JP2021120239A - Steering controller - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、ステアリング制御装置に関する。 The present disclosure relates to a steering control device.
従来から、車両のステアリング部にモータなどの駆動部を接続し、その駆動部を制御してステアリング部を操舵するステアリング制御装置が実用化されている。ここで、ステアリング制御装置は、ステアリング部を正確に制御することが求められる。 Conventionally, a steering control device in which a drive unit such as a motor is connected to a steering unit of a vehicle and the drive unit is controlled to steer the steering unit has been put into practical use. Here, the steering control device is required to accurately control the steering unit.
そこで、ステアリング部を正確に制御する技術として、例えば、特許文献1には、車両の偏向を抑制する操舵制御装置が開示されている。この操舵制御装置は、ステアリング部の回転角を目標転舵対応角に追従させるように角度フィードバック制御することでステアリング部を正確に制御することができる。
Therefore, as a technique for accurately controlling the steering unit, for example,
しかしながら、例えば車両の動作制御に異常が生じて、ステアリング部の動きが収束せずに発散するなど異常な動きを示した場合に、特許文献1の操舵制御装置では、そのステアリング部の操舵を安定させることが困難であった。
However, for example, when an abnormality occurs in the operation control of the vehicle and the movement of the steering portion diverges without converging, the steering control device of
本開示は、ステアリング部の操舵を容易に安定させるステアリング制御装置を提供することを目的とする。 An object of the present disclosure is to provide a steering control device that easily stabilizes the steering of a steering unit.
本開示に係るステアリング制御装置は、車両のステアリング部に接続された駆動部を制御してステアリング部を操舵するステアリング制御装置であって、目標操舵量に対応する操舵用指令値を出力して駆動部を駆動させる出力部と、出力部により操舵されたステアリング部の操舵量を検出する操舵量センサと、ステアリング部の操舵量を所定の閾値を超えて変化させる車両の異常動作を検知する異常検知部と、操舵量センサで検出される操舵量に基づいてステアリング部の状態空間モデルの状態量を取得し、ステアリング部の状態量に基づいてステアリング部の動きを収束させる収束用指令値を算出する収束制御部とを備え、出力部は、異常検知部で車両の異常動作が検知された場合に、収束制御部で算出された収束用指令値を出力して駆動部を制御するものである。 The steering control device according to the present disclosure is a steering control device that controls a drive unit connected to a vehicle steering unit to steer the steering unit, and outputs a steering command value corresponding to a target steering amount to drive the steering unit. An output unit that drives the unit, a steering amount sensor that detects the steering amount of the steering unit steered by the output unit, and an abnormality detection that detects an abnormal operation of the vehicle that changes the steering amount of the steering unit beyond a predetermined threshold. Based on the steering amount detected by the steering unit and the steering amount sensor, the state amount of the state space model of the steering unit is acquired, and the convergence command value for converging the movement of the steering unit is calculated based on the state amount of the steering unit. It is provided with a convergence control unit, and the output unit controls the drive unit by outputting a convergence command value calculated by the convergence control unit when an abnormal operation of the vehicle is detected by the abnormality detection unit.
本開示によれば、ステアリング部の操舵を容易に安定させることが可能となる。 According to the present disclosure, it is possible to easily stabilize the steering of the steering portion.
以下、本開示に係る実施の形態を添付図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments according to the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings.
