JP2019098964A - Electric power steering device - Google Patents

Electric power steering device Download PDF

Info

Publication number
JP2019098964A
JP2019098964A JP2017232734A JP2017232734A JP2019098964A JP 2019098964 A JP2019098964 A JP 2019098964A JP 2017232734 A JP2017232734 A JP 2017232734A JP 2017232734 A JP2017232734 A JP 2017232734A JP 2019098964 A JP2019098964 A JP 2019098964A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
steering
command value
steering angle
unit
current command
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2017232734A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
貴弘 椿
Takahiro Tsubaki
貴弘 椿
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NSK Ltd filed Critical NSK Ltd
Priority to JP2017232734A priority Critical patent/JP2019098964A/en
Publication of JP2019098964A publication Critical patent/JP2019098964A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

To provide an electric power steering device which achieves manual steering even if steering intervention is performed by a driver during automatic steering, more secures safety during emergency steering by the driver, and achieves both of 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 angle control current command value for steering angle control; and a changeover determination/gradual change gain generation section which generates a gradual change gain for adjusting a control amount of the assist control and a control amount of the steering angle control. The steering angle control section has a position control section, a filter section, a steering angle speed control section, a steering intervention compensation section, and a steering wheel damping section. A steering angle control current command value is calculated by 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. A current command value is calculated by an assist control current command value and a steering angle control current command value, which are adjusted by the gradual change 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 discomfort 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 apparatus (EPS) that applies a steering assist force (assist torque) to a steering system of a vehicle by a rotational force of a motor is a drive force of the motor and a transmission mechanism such as a gear or a belt via a reduction mechanism. It is applied to the shaft or rack shaft as a steering assist force to perform assist control. Such a conventional electric power steering apparatus performs feedback control of motor current in order to generate assist torque accurately. The feedback control is to adjust the motor applied voltage so that the difference between the steering assist command value (current command value) and the motor current detection value becomes smaller, and the motor applied voltage is generally adjusted by PWM (pulse width It is performed 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。   The general configuration of the electric power steering apparatus will be described with reference to FIG. 1. The column shaft (steering shaft, handle shaft) 2 of the steering wheel 1 is a reduction gear (worm gear) 3 constituting a reduction mechanism, universal joints 4a and 4b, Through the pinion rack mechanism 5 and the tie rods 6a and 6b, the steering wheels 8L and 8R are further connected via the hub units 7a and 7b. Further, a torsion bar is interposed on the column shaft 2, and a steering angle sensor 14 for detecting a steering angle θ of the steering wheel 1 by a torsion angle of the torsion bar and a torque sensor 10 for detecting a steering torque Tt are provided. A motor 20 for assisting the steering force of the steering wheel 1 is connected to the column shaft 2 via a reduction gear 3. Electric power is supplied from the battery 13 to the control unit (ECU) 30 that controls the electric power steering device, and an ignition key signal is input through the ignition key 11. The control unit 30 calculates the current command value of the assist control command on the basis of the steering torque Tt detected by the torque sensor 10 and the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 12 to compensate 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 it is also possible to obtain a steering angle 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 transmits and receives various information of the vehicle, and the vehicle speed V can also be received from the CAN 40. The control unit 30 can also be connected to a non-CAN 41 that transmits and receives communications other than the CAN 40, analog / digital signals, radio waves, and the like.

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, an MCU, etc.), and a typical function executed by a program inside the CPU is as shown in FIG.

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 current commands for calculating the current command value Iref1. The value is input to the value calculator 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 steering torque Tt and the vehicle speed V inputted. The current command value Iref1 is input to the current limiting unit 33 through the adding unit 32A, and the current command value Irefm whose maximum current is limited is input to the subtracting unit 32B, and a deviation I (= Irefm) from the feedback 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 PWM-driven through the inverter 37. The motor current Im of the motor 20 is detected by the motor current detector 38 and is fed back to the subtracting unit 32B. The inverter 37 is configured by a bridge circuit of FET 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 from the rotation angle sensor 21 and output.

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 characteristic compensation of the steering system is performed by the addition of the compensation signal CM to improve convergence and inertia characteristics. ing. The compensation signal generation unit 34 adds the self aligning torque (SAT) 34C and the inertia 34B in the addition unit 34D, adds the convergence 34A to the addition result in the addition unit 34E, and compensates the addition result of the addition unit 34E. It is assumed that the signal CM.

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 of a vehicle has been advanced, and in automatic steering among them, proposals have been made to apply an electric power steering apparatus (EPS). When automatic steering is realized by EPS, a mechanism for assist control executed by the 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 the output can be adjusted. Further, in steering angle control, position speed control is used which has excellent performance in response to a steering angle command, which is a control target for steering angle, and disturbance suppression to road surface reaction force, etc. In (proportional) control and speed control, PI (proportional integration) control is adopted.

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 performing assist control and steering angle control independently and switching the command value which is output from both and performing whole control, if it switches suddenly with a switch etc., the command value will fluctuate rapidly, and the steering wheel behavior May become unnatural and may give a sense of discomfort to the driver. In JP-A-2004-17881 (Patent Document 1), in order to cope with this problem, in switching between the torque control method (corresponding to assist control) and the rotation angle control method (corresponding to steering angle control), commands from both sides Each value is multiplied by a coefficient (the automation coefficient and the manual operation coefficient) and the added value is used as the final command value, and this coefficient is gradually changed to suppress a sudden change of the command value. Further, P control is used in position control in the rotation angle control method, and PI control is used in 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. 3917008 (Patent Document 2) automatically performs a hand operation according to a set steering angle, and in particular, an automatic steering control device for parking assistance is proposed. In this device, the torque control mode (corresponding to assist control) and the parking support mode (corresponding to steering angle control) can be switched. In the parking support mode, control is performed using parking data stored in advance. Is going. Then, P control is performed in the position control in the parking assistance 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。   Although patent 3912279 (patent document 3) does not apply EPS directly, when starting steering angle control by switching to automatic steering mode, it is made to increase steering speed (steering wheel angular velocity) gently. The driver's sense of discomfort due to sudden changes in the steering wheel at the start is reduced.

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

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, the command value for steering angle control (steering angle control command value) is limited by a coefficient during switching of the method and is output as the final command value, so the final command value is smaller by the limited amount. turn into. Due to this limitation, the actual speed of the motor is slower than the command value for the steering angular velocity calculated from the steering angle control command value (steering angular velocity command value), so a deviation between the steering angular velocity command value and the actual speed As a result, the integral 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 by which the command value (assist control command value) for assist control is multiplied gradually increases, the limitation by the coefficient is relaxed, so the steering angle control command value becomes excessive as the coefficient increases. The steering wheel responds excessively to the steering angular velocity command value, which may cause the driver to feel discomfort or discomfort such as a stuck feeling.

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。   Moreover, in patent document 1, P control is used for position control, PI control is used for speed control, and when there exists manual intervention by a driver during steering angle control, steering angle control is a steering angle control command value It becomes difficult to steer manually until the switching operation from steering angle control to assist control is performed. In addition, there is a possibility that a temporal delay occurs due to the manual input detection or the switching operation, and the driver can not perform the steering intervention operation sufficiently.

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。   Patent Document 2 also performs steering angle control using P control for position control and PI control for speed control. When steering angle control is performed in a vehicle, disturbances and load conditions largely change due to changes in vehicle speed, friction, and road surface reaction force, etc., so the device must have a control configuration resistant to them. However, with the control configuration of the device described in Patent Document 2, for example, when the road surface reaction force changes or when the target steering angle rapidly changes, vibration occurs due to the natural vibration of the steering wheel mass and the spring by the torsion bar. The driver may feel it as a sense of discomfort or discomfort.

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 velocity is gradually increased at the start of the steering angle control, but when it starts to increase, it continues to increase until it reaches the upper limit value of the steering angular velocity, so the integrated value of I control accumulates excessively . As a result, the steering angle control command value becomes an excessive value, and the steering wheel excessively reacts to the steering angular velocity command value, which may cause the driver to feel discomfort.

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 as described above, and it is an object of the present invention to realize manual steering even if steering intervention is performed by the driver during automatic steering, and safety at the time of emergency steering by the driver It is an object of the present invention to provide an electric power steering apparatus which has both assist control and steering angle control, which secures the above. In addition, it reduces discomfort and discomfort to the driver such as a feeling of getting stuck at the time of switching from automatic steering to manual steering, further suppresses the vibration of the steering wheel during automatic steering, and reduces the discomfort to the driver.

