JP2612743B2 - 電動式動力舵取装置の制御方法 - Google Patents
電動式動力舵取装置の制御方法Info
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- JP2612743B2 JP2612743B2 JP10828588A JP10828588A JP2612743B2 JP 2612743 B2 JP2612743 B2 JP 2612743B2 JP 10828588 A JP10828588 A JP 10828588A JP 10828588 A JP10828588 A JP 10828588A JP 2612743 B2 JP2612743 B2 JP 2612743B2
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- Japan
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- steering
- torque
- electric motor
- motor
- delay element
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は操舵トルクの静特性、動特性を容易に設定で
きる制御方法に関し、特にモデルフォロイング制御に関
するものである。
きる制御方法に関し、特にモデルフォロイング制御に関
するものである。
従来の電動式動力舵取装置の制御方法としては、操舵
時における運転者の行なったハンドル操舵に基づくトル
クを検出するトルクセンサを設け、このトルクセンサの
出力信号に応じて電動機の回転方向、回転トルクを制御
するようにしたものが知られている（特公昭45−41246
号公報参照）。
時における運転者の行なったハンドル操舵に基づくトル
クを検出するトルクセンサを設け、このトルクセンサの
出力信号に応じて電動機の回転方向、回転トルクを制御
するようにしたものが知られている（特公昭45−41246
号公報参照）。
しかし、この場合、電動機等の遅れ要素である慣性を
制御できないため、この慣性によるハンドルの発振やこ
の慣性によるハンドルに引っ掛かり（急操舵のときにハ
ンドルが重くなる現象、すなわち操舵トルクTDが大きく
なる現象）が発生していた。
制御できないため、この慣性によるハンドルの発振やこ
の慣性によるハンドルに引っ掛かり（急操舵のときにハ
ンドルが重くなる現象、すなわち操舵トルクTDが大きく
なる現象）が発生していた。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、制御対象の遅れ要素を制御す
ることにより、電動機等の慣性によるハンドルの発振や
ハンドルの引っ掛かりを解消することにある。
その目的とするところは、制御対象の遅れ要素を制御す
ることにより、電動機等の慣性によるハンドルの発振や
ハンドルの引っ掛かりを解消することにある。
このような目的を達成するために本発明による電動式
動力舵取装置の制御方法は、電動機が出すトルクを電動
機への指示信号にフィードバックすることにより、電動
機定数M,減速ギヤ比N,リアクタンスＬおよびアーマチュ
ア抵抗Rmで構成される電動機の電気的遅れ要素を打ち消
し、ピニオン角速度を電動機への指示信号にフィードバ
ックすることにより、慣性モーメントＪおよび粘性係数
Ｄで構成されるステアリング系の機械的遅れ要素を打ち
消し、所望とする慣性モーメントJtおよび粘性係数Dtで
構成される理想ステアリング系モデルを付加するように
したものである。
動力舵取装置の制御方法は、電動機が出すトルクを電動
機への指示信号にフィードバックすることにより、電動
機定数M,減速ギヤ比N,リアクタンスＬおよびアーマチュ
ア抵抗Rmで構成される電動機の電気的遅れ要素を打ち消
し、ピニオン角速度を電動機への指示信号にフィードバ
ックすることにより、慣性モーメントＪおよび粘性係数
Ｄで構成されるステアリング系の機械的遅れ要素を打ち
消し、所望とする慣性モーメントJtおよび粘性係数Dtで
構成される理想ステアリング系モデルを付加するように
したものである。
本発明による電動式動力舵取装置の制御方法において
は、電動機等の慣性によるハンドルの発振やハンドルの
引っ掛かりが解消される。
は、電動機等の慣性によるハンドルの発振やハンドルの
引っ掛かりが解消される。
理想慣性モーメントJt,理想粘性係数Dtのステアリン
グが、操舵トルクTDとそれに逆らうトルクTRの力関係で
動くとすると、 TD＝TR＋Jt＋Dt ……（１） なる運動方程式になる。これは操舵トルクTDの動特性を
示していることになる。牲特性は＝＝０と時で、こ
のとき、 TD＝TR ……（２） である。従って、トルクTRを操舵トルクTDの目標値と考
えてもよい。
グが、操舵トルクTDとそれに逆らうトルクTRの力関係で