図1に、本開示の実施の形態に係るステアリング制御装置を備えた車両の構成を示す。車両は、車体1と、車輪2と、ステアリング部3と、2つの駆動部4aおよび4bと、取得部5aと、自動運転用センサ5bと、ステアリング制御装置6とを有する。車両は、例えば、トラックなどの商用車が挙げられる。
FIG. 1 shows a configuration of a vehicle provided with a steering control device according to an embodiment of the present disclosure. The vehicle includes a
車体1は、車両の各部を支持するもので、前部にキャブが配置され、その後方に架装部が配置されている。
車輪2は、車輪軸2aを介して駆動部4bに接続されている。
The
The
ステアリング部3は、運転者が把持するためのステアリングホイール3aを有し、そのステアリングホイール3aから下方に延びるように形成されている。ステアリング部3は、駆動部4aおよび4bを介して車輪軸2aに接続されており、ステアリング部3の操舵に応じて車輪2の向きが変更される。
The
駆動部4aおよび4bは、ステアリング部3を回転させて操舵するもので、ステアリング部3に接続されている。駆動部4aは電動モータから構成され、駆動部4bは油圧回路から構成されている。
The
取得部5aは、車両が進行する道路の形状情報などを取得するもので、車両の前部に配置されている。取得部5aは、例えばカメラなどから構成することができる。
自動運転用センサ5bは、自動運転で用いられる情報を検出するもので、例えば、車両の周囲の状況、車両の位置および車両の動作などを検出する。自動運転用センサ5bとしては、例えば、ミリ波レーダ、レーザーレーダ、超音波センサ、車両位置センサ、加速度センサおよび角加速度センサなどが挙げられる。
The
The
ステアリング制御装置6は、取得部5a、自動運転用センサ5bおよび駆動部4aに接続され、取得部5aおよび自動運転用センサ5bで取得された取得情報に基づいて駆動部4aを制御する。
The
次に、ステアリング部3とステアリング制御装置6の構成について詳細に説明する。
Next, the configurations of the
図2に示すように、ステアリング部3は、ステアリング軸3bおよび3cと、トーションバー3dおよび3eと、ウォームホイール3fとを有する。ステアリング軸3bは、一端部がステアリングホイール3aに接続され、他端部がトーションバー3d、ステアリング軸3cおよびトーションバー3eに順次接続されている。そして、トーションバー3eの端部が駆動部4bに接続されている。また、ステアリング軸3cにはウォームホイール3fが固定されており、このウォームホイール3fに駆動部4aが接続されている。
As shown in FIG. 2, the
駆動部4aの駆動力に応じてウォームホイール3fが回転することにより、ステアリング軸3cの一端部に接続されたトーションバー3dおよびステアリング軸3bが回転すると共に、ステアリング軸3cの他端部に接続されたトーションバー3eが捻れることになる。
駆動部4bは、油圧ポンプ(不図示)で加圧された作動油が供給されるシリンダー(不図示)と、作動油の圧力により直線運動するピストン(不図示)と、ピストンの直線運動を回転運動に変換し、回転運動をステアリング部3に伝達するセクタシャフト3gとを有する。
By rotating the
The
一方、ステアリング制御装置6は、取得部5aおよび自動運転用センサ5bに接続された目標操舵量演算部7を有し、この目標操舵量演算部7が指令部8を介して駆動部4aに接続されている。また、操舵量センサ9が、指令部8に接続されている。
On the other hand, the
目標操舵量演算部7は、取得部5aおよび自動運転用センサ5bで取得される取得情報に基づいて道路に対する車両の進行方向を算出し、道路に沿って車両が進行するように目標操舵量を算出する。
The target steering amount calculation unit 7 calculates the traveling direction of the vehicle with respect to the road based on the acquired information acquired by the
操舵量センサ9は、指令部8により駆動部4aおよび4bを介して操舵されたステアリング部3の操舵量を検出するもので、操舵角センサ9aと、トルクセンサ9bとを有する。ここで、操舵量は、操舵に応じて変化するもので、例えば、操舵角、操舵トルクおよび操舵速度などが挙げられる。
The
操舵角センサ9aは、ステアリング部3の操舵角を検出するもので、例えばステアリング軸3bの回転角を検出して操舵角を検出することができる。
トルクセンサ9bは、ステアリング部3の操舵トルクを検出するもので、例えばトーションバー3dの捻れ量を検出して操舵トルクを検出することができる。また、操舵角センサ9aを用いずに電動モータ回転角とトルクセンサ9bの検出値から操舵角を算出してもよい。
The steering angle sensor 9a detects the steering angle of the