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を、FFフィルタを用いて拡張舵角速度指令値に変換するフィルタ部と、前記拡張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 above object of the present invention is at least steering torque. And an assist control unit that calculates 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. The steering angle control unit that calculates the current command value, and the switching determination / swing variation gain generation that generates the 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. A steering control unit for calculating a steering angular velocity command value based on a deviation between the steering angle command value and the actual steering angle, and the steering angular velocity command A filter unit that converts the steering angle to an extended steering angular velocity command value using an FF filter; and a steering angular velocity control unit that calculates a basic steering angle control current command value based on the deviation between the extended steering angular velocity command value and the actual steering angular velocity; 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, and a compensation steering angle control current command for damping the vibration of the steering wheel based on the steering torque The steering wheel control unit calculates the steering angle control current command value from the basic steering angle control current command value, the intervention compensating steering angle control current command value, and the compensation steering angle control current command value. This is achieved by calculating the current command value from the assist control current command value adjusted by the gradual change gain and the steering angle control 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して所定の範囲内の値をゼロにする不感帯設定部と、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、前記不感帯設定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、前記不感帯設定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、前記舵角指令値及び前記実操舵角を用いて、P制御によっ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、前記拡張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、前記拡張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、前記拡張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 above object of the present invention is that the steering angle control unit further includes a steering wheel vibration removing unit for reducing a vibration frequency component included in the steering angle command value, and the steering angle command value with the vibration frequency component reduced A dead zone setting unit which makes the value within a predetermined range for the steering torque zero by inputting to the position control unit, or the steering intervention compensation unit, and a current command value operation amount for the steering torque A compensation map section having a steering intervention compensation map having a characteristic defined, and by determining the intervention compensation steering angle control current command value from the steering torque through the dead zone setting section and the compensation map section, or The steering intervention compensation map is changed according to the vehicle speed, or the steering intervention compensation unit further includes a steering intervention phase compensation unit that performs phase compensation on the steering torque. By determining the intervention compensation steering angle control current command value from the steering torque through the steering intervention phase compensation unit, the dead zone setting unit, and the compensation map unit, or the position control unit may perform the steering angle command Calculating the steering angular velocity command value by P control using the value and the actual steering angle, or the steering wheel damping unit multiplies the steering torque by a gain, and the gain is A phase compensation is performed on the multiplied steering torque, and a damping phase compensation unit that outputs the compensation steering angle control current command value, or the steering angular velocity control unit controls the extended steering angular velocity command. By calculating the basic steering angle control current command value by IP control using the value and the actual steering angular velocity, or with respect to the steering angle command value as the gradual change gain By including the steering angle command gradual change gain to be multiplied, or the steering angle control unit limits the steering angle command value by the limit value 1 set according to the steering angle command gradual change gain. Or the steering angle control unit is set according to the steering angle command gradual change gain with respect to the amount of change of the steering angle command value. By further including a variable rate limiting unit which limits by the limit value 2, or by including, as the gradual change gain, a speed command gradual change gain multiplied by the extended steering angular velocity command value, or The steering angle control unit may further include a speed command value variable limiting unit that limits the extended steering angular velocity command value by the limit value 3 set according to the speed command gradual change gain, or ,Previous By including a speed control gradual change gain to be multiplied by the signal calculated in the steering angular velocity control unit as the gradual change gain, or as the gradual change gain, the intervention compensation steering angle control current command value By including a steering intervention gradual change gain to be multiplied by the same, or by including a steering angle control output gradual change gain by which the steering angle control current command value is multiplied as the gradual change gain, or The steering angle control unit may further include a steering angle control current command value limiting unit that limits the steering angle control current command value by a preset limit value 4, or the gradual change gain By including an assist map gradual change gain multiplied by the assist map output current determined in the assist control unit, or as the gradual change gain. By including the assist control output gradual change gain to be multiplied by the preparative control current command value, it is more effectively achieved.

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 wheel vibration is suppressed by gain and phase compensation, and adjustment of the steering state is performed using the gradual change gain and the limiter. Since it is performed, it is possible to reduce discomfort even if there is steering intervention during automatic steering, and switch from automatic steering to manual steering with reduced discomfort, and also suppresses steering wheel vibration 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 block diagram which shows the outline | summary of an electric-power-steering apparatus. 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 showing an example of composition of a control unit (ECU) of an electric power steering device. 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 showing an example of composition of the whole vehicle system concerning the present 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 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 showing an example of composition of a steering angle control part and a change 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 showing an example of a limit 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 showing an example of composition 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 showing an example of a limit value in speed command value variable limiting section. 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 angle speed 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 showing an example of composition of a steering intervention compensation part. 操舵介入補償部での操舵トルクに対する不感帯の設定例を示す特性図である。It is a characteristic view showing an example of setting of a dead zone to steering torque in 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 showing an 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。FIG. 6 is a characteristic diagram showing an example of change of the variable gain with respect to the vehicle speed. 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 showing an example of composition 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 showing an example of a limit value in a steering angle control 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 showing an example of a driver'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 simulation concerning steering intervention compensation, an actual steering angle, and 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 real steering angle and steering torque in the simulation regarding steering intervention compensation. 不感帯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 simulation about a dead zone, an actual steering angle, and steering torque. 不感帯に関するシミュレーションでの操舵トルクの時間応答の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the time response of the steering torque in the simulation regarding a dead zone. 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 about the flattery nature to steering angle command value. 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舵角速度までの周波数特性例を示す特性図である。FIG. 6 is a characteristic diagram showing an example of frequency characteristics from a steering angular velocity command value to an actual steering angular velocity in a simulation regarding an FF filter. 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 FF filter. 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 change of the target steering angle speed at the time of steering state transfer, gradual change 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 angle speed 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 angle speed 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 example of a change of the target steering angle speed at the time of steering state transfer, gradual change gain, and a limit value (4th Embodiment).

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、舵角速度指令値に対して、FFフィルタによる処理を施し、処理後の舵角速度指令値(拡張舵角速度指令値)を用いて舵角速度制御を行う。これにより、舵角制御及び操舵介入時の応答性を向上させることができる。更に、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。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 that is necessary for automatic steering in automatic driving. The assist control and the steering angle control are respectively executed by the assist control unit and the steering angle control unit, 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. In automatic steering (automatic steering state), both steering angle control and assist control are performed, and in manual steering (manual steering state) in which the driver is involved in steering, assist control is performed. 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 when steering intervention occurs from the driver during automatic steering, In the present invention, manual input determination is performed so that automatic steering and manual steering switching can be performed using the determination result, and the steering angle control unit and the assist control unit are turned on. The switching operation is performed using the gradual change gain for the output data and the internal data. These switching determination and the generation of the gradual change gain are performed by the switching determination / slow variation gain generation unit. Further, processing with an FF filter is performed on the steering angular velocity command value, and steering angular velocity control is performed using the steering angular velocity command value (extended steering angular velocity command value) after processing. Thereby, the responsiveness at the time of steering angle control and steering intervention can be improved. Furthermore, in order to reduce the sense of incongruity 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 with a compensation value (intervention compensation steering angle control current command value) determined by the steering intervention compensation unit using a steering intervention compensation map prepared in advance. In the present invention, in order to suppress the vibration of the steering wheel during automatic steering, compensation by gain and phase compensation is performed based on the steering torque. By installing the steering wheel vibration removing unit, it is also possible to reduce the vibration frequency component of the steering wheel 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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described 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, and an ECU (hereinafter referred to as "vehicle-side ECU") 100 mounted on a vehicle and an ECU (mounted on EPS) Hereinafter, the “EPS-side ECU” 200) and a plant 400 are included.

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 trajectory 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。   Vehicle state quantity detection unit 110 outputs data detected from an on-vehicle camera, distance sensor, angular velocity sensor, acceleration sensor, etc. as vehicle state quantity Cv to switching instruction unit 120, target track calculation unit 130, and vehicle movement control unit 140. 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 from the button or switch provided on the dashboard or the like together with the vehicle state amount Cv, and outputs the switching signal SW to the EPS-side ECU 200. The operation mode includes an "assist control mode" and a "steering angle control mode". The "assist control mode" is a mode corresponding to manual steering, and the "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 amount 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 according to the existing method based on the vehicle state amount Cv, and outputs the target trajectory Am 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 steering angle command value generation unit 141, and the steering angle command value generation unit 141 is a steering angle command that is a control target value of the steering angle based on the target track Am and the vehicle state amount 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 / gradient 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. 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, the torque sensor, and the speed sensor, and detects an EPS state quantity. Specifically, the angle sensor detects the steering angle (the angle above 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 velocity ωr are input to the steering angle control unit 300, and the steering torque Tt is input to the switching determination / gradient gain generating unit 220, the steering angle control unit 300 and the assist control unit 230. The steering angle control unit 300 and the assist control unit 230 are input. A column steering angle (angle below the torsion bar) may be used as the actual steering angle θr, or a motor angle sensor (rotational angle sensor) may be provided, and the rotational angle of the motor may be the actual steering angle θr. Furthermore, 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. A low pass filter (LPF) may be inserted in the final stage of the EPS state quantity detection unit 210 to reduce high frequency noise. In that case, the actual steering angular velocity ωr may be calculated by an HPF (high pass filter) and 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 / gradient gain generation unit 220 determines switching between automatic steering and manual steering based on the switching signal SW from the vehicle-side ECU 100 and the steering torque Tt, and determines the gradual gain based on the determination result. As the gradual change gain, steering angle control output gradual change gain Gfa1, speed control gradual change gain Gfa2, speed command gradual change gain Gfa3, steering angle command gradual change gain Gfa4, steering intervention gradual change gain Gfa5, assist control output gradual change 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 / gradient gain generating 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 steering angle control by using a steering angle command value θref, an actual steering angle θr, an actual steering angular velocity ωr, a steering torque Tt, a vehicle speed V, and gradual change 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 by the steering angle control unit 300 instead of the EPS state quantity detection unit 210. 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。   The assist control unit 230 includes, for example, a current command value calculating unit 31, a current limiting unit 33, a compensation signal generating unit 34, and an adding 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 the assist map. However, unlike the configuration example of FIG. 2, the assist map gradual change gain Gft2 output from the switching determination / slow change gain generation unit 220 is input, and the output from the current command value calculation unit 31 (assist map output current) is input. The multiplication is performed, and the multiplication result is input to the addition unit 32A. Note that the current limiting unit 33 and / or the compensation signal generating unit 34 may not be provided.

