described in the reference is hereinafter referred to as a driver target angle (steering target angle) θarm. Furthermore, in the reference literature, the mass system of the arm is added to the column moment of inertia, but the force applied from the palm to the steering wheel is defined as the steering wheel input torque Th, so that it is between the palm angle and the steering wheel steering angle θh. The values of the acting spring constant K palm and viscosity coefficient C palm are sufficiently large, and there is no problem even if the simulation is performed. In this simulation, this is the case. Further, the followability of the motor current with respect to the current command value is sufficiently fast, and the influence of the operation of the current control / driving unit 250 is slight, so that the current command value = the motor current. Furthermore, the vehicle speed V is assumed to be constant.

先ず、操舵介入補償による効果について説明する。   First, the effect of steering intervention compensation will be described.

舵角指令値θrefを0[deg]固定として、運転者の目標角度θarmを入力した場合の自動操舵のシミュレーションを行った。参考として、同条件で運転者の操舵モデルを考慮したシミュレーションでの運転者の目標角度θarmの時間変化に対する実操舵角θr及び操舵トルクTtの時間応答を、図23に示す。図23では、縦軸が角度[deg]及び操舵トルク[Nm]、横軸が時間[sec]であり、太実線が運転者の目標角度θarm、細実線が実操舵角(本実施形態ではハンドル舵角)θr、破線が操舵トルクTtを示す。なお、図23において、アシスト制御出力徐変ゲインGft1は0%、つまりアシスト制御は効かないようにした。また、図23は、運転者の目標角度θarmの変化に対して、実操舵角θr及び操舵トルクTtが変化する様子を説明するためのシミュレーションの一例である。   The steering angle command value θref was fixed at 0 [deg], and a simulation of automatic steering was performed when the driver's target angle θarm was input. As a reference, FIG. 23 shows the time response of the actual steering angle θr and the steering torque Tt with respect to the time change of the target angle θarm of the driver in the simulation considering the driver's steering model under the same conditions. In FIG. 23, the vertical axis represents the angle [deg] and the steering torque [Nm], the horizontal axis represents the time [sec], the thick solid line represents the driver's target angle θarm, and the thin solid line represents the actual steering angle (in this embodiment, the steering wheel). (Steering angle) θr, the broken line indicates the steering torque Tt. In FIG. 23, the assist control output gradual change gain Gft1 is 0%, that is, the assist control is disabled. FIG. 23 is an example of a simulation for explaining how the actual steering angle θr and the steering torque Tt change with respect to the change in the target angle θarm of the driver.

このような運転者の目標角度θarmを入力した場合の実操舵角θr及び操舵トルクTtの変化について、操舵介入補償がなくPI制御にて速度制御を行った場合と操舵介入補償がある場合とで比較を行った。なお、前者では、本実施形態との比較のために、アシスト制御出力徐変ゲインGft1及びアシストマップ徐変ゲインGft2を共に100%として、積分方式の違いを見ることにした。後者では、アシスト制御出力徐変ゲインGft1を0%とした。また、従来の先行技術(例えば特許文献1)においては、切換前の舵角制御中ではアシスト制御指令値は0[deg]であるが、前者の場合よりも操舵介入が困難であると推測されるので割愛した。   With respect to changes in the actual steering angle θr and the steering torque Tt when the target angle θarm of the driver is input, there is a case where speed control is performed by PI control without steering intervention compensation and a case where there is steering intervention compensation. A comparison was made. In the former, for the purpose of comparison with the present embodiment, the difference in the integration method is seen with the assist control output gradual change gain Gft1 and the assist map gradual change gain Gft2 being both 100%. In the latter, the assist control output gradual change gain Gft1 is set to 0%. In the conventional prior art (for example, Patent Document 1), the assist control command value is 0 [deg] during the steering angle control before switching, but it is estimated that steering intervention is more difficult than in the former case. So I omitted it.

図24がシミュレーション結果である。縦軸が操舵トルク[Nm]、横軸が実操舵角[deg]であり、操舵介入補償がない場合を破線で、操舵介入補償がある場合を実線で示している。但し、操舵介入補償部350において、操舵介入補償マップは原点からの直線とした。   FIG. 24 shows the simulation result. The vertical axis represents the steering torque [Nm], the horizontal axis represents the actual steering angle [deg], and the case where there is no steering intervention compensation is indicated by a broken line, and the case where there is steering intervention compensation is indicated by a solid line. However, in the steering intervention compensation unit 350, the steering intervention compensation map is a straight line from the origin.

図24での破線が示すように、操舵介入補償がない場合、約3[deg]までは実操舵角θrを切れているが、速度制御でのPI制御の積分の影響により、速度偏差(舵角速度指令値と実舵角速度の偏差)が蓄積され続けることで、最終的に舵角指令値θref(=0[deg])まで強制的に戻されてしまい、更に、15[Nm]以上の非常に大きな操舵トルクが発生してしまい、運転者による操舵が困難な状態となる。   As shown by the broken line in FIG. 24, when there is no steering intervention compensation, the actual steering angle θr is cut up to about 3 [deg], but due to the influence of the PI control integration in the speed control, the speed deviation (the steering (The deviation between the angular velocity command value and the actual steering angular velocity) continues to be accumulated, and eventually is forcibly returned to the steering angle command value θref (= 0 [deg]), and further, an emergency of 15 [Nm] or more Thus, a large steering torque is generated, which makes it difficult for the driver to steer.