The torque sensor 9b detects the steering torque of the
指令部8は、目標操舵量演算部7で算出された目標操舵量に対応する駆動部4aの操舵用指令値を算出し、その操舵用指令値を出力して駆動部4aを駆動させるものである。指令部8は、図3に示すように、目標操舵量演算部7に接続された出力フィードバック補償部10を有し、この出力フィードバック補償部10が切換部11および出力部12を介して駆動部4aに接続されている。また、出力フィードバック補償部10は、操舵量センサ9にも接続されている。また、操舵量センサ9および出力部12に接続された収束制御部13が、切換部11を介して出力部12に接続されている。さらに、目標操舵量演算部7、操舵量センサ9および出力部12に接続された異常検知部14が、切換部11に接続されている。
The command unit 8 calculates a steering command value of the
異常検知部14は、ステアリング部3の操舵量を所定の閾値を超えて変化させる車両の異常動作を車両の動作情報に基づいて検知する。例えば、異常検知部14は、出力部12から駆動部4aに出力される操舵用指令値、操舵量センサ9で検出されたステアリング部3の操舵量、目標操舵量演算部7で算出された目標操舵量および目標操舵量演算部7からのエラー信号をモニタリングする。そして、異常検知部14は、モニタリングする値が予め定められた正常の範囲を超えた場合に、ステアリング部3の操舵量を所定の閾値を超えて変化させる車両の異常動作が生じたと判定する。ステアリング部3の操舵量の所定の閾値を超えた変化としては、ステアリング部3の動きが収束しないような変化が挙げられ、例えば、ステアリング部3の動きが発散または持続するような変化が挙げられる。
The
そして、異常検知部14は、車両の異常動作を検知しない場合は、出力フィードバック補償部10と出力部12を接続するように切換部11を切り換える。また、異常検知部14は、車両の異常動作を検知した場合は、収束制御部13と出力部12を接続するように切換部11を切り換える。
Then, when the
切換部11は、異常検知部14の制御の下、出力部12に対する接続を出力フィードバック補償部10と収束制御部13との間で切り換える。
Under the control of the
出力フィードバック補償部10は、目標操舵量演算部7で算出された目標操舵量に対応する操舵用指令値を算出すると共に、その操舵用指令値を操舵量センサ9で検出される操舵量に基づいて補償する。出力フィードバック補償部10は、例えば、PID制御(Proportional Integral Differential制御)により操舵用指令値を補償することができる。すなわち、出力フィードバック補償部10は、操舵量センサ9で検出される操舵量をフィードバックして、実際の操舵量を目標操舵量に近づけるように操舵用指令値をPID制御して補償する。
The output
収束制御部13は、操舵量センサ9で検出される操舵量に基づいて、以下の式(1)で表されるステアリング部3の状態空間モデルの状態量を取得する。そして、収束制御部13は、取得されたステアリング部3の状態量に基づいてステアリング部3の動きを収束させる収束用指令値を算出する。
The
dx/dt=Ax+Bu ・・・(1)
ここで、xはステアリング部3の状態量、tは時間、uは収束用指令値、Aは状態行列、Bはn次元ベクトル、nは状態変数の数(操舵量センサ9で検出される操舵量の数)である。
dx / dt = Ax + Bu ... (1)
Here, x is the state quantity of the
具体的には、収束制御部13は、操舵量センサ9および出力部12に接続された状態推定部13aを有し、この状態推定部13aが状態フィードバック制御部13bを介して切換部11に接続されている。
Specifically, the
状態推定部13aは、操舵量センサ9で検出される操舵量に基づいてステアリング部3の状態量を推定する。ここで、操舵量センサ9で検出される操舵量としては、ステアリング部3の操舵角、ステアリング部3の外乱およびステアリング部3のトルクなどが挙げられる。また、状態推定部13aは、操舵量に加えて、出力部12から出力される指令値を用いてステアリング部3の状態量を推定することができる。すなわち、状態推定部13aは、操舵量を含むステアリング部3に作用する複数の物理量に基づいてステアリング部3の状態量を推定する。
The state estimation unit 13a estimates the state amount of the
状態フィードバック制御部13bは、以下の式(2)から予め設定されたゲイン(状態フィードバックゲイン)に基づいて、状態推定部13aで推定されたステアリング部3の状態量を状態フィードバック制御することにより収束用指令値を算出する。このとき、ゲインは、式(2)においてステアリング部の状態量xが収束するように設定される。
dx/dt=(A+Bk)x ・・・(2)
ここで、xはステアリング部3の状態量、tは時間、kはゲイン、Aは状態行列、Bはn次元ベクトル、nは状態変数の数である。