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 gradual change 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。   Current control / drive unit 250 includes, for example, subtraction unit 32B, PI control unit 35, PWM control unit 36 and inverter 37 in the configuration example shown in FIG. 2, and detected by current command value Iref and motor current detector 38. The motor is driven and controlled by the same operation as the configuration example of FIG. 2 using the motor current Im.

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 of a control target simulating the characteristics of the driver and the EPS and the mechanical characteristics of the vehicle in the steering wheel steering, and includes a driver steering transmission characteristic 410 and a mechanical transmission characteristic 420. The mechanical system operates based on the steering wheel hand input torque Th generated by the driver's steering and the motor current Im from the EPS side ECU 200, thereby generating state information EV related to the vehicle and the EPS. Output status information EV. 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 respectively detect the vehicle state quantity Cv and the EPS state quantity from the state information EV. Since the steering wheel hand input torque Th is generated by the driver's steering according to the steering wheel steering angle θh in the state information EV, the driver steering transmission characteristic 410 outputs the steering wheel hand 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 / gradient gain generating 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 / slow change gain generation unit 220. The switching determination / slow change gain generation unit 220 includes a switching determination unit 221 and a gradual change gain generation unit 222. 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 or absence of manual input using the steering torque Tt. A configuration example of the manual input determination unit 223 is shown 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 by 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 an 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 Tth with the absolute value | Tt '|, and if the absolute value | Tt' | is greater than or equal to the threshold Tth, determines that “manual input is present”, and the absolute value | Is less than the threshold Tth, it is determined that "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. If the switching signal SW is in the "assist control mode" or the manual input determination signal Jh is "with manual input", the steering state is determined to be "manual steering". If not, that is, the switching signal SW is "steered When it is the 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 from only the manual input determination signal Jh. That is, when the manual input determination signal Jh is "with manual input", it is determined that the steering state is "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 gradual change gain generation unit 222 determines a gradual change gain based on the steering state determination signal Js. The gradual change 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 change gains Gfa1, Gfa2, Gfa3, Gfa4 and Gfa5 are 100% in the automatic steering state and 0% in the manual steering state, and upon 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 transitioning from the automatic steering state to the manual steering state, the gradual change gains Gfa1 to Gfa5 change as shown in FIG. 6 (A). That is, when the steering state determination signal Js changes from "automatic steering" to "manual steering" at time t1, the gradual change gain successively decreases from that time, and becomes 0% at time t2. On the contrary, when transitioning from the manual steering state to the automatic steering state, the gradual change gain is successively increased 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 change gain is decreasing or increasing (hereinafter, this state is referred to as "switching state"), the gradual change gain is increasing if decreasing, if it is increasing. It turns to decrease. Although the gradual change gain in the switching state is changed linearly in FIG. 6A, it may be changed like an S-shaped curve in order to make the switching operation smooth, and changes linearly. The gradual change gain may be used by passing it through an LPF, for example, a first-order LPF whose cutoff frequency is 2 Hz. In addition, the gradual change gains Gfa1 to Gfa5 do not have to make the same change in conjunction with each other, but may make independent changes.

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 .alpha.t1 [%] (0.ltoreq..alpha.t1.ltoreq.150) in the automatic steering state, and 100% in the manual steering state, and 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 α αt2 150 150) in the automatic steering state and 100% in the manual steering state, and as shown in Fig. 6C, the gradual change 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、フィルタ部355、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 compensating unit 350, a filter unit 355, and a speed command value variable limiting unit 360. , A steering angle control unit 370, a steering wheel damping unit 380, a 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 The adding unit 243 is provided.

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 steering angle command value variable limiting unit 310 of the steering angle control unit 300 is configured to steer an abnormal value or an excessive value due to a communication error or the like to the steering angle command value θref received from the vehicle side ECU 100 for automatic steering or the like. In order to prevent input to the angle control, a limit value (upper limit value, lower limit value) is set and limited, and is 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 in accordance with 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 automatic steering state is set, and the steering angle command gradual change gain is limited by the limit value shown by the solid line. It is determined that the manual steering state is in the case where Gfa4 is 0%, and restriction is performed with a limit value whose absolute value is 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 established, and the value between the solid line and the broken line is limited. In the switching state, the limit value may be limited by the limit value in the automatic steering state of the solid line or the limit value in the manual steering state of the broken line. The magnitude of the upper limit (absolute value) may be different from the magnitude of the lower limit.

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。   The variable rate limiting unit 320 controls the change amount of the steering angle command value θref1 in order to avoid the sudden change of the steering angle control current command value which is the output of the steering angle control due to the sudden change of the steering angle command value θref. The limit value is set and limited, and the steering angle command value θref2 is output. For example, assuming that the difference from the steering angle command value θref1 one sample before is the amount of change, and the absolute value of the amount of change is larger than a predetermined value (limit value), the absolute value of the amount of change is the limit value. The steering angle command value θref1 is added / subtracted and output as the steering angle command value θref2. If the steering angle command value θref2 is less than the limit value, the steering angle command value θref1 is output as the steering angle command value θref2. As in the case of the steering angle command value variable limiting unit 310, in order to set an appropriate limiting value in the automatic steering state and the manual steering state, the limiting value is set according to the steering angle command gradual change gain Gfa4. The steering state is determined from the steering angle command gradual change gain Gfa4. In the automatic steering state, a predetermined limit value is set. In the manual steering state, the limit value is set to zero so that the steering angle command value θref2 becomes constant without changing. Make it In the switching state, an intermediate value between the two limit values is used, but the limit value in the automatic steering state or the limit value in the manual steering state may be used. The upper limit value and the lower limit value may be set to limit the change amount instead of setting the limit value to the absolute value of 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, the target steering angle θt output from the steering wheel vibration removing unit 330 described later in the switching state from the automatic steering state to the manual steering state can be approached to zero, and the steering angle control can be made to act in 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 removing unit 330 reduces the vibration frequency component included in the steering angle command value θref3. During automatic steering, when the steering angle command is changing, a frequency (about 10 Hz) component is generated in the steering angle command value θref3 that excites vibration due to the spring property of the torsion bar and the inertia moment of the steering wheel. The steering wheel vibration frequency component included in the steering angle command value θref3 is reduced by filtering with an LPF, a notch filter or the like or phase delay compensation, and a target steering angle θt is output. As the filter, any filter may be used if the gain of the steering wheel vibration frequency band is lowered and the ECU can be implemented. By installing a multiplication unit 391 for multiplying the steering angle command gradual change gain Gfa4 before the steering wheel vibration removal unit 330, it is possible to reduce the steering wheel vibration frequency component generated by the multiplication of the steering angle command gradual change gain Gfa4. . When the steering wheel vibration frequency component is minute, the steering wheel vibration removing unit 300 may be omitted.

位置制御部340は、P(比例)制御により、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(基本舵角速度指令値)ωrefaを算出する。   The position control unit 340 is a P (proportional) control based on a deviation between the target steering angle θt and the actual steering angle θr, to make the actual steering angle θr closer to the target steering angle θt (basic steering angular velocity command Value) Calculate ωrefa.

位置制御部340の構成例を図9に示す。位置制御部340は、比例ゲイン部341及び減算部342を備える。減算部342にて目標操舵角θtと実操舵角θrの偏差θe(=θt−θr)が求められ、偏差θeは比例ゲイン部341に入力される。比例ゲイン部341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。   A configuration example of the position control unit 340 is shown in FIG. The position control unit 340 includes a proportional gain unit 341 and a subtraction unit 342. The deviation θe (= θt−θr) between the target steering angle θt and the actual steering angle θr is determined by the subtraction unit 342, and the deviation θe is input to the proportional gain unit 341. The proportional gain unit 341 multiplies the deviation θe by the proportional gain Kpp to calculate the steering angular velocity command value ωrefa.

フィルタ部355はFF(フィードフォワード)フィルタを有しており、FFフィルタにより舵角速度指令値ωrefaを舵角速度指令値(拡張舵角速度指令値)ωrefに変換する。FFフィルタを使用することにより、舵角指令値ωrefaに対する実舵角速度ωrの制御帯域を高周波側まで広げることができ、舵角制御のインナーループとしての速度制御の応答性を向上させることができる。速度制御の応答性が向上すれば、速度制御の外側である位置制御(舵角制御)や操舵介入補償のゲインを、オーバーシュートすることなく大きく調整することができるので、結果的に舵角制御及び操舵介入時の応答性を向上させることができる。FFフィルタとして、例えば、分子のカットオフ周波数を3Hz、分母のカットオフ周波数を5Hzとした位相進み補償を行うフィルタを使用する。   The filter unit 355 has an FF (feed forward) filter, and the FF filter converts the steering angular velocity command value ωrefa into a steering angular velocity command value (extended steering angular velocity command value) ωref. By using the FF filter, the control band of the actual steering angular velocity ωr with respect to the steering angle command value ωrefa can be extended to the high frequency side, and the responsiveness of speed control as an inner loop of steering angle control can be improved. If the response of speed control is improved, the gain of position control (steering angle control) that is outside speed control and steering intervention compensation can be largely adjusted without overshooting, resulting in steering angle control. And response during steering intervention can be improved. As the FF filter, for example, a filter that performs phase lead compensation with the cutoff frequency of the numerator of 3 Hz and the cutoff frequency of the denominator of 5 Hz is used.