これに対して、図24での実線が示すように、操舵介入補償がある場合は、20[deg]まで操舵できており、舵角指令値θref(=0[deg])に引き戻されることもない。これは、舵角速度制御部370から出力される舵角制御電流指令値IrefWに操舵介入補償部350から出力される舵角制御電流指令値IrefS1(正確には操舵介入徐変ゲインGfa5が乗算された舵角制御電流指令値IrefS)が加算され、操舵した状態における舵角速度指令値ωrefと実舵角速度ωrの速度偏差が0近傍で釣り合うためである。このように、操舵介入補償部350の機能により、運転者による操舵介入を実現することが可能となる。また、操舵介入補償部350からの出力のゲインを大きくすることで、より軽い操舵を実現することができる。   On the other hand, as shown by the solid line in FIG. 24, when there is steering intervention compensation, the steering can be performed up to 20 [deg], and the steering angle command value θref (= 0 [deg]) may be pulled back. Absent. This is because the steering angle control current command value IrefW output from the steering angular speed control unit 370 is multiplied by the steering angle control current command value IrefS1 output from the steering intervention compensation unit 350 (more precisely, the steering intervention gradual change gain Gfa5). This is because the steering angle control current command value IrefS) is added, and the speed deviation between the steering angular speed command value ωref and the actual steering angular speed ωr in a steered state is balanced in the vicinity of zero. Thus, the steering intervention by the driver can be realized by the function of the steering intervention compensation unit 350. Further, by increasing the gain of the output from the steering intervention compensation unit 350, lighter steering can be realized.

次に、運転者による操舵介入がなく(ハンドル手入力トルクTh=0[Nm])、操舵介入補償も行なわず、舵角制御のみを実行した場合の自動操舵での舵角制御中のハンドル振動に対する効果について説明する。   Next, there is no steering intervention by the driver (steering hand input torque Th = 0 [Nm]), steering intervention compensation is not performed, and steering vibration during steering angle control in automatic steering when only steering angle control is executed. The effect on will be described.

ハンドル振動に対する効果の説明に先立ち、舵角指令値θrefに対して実操舵角θrが追従する様子を説明するために、舵角指令値θrefに対する追従性並びに位置制御部340での規範モデル及びFFフィルタの効果について説明する。   Prior to the description of the effect on the steering wheel vibration, in order to explain how the actual steering angle θr follows the steering angle command value θref, the followability to the steering angle command value θref, the reference model in the position control unit 340, and the FF The effect of the filter will be described.

図25は、舵角指令値θrefを0[deg]から100[deg]までランプ状に変化させた時間応答を示している。図25では、縦軸が舵角[deg]、横軸が時間[sec]であり、点線が舵角指令値θrefを示す。この舵角指令値θrefに対して、カットオフ周波数が2Hzの1次LPFを有するハンドル振動除去部330から出力された目標操舵角θt及び実操舵角θrの応答の様子を、それぞれ細実線及び太実線で示す。図25から、目標操舵角θt及び実操舵角θrが舵角指令値θrefに追従していることがわかる。   FIG. 25 shows a time response in which the steering angle command value θref is changed in a ramp shape from 0 [deg] to 100 [deg]. In FIG. 25, the vertical axis represents the steering angle [deg], the horizontal axis represents the time [sec], and the dotted line represents the steering angle command value θref. The response of the target steering angle θt and the actual steering angle θr output from the steering wheel vibration removal unit 330 having a primary LPF with a cutoff frequency of 2 Hz to the steering angle command value θref is shown by a thin solid line and a thick line, respectively. Shown in solid line. FIG. 25 shows that the target steering angle θt and the actual steering angle θr follow the steering angle command value θref.

以上の説明より、自動操舵中に操舵介入及び舵角追従の両方を実現可能であると言える。   From the above description, it can be said that both steering intervention and steering angle tracking can be realized during automatic steering.

位置制御部340での規範モデル及びFFフィルタのシミュレーションでは、先ず、舵角速度指令値ωrefから実操舵角θrまでの伝達関数Pωθの周波数特性を、周波数スイープにより、或いは伝達関数でのフィッティングによる同定により特定する。その結果を図26に示す。図26(A)は伝達関数Pωθのゲイン特性、図26(B)は位相特性を示し、細実線が周波数スイープの結果を示し、太実線がフィッティングの結果を示す。なお、フィッティングの結果での伝達関数Pωθは下記数3である。 The reference model and simulation of the FF filter position control unit 340, firstly, identify the frequency characteristic of the transfer function P Omegashita from the steering angular velocity command value ωref to the actual steering angle [theta] r, by fitting the frequency sweep, or by a transfer function Specified. The result is shown in FIG. FIG. 26A shows the gain characteristic of the transfer function Pωθ , FIG. 26B shows the phase characteristic, the thin solid line shows the result of frequency sweep, and the thick solid line shows the result of fitting. In addition, the transfer function Pωθ as a result of the fitting is the following formula 3.

また、数1で定義される規範モデル部341の伝達関数Gmodelにおいて、カットオフ周波数fm1及びfm2は、それぞれ10Hz、20Hzとした。FFフィルタの伝達関数Gfは、数2に基づいて計算する。このような設定における伝達関数Gmodel、伝達関数Pωθ及びFFフィルタの伝達関数Gfの周波数特性を図27に示す。図27(A)はゲイン特性、図27(B)は位相特性である。 Further, in the transfer function G model of the reference model unit 341 defined by Equation 1, the cutoff frequencies f m1 and f m2 are 10 Hz and 20 Hz, respectively. The transfer function Gf of the FF filter is calculated based on Equation 2. FIG. 27 shows frequency characteristics of the transfer function G model , the transfer function Pωθ, and the transfer function Gf of the FF filter in such a setting. FIG. 27A shows gain characteristics, and FIG. 27B shows phase characteristics.