The state feedback control unit 13b converges by performing state feedback control on the state amount of the
dx / dt = (A + Bk) x ... (2)
Here, x is the state quantity of the
なお、出力フィードバック補償部10および収束制御部13は、操舵用指令値および収束用指令値の算出を連続系の代数方程式として処理するものに限定されるものではなく、CPUでは離散的に制御演算されるため、離散系の差分方程式として表現することもできる。
The output
出力部12は、異常検知部14で車両の異常動作が検知されない場合は、切換部11を介して出力フィードバック補償部10に接続されており、目標操舵量に対応する操舵用指令値を出力して駆動部4aを駆動させる。このとき、出力部12は、出力フィードバック補償部10で補償された操舵用指令値を出力して駆動部4aを駆動する。一方、出力部12は、異常検知部14で車両の異常動作が検知された場合は、切換部11を介して収束制御部13に接続されており、収束制御部13で算出された収束用指令値を出力して駆動部4aを制御する。
When the
なお、目標操舵量演算部7、出力フィードバック補償部10、収束制御部13および異常検知部14の機能は、コンピュータプログラムにより実現させることもできる。例えば、コンピュータの読取装置が、目標操舵量演算部7、出力フィードバック補償部10、収束制御部13および異常検知部14の機能を実現するためのプログラムを記録した記録媒体からそのプログラムを読み取り、記憶装置に記憶させる。そして、CPUが、記憶装置に記憶されたプログラムをRAMにコピーし、そのプログラムに含まれる命令をRAMから順次読み出して実行することにより、目標操舵量演算部7、出力フィードバック補償部10、収束制御部13および異常検知部14の機能を実現することができる。
The functions of the target steering amount calculation unit 7, the output
次に、本実施の形態の動作について説明する。 Next, the operation of this embodiment will be described.
まず、図1に示すように、ステアリング制御装置6が、取得部5aおよび自動運転用センサ5bから取得される取得情報に基づいて駆動部4aを駆動することにより、車両が自動運転される。
First, as shown in FIG. 1, the
具体的には、図2に示すように、目標操舵量演算部7が、取得部5aおよび自動運転用センサ5bから取得される取得情報に基づいて、目標操舵量を算出して指令部8に出力する。
Specifically, as shown in FIG. 2, the target steering amount calculation unit 7 calculates the target steering amount based on the acquired information acquired from the
このとき、指令部8には、図3に示すように、目標操舵量演算部7、操舵量センサ9および出力部12から車両の動作情報が異常検知部14に入力されている。異常検知部14は、図4に示すように、ステップS1で、車両の動作情報に基づいて、ステアリング部3の操舵量が所定の閾値を超えて変化するような車両の異常動作、すなわちステアリング部3が操舵不能となるような車両の異常動作が検知されたか否かを判定する。
At this time, as shown in FIG. 3, the command unit 8 is input with vehicle operation information from the target steering amount calculation unit 7, the
異常検知部14は、車両の異常動作が検知されない場合には、出力フィードバック補償部10を出力部12に接続するように切換部11を切り換える。出力フィードバック補償部10には、目標操舵量演算部7で算出された目標操舵量が入力されており、出力フィードバック補償部10が、ステップS2で、目標操舵量に対応する操舵用指令値を算出する。このとき、出力フィードバック補償部10は、操舵量センサ9で検出される操舵量、例えば操舵角センサ9aで検出される操舵角をフィードバックして、操舵用指令値をPID制御により順次補償する。
これにより、出力フィードバック補償部10は、実際の操舵量が目標操舵量に近づくような操舵用指令値を算出することができる。出力フィードバック補償部10は、切換部11を介して、算出した操舵用指令値を出力部12に出力する。
When the
As a result, the output
このようにして、目標操舵角に対応する操舵用指令値が駆動部4aに入力され、駆動部4aがウォームホイール3fを介してステアリング部3を回転させる。このとき、トーションバー3eが捻られて、その捻れ方向に対応する駆動部4bのパワーピストンが駆動されることにより、セクタシャフト3gおよび車輪軸2aを介して車輪2の向きが変更される。