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)。   The multiplying unit 392 multiplies the steering angular velocity command value ωref by the speed command gradual change gain Gfa3, and outputs the result 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. The speed command gradual change gain Gfa3 changes in synchronization with the steering angle control output gradual change gain Gfa1 by which the steering angle control current command value IrefP1 is multiplied (the synchronization may not be complete 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10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 and limits the steering angular velocity command value ωrefg with a limiting value (upper limit value, lower limit value), and outputs the target steering angular velocity ωt. The limit value is set according to the speed command gradual change gain Gfa3. For example, if the speed command gradual change gain Gfa3 is less than a predetermined threshold, the magnitude (absolute value) of the limit value is a small value as indicated by the broken line in FIG. 10, and the magnitude of the limit value is indicated by a solid line Increase the value to The predetermined threshold is an arbitrary value of the speed command gradual change gain Gfa3 in the switching state, and when Gfa3 is less than the predetermined threshold, the size of the limit value is fixed at a small value of the broken line and Gfa3 is the predetermined threshold. If exceeded, the size of the limit value may be gradually increased up to the solid line. Note that 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 steering angular velocity control unit 370 receives the target steering angular velocity ωt, the actual steering angular velocity ωr, and the speed control gradual change gain Gfa2, and the steering angle control current command value (basic steering) such that the actual steering angular velocity ωr follows the target steering angular velocity ωt. Angle control current command value IrefW is calculated by IP control (proportional lead PI control).

舵角速度制御部370の構成例を図11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 steering angular velocity control unit 370 is shown in FIG. The steering 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 gain kvi by the deviation ωe (= ωt−ωr) of the target steering angular velocity ωt calculated by the subtraction unit 374 and the actual steering angular velocity ωr, and outputs an operation amount D1. The integration unit 373 integrates the operation amount D1 to calculate 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 a control amount Ir3. The multiplication of the speed control gradual change gain Gfa2 is performed to realize a smooth switching between the manual steering state and the automatic steering state, thereby alleviating the influence of accumulation of integral values in the steering angular velocity control at the time of switching. be able to. The gain multiplication unit 372 multiplies the actual steering angular velocity ωr by the gain Kvp, and outputs the control amount Ir2. In subtraction section 375, the deviation (Ir3-Ir2) of control amounts Ir3 and Ir2 is calculated, and it is output as steering angle control current command value IrefW. Note that an arbitrary method can be used as the integration of the integration unit 373 as long as it is an integration method that can be implemented on implementation, and when using pseudo integration, it may be configured by a first-order delay transfer function and gain . Further, the speed control gradual change gain Gfa2 may be changed in synchronization with the steering angle control output gradual change 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。   It should be noted that although the rudder angular velocity control unit 370 uses IP control, a generally used control method may be used if the actual rudder angular velocity can be made to follow the target rudder angular velocity. . For example, PI control, two-degree-of-freedom PI control, model reference control, model matching control, robust control, or a control method in which a disturbance is estimated and a compensation unit that cancels the disturbance component may be used in part.

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. By the function of the steering intervention compensation unit 350, a current command value can be generated in the direction of reducing the generation of steering torque, and steering intervention during automatic steering can be realized. In addition, the steering intervention compensation unit 350 can make the steering torque Tt have an appropriate feeling by performing the compensation and the phase compensation with the vehicle speed sensitive type steering intervention compensation map.

操舵介入補償部350の構成例を図12に示す。操舵介入補償部350は、操舵介入位相補償部351、不感帯設定部352、補償マップ部353及び積分部354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 dead zone setting unit 352, a compensation map unit 353, and an integration unit 354.

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 lead compensation as phase compensation, and converts the steering torque Tt into a steering torque Tt1. For example, phase lead compensation is performed with a first-order filter in which the cutoff frequency of the numerator is 1.0 Hz and the cutoff frequency of the denominator is 1.3 Hz. As a result, it is possible to improve the feeling of crispness and the feeling of being caught when steering suddenly or the like. The steering intervention phase compensation unit 351 can be omitted, for example, when cost is important.

不感帯設定部352は、操舵トルクTt1に対して不感帯を設定し、操舵トルクTt2として出力する。例えば、図13に示されるような不感帯を設定する。即ち、不感帯を設定しない場合は、破線で示されるように操舵トルクTt1がそのまま操舵トルクTt2となるが、操舵トルクTt1がゼロ前後の区間に不感帯を設定することにより、実線で示されるように、その区間では操舵トルクTt2の値はゼロで、その区間を外れたら、破線と同じ傾きで操舵トルクTt1に合わせて操舵トルクTt2が変化するようにする。このような不感帯を設定することにより、その区間においては、後述の補償マップ部353から出力される電流指令値操作量DIrefもゼロとなり、操舵介入補償が行われなくなる。つまり、運転者による操舵介入が発生した場合、操舵トルクが不感帯の閾値まで上がり易くなり、結果的に早いタイミングで手入力判定が行えるようになる。なお、不感帯の正及び負の閾値の大きさは同じでなくても良い。   The dead zone setting unit 352 sets a dead zone with respect to the steering torque Tt1, and outputs it as a steering torque Tt2. For example, a dead zone as shown in FIG. 13 is set. That is, when the dead zone is not set, the steering torque Tt1 becomes the steering torque Tt2 as shown by the broken line, but by setting the dead zone in a section where the steering torque Tt1 is around zero, as shown by the solid line In the section, the value of the steering torque Tt2 is zero, and when the section is deviated, the steering torque Tt2 is changed in accordance with the steering torque Tt1 with the same inclination as the broken line. By setting such a dead zone, in the section, the current command value manipulated variable DIref output from the compensation map unit 353 described later also becomes zero, and the steering intervention compensation is not performed. That is, when steering intervention by the driver occurs, the steering torque is likely to rise to the threshold of the dead zone, and as a result, manual input determination can be performed at an early timing. Note that the sizes of the positive and negative thresholds of the dead zone may not be the same.

補償マップ部353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Tt2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 353 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 operation amount with respect to the steering torque, and changes according to the vehicle speed, so the current command value operation amount DIref is obtained from the steering torque Tt2 and the vehicle speed V. The steering intervention compensation map is adjusted by tuning, for example, as shown in FIG. 14, the current command value manipulated variable also increases as the steering torque increases, but decreases as the vehicle speed increases. Thus, the higher the vehicle speed, the heavier the feel. The assist map used by the assist control unit 230 also has a characteristic that the assist control current command value decreases as the vehicle speed increases. Therefore, when the driver intervenes in steering at high speed, the steering angular velocity command value and the assist The increase in control current command value is suppressed, and sudden steering is not possible, and safe steering is possible.

積分部354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。   Integral unit 354 integrates current command value manipulated variable DIref to calculate steering angle control current command value IrefS1.

なお、操舵介入位相補償部351は、不感帯設定部352の後、又は補償マップ部353の後に設置しても良い。不感帯設定部352は補償マップ部353の前に設置する必要があるが、不感帯設定部352をなくし、操舵介入補償マップとして不感帯を設けたマップ(入力トルクに対して、設定区間内の出力値がゼロとなるマップ)を使用するようにしても、上述と同様な効果が得られる。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Tt2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 dead zone setting unit 352 or after the compensation map unit 353. Although the dead zone setting unit 352 needs to be installed in front of the compensation map unit 353, a map in which the dead zone setting unit 352 is eliminated and a dead zone is provided as a steering intervention compensation map (the output value in the setting section Even if a map that is zero is used, the same effect as described above can be obtained. Also, instead of the steering intervention compensation map, the steering torque Tt2 may be multiplied by the variable gain Ktp to obtain the current command value manipulated variable DIref. 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. Thus, the higher the vehicle speed, the heavier the feel. Although the variable gain Ktp changes as a broken line in FIG. 15, it may change in a curvilinear manner.

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 intervention control variable command value IrefS1 by the steering intervention gradual change gain Gfa5, and outputs the result as the steering control command instruction value IrefS. The steering intervention gradual change gain Gfa5, like 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, 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 steering wheel damping portion 380 damps the vibration of the steering wheel based on the steering torque Tt which is a torsion bar torque signal. The steering wheel vibration removing unit 330 also has an effect on steering wheel vibration during automatic steering, but the steering wheel vibration damping unit 380 can further improve the effect. The steering wheel vibration control unit 380 suppresses 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 the torsion of the torsion bar. In addition, the steering wheel damping portion 380 works in the direction to reduce the twist angle, and also has the effect of reducing the sense of discomfort when the driver intervenes in manual input.

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 steering wheel damping portion 380 is shown in FIG. The steering wheel 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 the control amount Irv. Damping phase compensation unit 382 is formed of, for example, a first-order filter, and converts control amount Irv into steering angle control current command value IrefV. Instead of the first-order filter, a second or higher-order phase compensation filter may be used.