規範モデル及びFFフィルタによる効果として、舵角制御(舵角指令値θrefに対する実操舵角θr)の追従性を挙げることができるので、上記の設定の下、車速V=60[km/h]で、舵角指令値θrefを0[deg]から100[deg]までランプ状に変化させたシミュレーションを行った。その結果を図28に示す。図28では、縦軸が舵角[deg]、横軸が時間[sec]であり、破線が舵角指令値θrefを示す。この舵角指令値θrefに対して、舵角偏差(目標舵角θtと実操舵角θrの偏差)に単純にゲインを乗算した値を基に算出した実操舵角の時間応答を細実線で、位置制御部340中の規範モデル及びFFフィルタによるモデル規範制御により算出した実操舵角の時間応答を太実線で、規範モデル部341から出力される目標操舵角θt1の時間応答を点線で示す。図28から、細実線で示される単純にゲインを乗算したものと比較して、設定した規範モデル及びFFフィルタにより追従性が向上し、更に規範モデル出力である目標操舵角θt1と良く一致していることがわかる。但し、図28により規範モデル及びFFフィルタの効果を示したが、舵角偏差に対して単純にゲインを乗算した場合(細実線)においても、舵角指令値θrefに対して実操舵角θrが十分に追従していることを確認することができる。   As an effect of the reference model and the FF filter, followability of the steering angle control (actual steering angle θr with respect to the steering angle command value θref) can be given. Therefore, at the vehicle speed V = 60 [km / h] under the above setting. A simulation was performed in which the steering angle command value θref was changed in a ramp shape from 0 [deg] to 100 [deg]. The result is shown in FIG. In FIG. 28, the vertical axis represents the steering angle [deg], the horizontal axis represents time [sec], and the broken line represents the steering angle command value θref. With respect to the steering angle command value θref, the time response of the actual steering angle calculated based on the value obtained by simply multiplying the steering angle deviation (the deviation between the target steering angle θt and the actual steering angle θr) by a gain is indicated by a thin solid line. The time response of the actual steering angle calculated by the reference model in the position control unit 340 and the model reference control by the FF filter is indicated by a thick solid line, and the time response of the target steering angle θt1 output from the reference model unit 341 is indicated by a dotted line. From FIG. 28, the followability is improved by the set reference model and the FF filter as compared with the simple multiplication of the gain indicated by the thin solid line, and the target steering angle θt1 as the reference model output is in good agreement. I understand that. However, although the effect of the reference model and the FF filter is shown in FIG. 28, even when the steering angle deviation is simply multiplied by a gain (thin solid line), the actual steering angle θr is equal to the steering angle command value θref. It can be confirmed that it is following sufficiently.

ハンドル振動に対する効果確認のシミュレーションでは、図28と同様の舵角指令値θrefに対して舵角制御を行った場合、ハンドル振動除去部330及びハンドル制振部380の有無によるトーションバートルクの時間応答の違いを調べた。ハンドル振動除去部330ではカットオフ周波数が2Hzの1次LPFを使用した。ハンドル制振部380では、トーションバートルク1Nmに対してコラム軸換算トルクが10Nm相当になるゲインKvを使用し、分子のカットオフ周波数を10Hz、分母のカットオフ周波数を20Hzとした1次フィルタでの位相進み補償を行った。その結果を図29に示す。図29では、縦軸がトーションバートルク[Nm]、横軸が時間[sec]であり、実線はハンドル振動除去部330及びハンドル制振部380による振動対策がある場合で、点線は振動対策がない場合である。図29から、ハンドル振動除去部330及びハンドル制振部380により、ハンドルの振動が抑制されていることがわかる。   In the simulation for confirming the effect on the steering wheel vibration, when the steering angle control is performed with respect to the steering angle command value θref similar to that in FIG. I investigated the difference. The handle vibration removing unit 330 uses a primary LPF having a cutoff frequency of 2 Hz. The handle damping unit 380 is a first-order filter that uses a gain Kv that provides a column axis equivalent torque of 10 Nm for a torsion bar torque of 1 Nm, a numerator cutoff frequency of 10 Hz, and a denominator cutoff frequency of 20 Hz. Phase lead compensation was performed. The result is shown in FIG. In FIG. 29, the vertical axis represents the torsion bar torque [Nm] and the horizontal axis represents the time [sec], the solid line represents the case where the handle vibration removing unit 330 and the handle vibration damping unit 380 have vibration measures, and the dotted line represents the vibration measure. This is the case. It can be seen from FIG. 29 that the handle vibration is suppressed by the handle vibration removing unit 330 and the handle damping unit 380.

効果の説明の最後として、舵角制御開始時の舵角速度の増加によりI制御の積分値が過剰に蓄積し、舵角制御指令値が過剰となるおそれがある問題(特許文献3等での課題)に対する効果について説明する。   At the end of the explanation of the effect, there is a problem that the integral value of the I control is excessively accumulated due to the increase of the steering angular speed at the start of the steering angle control, and the steering angle control command value may become excessive (the problem in Patent Document 3 etc. ) Will be described.

