JP2824926B2 - Electric power steering system - Google Patents

Electric power steering system

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JP2824926B2
JP2824926B2 JP10882390A JP10882390A JP2824926B2 JP 2824926 B2 JP2824926 B2 JP 2824926B2 JP 10882390 A JP10882390 A JP 10882390A JP 10882390 A JP10882390 A JP 10882390A JP 2824926 B2 JP2824926 B2 JP 2824926B2
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 技術分野 この発明はモータの回転出力によって操舵力を補助す
る電動式パワー・ステアリング装置に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric power steering device that assists a steering force by a rotation output of a motor.

従来技術とその問題点 従来の電動式パワー・ステアリング装置においては,
操舵トルク検出値および車速検出値に基づいて操舵アシ
スト(補助)モータを制御し,操舵アシスト・トルクを
発生していた。モータおよびステアリング機械系の慣
性,粘性,摩擦等を考慮した慣性補償,粘性補償等を行
なうために操舵アシスト・モータの回転位置制御,速度
制御,加速度制御をする場合,従来はエンコーダまたは
タコジェネレータ等の検出器から角度位置または回転速
度を表わす信号を得ていた。そのために従来の電動式パ
ワー・ステアリング装置は高価なものとなっていた。
Conventional technology and its problems In conventional electric power steering systems,
The steering assist (auxiliary) motor is controlled based on the steering torque detection value and the vehicle speed detection value to generate a steering assist torque. Conventionally, when performing rotational position control, speed control, acceleration control of a steering assist motor to perform inertia compensation, viscosity compensation, etc. in consideration of inertia, viscosity, friction, etc. of a motor and a steering mechanical system, an encoder or a tachogenerator is conventionally used. A signal representing the angular position or the rotational speed was obtained from the detector. Therefore, the conventional electric power steering apparatus has been expensive.

発明の概要 発明の目的 この発明はエンコーダ,タコジェネレータ等の回転位
置,速度検出器を用いることなく操舵アシスト・モータ
の少なくとも加速度を得ることができるようにするとと
もにそのノイズを低減することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to make it possible to obtain at least the acceleration of a steering assist motor without using a rotational position and speed detector such as an encoder and a tachogenerator and to reduce noise of the steering assist motor. I do.

発明の構成,作用および効果 第1の発明は,操舵トルク検出値,車速検出値等に基
づいて操舵アシスト・モータを制御し,操舵アシスト・
トルクを発生する電動式パワー・ステアリング装置にお
いて,上記操舵アシスト・モータの印加電圧を検出する
手段,上記操舵アシスト・モータに流れる電流を検出す
る手段,上記の検出電圧およい検出電流を用いて,上記
モータの少なくとも加速度を算出する手段,ならびに算
出された加速度が所定の微小範囲にあるときには加速度
を零として出力し,上記微小範囲外にあるときには算出
された加速度に応じた値を出力する不感帯手段を備えて
いることを特徴とする。
Configuration, operation and effect of the invention The first invention controls a steering assist motor based on a detected steering torque, a detected vehicle speed, and the like.
In an electric power steering apparatus for generating torque, a means for detecting a voltage applied to the steering assist motor, a means for detecting a current flowing to the steering assist motor, and a detection voltage and a good detection current are used. Means for calculating at least the acceleration of the motor, and dead zone means for outputting the acceleration as zero when the calculated acceleration is within a predetermined minute range and outputting a value corresponding to the calculated acceleration when the calculated acceleration is outside the minute range It is characterized by having.

第1の発明によると,操舵アシスト・モータの電圧お
よび電流を検出し,この検出電圧値および検出電流値を
用いて,操舵アシスト・モータの少なくとも加速度を算
出しているので,従来のようにエンコーダ,タコジェネ
レータ等の検出器を必要としない。したがって,コスト
ダウンを図ることができるとともに,配線数を少なくす
ることができるので,断線等による故障発生の防止を図
ることができる。
According to the first aspect of the invention, the voltage and current of the steering assist motor are detected, and at least the acceleration of the steering assist motor is calculated using the detected voltage value and detected current value. , No need for a detector such as a tachogenerator. Therefore, the cost can be reduced and the number of wirings can be reduced, so that the occurrence of failure due to disconnection or the like can be prevented.