In this way, the steering command value corresponding to the target steering angle is input to the
このように、駆動部4aは、出力フィードバック補償部10でPID制御された操舵用指令値に基づいて駆動されるため、ステアリング部3を高精度に操舵することができる。また、駆動部4bが、駆動部4aによるステアリング部3の操舵を補助するため、トラックなどの車輪2が大きい商用車においても容易にステアリング部3を操舵することができる。
In this way, since the
一方、異常検知部14が、ステップS1で、車両の異常動作を検知したと判定した場合には、収束制御部13を出力部12に接続するように切換部11を切り換える。
例えば、異常検知部14は、出力部12から駆動部4aに出力される操舵用指令値、操舵量センサ9で検出されるステアリング部3の操舵量、および目標操舵量演算部7で算出される目標操舵量が正常の範囲を超えて変化する場合に、ステアリング部3が操舵不能となるような車両の異常動作が検知されたと判定する。異常検知部14は、例えば、以下の式(3)〜(5)が満たされているか否かを判定し、目標操舵角の変化速度、操舵用指令値の変化速度および操舵角の変化速度のいずれかが所定の閾値を超える場合に、車両の異常動作が検知されたと判定することができる。このとき、異常検知部14は、これらの変化速度が所定の時間以上継続して所定の閾値を超えている場合に、車両の異常動作が検知されたと判定することが好ましい。
On the other hand, when the
For example, the
|θr(m)−θr(m−1)|>a ・・・(3)
|T(m)−T(m−1)|>b ・・・(4)
|θh(m)−θh(m−1)|>c ・・・(5)
ここで、θrは目標操舵角、Tは操舵用指令値、θhは操舵角、mは異常検知部14に入力された回数、aは目標操舵角の閾値、bは操舵用指令値の閾値、cは操舵角の閾値である。
| Θ r (m) -θ r (m-1) |> a ... (3)
| T (m) -T (m-1) |> b ... (4)
| Θ h (m) -θ h (m-1) |> c ... (5)
Here, θ r is the target steering angle, T is the steering command value, θ h is the steering angle, m is the number of times input to the
また、異常検知部14は、目標操舵量演算部7からエラー信号が入力された場合に、車両の異常動作が検知されたと判定することができる。例えば、目標操舵量演算部7は、取得部5aおよび自動運転用センサ5bの故障、目標操舵角の演算異常などの制御異常を検知した場合に、異常検知部14にエラー信号を出力する。そして、異常検知部14は、目標操舵量演算部7から出力されるエラー信号に基づいて、ステアリング部3が操舵不能となるような車両の異常動作が検知されたと判定する。
Further, the
このように、異常検知部14は、ステアリング部3が操舵不能、すなわち出力フィードバック補償部10では制御できない車両の異常動作を検知する。このようなステアリング部3が操舵不能な状態としては、ステアリング部3の動きが収束しないような状態が挙げられ、例えば、ステアリング部3の動きが発散または持続するような状態が挙げられる。
In this way, the
一般的に、ステアリング部3が操舵不能となるような車両の異常動作が検知された場合に、駆動部4aを急停止させると、ステアリング部3の共振特性が励起されて、ステアリング部3が振動するおそれがある。また、ステアリング部3が振動した状態で駆動部4aを停止させると、ステアリング部3の振動が継続するおそれがある。
そこで、異常検知部14が、車両の異常動作を検知すると、収束制御部13を出力部12に接続するように切換部11を切り換える。
Generally, when an abnormal operation of the vehicle that makes the
Therefore, when the
そして、収束制御部13の状態推定部13aが、操舵量センサ9で検出されるステアリング部3の操舵量を含むステアリング部3に作用する複数の物理量に基づいて、ステアリング部3の状態量を推定する。状態推定部13aは、例えば、線形オブザーバにより以下の式(6)に基づいてステアリング部3の状態量を推定することができる。状態推定部13aは、推定されたステアリング部3の状態量xeを状態フィードバック制御部13bに出力する。
Then, the state estimation unit 13a of the
dxe/dt=Axe+Bu+L(y−ye) ・・・(6)
ここで、xeは状態量の推定値、tは時間、uは収束用指令値、yは操舵量センサ9で検出される操舵量、yeは操舵量の推定値、Aは状態行列、Bはn次元ベクトル、nは状態変数の数、Lはオブザーバゲインである。
dx e / dt = Ax e + Bu + L (y-y e ) ... (6)