図30は、手動操舵状態から自動操舵状態へ移行する際の目標舵角速度ωt、徐変ゲイン及び速度指令値可変制限部360での制限値の時間変化を示す図である。なお、速度制御徐変ゲインGfa2及び速度指令徐変ゲインGfa3は、舵角制御出力徐変ゲインGfa1と同期した変化をするとして、図30にはGfa1のみを示す。アシスト制御出力徐変ゲインGft1及びアシストマップ徐変ゲインGft2も、Gfa1と同期した変化をするとして、Gft1の変化の様子のみを参考として示す。また、速度指令値可変制限部360での制限値の大きさは、Gfa3が所定の閾値未満では小さい値で固定とし、Gfa3が所定の閾値以上では徐々に大きくなるような設定とした。   FIG. 30 is a diagram illustrating the change over time of the target steering angular speed ωt, the gradually changing gain, and the limit value in the speed command value variable limiting unit 360 when shifting from the manual steering state to the automatic steering state. Note that FIG. 30 shows only Gfa1 assuming that the speed control gradual change gain Gfa2 and the speed command gradual change gain Gfa3 change in synchronization with the steering angle control output gradual change gain Gfa1. Assuming that the assist control output gradual change gain Gft1 and the assist map gradual change gain Gft2 also change in synchronization with Gfa1, only the change in Gft1 is shown for reference. In addition, the magnitude of the limit value in the speed command value variable limiter 360 is set to be a small value when Gfa3 is less than a predetermined threshold, and gradually increases when Gfa3 is equal to or greater than the predetermined threshold.

舵角速度指令値ωrefは、速度指令徐変ゲインGfa3を乗算され、更に速度指令値可変制限部360で制限をかけられて、目標舵角速度ωtとなる。手動操舵状態から自動操舵状態への移行が開始すると、Gfa3は0から徐々に大きくなり、目標舵角速度ωtも0から徐々に大きくなる。その後、時点t10で速度指令値可変制限部360への入力である舵角速度指令値ωrefgが制限値(制限値a)に到達すると、目標舵角速度ωtは制限値aで一定となるが、Gfa3は増加し続ける。そして、時点t11でGfa3が所定の閾値となると、制限値は徐々に大きくなり、それに合わせて目標舵角速度ωtも大きくなっていく。時点t12でGfa3が100%となり、更に、時点t13で制限値が制限値bになると、目標舵角速度ωtは制限値b内で変化するようになる。時点t10〜t13の間、目標舵角速度ωtが制限値aで制限を受け、更に舵角速度制御部370での速度制御徐変ゲインGfa2の乗算により制限を受けるので、舵角速度制御部370内での積分値の過剰な蓄積が抑制され、運転者への違和感を生じる舵角制御出力としての電流指令値を低減することができる。また、制限値の遷移完了後(つまり、時点t13以降)は、Gfa3及び速度指令値可変制限部360により舵角速度指令値ωrefは制限されず、Gfa2により舵角速度制御部370内の信号も制限されないので、通常の舵角制御にシフトすることができる。   The steering angular speed command value ωref is multiplied by the speed command gradual change gain Gfa3 and further limited by the speed command value variable limiting unit 360 to become the target steering angular speed ωt. When the transition from the manual steering state to the automatic steering state starts, Gfa3 gradually increases from 0, and the target rudder angular velocity ωt also gradually increases from 0. After that, when the steering angular speed command value ωrefg, which is an input to the speed command value variable limiting unit 360, reaches the limit value (limit value a) at time t10, the target steering angular speed ωt becomes constant at the limit value a, but Gfa3 is Keeps increasing. When Gfa3 becomes a predetermined threshold at time t11, the limit value gradually increases, and the target rudder angular velocity ωt increases accordingly. When Gfa3 becomes 100% at time t12, and when the limit value reaches the limit value b at time t13, the target steering angular speed ωt changes within the limit value b. Since the target rudder angular speed ωt is limited by the limit value a between time points t10 and t13, and further limited by multiplication of the speed control gradual change gain Gfa2 in the rudder angular speed control unit 370, the steering angular speed control unit 370 Excessive accumulation of integral values is suppressed, and the current command value as the steering angle control output that causes the driver to feel uncomfortable can be reduced. Further, after the transition of the limit value is completed (that is, after time t13), the steering angular speed command value ωref is not limited by Gfa3 and the speed command value variable limiting unit 360, and the signal in the steering angular speed control unit 370 is not limited by Gfa2. Therefore, it is possible to shift to normal steering angle control.

なお、第1実施形態における各徐変ゲイン(Gfa1〜Gfa5、Gft1、Gft2)の乗算に関して、徐変ゲイン乗算による効果よりコストを重視する場合等では、少なくとも1つの乗算を残して、後の乗算は省略可能である。また、各制限部(舵角指令値可変制限部、可変レート制限部、速度指令値可変制限部、舵角制御電流指令値制限部)も、同様の場合等では省略可能である。舵角指令値可変制限部310、可変レート制限部320及び乗算部391、更にハンドル振動除去部330が省略された場合、位置制御部340には目標操舵角θtとして舵角指令値θrefが入力されることになる。乗算部392及び速度指令値可変制限部360が省略された場合、舵角速度制御部360には目標舵角速度ωtとして舵角速度指令値ωrefが入力されることになる。   In addition, regarding the multiplication of each gradual gain (Gfa1 to Gfa5, Gft1, Gft2) in the first embodiment, when the cost is more important than the effect of the gradual gain multiplication, at least one multiplication is left and the subsequent multiplication is performed. Can be omitted. In addition, each limiting unit (steering angle command value variable limiting unit, variable rate limiting unit, speed command value variable limiting unit, steering angle control current command value limiting unit) can be omitted in the same case. When the steering angle command value variable limiting unit 310, the variable rate limiting unit 320, the multiplication unit 391, and the steering wheel vibration removing unit 330 are omitted, the steering angle command value θref is input to the position control unit 340 as the target steering angle θt. Will be. When the multiplication unit 392 and the speed command value variable limiting unit 360 are omitted, the steering angular speed command value ωref is input to the steering angular speed control unit 360 as the target steering angular speed ωt.