動くとすると、 TD＝TR＋Jt＋Dt ……（１） なる運動方程式になる。これは操舵トルクTDの動特性を
示していることになる。牲特性は＝＝０と時で、こ
のとき、 TD＝TR ……（２） である。従って、トルクTRを操舵トルクTDの目標値と考
えてもよい。
第１図に実際のステアリング系を示す。同図におい
て、MN/（LS＋Rm）のブロックは電動機への指示信号
（指示電圧）をトルク変換する際の電動機の電気的遅れ
要素を示し、1/（JS＋Ｄ）はステアリング系の機械的遅
れ要素を示す。遅れ要素MN/（LS＋Rm）において、Ｍは
電動機定数、Ｎは減速ギヤ比、Ｌはリアクタンス、Rmは
電動機のアーマチュア抵抗であり、遅れ要素1/（JS＋
Ｄ）において、Ｊはステアリング系の慣性モーメント、
Ｄはステアリング系の粘性係数である。また第１図にお
いて、TDは操舵トルク、Ｒは操舵トルクTDおよび電動機
が出すトルクTMに逆らうトルク、θ０は操舵角、θはピ
ニオン角である。
て、MN/（LS＋Rm）のブロックは電動機への指示信号
（指示電圧）をトルク変換する際の電動機の電気的遅れ
要素を示し、1/（JS＋Ｄ）はステアリング系の機械的遅
れ要素を示す。遅れ要素MN/（LS＋Rm）において、Ｍは
電動機定数、Ｎは減速ギヤ比、Ｌはリアクタンス、Rmは
電動機のアーマチュア抵抗であり、遅れ要素1/（JS＋
Ｄ）において、Ｊはステアリング系の慣性モーメント、
Ｄはステアリング系の粘性係数である。また第１図にお
いて、TDは操舵トルク、Ｒは操舵トルクTDおよび電動機
が出すトルクTMに逆らうトルク、θ０は操舵角、θはピ
ニオン角である。
（１）式から、理想的にステアリング系は第２図のよ
うになる。第１図に示す実際のステアリング系を第２図
に示す理想的ステアリング系に近づけるには、第１図の
曲線Ｓで示すループゲインを零に近づけて、第２図のブ
ロック１を付加すればよい。
うになる。第１図に示す実際のステアリング系を第２図
に示す理想的ステアリング系に近づけるには、第１図の
曲線Ｓで示すループゲインを零に近づけて、第２図のブ
ロック１を付加すればよい。
第１図の曲線Ｓで示すループゲインを小さくするため
には、第３図に示すように、伝達関数H1,H2によりトル
クTM,ピニオン角速度を電動機への指示信号にフィー
ドバックすればよい。第３図において、伝達関数H1によ
り形成されるフィードバックはステアリング系の機械的
遅れ要素を打ち消すためのもの、伝達関数H2により形成
されるフィードバックは電動機の電気的遅れ要素を打ち
消すためのものである。操舵トルクTD,トルクＲからピ
ニオン角速度への伝達関数を求めると、まず伝達関数
H2のフィードバックにより、 MN/（LS＋Rm＋H2）＝Ａ・Ｂ≒MN/（Rm＋H2）……（３） Ａ＝MN/（Rm＋H2） 1/B＝〔LS/（Rm＋H2）＋１〕 となる。これは伝達関数H1のフィードバックに直列に入
っているので、 1/（JS＋Ｐ）＝（1/P）×〔1/（JS/P＋１）〕≒1/P……
（４） Ｐ＝Ｄ＋MN×（H1＋MN）／（Rm＋H2） となる。すなわち、第４図に示すようなブロック系統図
となる。
には、第３図に示すように、伝達関数H1,H2によりトル
クTM,ピニオン角速度を電動機への指示信号にフィー
ドバックすればよい。第３図において、伝達関数H1によ
り形成されるフィードバックはステアリング系の機械的
遅れ要素を打ち消すためのもの、伝達関数H2により形成
されるフィードバックは電動機の電気的遅れ要素を打ち
消すためのものである。操舵トルクTD,トルクＲからピ
ニオン角速度への伝達関数を求めると、まず伝達関数
H2のフィードバックにより、 MN/（LS＋Rm＋H2）＝Ａ・Ｂ≒MN/（Rm＋H2）……（３） Ａ＝MN/（Rm＋H2） 1/B＝〔LS/（Rm＋H2）＋１〕 となる。これは伝達関数H1のフィードバックに直列に入
っているので、 1/（JS＋Ｐ）＝（1/P）×〔1/（JS/P＋１）〕≒1/P……
（４） Ｐ＝Ｄ＋MN×（H1＋MN）／（Rm＋H2） となる。すなわち、第４図に示すようなブロック系統図
となる。
次に、第５図に示すように、ブロック２を付加する。
このブロック２は理想ステアリング系モデルである。す
なわち、設計者の所望とする慣性モーメントJtおよび粘
性係数Dtで構成される理想ステアリング系モデルをブロ
ック２として付加する。ブロック２からピニオン角速度
への伝達関数を求めると、伝達関数H2によるMN/（Rm
＋H2）が直列に入るので、伝達関数H1のフィードバック
により、 A/（JS＋Ｑ）＝（A/Q）／（JS/Q＋１）≒A/Q……（５） Ｑ＝Ｄ＋MN＋H1 となる。従って、第５図のブロック系統は第６図に示す
ようなブロック系統となる。第６図のブロック系統にお
いて、K1＝Q/A、Ｇ＝Ｐとすれば、第７図に示すような
ブロック系統となる。ここで、Ｇ＝Ｐ≒０とすれば、第
８図に示す理想ステアリング系となる。第８図のブロッ
ク系統は第２図のブロック系統と同じである。