また第1の発明によると,算出された加速度が所定の
微小範囲にあるときには加速度を零として出力する不感
帯手段を設けているので,加速度算出値に含まれるノイ
ズを除去することができ,加速度補償を行なう場合,ハ
ンドルが微小振動したり,フィーリングが悪化したりす
ることを著しく低減または消滅させることができる。ま
た,算出された加速度が上記の微小範囲外のときには,
算出された加速度に応じた値(ほぼ算出されたそのまま
の値)が出力されるので,上記のような不感帯を付加し
ても加速度補償の本来の目的を充分達成することができ
る。
Further, according to the first aspect, the dead zone means for outputting the acceleration as zero when the calculated acceleration is within the predetermined minute range is provided, so that noise included in the calculated acceleration value can be removed, and acceleration compensation can be performed. , It is possible to significantly reduce or eliminate the minute vibration of the handle and the deterioration of the feeling. When the calculated acceleration is outside the above minute range,
Since a value corresponding to the calculated acceleration (a value almost calculated as it is) is output, the original purpose of the acceleration compensation can be sufficiently achieved even if the above-described dead zone is added.

第2の発明は,操舵トルク検出値,車速検出値等に基
づいて操舵アシスト・モータを制御し,操舵アシスト・
トルクを発生する電動式パワー・ステアリング装置にお
いて,上記操舵アシスト・モータに電流指令値を与える
手段,上記操舵アシスト・モータに流れる電流を検出す
る手段,上記電流指令値および検出電流値を用いて,上
記モータの少なくとも加速度を算出する手段,ならびに
算出された加速度が所定の微小範囲にあるときに加速度
を零として出力し,上記微小範囲外にあるときには算出
された加速度に応じた値を出力する不感帯手段を備えて
いることを特徴とする。
The second invention controls a steering assist motor based on a steering torque detection value, a vehicle speed detection value, and the like.
In an electric power steering apparatus for generating torque, a means for giving a current command value to the steering assist motor, a means for detecting a current flowing in the steering assist motor, and a method using the current command value and the detected current value, Means for calculating at least the acceleration of the motor, and a dead zone for outputting the acceleration as zero when the calculated acceleration is within a predetermined minute range, and outputting a value corresponding to the calculated acceleration when the calculated acceleration is outside the minute range. Means is provided.

第2の発明によると,実際に検出するのはモータ電流
のみでよく,モータ電流の検出は操舵アシスト・モータ
のフィードバック制御にも必要なことであるから,少な
くとも加速度の検出のために新たに検出器を設けること
が不要となり,一層のコストダウン,省配線化を図るこ
とができる。第2の発明においても,算出した加速度に
含まれるノイズの除去が行なわれるのはいうまでもな
い。
According to the second invention, only the motor current is actually detected, and the detection of the motor current is necessary for the feedback control of the steering assist motor. This eliminates the need for a device, and can further reduce costs and reduce wiring. It goes without saying that also in the second invention, noise included in the calculated acceleration is removed.

実施例の説明 第1図は第1の発明による電動式パワー・ステアリン
グ装置の実施例の全体を機械的に示すブロック図であ
る。第2図はこのパワー・ステアリング装置が適用され
るステアリング機械系の一例を示す構成図である。
FIG. 1 is a block diagram mechanically showing an entire embodiment of an electric power steering apparatus according to the first invention. FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of a steering mechanical system to which the power steering device is applied.

まず第2図に示すパワー・ステアリング機械系につい
て説明しておく。
First, the power steering mechanical system shown in FIG. 2 will be described.