本発明の他の実施形態について説明する。   Another embodiment of the present invention will be described.

第1実施形態では、舵角速度制御部370での速度制御徐変ゲインGfa2の乗算は、積分部373からの出力である制御量Ir1に対して行われているが、減算部375からの出力である舵角制御電流指令値IrefWに対して行うことも可能である。   In the first embodiment, the multiplication of the speed control gradual change gain Gfa2 in the rudder angular speed control unit 370 is performed on the control amount Ir1 that is the output from the integration unit 373, but with the output from the subtraction unit 375. It is also possible to carry out with respect to a certain steering angle control current command value IrefW.

図31は、舵角制御電流指令値IrefWに対して速度制御徐変ゲインGfa2を乗算する場合の舵角速度制御部の構成例(第2実施形態)である。図12に示される第1実施形態での舵角速度制御部370と比べると、第2実施形態での舵角速度制御部470では、乗算部376が積分部373の後ではなく、減算部375の後に設置されており、その他の構成は同じである。   FIG. 31 is a configuration example (second embodiment) of the steering angular speed control unit in the case of multiplying the steering angle control current command value IrefW by the speed control gradual change gain Gfa2. Compared with the steering angular velocity control unit 370 in the first embodiment shown in FIG. 12, in the steering angular velocity control unit 470 in the second embodiment, the multiplication unit 376 is not after the integration unit 373 but after the subtraction unit 375. The other configurations are the same.

第2実施形態での舵角速度制御部470の動作例では、図21に示される第1実施形態の動作例において、積分部373が操作量D1を積分して制御量Ir1を算出するステップS680までは同じ動作で、その後、制御量Ir1は減算部375に入力され、減算部375にて制御量Ir1とIr2の偏差(Ir1−Ir2)として制御量Ir3’が算出される。そして、乗算部376は、制御量Ir3’に速度制御徐変ゲインGfa2を乗算し、舵角制御電流指令値IrefWとして加算部394に出力する。それ以降(ステップS720〜)は、第1実施形態と同じ動作である。   In the operation example of the rudder angular velocity control unit 470 in the second embodiment, in the operation example of the first embodiment shown in FIG. 21, the integration unit 373 calculates the control amount Ir1 by integrating the operation amount D1. The control amount Ir1 is then input to the subtraction unit 375, and the subtraction unit 375 calculates the control amount Ir3 'as the deviation (Ir1-Ir2) between the control amounts Ir1 and Ir2. Then, the multiplication unit 376 multiplies the control amount Ir3 ′ by the speed control gradual change gain Gfa2, and outputs the multiplication result to the addition unit 394 as the steering angle control current command value IrefW. Subsequent operations (steps S720 to S720) are the same as those in the first embodiment.

速度制御徐変ゲインGfa2の乗算を、舵角速度制御部370内の他の箇所で行うことも可能である。   The multiplication of the speed control gradual change gain Gfa2 can be performed at other points in the steering angular speed control unit 370.

図32に示される舵角速度制御部の構成例(第3実施形態)では、減算部374からの出力である偏差ωeに対して速度制御徐変ゲインGfa2を乗算している。図12に示される第1実施形態での舵角速度制御部370と比べると、第3実施形態での舵角速度制御部570では、乗算部376が積分部373の後ではなく、減算部374の後に設置されており、その他の構成は同じである。   In the configuration example (third embodiment) of the rudder angular speed control unit shown in FIG. 32, the deviation ωe that is the output from the subtraction unit 374 is multiplied by the speed control gradual change gain Gfa2. Compared with the steering angular velocity control unit 370 in the first embodiment shown in FIG. 12, in the steering angular velocity control unit 570 in the third embodiment, the multiplication unit 376 is not after the integration unit 373 but after the subtraction unit 374. The other configurations are the same.

第3実施形態での舵角速度制御部570の動作例では、図21に示される第1実施形態の動作例において、減算部374が目標舵角速度ωtと実舵角速度ωrの偏差ωeを算出するステップS660までは同じ動作で、偏差ωeはゲイン乗算部371ではなく、乗算部376に入力され、乗算部376は、偏差ωeに速度制御徐変ゲインGfa2を乗算し、偏差ωe1としてゲイン乗算部371に出力する。その後は、ステップS690がなくなるだけで、第1実施形態と同じ動作である。   In the operation example of the steering angular velocity control unit 570 in the third embodiment, in the operation example of the first embodiment shown in FIG. 21, the subtraction unit 374 calculates a deviation ωe between the target steering angular velocity ωt and the actual steering angular velocity ωr. The operation up to S660 is the same, and the deviation ωe is input to the multiplication unit 376 instead of the gain multiplication unit 371. The multiplication unit 376 multiplies the deviation ωe by the speed control gradual change gain Gfa2, and the deviation ωe1 is input to the gain multiplication unit 371. Output. Thereafter, the operation is the same as that of the first embodiment except that step S690 is eliminated.