このブロック２は理想ステアリング系モデルである。す
なわち、設計者の所望とする慣性モーメントJtおよび粘
性係数Dtで構成される理想ステアリング系モデルをブロ
ック２として付加する。ブロック２からピニオン角速度
への伝達関数を求めると、伝達関数H2によるMN/（Rm
＋H2）が直列に入るので、伝達関数H1のフィードバック
により、 A/（JS＋Ｑ）＝（A/Q）／（JS/Q＋１）≒A/Q……（５） Ｑ＝Ｄ＋MN＋H1 となる。従って、第５図のブロック系統は第６図に示す
ようなブロック系統となる。第６図のブロック系統にお
いて、K1＝Q/A、Ｇ＝Ｐとすれば、第７図に示すような
ブロック系統となる。ここで、Ｇ＝Ｐ≒０とすれば、第
８図に示す理想ステアリング系となる。第８図のブロッ
ク系統は第２図のブロック系統と同じである。
以上述べたように、伝達関数H1のフィードバックでス
テアリング系の機械的遅れ要素を打ち消し、伝達関数H2
のフィードバックで電動機の電気的遅れ要素を打ち消
し、第５図のブロック２で理想ステアリング系モデルを
付加することにより、第８図に示すような理想的なステ
アリング系を得ることができる。
テアリング系の機械的遅れ要素を打ち消し、伝達関数H2
のフィードバックで電動機の電気的遅れ要素を打ち消
し、第５図のブロック２で理想ステアリング系モデルを
付加することにより、第８図に示すような理想的なステ
アリング系を得ることができる。
次に第７図の伝達関数Ｇが無視できない場合について
説明する。第９図は第７図のブロック系統と同じブロッ
ク系統で、伝達関数Ｇを中央に位置させたものである。
この第９図のブロック系統に対し第10図に示すよような
ブロック３を付加することにより、第８図と等価なブロ
ック系統にすることができる。
説明する。第９図は第７図のブロック系統と同じブロッ
ク系統で、伝達関数Ｇを中央に位置させたものである。
この第９図のブロック系統に対し第10図に示すよような
ブロック３を付加することにより、第８図と等価なブロ
ック系統にすることができる。
次に、第８図のブロック系統をデジタル化するための
方法について述べる。第11図はその方法を説明するため
のブロック系統である。Δｔのサンプリングで処理する
場合、 1/（Ｓ−ａ）→Δt/（１−Z-1e−ａΔｔ） ……（６） と近似できる。そこで、 これをブロック線図で表わしたものを第11図に示す。こ
こで、Z-1はΔｔの遅延を意味する。このようにして、
マイクロコンピュータによるソフト処理が可能であり、
特性のフレキシビリティが向上する。マイクロコンピュ
ータによりソフト処理をした場合、処理時間分の遅れを
伴う。そこで、操舵トルクTDと操舵トルクTDに逆らうト
ルクTRの差を係数K2倍し、電動機の電圧に加えることに
より、応答牲の向上が図れる。また、ピニオン角加速度
もしくはピニオン角速度の一次進みをフィードバッ
クしても応答性が向上する。
方法について述べる。第11図はその方法を説明するため
のブロック系統である。Δｔのサンプリングで処理する
場合、 1/（Ｓ−ａ）→Δt/（１−Z-1e−ａΔｔ） ……（６） と近似できる。そこで、 これをブロック線図で表わしたものを第11図に示す。こ
こで、Z-1はΔｔの遅延を意味する。このようにして、
マイクロコンピュータによるソフト処理が可能であり、
特性のフレキシビリティが向上する。マイクロコンピュ
ータによりソフト処理をした場合、処理時間分の遅れを
伴う。そこで、操舵トルクTDと操舵トルクTDに逆らうト
ルクTRの差を係数K2倍し、電動機の電圧に加えることに
より、応答牲の向上が図れる。また、ピニオン角加速度
もしくはピニオン角速度の一次進みをフィードバッ
クしても応答性が向上する。
以上説明したように本発明による電動式動力舵取装置
の制御方法は、電動機が出すトルクを電動機への指示信
号にフィードバックすることにより、電動機定数M,減速
ギヤ比N,リアクタンクＬおよびアーマチュア抵抗Rmで構
成される電動機の電気的遅れ要素を打ち消し、ピニオン
角速度を電動機への指示信号にフィードバックすること
により、慣性モーメントＪおよび粘性係数Ｄで構成され
るステアリング系の機械的遅れ要素を打ち消し、所望と
する慣性モーメントJtおよび粘性係数Dtで構成される理
想ステアリング系モデルを付加することにより、制御対
象の遅れ要素である慣性を制御することができるので、
電動機等の慣性によるハンドルの発振やハンドルの引っ
掛かりを解消できる効果がある。
の制御方法は、電動機が出すトルクを電動機への指示信
号にフィードバックすることにより、電動機定数M,減速
ギヤ比N,リアクタンクＬおよびアーマチュア抵抗Rmで構
成される電動機の電気的遅れ要素を打ち消し、ピニオン
角速度を電動機への指示信号にフィードバックすること
により、慣性モーメントＪおよび粘性係数Ｄで構成され
るステアリング系の機械的遅れ要素を打ち消し、所望と
する慣性モーメントJtおよび粘性係数Dtで構成される理