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 addition section 394, steering angle control current command value IrefS output from multiplication section 393 and steering angle control current command value IrefV output from steering wheel damping section 380 are added, and output as steering angle control current command value IrefSV. Ru. The steering angle control current command value IrefW is further added by the addition unit 395 to the steering angle control current command value IrefW output from the steering angular velocity 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 sets and limits the steering angle control current command value IrefP2 with a limiting value (upper limit value, lower limit value) in order to prevent an excessive output, and the steering angle control current The command value IrefP1 is output. For example, as shown in FIG. 17, the upper limit value and the lower limit value are set to limit the steering angle control current command value IrefP2. The magnitude of the upper limit (absolute value) may be different from the magnitude of the lower limit.

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 is configured of 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。   The multiplication unit 241 of the switching unit 240 multiplies the steering angle control current command value IrefP1 output from the steering angle control unit 300 by the steering angle control output gradual change gain Gfa1 output from the switching determination / slow change gain generation unit 220. And is output as a steering angle control current command value IrefP. The steering angle control output gradual change gain Gfa1 is used to smoothly perform switching operation between the manual steering state and the automatic steering state, and to realize a sense of discomfort to the driver, safety, and the like. The multiplication unit 242 multiplies the assist control current command value IrefT1 output from the assist control unit 230 by the assist control output gradual change gain Gft1, and outputs the result as the assist control current command value IrefT. The assist control output gradual change gain Gft1 smoothly switches between the manual steering state and the automatic steering state, and is used to realize steering intervention by the driver during automatic driving. The adding unit 243 adds the steering angle control current command value IrefP and the assist control current command value IrefT, and outputs the result 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 aforementioned 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 system stability and vibration. It is possible to suppress the occurrence of Further, as long as the stability of the system in the automatic steering state can be maintained, αt1 may be simply 0% and αt2 may be 100%. In this case, the assist control current command value IrefT becomes a zero command because αt1 is 0%, and the steering intervention can be realized even in a state where 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 starts, the EPS state quantity detection unit 210 detects the actual steering angle θr, the steering torque Tt, and the vehicle speed V (step S10), determines the actual steering angle θr to the steering angle control unit 300, and switches the steering torque Tt. The vehicle speed V is output to the steering angle control unit 300 and the assist control unit 230, respectively, to the gradual change gain generation unit 220, the steering angle control unit 300, and the assist control unit 230. Furthermore, 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 / gradient gain generation unit 220 that has input the steering torque Tt also performs switching determination between automatic steering and manual steering based on the presence / absence of the input of the switching signal SW output from the vehicle side ECU 100, and based on the determination result The gradual change gain is determined (step S30), and the gradual change 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 / gradient 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 controls the steering angle command value θref from the vehicle side ECU 100, the actual steering angle θr from the EPS state quantity detection unit 210, the actual steering angular velocity ωr, the steering torque Tt and the vehicle speed V, and the switching determination / slow change gain The 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 is 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。   Assist control unit 230 receives steering torque Tt, vehicle speed V and assist map gradual change gain Gft2, and calculates assist map output current (current value) by the same operation as 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 the operation of the adder 32A, the current limiter 33 and the compensation signal generator 34 shown in FIG. To calculate the 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 steering angle control output gradual change gain Gfa1 by the multiplication unit 241 by the input steering angle control current command value IrefP1 (step S80), and adds the steering angle control current command value IrefP that is the multiplication result Output to the part 243. Further, the input assist control current command value IrefT1 is multiplied by the assist control output gradual change gain Gft1 in the multiplication unit 242 (step S90), and the assist control current command value IrefT that is the multiplication result 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 which is 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。   Current control / drive unit 250 operates in the same manner as subtraction unit 32B, PI control unit 35, PWM control unit 36 and inverter 37 shown in FIG. 2 to detect the current command value Iref and the motor detected by motor current detector 38. Using the current Im, the motor current Im is controlled to follow the current command value Iref (step S110), and drive control of the motor is performed.

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 / gradient 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 the 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 determination unit 223 smoothes the steering torque Tt by the smoothing filter unit 225 (step S210), and obtains the absolute value | Tt ′ | of the steering torque Tt ′ after smoothing by the absolute value conversion unit 226 (step S220) . The absolute value | Tt ′ | is input to the determination processing unit 227. If the absolute value | Tt '| is greater than or equal to the threshold Tth (step S230), the determination processing unit 227 determines that “manual input is present” (step S240), and if the absolute value | Tt' | In step S230, it is determined that "no manual input is made" (step S250), and a manual input determination signal Jh that is the 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 the presence or absence of the input of the switching signal SW (step S260), and the switching signal SW is input, and the switching signal SW is “assist control mode” or the manual input determination signal Jh is “manual input If yes (step S270), the steering state determination signal Js is updated to "manual steering" (step S280), and if not (step S270), the steering state determination signal Js is updated to "automatic steering" (step S270) 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 change gain generation 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 change gain generation 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 change gain (Gfa1 to Gfa5, Gft1, Gft2) is transitioned to the value (0% for Gfa1 to Gfa5, 100% for Gft1 and Gft2) in the manual steering state (Step S310). When the steering state determination signal Js is "automatic steering", each gradual change gain is transited to a value (100% for Gfa1 to Gfa5, αt1 for Gft1 and αt2 for Gft2) in the automatic steering state (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。   The details of the operation example of the steering angle control unit 300 will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 20 and 21.

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 checks 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 "manual steering" shown in FIG. Limit value (step S420). If Gfa4 is 100%, the limit value for "automatic steering" shown in FIG. 8 is set (step S430). If Gfa4 is 0 to 100%, an intermediate value is a limit value. (Step S440). Then, using the set limit value, the steering angle command value θref input from the vehicle side ECU 100 is restricted (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 limit value is set to zero (step S470), and the rudder one sample before is held. The value of the angle command value θref1 is made the value of the actual steering angle θr (step S471). Step S471 is a state where the value at the end of the previous steering angle control remains at the time when the steering angle control at which Gfa4 becomes larger than 0% is started, and using that value as it is, the sudden change of the steering angle command value Since there is a possibility that the steering wheel may suddenly change, it is a treatment for suppressing the sudden change by starting in a state in which the steering wheel coincides with 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, the 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). If the absolute value of the change amount is larger than the limit value (step S510), the steering angle command value θref1 is added / subtracted so that the absolute value of the change amount becomes the limit value (step S520), and output as the steering angle command value θref2. (Step S530). If 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 the steering angle command value θref2 as it is (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 change 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 the result 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内の減算部342に加算入力される。減算部342には実操舵角θrが減算入力されており、減算部342にて目標操舵角θtと実操舵角θrの偏差θeが求められる(ステップS560)。偏差θeは比例ゲイン部341に入力され、比例ゲイン部341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S570)。舵角速度指令値ωrefaはフィルタ部355に入力される。   The target steering angle θt is additionally input to the subtracting unit 342 in the position control unit 340. The actual steering angle θr is subtracted and input to the subtracting unit 342, and the deviation θe between the target steering angle θt and the actual steering angle θr is obtained by the subtracting unit 342 (step S560). The deviation θe is input to the proportional gain unit 341, and the proportional gain unit 341 multiplies the deviation θe by the proportional gain Kpp to calculate the steering angular velocity command value ωrefa (step S570). The steering angular velocity command value ωrefa is input to the filter unit 355.

フィルタ部355は、FFフィルタにより、舵角速度指令値ωrefaを舵角速度指令値ωrefに変換する(ステップS580)。   The filter unit 355 converts the steering angular velocity command value ωrefa into the steering angular velocity command value ωref by the FF filter (step S580).

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S590)、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 velocity command value ωref is multiplied by the speed command gradual change gain Gfa3 by the multiplication unit 392 (step S590), and is input to the speed command value variable limiting unit 360 as the steering angular velocity 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S600)。そして、Gfa3が所定の閾値未満の場合、制限値を、図10に示される「Gfa3小」の制限値とし(ステップS610)、所定の閾値以上の場合、「Gfa3大」の制限値とする(ステップS620)。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S630)、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。   Speed command value variable limiting section 360 inputs speed command gradual change gain Gfa3 together with steering angular velocity command value ωrefg, and confirms the value of speed command gradual change gain Gfa3 (step S600). Then, if Gfa3 is less than the predetermined threshold, the limit value is set as the "Gfa3 small" limit value shown in FIG. 10 (step S610). If Gfa3 is equal to or more than the predetermined threshold, it is set as the "Gfa3 large" limit value ((step S610) Step S620). The steering angular velocity command value ωrefg is restricted using the set limiting value (step S630), and the target steering angular velocity ωt is output. The target steering angular velocity ωt is input to the steering 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S640)。ゲイン乗算部371は偏差ωeにゲインKviを乗算し(ステップS650)、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S660)、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S670)、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S680)、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S690)、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 velocity control unit 370 inputs the actual steering angular velocity ωr and the speed control gradual change gain Gfa2 together with the target steering angular velocity ωt. The target steering angular velocity ωt is added to the subtracting unit 374 and the actual steering angular velocity ωr is subtracted and input to the subtracting unit 374. The deviation ωe between the target steering angular velocity ωt and the actual steering angular velocity ωr is input to the gain multiplying unit 371 (step S640) ). The gain multiplication unit 371 multiplies the deviation ωe by the gain Kvi (step S650), and outputs the operation amount D1. The operation amount D1 is input to the integration unit 373. The integration unit 373 integrates the operation amount D1 to calculate the control amount Ir1 (step S660), and outputs the control amount Ir1 to the multiplication unit 376. The multiplication unit 376 multiplies the control amount Ir1 by the speed control gradual change gain Gfa2 (step S670), and outputs the control amount Ir3. The control amount Ir3 is additionally input to the subtraction unit 375. The actual steering angular velocity ωr is also input to the gain multiplication unit 372, and the gain multiplication unit 372 multiplies the actual steering angular velocity ωr by the gain Kvp (step S680), outputs the control amount Ir2, and the control amount Ir2 is a subtraction unit. The subtraction is input to 375. Subtraction unit 375 calculates the deviation between control amounts Ir3 and Ir2 (step S690), and outputs the result to addition unit 395 as 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S700)。操舵トルクTt1は、不感帯設定部352に入力され、不感帯設定部352は、図13に示される特性により、操舵トルクTt1に不感帯を設定し(ステップS705)、操舵トルクTt2として出力する。操舵トルクTt2は、車速Vと共に、補償マップ部353に入力され、補償マップ部353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S710)。電流指令値操作量DIrefは積分部354に入力され、積分部354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S720)。   On the other hand, the steering intervention compensation unit 350 inputs 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 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 S700). The steering torque Tt1 is input to the dead zone setting unit 352, and the dead zone setting unit 352 sets the dead zone to the steering torque Tt1 according to the characteristic shown in FIG. 13 (step S705), and outputs it as a steering torque Tt2. The steering torque Tt2 is input to the compensation map unit 353 together with the vehicle speed V, and the compensation map unit 353 uses the steering intervention compensation map determined from the vehicle speed V based on the characteristics shown in FIG. The current command value manipulated variable DIref for the above is determined (step S710). The current command value operation amount DIref is input to the integration unit 354. The integration unit 354 integrates the current command value operation amount DIref to calculate the steering angle control current command value IrefS1 (step S720).