上述の実施形態(第1〜第3実施形態)では、速度指令値可変制限部360は、速度指令徐変ゲインGfa3に応じて制限値を設定し、Gfa3が所定の閾値になったときに制限値を切り換えているが、Gfa3の代わりに舵角制御出力徐変ゲインGfa1を使用し、Gfa1が100%になったときに制限値を切り換えるようにしても良い。この場合の構成(第4実施形態)では、速度指令値可変制限部にはGfa3の代わりにGfa1が入力され、その他の構成は他の実施形態と同じである。第4実施形態での動作では、速度指令値可変制限部での制限値決定の判断動作(図21でのステップS620)が、Gfa1が100%未満か否かの確認に変わるだけである。第4実施形態において、手動操舵状態から自動操舵状態へ移行する際の目標舵角速度ωt、徐変ゲイン及び速度指令値可変制限部での制限値の時間変化は、図33に示されるようになる。図30で示される時間変化と比べると、速度指令値可変制限部での制限値が、Gfa1が100%となる時点t12から徐々に大きくなっており、それに合わせて目標舵角速度ωtも大きくなっている。   In the above-described embodiments (first to third embodiments), the speed command value variable limiting unit 360 sets a limit value according to the speed command gradual change gain Gfa3, and the limit is set when Gfa3 reaches a predetermined threshold. Although the value is switched, the steering angle control output gradual change gain Gfa1 may be used instead of Gfa3, and the limit value may be switched when Gfa1 reaches 100%. In the configuration in this case (fourth embodiment), Gfa1 is input instead of Gfa3 to the speed command value variable limiting unit, and other configurations are the same as those in the other embodiments. In the operation of the fourth embodiment, the limit value determination determination operation (step S620 in FIG. 21) in the speed command value variable limiting unit is merely changed to checking whether Gfa1 is less than 100%. In the fourth embodiment, the target steering angular speed ωt, the gradual gain, and the time change of the limit value in the speed command value variable limiting unit when shifting from the manual steering state to the automatic steering state are as shown in FIG. . Compared to the time change shown in FIG. 30, the limit value in the speed command value variable limiter gradually increases from time t12 when Gfa1 becomes 100%, and the target steering angular speed ωt also increases accordingly. Yes.

1 ハンドル
2 コラム軸(ステアリングシャフト、ハンドル軸)
10 トルクセンサ
12 車速センサ
13 バッテリ
20 モータ
21 回転角センサ
30 コントロールユニット(ECU)
31 電流指令値演算部
33 電流制限部
34 補償信号生成部
35 PI制御部
36 PWM制御部
37 インバータ
38 モータ電流検出器
100 車両側ECU
110 車両状態量検出部
120 切換指令部
130 目標軌道演算部
140 車両運動制御部
141 舵角指令値生成部
200 EPS側ECU
210 EPS状態量検出部
220 切換判定/徐変ゲイン生成部
221 切換判定部
222 徐変ゲイン生成部
223 手入力判定部
224 操舵状態判定部
225 平滑化フィルタ部
226 絶対値化部
227 判定処理部
230 アシスト制御部
240 切換部
250 電流制御/駆動部
300 舵角制御部
310 舵角指令値可変制限部
320 可変レート制限部
330 ハンドル振動除去部
340 位置制御部
341 規範モデル部
342 比例ゲイン部
343 フィルタ部
350 操舵介入補償部
351 操舵介入位相補償部
352 補償マップ部
353、373 積分部
360 速度指令値可変制限部
370、470、570 舵角速度制御部
371、372 ゲイン乗算部
380 ハンドル制振部
381 ゲイン部
382 制振位相補償部
390 舵角制御電流指令値制限部
400 プラント
1 Handle 2 Column shaft (steering shaft, handle shaft)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Torque sensor 12 Vehicle speed sensor 13 Battery 20 Motor 21 Rotation angle sensor 30 Control unit (ECU)
31 Current command value calculating unit 33 Current limiting unit 34 Compensation signal generating unit 35 PI control unit 36 PWM control unit 37 Inverter 38 Motor current detector 100 Vehicle side ECU
110 vehicle state quantity detection unit 120 switching command unit 130 target trajectory calculation unit 140 vehicle motion control unit 141 rudder angle command value generation unit 200 EPS side ECU
210 EPS state quantity detection unit 220 switching determination / gradual change gain generation unit 221 switching determination unit 222 gradual gain generation unit 223 manual input determination unit 224 steering state determination unit 225 smoothing filter unit 226 absolute value conversion unit 227 determination processing unit 230 Assist control unit 240 Switching unit 250 Current control / drive unit 300 Steering angle control unit 310 Steering angle command value variable limiting unit 320 Variable rate limiting unit 330 Steering wheel vibration removal unit 340 Position control unit 341 Reference model unit 342 Proportional gain unit 343 Filter unit 350 Steering Intervention Compensation Unit 351 Steering Intervention Phase Compensation Unit 352 Compensation Map Units 353, 373 Integration Unit 360 Speed Command Value Variable Limiting Units 370, 470, 570 Steering Angular Speed Control Units 371, 372 Gain Multiplication Unit 380 Handle Damping Unit 381 Gain Unit 382 Vibration Suppression Phase Compensation Unit 390 Steering Angle Control Current Command Value Control Limited 400 plant

Claims (20)