想ステアリング系モデルを付加することにより、制御対
象の遅れ要素である慣性を制御することができるので、
電動機等の慣性によるハンドルの発振やハンドルの引っ
掛かりを解消できる効果がある。
第１図は実際のステアリング系を示すブロック線図、第
２図は理想ステアリング系を示すブロック線図、第３図
は第１図の系に対して電動機トルクおよびピニオン角速
度のフィードバック系を付加したブロック線図、第４図
は第３図と等価なブロック線図、第５図はブロック２を
第３図の系に対して付加したブロック線図、第６図は第
５図の系と等価なブロック線図、第７図は第６図の係数
を或る値にしたときのブロック線図、第８図は第７図の
特殊な例を示すブロック線図、第９図〜第10図は応用例
を示すブロック線図、第11図はデジタル化のためのブロ
ック線図である。
２図は理想ステアリング系を示すブロック線図、第３図
は第１図の系に対して電動機トルクおよびピニオン角速
度のフィードバック系を付加したブロック線図、第４図
は第３図と等価なブロック線図、第５図はブロック２を
第３図の系に対して付加したブロック線図、第６図は第
５図の系と等価なブロック線図、第７図は第６図の係数
を或る値にしたときのブロック線図、第８図は第７図の
特殊な例を示すブロック線図、第９図〜第10図は応用例
を示すブロック線図、第11図はデジタル化のためのブロ
ック線図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯澤 隆治 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】電動機が出すトルクで操舵トルクを助勢す
る電動式動力操舵装置において、 前記電動機が出すトルクを前記電動機への指示信号にフ
ィードバックすることにより、電動機定数M,減速ギヤ比
N,リアクタンスＬおよびアーマチュア抵抗Rmで構成され
る前記電動機の電気的遅れ要素を打ち消し、 ピニオン角速度を前記電動機への指示信号にフィードバ
ックすることにより、慣性モーメントＪおよび粘性係数
Ｄで構成されるステアリング系の機械的遅れ要素を打ち
消し、 所望とする慣性モーメントJtおよび粘性係数Dtで構成さ
れる理想ステアリング系モデルを付加するようにした ことを特徴とする電動式動力舵取装置の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10828588A JP2612743B2 (ja) | 1988-04-30 | 1988-04-30 | 電動式動力舵取装置の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10828588A JP2612743B2 (ja) | 1988-04-30 | 1988-04-30 | 電動式動力舵取装置の制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01278879A JPH01278879A (ja) | 1989-11-09 |
| JP2612743B2 true JP2612743B2 (ja) | 1997-05-21 |
Family
ID=14480784
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10828588A Expired - Lifetime JP2612743B2 (ja) | 1988-04-30 | 1988-04-30 | 電動式動力舵取装置の制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2612743B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4518133B2 (ja) * | 2007-10-24 | 2010-08-04 | 株式会社デンソー | 電動パワーステアリング制御装置 |
| JP4807422B2 (ja) * | 2009-03-09 | 2011-11-02 | 株式会社デンソー | 電動パワーステアリングシステム |
| BRPI0925076B1 (pt) * | 2009-06-29 | 2020-05-19 | Volvo Latsvagnar Ab | método e sistema para assistência a um motorista de um veículo durante operação |
-
1988
- 1988-04-30 JP JP10828588A patent/JP2612743B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01278879A (ja) | 1989-11-09 |
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