Here, x e is an estimated value of the state quantity, t is the time, u is the command value for convergence, y is the steering amount detected by the
これにより、状態推定部13aは、状態フィードバック制御に必要なステアリング部3の状態量を全て取得することなく、その一部を取得、例えば操舵角と操舵用指令値を取得するだけで、ステアリング部3の状態量xeを推定することができる。ここで、状態フィードバック制御に必要なステアリング部3の状態量としては、例えば、ステアリング部3の操舵角速度、ステアリング部3の操舵角加速度、ステアリング部3のトルクおよび駆動部4bの角度などが挙げられる。また、ステアリング部3の状態量は、入力側に発生する等価外乱を内包してもよい。
As a result, the state estimation unit 13a does not acquire all the state quantities of the
続いて、状態フィードバック制御部13bが、ステップS3で、収束用指令値を算出する。具体的には、状態フィードバック制御部13bは、式(2)においてステアリング部3の状態量が収束するように予め設定されたゲインに基づいて、状態推定部13aで推定されたステアリング部3の状態量xeを状態フィードバック制御することにより、ステアリング部3の動きを収束させる収束用指令値を算出する。
Subsequently, the state feedback control unit 13b calculates the convergence command value in step S3. Specifically, the state feedback control unit 13b is the state of the
例えば、状態フィードバック制御部13bは、以下の式(7)に基づいて、状態推定部13aで推定されたステアリング部3の状態量xeに対して、予め設定されたゲインを乗じることにより収束用指令値を算出することができる。
u=kx ・・・(7)
ここで、uは収束用指令値、kはゲイン、xはステアリング部3の状態量である。
For example, state feedback control unit 13b, based on the following equation (7), relative to the state amount x e of the
u = kx ・ ・ ・ (7)
Here, u is a command value for convergence, k is a gain, and x is a state quantity of the
このように、状態フィードバック制御部13bは、状態フィードバック制御に基づいて収束用指令値を容易に算出することができる。 In this way, the state feedback control unit 13b can easily calculate the convergence command value based on the state feedback control.
状態フィードバック制御部13bは、切換部11を介して、算出した収束用指令値を出力部12に出力する。そして、出力部12が、収束用指令値を出力して駆動部4aを制御することにより、車両の異常動作に起因する所定の閾値を超えたステアリング部3の操舵量の変化、すなわち操舵不能なステアリング部3の操舵角を一定の値、例えばゼロに収束させることができる。これにより、駆動部4aを急停止させることなく、ステアリング部3の操舵を容易に安定させることができる。このとき、状態フィードバック制御部13bは、ゲインを変更することで、ステアリング部3の振動および収束速度などを容易に調整することができる。
The state feedback control unit 13b outputs the calculated convergence command value to the
ここで、ステアリング部3は、2つの駆動部4aおよび4bで操舵されている。このため、ステアリング部3の動きが、駆動部4aのみで操舵する場合と比べて複雑化するおそれがある。特に、駆動部4bの油圧回路は、動特性が大きく変動するおそれがある。そこで、状態フィードバック制御部13bが、状態フィードバック制御に基づいて収束用指令値を算出することで、複雑化したステアリング部3の動きを確実に収束させることができる。
Here, the
このようにして、ステアリング部3の操舵が安定すると、車両の運転が自動運転から手動運転に切り換えられて、運転者が安定したステアリング部3を操舵して、例えば車両を安全に停車させることができる。
In this way, when the steering of the
本実施の形態によれば、出力部12が、異常検知部14で車両の異常動作が検知された場合に、収束制御部13で算出された収束用指令値を出力して駆動部を制御するため、ステアリング部3の操舵を容易に安定させることができる。
According to the present embodiment, when the