電流指令値に基づいてモータを駆動し、前記モータの駆動制御によって操舵系に対してアシスト制御及び舵角制御を行う電動パワーステアリング装置において、
少なくとも操舵トルクに基づいて、前記アシスト制御のためのアシスト制御電流指令値を演算するアシスト制御部と、
少なくとも前記操舵トルク、舵角指令値及び実操舵角に基づいて、前記舵角制御のための舵角制御電流指令値を演算する舵角制御部と、
少なくとも前記操舵トルクに基づいて、前記アシスト制御の制御量及び前記舵角制御の制御量を調整する徐変ゲインを生成する切換判定/徐変ゲイン生成部とを備え、
前記舵角制御部は、
前記舵角指令値と前記実操舵角の偏差に基づいて舵角速度指令値を演算する位置制御部と、
前記舵角速度指令値と実舵角速度の偏差に基づいて基本舵角制御電流指令値を演算する舵角速度制御部と、
前記操舵トルクに応じて操舵介入補償のための介入補償舵角制御電流指令値を求める操舵介入補償部と、
前記操舵トルクに基づいて、ハンドルの振動を制振するための補償舵角制御電流指令値を演算するハンドル制振部とを具備し、
前記基本舵角制御電流指令値、前記介入補償舵角制御電流指令値及び前記補償舵角制御電流指令値より前記舵角制御電流指令値を算出し、
前記徐変ゲインで調整された前記アシスト制御電流指令値及び前記舵角制御電流指令値より前記電流指令値を演算することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
In an electric power steering device that drives a motor based on a current command value and performs assist control and steering angle control on a steering system by drive control of the motor,
An assist control unit that calculates an assist control current command value for the assist control based on at least a steering torque;
A steering angle control unit that calculates a steering angle control current command value for the steering angle control based on at least the steering torque, the steering angle command value, and the actual steering angle;
A switching determination / gradual change gain generation unit that generates a gradual change gain that adjusts the control amount of the assist control and the control amount of the steering angle control based on at least the steering torque;
The rudder angle control unit
A position controller that calculates a steering angular velocity command value based on a deviation between the steering angle command value and the actual steering angle;
A rudder angular speed control unit that calculates a basic rudder angle control current command value based on a deviation between the rudder angular speed command value and the actual rudder angular speed;
A steering intervention compensation unit for obtaining an intervention compensation steering angle control current command value for steering intervention compensation according to the steering torque;
A steering wheel damping unit that calculates a compensated steering angle control current command value for damping the vibration of the steering wheel based on the steering torque;
Calculate the steering angle control current command value from the basic steering angle control current command value, the intervention compensation steering angle control current command value and the compensation steering angle control current command value,
The electric power steering apparatus, wherein the current command value is calculated from the assist control current command value and the steering angle control current command value adjusted with the gradual gain.
前記舵角制御部が、
前記舵角指令値に含まれる振動周波数成分を低減するハンドル振動除去部を更に具備し、
前記振動周波数成分を低減された舵角指令値を前記位置制御部に入力する請求項1に記載の電動パワーステアリング装置。
The rudder angle control unit
A steering wheel vibration removal unit that reduces a vibration frequency component included in the steering angle command value;
The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the steering angle command value with the vibration frequency component reduced is input to the position control unit.
前記操舵介入補償部が、
前記操舵トルクに対する電流指令値操作量の特性を定めた操舵介入補償マップを有する補償マップ部を具備し、
前記補償マップ部を介して、前記操舵トルクより前記介入補償舵角制御電流指令値を求める請求項1又は2に記載の電動パワーステアリング装置。
The steering intervention compensation unit
A compensation map unit having a steering intervention compensation map that defines the characteristics of the current command value manipulated variable with respect to the steering torque;
The electric power steering apparatus according to claim 1 or 2, wherein the intervention compensation steering angle control current command value is obtained from the steering torque via the compensation map unit.
前記操舵介入補償マップが車速に応じて変化する請求項3に記載の電動パワーステアリング装置。   The electric power steering apparatus according to claim 3, wherein the steering intervention compensation map changes according to a vehicle speed. 前記操舵介入補償部が、
前記操舵トルクに対して位相補償を行う操舵介入位相補償部を更に具備し、
前記操舵介入位相補償部及び前記補償マップ部を介して、前記操舵トルクより前記介入補償舵角制御電流指令値を求める請求項3又は4に記載の電動パワーステアリング装置。
The steering intervention compensation unit
A steering intervention phase compensation unit for performing phase compensation on the steering torque;
The electric power steering apparatus according to claim 3 or 4, wherein the intervention compensation steering angle control current command value is obtained from the steering torque via the steering intervention phase compensation unit and the compensation map unit.
前記位置制御部が、
規範モデルを用いて前記舵角指令値を目標操舵角に変換する規範モデル部と、
前記目標操舵角と前記実操舵角の偏差に比例ゲインを乗算して舵角速度指令値1を算出する比例ゲイン部と、
FFフィルタを用いて前記舵角指令値を舵角速度指令値2に変換するフィルタ部とを具備し、
前記舵角速度指令値1に前記舵角速度指令値2を加算して前記舵角速度指令値を演算する請求項1乃至5のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
The position controller is
A reference model unit that converts the steering angle command value into a target steering angle using a reference model;
A proportional gain unit that calculates a steering angular velocity command value 1 by multiplying a deviation between the target steering angle and the actual steering angle by a proportional gain;
A filter unit that converts the rudder angle command value into a rudder angular velocity command value 2 using an FF filter;
The electric power steering apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the steering angular speed command value 2 is added to the steering angular speed command value 1 to calculate the steering angular speed command value.