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S730)、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 S730), 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 It is input.

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S740)、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S750)、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 portion 380. In the steering wheel damping unit 380, the gain unit 381 multiplies the input steering torque Tt by the gain Kv (step S740), and outputs the control amount Irv. Control amount Irv is phase-compensated by damping phase compensation unit 382 (step S750), and is output as 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S760)、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 S760), 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S770)、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 S770), and are 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 limiting unit 390. 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S780)。   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 S780).

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。   The operation of the steering angle control unit 300 and the operation of the assist control unit 230 may be performed in reverse order or in parallel. In the operation of the steering angle control unit 300, the operation up to calculation of the steering angle control current command value IrefS input to the adding unit 394, the operation up to calculation of the steering angle control current command value IrefV, the steering angle input to the adding 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 order 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 effects of the present embodiment will be described based on simulation results.

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 a plant model of the plant 400. As a vehicle movement model, for example, Masato Abe, “Motor Movement and Control”, Tokyo Denki University, Tokyo Denki University Press, September 20, 2009, 1st Edition, 2nd Edition, Chapter 3 (p. 49) For example, using the model shown in -105), Chapter 4 (p. 107-130) and Chapter 5 (p. 131-147), as a steering model, for example, Daisuke Yokoi, Master's dissertation On the evaluation of the steering feeling of a car considering the above, "Mie University Graduate School of Engineering, Doctoral Course, Mechanical Engineering, February 6, 2007 Reception, Chapter 2 (p.3-5), Chapter 3 (p.6) -9) The models shown in (references) may be used, but not limited to, other models may be used. The steering model used in this simulation is shown in FIG. 22 for reference. In FIG. 22, C arm and C palm are viscosity coefficients, K arm and K palm are spring constants, and I arm is an arm inertia moment. 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 hand 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's target angle (steering target angle) θarm. Furthermore, in the reference, the mass system of the arm is added to the column inertia moment, but by setting the force applied from the palm to the steering wheel as the steering wheel input torque Th, between the palm angle and the steering angle θh The values of the acting spring constant K palm and the viscosity coefficient C palm have no problem even if the simulation is performed with sufficiently large values, which is the case in this simulation. Further, the followability of the motor current with respect to the current command value is sufficiently fast, the influence of the operation of the current control / drive unit 250 is minor, and the current command value = motor current. Furthermore, the vehicle speed V is 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 the 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 when the driver's target angle θarm was input was performed. As a reference, FIG. 23 shows time responses of the actual steering angle θr and the steering torque Tt with respect to the time change of the driver's target angle θarm in a simulation in which the driver's steering model is considered under the same conditions. In FIG. 23, the vertical axis represents the angle [deg] and the steering torque [Nm], and 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 angle The steering angle) θr and the broken line indicate the steering torque Tt. In FIG. 23, the assist control output gradual change gain Gft1 is 0%, that is, the assist control is not effective. Further, 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 of the driver's target angle θarm.

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。   Regarding changes in the actual steering angle θr and the steering torque Tt when such a driver's target angle θarm is input, there is no steering intervention compensation and speed control is performed by PI control and steering intervention compensation is present. A comparison was made. In the former, for comparison with the present embodiment, the difference between the integration methods is determined with the assist control output gradual change gain Gft1 and the assist map gradual change gain Gft2 both being 100%. In the latter case, the assist control output gradual change gain Gft1 is set to 0%. Further, in the conventional prior art (for example, Patent Document 1), during the steering angle control before switching, the assist control command value is 0 [deg], but it is estimated that steering intervention is more difficult than in the former case. 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、不感帯の幅はゼロとし、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 broken line shows the case where there is no steering intervention compensation, and the solid line shows the case where there is steering intervention compensation. However, in the steering intervention compensation unit 350, the width of the dead zone is zero, and 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 indicated by the broken line in FIG. 24, when there is no steering intervention compensation, the actual steering angle θr is broken up to about 3 [deg], but the velocity deviation (steering By continuously accumulating the angular velocity command value and the actual steering angular velocity, the steering angle command value θref (= 0 [deg]) is finally forcibly returned, and further, an emergency of 15 [Nm] or more is realized. 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, steering can be performed to 20 [deg], and the steering angle command value θ ref (= 0 [deg]) may be pulled back. Absent. This is obtained by multiplying the steering angle control current command value IrefW output from the steering angular velocity control unit 370 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 of the steering angular velocity command value ωref and the actual steering angular velocity ωr in the steered state is balanced near zero. Thus, the function of the steering intervention compensation unit 350 makes it possible to realize steering intervention by the driver. In addition, by increasing the gain of the output from the steering intervention compensation unit 350, lighter steering can be realized.

次に、操舵介入補償での不感帯の効果について説明する。   Next, the effect of the dead zone in the steering intervention compensation will be described.

緊急回避のための操舵を想定して、図25に示されるような運転者の目標角度θarmを入力してシミュレーションを行った。図25では、図23と同様に、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、細実線及び破線が運転者の目標角度θarmの時間変化に対する実操舵角θr及び操舵トルクTtの時間応答を示す。図25の太実線が示すように、運転者の目標角度θarmを0.5[sec]から立ち上げ、60[deg]まで変化させた。   Assuming steering for emergency avoidance, simulation was performed by inputting the driver's target angle θarm as shown in FIG. In FIG. 25, as in FIG. 23, the vertical axis is angle [deg] and steering torque [Nm], the horizontal axis is time [sec], the thick solid line is the driver's target angle θarm, the thin solid line and the broken line are driving. 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 person is shown. As indicated by the thick solid line in FIG. 25, the driver's target angle θarm was raised from 0.5 [sec] and changed to 60 [deg].

このような運転者の目標角度θarmを入力し、不感帯として操舵トルクTt1の正負に2.5Nmの閾値で設定した場合と、不感帯がない場合の比較を行った結果を図26に示す。なお、切換判定/徐変ゲイン生成部220内の手入力判定部223は、カットオフ周波数が1.5Hzの1次LPFと3.0Hzの1次LPFの直列接続で構成された平滑化フィルタ部225で操舵トルクTtを平滑化し、平滑後の操舵トルクTt’の絶対値|Tt’|が2[Nm]の閾値Tth以上になった場合、「手入力あり」と判定するようにした。   FIG. 26 shows the result of comparison between the case where the driver's target angle θarm is input and the dead zone is set with a threshold of 2.5 Nm as the positive or negative steering torque Tt1 and the case where there is no dead zone. The manual input determination unit 223 in the switching determination / gradient gain generation unit 220 is a smoothing filter unit configured by a series connection of a primary LPF with a cutoff frequency of 1.5 Hz and a primary LPF with 3.0 Hz. The steering torque Tt is smoothed at 225, and when the absolute value | Tt ′ | of the steering torque Tt ′ after smoothing becomes equal to or more than the threshold value Tth of 2 [Nm], it is determined that “manual input is present”.

図26では、縦軸が操舵トルク[Nm]、横軸が時間[sec]であり、太実線は不感帯がない場合の操舵トルクTt、破線は不感帯がある場合の操舵トルクTt、点線は不感帯がある場合の操舵トルクTt’、細実線は不感帯がない場合の操舵トルクTt’を示す。図26中の丸で囲った箇所が操舵トルクTt’の絶対値が閾値Tthになった時点であり、不感帯を設けた場合(点線)は約0.7[sec]、不感帯がない場合(細実線)は約0.8[sec]のタイミングで「手入力あり」と判定しており、約0.1[sec]だけ早く判定できることが確認できる。よって、不感帯を設けることで、より早く判定を行うことができる。   In FIG. 26, the vertical axis is steering torque [Nm], the horizontal axis is time [sec], the thick solid line is steering torque Tt when there is no dead zone, the broken line is steering torque Tt when there is a dead zone, and the dotted line is a dead zone. The steering torque Tt 'in one case and the thin solid line show the steering torque Tt' in the case where there is no dead zone. The portion enclosed by a circle in FIG. 26 is the point in time when the absolute value of the steering torque Tt 'becomes the threshold value Tth, and a dead zone is provided (dotted line) is about 0.7 [sec] and no dead zone (thin) In the solid line), it is determined that “manual input is present” at a timing of about 0.8 [sec], and it can be confirmed that the determination can be made earlier by about 0.1 [sec]. Therefore, determination can be performed more quickly by providing the dead zone.