なお、上記の実施の形態では、収束制御部13は、ステアリング部3の状態量を状態フィードバック制御することにより収束用指令値を算出したが、ステアリング部3の状態量に基づいて収束用指令値を算出することができればよく、これに限られるものではない。例えば、収束制御部13は、ステアリング部3の状態量に基づいてH∞制御することにより収束用指令値を算出することができる。また、収束制御部13は、ステアリング部3の状態量に基づいてスライディングモード制御することにより収束用指令値を算出することもできる。
In the above embodiment, the
また、上記の実施の形態では、状態フィードバック制御部13bは、状態推定部13aで推定されたステアリング部3の状態量に基づいて収束用指令値を算出したが、ステアリング部3の状態量に基づいて収束用指令値を算出すればよく、これに限られるものではない。例えば、状態フィードバック制御部13bは、状態フィードバック制御に必要なステアリング部3の状態量の全てを操舵量センサ9から取得して収束用指令値を算出することができる。これにより、状態推定部13aを除くことができる。
Further, in the above embodiment, the state feedback control unit 13b calculates the convergence command value based on the state amount of the
また、上記の実施の形態では、出力フィードバック補償部10は、PID制御により操舵用指令値を補償したが、ステアリング部3の操舵量に基づいて操舵用指令値を補償することができればよく、PID制御に限られるものではない。また、出力フィードバック補償部10は、例えば、微分先行型PID制御、比例微分先行型PID制御、速度型PID制御、PI制御およびPD制御などにより操舵用指令値を補償することもできる。
Further, in the above embodiment, the output
また、上記の実施の形態では、駆動部4aは、電動モータから構成されたが、ステアリング部3を操舵することができればよく、これに限られるものではない。駆動部4aは、例えば、油圧回路から構成することもできる。
また、上記の実施の形態では、駆動部4bは、油圧回路から構成されたが、ステアリング部3を操舵することができればよく、これに限られるものではない。また、駆動部4bは、除かれてもよい。
Further, in the above embodiment, the
Further, in the above embodiment, the
また、上記の実施の形態では、出力フィードバック補償部10は、自動運転における操舵用指令値を算出したが、目標操舵量に対応する操舵用指令値を算出すればよく、自動運転に限られるものではない。同様に、収束制御部13は、自動運転における収束用指令値を算出したが、ステアリング部の動きを収束させる収束用指令値を算出すればよく、自動運転に限られるものではない。
例えば、出力フィードバック補償部10および収束制御部13は、運転者の手動運転を駆動部4aで支援する運転支援の操舵用指令値および収束用指令値をそれぞれ算出することができる。
Further, in the above embodiment, the output
For example, the output
また、上記の実施の形態において、本開示は、ステアリングホイール3aが、ステアリング軸3b、トーションバー3d、ステアリング軸3c、トーションバー3e、セクタシャフト3gおよび車輪軸2aを介して車輪2に機械的に接続される車両に適用したが、これに限らず、例えば、ステアリングホイール3aと車輪2とが機械的に接続されないバイワイヤなどを用いた車両にも適用可能である。
Further, in the above embodiment, in the present disclosure, the
その他、上記の実施の形態は、何れも本発明の実施をするにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。例えば、上記の実施の形態で説明した各部の形状や個数などについての開示はあくまで例示であり、適宜変更して実施することができる。 In addition, the above embodiments are merely examples of embodiment of the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed in a limited manner by these. be. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from its gist or its main features. For example, the disclosure of the shape, number, and the like of each part described in the above embodiment is merely an example, and can be appropriately modified and implemented.