前記FFフィルタのフィルタゲインが車速に応じて変化する請求項6に記載の電動パワーステアリング装置。   The electric power steering apparatus according to claim 6, wherein a filter gain of the FF filter changes according to a vehicle speed. 前記ハンドル制振部が、
前記操舵トルクに対してゲインを乗算するゲイン部と、
前記ゲインが乗算された操舵トルクに対して位相補償を行い、前記補償舵角制御電流指令値を出力する制振位相補償部とを具備する請求項1乃至7のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
The handle damping unit is
A gain unit for multiplying the steering torque by a gain;
The electric power steering according to any one of claims 1 to 7, further comprising: a vibration suppression phase compensation unit that performs phase compensation on the steering torque multiplied by the gain and outputs the compensated steering angle control current command value. apparatus.
前記舵角速度制御部が、前記舵角速度指令値及び前記実舵角速度を用いて、I−P制御によって前記基本舵角制御電流指令値を演算する請求項1乃至8のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。   The electric power according to any one of claims 1 to 8, wherein the rudder angular velocity control unit calculates the basic rudder angle control current command value by IP control using the rudder angular velocity command value and the actual rudder angular velocity. Steering device. 前記徐変ゲインとして、前記舵角指令値に対して乗算される舵角指令徐変ゲインを含む請求項1乃至9のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。   The electric power steering apparatus according to any one of claims 1 to 9, wherein the gradual change gain includes a steering angle command gradual change gain multiplied by the steering angle command value. 前記舵角制御部が、
前記舵角指令値に対して、前記舵角指令徐変ゲインに応じて設定される制限値1によって制限をかける舵角指令値可変制限部を更に具備する請求項10に記載の電動パワーステアリング装置。
The rudder angle control unit
The electric power steering apparatus according to claim 10, further comprising a steering angle command value variable limiting unit that limits the steering angle command value with a limit value 1 set according to the steering angle command gradual gain. .
前記舵角制御部が、
前記舵角指令値の変化量に対して、前記舵角指令徐変ゲインに応じて設定される制限値2によって制限をかける可変レート制限部を更に具備する請求項10又は11に記載の電動パワーステアリング装置。
The rudder angle control unit
The electric power according to claim 10 or 11, further comprising a variable rate limiting unit that limits a change amount of the steering angle command value by a limit value 2 set according to the steering angle command gradual gain. Steering device.
前記徐変ゲインとして、前記舵角速度指令値に対して乗算される速度指令徐変ゲインを含む請求項1乃至12のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。   The electric power steering apparatus according to any one of claims 1 to 12, wherein the gradual change gain includes a speed command gradual change gain multiplied by the steering angular velocity command value. 前記舵角制御部が、
前記舵角速度指令値に対して、前記速度指令徐変ゲインに応じて設定される制限値3によって制限をかける速度指令値可変制限部を更に具備する請求項13に記載の電動パワーステアリング装置。
The rudder angle control unit
14. The electric power steering apparatus according to claim 13, further comprising a speed command value variable limiting unit that limits the steering angular speed command value with a limit value 3 set according to the speed command gradual gain.
前記徐変ゲインとして、前記舵角速度制御部内で演算される信号に対して乗算される速度制御徐変ゲインを含む請求項1乃至14のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。   The electric power steering apparatus according to any one of claims 1 to 14, wherein the gradual gain includes a speed control gradual change gain multiplied by a signal calculated in the steering angular speed control unit. 前記徐変ゲインとして、前記介入補償舵角制御電流指令値に対して乗算される操舵介入徐変ゲインを含む請求項1乃至15のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。   The electric power steering apparatus according to any one of claims 1 to 15, wherein the gradual gain includes a steering intervention gradual gain multiplied by the intervention compensation steering angle control current command value. 前記徐変ゲインとして、前記舵角制御電流指令値に対して乗算される舵角制御出力徐変ゲインを含む請求項1乃至16のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。   The electric power steering apparatus according to any one of claims 1 to 16, wherein the gradual gain includes a steering angle control output gradual change gain multiplied by the steering angle control current command value. 前記舵角制御部が、
前記舵角制御電流指令値に対して、予め設定された制限値4によって制限をかける舵角制御電流指令値制限部を更に具備する請求項1乃至17のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
The rudder angle control unit
The electric power steering apparatus according to any one of claims 1 to 17, further comprising a steering angle control current command value limiter configured to limit the steering angle control current command value with a preset limit value 4.
前記徐変ゲインとして、前記アシスト制御部内で求められるアシストマップ出力電流に対して乗算されるアシストマップ徐変ゲインを含む請求項1乃至18のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。   The electric power steering apparatus according to any one of claims 1 to 18, wherein the gradually changing gain includes an assist map gradually changing gain multiplied by an assist map output current obtained in the assist control unit. 前記徐変ゲインとして、前記アシスト制御電流指令値に対して乗算されるアシスト制御出力徐変ゲインを含む請求項1乃至19のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
The electric power steering apparatus according to any one of claims 1 to 19, wherein the gradually changing gain includes an assist control output gradually changing gain multiplied by the assist control current command value.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022100509A (en) * 2020-12-24 2022-07-06 国立大学法人東京工業大学 Body movement generation device, body movement generation method, and body movement generation program

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