次に、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に対する追従性及びフィルタ部355のFFフィルタによる効果について説明する。なお、本効果を確認するシミュレーションでは、舵角制御のみの特性を確認するために、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ない設定とした。   Next, in order to explain how the actual steering angle θr follows the steering angle command value θref, the followability of the steering angle command value θref and the effect of the FF filter of the filter unit 355 will be described. In the simulation to confirm this effect, there is no steering intervention by the driver (steering wheel hand input torque Th = 0 [Nm]) and no steering intervention compensation in order to confirm the characteristics of only steering angle control. did.

図27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の一例を示している。図27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27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. 27 shows an example of a time response in which the steering angle command value θref is ramped from 0 [deg] to 100 [deg]. In FIG. 27, the vertical axis represents the steering angle [deg], the horizontal axis represents 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 eliminator 330 having a first-order LPF with a cutoff frequency of 2 Hz with respect to the steering angle command value θref is thin solid line and thick Indicated by a solid line. It can be seen from FIG. 27 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.

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ωrefaから実舵角速度ωrまでの周波数特性を、FFフィルタがない場合とある場合とで比較する。FFフィルタとして、分子のカットオフ周波数を3Hz、分母のカットオフ周波数を5Hzとした位相進み補償を行うフィルタを使用し、FFフィルタがない場合は、大きさが1のゲインを使用することでシミュレーションを行った。その結果を図28に示す。図28(A)はゲイン特性、図28(B)は位相特性を示し、細実線はFFフィルタがない場合、太実線はFFフィルタがある場合を示す。舵角速度制御の応答周波数(限界周波数)をゲインが−3dBまで減衰したときとすると、FFフィルタがない場合(細実線)は約3Hzで、FFフィルタがある場合(太実線)は約5Hzで、FFフィルタがある場合の方が高い値となっている。よって、FFフィルタにより、舵角速度制御の応答が向上していることが確認できる。   In the simulation of the FF filter, first, the frequency characteristics from the steering angular velocity command value ωrefa to the actual steering angular velocity ωr are compared in the case where there is no FF filter and in the case where there is an FF filter. A simulation is performed using a filter that performs phase lead compensation with the cutoff frequency of the numerator of 3 Hz and the cutoff frequency of the denominator of 5 Hz as the FF filter, and using a gain of 1 when there is no FF filter. Did. The results are shown in FIG. 28A shows the gain characteristic, and FIG. 28B shows the phase characteristic. The thin solid line shows the case where there is no FF filter, and the thick solid line shows the case where there is an FF filter. Assuming that the response frequency (limit frequency) of the steering angular velocity control is attenuated to -3 dB, the gain is about 3 Hz without the FF filter (thin solid line) and about 5 Hz with the FF filter (thick solid line). The value is higher when there is an FF filter. Therefore, it can be confirmed that the response of the steering angular velocity control is improved by the FF filter.

FFフィルタの使用により、舵角制御部300の位置制御部340での比例ゲインKppを上げることができ、これにより舵角制御の応答性を向上させることができるという効果がある。この効果を確認するために、図27で示される舵角制御の時間応答のシミュレーション条件を変えて、シミュレーションを行った。具体的には、比例ゲインKppを2倍にし、更に、ハンドル振動除去部330として大きさが1のゲインを使用することにより、ハンドル振動除去部330はないものとした。この条件での時間応答を図29に示す。図29は、図27の場合と同様に、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おり、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、FFフィルタがない場合の時間応答を細実線で、FFフィルタがある場合の時間応答を太実線で示す。違いがわかるように、図29(A)の一部を拡大したものを図29(B)に示す。図29から、FFフィルタなしの場合、2.1sec過ぎから2.4sec辺りまで舵角がオーバーシュートしているが、FFフィルタありの場合は、オーバーシュートせずに舵角指令値θrefに追従していることがわかる。FFフィルタの使用により舵角速度制御の応答性が向上したことで、比例ゲインKppを上げてもオーバーシュートしづらくなったのである。よって、結果的に、舵角制御の応答性を向上させることができる。また、同様に、操舵介入に対する応答性も向上させることができる。   By using the FF filter, the proportional gain Kpp in the position control unit 340 of the steering angle control unit 300 can be increased, which has an effect of improving the response of the steering angle control. In order to confirm this effect, the simulation was performed while changing the simulation condition of the time response of the steering angle control shown in FIG. Specifically, the proportional gain Kpp is doubled, and by using a gain having a magnitude of 1 as the steering wheel vibration removing unit 330, the steering wheel vibration removing unit 330 is not provided. The time response under this condition is shown in FIG. FIG. 29 shows a time response in which the steering angle command value θref is ramped from 0 [deg] to 100 [deg], as in the case of FIG. 27, and the vertical axis is the steering angle [deg], The horizontal axis is time [sec], and the dotted line indicates the steering angle command value θref. For the steering angle command value θref, the time response when there is no FF filter is shown by a thin solid line, and the time response when there is an FF filter is shown by a thick solid line. FIG. 29B shows an enlarged view of a part of FIG. 29A so that the difference can be seen. From FIG. 29, the steering angle overshoots from about 2.1 sec to about 2.4 sec without the FF filter, but with the FF filter, the steering angle command value θref is followed without overshooting. Know that The improved response of the steering angular velocity control by the use of the FF filter makes it difficult to overshoot even when the proportional gain Kpp is increased. As a result, the response of the steering angle control can be improved. Similarly, the response to steering intervention can be improved.

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。   As an end of the description of the effect, there is a possibility that the integral value of I control is accumulated excessively due to the increase of the steering angular velocity at the start of the steering angle control, and the steering angle control command value may become excessive. I will explain the effect on

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 showing temporal changes in the target steering angular velocity ωt, the gradual change 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 only Gfa1 is shown in FIG. 30 on the assumption 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. The assist control output gradual change gain Gft1 and the assist map gradual change gain Gft2 are also shown as changes in Gft1 as a reference, assuming that the changes are synchronized with Gfa1. Further, the magnitude of the limit value in the speed command value variable limiting unit 360 is set to be fixed at a small value when Gfa3 is less than the predetermined threshold, and is set to gradually increase 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 velocity command value ωref is multiplied by the speed command gradual change gain Gfa3, and is further limited by the speed command value variable limiting unit 360 to be the target steering angular speed ωt. When the transition from the manual steering state to the automatic steering state is started, Gfa3 gradually increases from zero, and the target steering angular velocity ωt also gradually increases from zero. Thereafter, when the steering angular velocity command value ωrefg, which is an input to the speed command value variable limiting unit 360, reaches the limiting value (limiting value a) at time t10, the target steering angular velocity ωt becomes constant at the limiting value a, but Gfa3 Keep increasing. Then, when Gfa3 becomes a predetermined threshold at time t11, the limit value gradually increases, and the target steering angular velocity ωt also increases accordingly. When Gfa3 becomes 100% at time t12 and the limit value becomes the limit value b at time t13, the target steering angular velocity ωt changes within the limit value b. During time t10 to t13, the target steering angular velocity ωt is limited by the limit value a, and is further limited by multiplication of the speed control gradual change gain Gfa2 in the steering angular velocity control unit 370. Excessive accumulation of the integral value 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 transition of the limit value is completed (that is, after time t13), the steering angular velocity command value ωref is not limited by the Gfa3 and the velocity command value variable limiting unit 360, and the signal in the steering angular velocity 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 the respective gradual change gains (Gfa1 to Gfa5, Gft1, Gft2) in the first embodiment, in the case where the cost is more important than the effect by the gradual change gain multiplication, etc., at least one multiplication is left and the later multiplication is performed. Is optional. 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 or the like. When the steering angle command value variable limiting unit 310, the variable rate limiting unit 320, the multiplying 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. It will be When the multiplying unit 392 and the speed command value variable limiting unit 360 are omitted, the steering angular velocity command value ωref is input to the steering angular velocity control unit 360 as the target steering angular velocity 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 steering angular velocity control unit 370 is performed on the control amount Ir1 which is the output from the integration unit 373 but the output from the subtraction unit 375 It is also possible to perform for 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11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 velocity control unit in the case where the steering angle control current command value IrefW 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. 11, 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 It is installed and the other configuration is 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S660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S700〜)は、第1実施形態と同じ動作である。   In the operation example of the steering wheel 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 integrates the operation amount D1 to calculate the control amount Ir1 up to step S660. Is the same operation, and thereafter, the control amount Ir1 is input to the subtractor 375, and the subtractor 375 calculates the control amount Ir3 ′ as the deviation (Ir1−Ir2) between the control amount Ir1 and Ir2. The multiplying unit 376 multiplies the control amount Ir3 'by the speed control gradual change gain Gfa2, and outputs the result to the adding unit 394 as a steering angle control current command value IrefW. The subsequent steps (step S700 and subsequent steps) are the same operations as 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。   It is also possible to perform multiplication of the speed control gradual change gain Gfa2 at another point in the steering angular velocity 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11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 steering angular velocity control unit shown in FIG. 32, the speed control gradual change gain Gfa2 is multiplied by the deviation ωe that is the output from the subtraction unit 374. Compared with the rudder angular velocity control unit 370 in the first embodiment shown in FIG. 11, in the rudder 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. It is installed and the other configuration is 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S640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S670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 wheel 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 the deviation ωe between the target steering angular velocity ωt and the actual steering angular velocity ωr The operation up to S640 is the same operation, and the deviation ωe is input not to the gain multiplication unit 371 but to the multiplication unit 376. The multiplication unit 376 multiplies the deviation ωe by the speed control gradual change gain Gfa2, and sets the deviation multiplication unit 371 as the deviation ωe1. Output. After that, the operation is the same as that of the first embodiment, except for step S670.