本開示に係るステアリング制御装置は、車両のステアリング部に接続された駆動部を制御してステアリング部を操舵する装置に利用できる。 The steering control device according to the present disclosure can be used as a device for steering the steering unit by controlling the drive unit connected to the steering unit of the vehicle.
1 車体
2 車輪
2a 車輪軸
3 ステアリング部
3a ステアリングホイール
3b,3c ステアリング軸
3d,3e トーションバー
3f ウォームホイール
3g セクタシャフト
4a,4b 駆動部
5a 取得部
5b 自動運転用センサ
6 ステアリング制御装置
7 目標操舵量演算部
8 指令部
9 操舵量センサ
9a 操舵角センサ
9b トルクセンサ
10 出力フィードバック補償部
11 切換部
12 出力部
13 収束制御部
13a 状態推定部
13b 状態フィードバック制御部
14 異常検知部
1
Claims (4)
目標操舵量に対応する操舵用指令値を出力して前記駆動部を駆動させる出力部と、
前記出力部により操舵された前記ステアリング部の操舵量を検出する操舵量センサと、
前記ステアリング部の操舵量を所定の閾値を超えて変化させる前記車両の異常動作を検知する異常検知部と、
前記操舵量センサで検出される操舵量に基づいて前記ステアリング部の状態空間モデルの状態量を取得し、前記ステアリング部の状態量に基づいて前記ステアリング部の動きを収束させる収束用指令値を算出する収束制御部と
を備え、
前記出力部は、前記異常検知部で前記車両の異常動作が検知された場合に、前記収束制御部で算出された前記収束用指令値を出力して前記駆動部を制御するステアリング制御装置。 A steering control device that controls a drive unit connected to a vehicle steering unit to steer the steering unit.
An output unit that outputs a steering command value corresponding to the target steering amount to drive the drive unit,
A steering amount sensor that detects the steering amount of the steering unit steered by the output unit, and
An abnormality detection unit that detects an abnormal operation of the vehicle that changes the steering amount of the steering unit beyond a predetermined threshold value, and an abnormality detection unit.
The state amount of the state space model of the steering unit is acquired based on the steering amount detected by the steering amount sensor, and the convergence command value for converging the movement of the steering unit is calculated based on the state amount of the steering unit. Equipped with a convergence control unit
The output unit is a steering control device that controls the drive unit by outputting the convergence command value calculated by the convergence control unit when the abnormality detection unit detects an abnormal operation of the vehicle.
前記出力部は、前記異常検知部で前記車両の異常動作が検知されない場合に、前記出力フィードバック補償部で補償された前記操舵用指令値を出力して前記駆動部を制御する請求項1に記載のステアリング制御装置。 Further, it has an output feedback compensating unit that compensates the steering command value based on the steering amount detected by the steering amount sensor.
The first aspect of claim 1 is that the output unit outputs the steering command value compensated by the output feedback compensation unit to control the drive unit when the abnormality detection unit does not detect an abnormal operation of the vehicle. Steering control device.
dx/dt=(A+Bk)x ・・・(1)
ここで、xはステアリング部の状態量、tは時間、kはゲイン、Aは状態行列、Bはn次元ベクトル、nは状態変数の数である。 A claim having a state feedback control unit that calculates a convergence command value by controlling the state feedback of the steering unit based on a gain preset from the following equation (1). Item 2. The steering control device according to item 1 or 2.
dx / dt = (A + Bk) x ... (1)
Here, x is the state quantity of the steering unit, t is the time, k is the gain, A is the state matrix, B is the n-dimensional vector, and n is the number of state variables.
前記状態フィードバック制御部は、前記状態推定部で推定された前記ステアリング部の状態量を状態フィードバック制御することにより前記収束用指令値を算出する請求項3に記載のステアリング制御装置。
The convergence control unit has a state estimation unit that estimates the state amount of the steering unit based on the steering amount detected by the steering amount sensor.
The steering control device according to claim 3, wherein the state feedback control unit calculates the convergence command value by performing state feedback control on the state amount of the steering unit estimated by the state estimation unit.
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JP2020013519A JP2021120239A (en) | 2020-01-30 | 2020-01-30 | Steering controller |
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2020
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