操舵ハンドル71の回転力はハンドル軸を経てピニオン
・ギヤを含むステアリング・ギヤ72に伝達され,さらに
上記ピニオン・ギヤによりラック軸74に伝達され,ナッ
クル・アーム等を経て車輪75が転向される。また,コン
トロール装置11により制御駆動される操舵アシスト(補
助)モータ(DCモータ)10の回転力はピニオン・ギヤを
含むステアリング・ギヤ73とラック軸74との噛み合いに
よりラック軸74に伝達され,ハンドル71による操舵を補
助することになる。ハンドル71とモータ10の回転軸はギ
ヤ72,73およびラック軸74により機械的に連結されてい
る。操舵トルク・センサ21により操舵トルク(捩りトル
ク)が検出され,また車速センサ22により車速が検出さ
れ,後述するようにこれらの検出トルク,車速等に基づ
いてコントロール装置11はモータ10を制御する。コント
ロール装置11およびモータ10には車両に搭載されたバッ
テリ12からその動作電力が供給される。
The turning force of the steering wheel 71 is transmitted to a steering gear 72 including a pinion gear via a handle shaft, further transmitted to a rack shaft 74 by the pinion gear, and the wheel 75 is turned via a knuckle arm or the like. The torque of a steering assist (auxiliary) motor (DC motor) 10 controlled and driven by the control device 11 is transmitted to the rack shaft 74 by meshing the steering gear 73 including a pinion gear with the rack shaft 74, and The steering by 71 will be assisted. The handle 71 and the rotating shaft of the motor 10 are mechanically connected by gears 72, 73 and a rack shaft 74. The steering torque (torsional torque) is detected by the steering torque sensor 21, and the vehicle speed is detected by the vehicle speed sensor 22, and the control device 11 controls the motor 10 based on the detected torque, vehicle speed, and the like as described later. The operating power of the control device 11 and the motor 10 is supplied from a battery 12 mounted on the vehicle.

コントロール装置11は,電流検出器,電圧検出器等の
検出器,モータ10を駆動する駆動回路,モータ10の全体
的な制御を統括するコンピュータ(CPU,たとえばマイク
ロプロセッサ),メモリ,コンピュータと上記の入,出
力機器とのインターフェイス回路等から構成されてい
る。第1図は,コントロール装置11に内蔵されたコンピ
ュータの各種機能をブロック的に,他の入,出力機器,
各種回路を示すブロックとともに描いたものと位置付け
ることができる。
The control device 11 includes detectors such as a current detector and a voltage detector, a drive circuit that drives the motor 10, a computer (CPU, for example, a microprocessor) that controls the overall control of the motor 10, a memory, a computer, It is composed of an interface circuit with input and output devices. FIG. 1 is a block diagram showing various functions of a computer built in the control device 11 in the form of other input / output devices,
It can be regarded as one drawn with blocks showing various circuits.

第1図において,アシスト指令部20にはトルク・セン
サ21の検出トルクVTと車速センサ22の検出車速VSとが与
えられる。アシスト指令部20内のアシスト・トルク値指
示関数部23は検出トルクVTに応じてモータ10によって発
生すべきアシスト・トルクを表わす指令値を出力する。
また乗算定数関数部24は検出車速VSに応じて定数を発生
し,この定数が乗算演算部25において上記のアシスト・
トルク指令値に乗じられる。この結果,乗算演算部25か
ら出力されるアシスト・トルク値(またはモータ電流指
令値)は,第3図に示すように,検出トルクVTと検出車
速VSによって定められた値となる。第3図は,操舵トル
クVTに応じて,一定範囲の操舵トルクVTに対してはこれ
にほぼ比例するモータ電流が流れ(アシスト・トルクが
発生し),上記範囲を超えるとある一定のモータ電流が
流れる(アシスト・トルクが発生する)ように,そし
て,車速VSに応じて,車速VSが速いときにはモータ電流
(アシスト・トルク)を少なくし,車速VSが遅いときに
はモータ電流(アシスト・トルク)を多くするように,
モータ10を制御するためのアシスト指令が発生すること
を表わしている。検出トルクVTは位相補償部26にも与え
られ,この位相補償部26によって検出トルクVTの微分値
が乗算演算部25の出力に加算されることにより,最終的
にアシスト指令部20の出力(基準電流指令値)となる。
In Figure 1, the assist command section 20 is given and the detected vehicle speed V S of the detected torque V T and the vehicle speed sensor 22 of the torque sensor 21. Assist torque instruction function section 23 in the assist command section 20 outputs a command value representing the assist torque to be generated by the motor 10 in accordance with the detected torque V T.
The multiplication constant function unit 24 generates a constant according to the detected vehicle speed V S , and this constant is used by the multiplication operation unit 25 to calculate the above assist
Multiplied by the torque command value. As a result, the assist torque value output from the multiplication unit 25 (or the motor current command value), as shown in FIG. 3, the value determined by the detected torque V T and the detected vehicle speed V S. Figure 3, in accordance with the steering torque V T, approximately proportional motor current flows (assist torque is generated) in this respect to the steering torque V T of a range, a constant that exceeds the above range motor current flows (assist torque is generated) manner, and, according to the vehicle speed V S, to reduce the motor current (assist torque) when the vehicle speed V S is high, the motor current when the vehicle speed V S is slow ( To increase the assist torque)
This indicates that an assist command for controlling the motor 10 is generated. Detected torque V T is given to the phase compensator 26, by which the differential value of the detected torque V T by the phase compensator 26 is added to the output of the multiplication unit 25, and finally the output of the assist command section 20 (Reference current command value).