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S600)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 the limit value according to the speed command gradual change gain Gfa3, and limits when Gfa3 becomes a predetermined threshold value. Although the values are 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 to the speed command value variable limiting unit instead of Gfa3, and the other configurations are the same as in the other embodiments. In the operation in the fourth embodiment, the determination operation (step S600 in FIG. 21) of the determination of the limit value in the speed command value variable limiting unit is only changed to confirmation whether Gfa1 is less than 100%. In the fourth embodiment, the time change of the target steering angular velocity ωt, the gradual change gain, and the limit value in the speed command value variable limiting unit when transitioning from the manual steering state to the automatic steering state is as shown in FIG. . Compared with the time change shown in FIG. 30, the limit value in the speed command value variable limiting unit gradually increases from time t12 when Gfa1 becomes 100%, and the target steering angular velocity ωt also increases accordingly There is.

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 比例ゲイン部
350 操舵介入補償部
351 操舵介入位相補償部
352 不感帯設定部
353 補償マップ部
354、373 積分部
355 フィルタ部
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 Steering wheel 2 Column axis (steering shaft, steering wheel axis)
10 Torque sensor 12 Vehicle speed sensor 13 Battery 20 Motor 21 Rotation angle sensor 30 Control unit (ECU)
31 Current command value operation unit 33 Current limit unit 34 Compensation signal generation 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 Steering angle command value generation unit 200 EPS side ECU
210 EPS state quantity detection unit 220 switching determination / gradient gain generation unit 221 switching determination unit 222 gradual variation 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 removing unit 340 position control unit 341 proportional gain unit 350 steering intervention compensating unit 351 steering Intervention phase compensation unit 352 Dead zone setting unit 353 Compensation map unit 354, 373 Integration unit 355 Filter unit 360 Speed command value variable limiting unit 370, 470, 570 Steering angular velocity control unit 371, 372 Gain multiplication unit 380 Steering wheel control unit 381 Gain unit 382 Vibration suppression phase compensation unit 390 Steering angle control current command value control Limit 400 plant

Claims (19)

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を、FFフィルタを用いて拡張舵角速度指令値に変換するフィルタ部と、
前記拡張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 apparatus which 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 / gradient gain generation unit that generates a gradual change gain for adjusting the control amount of the assist control and the control amount of the steering angle control based on at least the steering torque;
The steering angle control unit
A position control unit that calculates a steering angular velocity command value based on a deviation between the steering angle command value and the actual steering angle;
A filter unit for converting the steering angular velocity command value into an extended steering angular velocity command value using an FF filter;
A steering angular velocity control unit that calculates a basic steering angle control current command value based on a deviation between the extended steering angular velocity command value and an actual steering angular velocity;
A steering intervention compensator 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 for calculating a compensating steering angle control current command value for damping the steering wheel vibration based on the steering torque.
The steering angle control current command value is calculated 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,
An electric power steering apparatus, wherein the current command value is calculated from the assist control current command value adjusted by the gradual change gain and the steering angle control current command value.
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 steering angle control unit
And a steering wheel vibration removing unit for reducing a vibration frequency component included in the steering angle command value,
The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein a steering angle command value obtained by reducing the vibration frequency component 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して所定の範囲内の値をゼロにする不感帯設定部と、
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、
前記不感帯設定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 dead zone setting unit that sets a value within a predetermined range to zero with respect to the steering torque;
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;
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 dead zone setting unit and 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 in accordance with 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、前記不感帯設定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
And a steering intervention phase compensation unit that performs 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, the dead zone setting unit, and the compensation map unit.
前記位置制御部が、前記舵角指令値及び前記実操舵角を用いて、P制御によっ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 electric power steering apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the position control unit calculates the steering angular velocity command value by P control using the steering angle command value and the actual steering angle. 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6のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
The handle vibration control unit is
A gain unit that multiplies the steering torque by a gain;
The electric power steering according to any one of claims 1 to 6, further comprising: a damping phase compensation unit that performs phase compensation on the steering torque multiplied by the gain and outputs the compensation steering angle control current command value. apparatus.
前記舵角速度制御部が、前記拡張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7のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。   The motor according to any one of claims 1 to 7, wherein the steering angular velocity control unit calculates the basic steering angle control current command value by IP control using the extended steering angular velocity command value and the actual steering angular velocity. Power 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 steering apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein the gradual change gain includes a steering angle command gradual change gain to be multiplied with 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9に記載の電動パワーステアリング装置。
The steering angle control unit
10. The electric power steering apparatus according to claim 9, further comprising: a steering angle command value variable limiting unit that limits the steering angle command value by a limit value 1 set according to the steering angle command gradual change 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9又は10に記載の電動パワーステアリング装置。
The steering angle control unit
The electric power according to claim 9 or 10, further comprising: a variable rate limiter configured to limit the amount of change of the steering angle command value by the limit value 2 set according to the steering angle command gradual change gain. Steering device.
前記徐変ゲインとして、前記拡張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11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 11, wherein the gradual change gain includes a speed command gradual change gain to be multiplied with the extended steering angular velocity command value. 前記舵角制御部が、
前記拡張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12に記載の電動パワーステアリング装置。
The steering angle control unit
The electric power steering apparatus according to claim 12, further comprising a speed command value variable limiting unit that limits the extended steering angular velocity command value by a limit value 3 set according to the speed command gradual change 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13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 13, wherein the gradual change gain includes a speed control gradual change gain to be multiplied by a signal calculated in the steering angular velocity 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 change gain includes a steering intervention gradual change 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 change gain includes a steering angle control output gradual change gain to be multiplied with 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16のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
The steering angle control unit
The electric power steering apparatus according to any one of claims 1 to 16, further comprising a steering angle control current command value limiting unit for limiting the steering angle control current command value by 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17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 17, wherein the gradual change gain includes an assist map gradual change gain which is 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 gradual change gain includes an assist control output gradual change gain to be multiplied with the assist control current command value.
JP2017232734A 2017-12-04 2017-12-04 Electric power steering device Pending JP2019098964A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017232734A JP2019098964A (en) 2017-12-04 2017-12-04 Electric power steering device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017232734A JP2019098964A (en) 2017-12-04 2017-12-04 Electric power steering device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2019098964A true JP2019098964A (en) 2019-06-24

Family

ID=66975529

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017232734A Pending JP2019098964A (en) 2017-12-04 2017-12-04 Electric power steering device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2019098964A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111688797A (en) * 2020-05-26 2020-09-22 上海汽车工业(集团)总公司 Electric power steering control method and control unit
US20210362775A1 (en) * 2020-05-22 2021-11-25 Jtekt Corporation Motor control device and steering system
US11465672B2 (en) * 2020-04-21 2022-10-11 Nsk Ltd. Steering device

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11465672B2 (en) * 2020-04-21 2022-10-11 Nsk Ltd. Steering device
US20210362775A1 (en) * 2020-05-22 2021-11-25 Jtekt Corporation Motor control device and steering system
JP2021183447A (en) * 2020-05-22 2021-12-02 株式会社ジェイテクト Motor control device and steering system
JP7452243B2 (en) 2020-05-22 2024-03-19 株式会社ジェイテクト steering system
CN111688797A (en) * 2020-05-26 2020-09-22 上海汽车工业(集团)总公司 Electric power steering control method and control unit
CN111688797B (en) * 2020-05-26 2022-03-29 上海汽车工业(集团)总公司 Electric power steering control method and control unit

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6380721B1 (en) Electric power steering device
JP6264522B1 (en) Electric power steering device
JP6528910B2 (en) Electric power steering device
JP6428980B2 (en) Electric power steering device
JP6428971B1 (en) Electric power steering device
JP6493644B1 (en) Electric power steering device
JP6330986B1 (en) Electric power steering device
JP2019098964A (en) Electric power steering device
JP6968340B2 (en) Electric power steering device
JP2019098765A (en) Electric power steering device
JP6931484B2 (en) Electric power steering device
JP2020075576A (en) Electric power steering device
JP2019031228A (en) Electric power steering device
JP2020075577A (en) Electric power steering device
JP2019156291A (en) Electric power steering device
JP2020075575A (en) Electric power steering device
JP2021028203A (en) Electric power steering device
JPWO2018230609A1 (en) Electric power steering device