この基準電流指令値には後述する角度位置,速度およ
び加速度制御(少なくともいずれか1つでよい)のため
の指令値が加算(または減算)されたのち,目標電流指
令値として電流制御部60に与えられる。電流制御部60は
その前部をハードウェアの回路で構成してもよいし,そ
の一部をコンピュータ・ソフトウェアで実現することも
できる。
After adding (or subtracting) a command value for angle position, velocity, and acceleration control (at least one of which may be described later) to the reference current command value, the current control unit 60 outputs the target current command value as a target current command value. Given. The front part of the current control unit 60 may be constituted by a hardware circuit, or a part thereof may be realized by computer software.

電流制御部60はたとえば,4個のスイッチング素子を含
むHブリッジ駆動法にしたがうPWM(Pulse Width Modul
ation)パルスを用いたチョッパ動作によってモータ10
を駆動制御するものであり,電流フィードバック制御を
行なう。電機子電流検出部66によってモータ10の電機子
電流iaが検出され,電流偏差演算部61において,与えら
れた目標電流指令値と検出電流iaとの偏差が演算され
る。この偏差の絶対値が絶対値変換部64で得られ,この
絶対値に基づいてPWMパルスのデューティ比が決定され
る。一方,上記偏差の極性(正または負)が正負判別部
62で判別される。生成されたデューティ比と判別された
極性はモータ駆動部63に与えられ,モータ駆動部63はこ
れらに基づいてHブリッジ型に配線された4個のスイッ
チング素子をオン,オフ制御してモータ10を駆動する。
The current control unit 60 is, for example, a PWM (Pulse Width Modul) according to an H-bridge driving method including four switching elements.
ation) Chopper operation using pulse
And performs current feedback control. Armature current i a of the motor 10 by armature current detector 66 is detected, the current deviation calculation unit 61, the deviation between the target current command value given and the detected current i a is calculated. The absolute value of the deviation is obtained by the absolute value converter 64, and the duty ratio of the PWM pulse is determined based on the absolute value. On the other hand, the polarity (positive or negative) of the above deviation
It is determined at 62. The generated duty ratio and the determined polarity are given to the motor drive unit 63, and based on these, the motor drive unit 63 controls the four switching elements wired in an H-bridge type on and off to control the motor 10. Drive.

モータ10の印加電圧vは印加電圧検出部51によって検
出される。検出された印加電圧vおよび上述の電機子電
流iaはロウ・パス・フィルタ手段55および56をそれぞれ
介して舵角速度推定手段52に与えられる。ロウ・パス・
フィルタ手段55および56を通った電圧,電流も便宜的に
同じ符号v,iaで表わす。この舵角速度推定手段52は,与
えられたモータ電圧vとモータ電流iaとからモータ10の
回転速度を推定するオブザーバである。推定値には^
を付け,たとえば で表わす。
The applied voltage v of the motor 10 is detected by an applied voltage detection unit 51. The detected applied voltage v and the above of the armature current i a is given low-pass filter means 55 and 56 to the steering angular velocity estimating means 52 via respectively. Low pass
Voltage through the filter means 55 and 56, current is also conveniently identical reference numerals v, represented by i a. The steering angular velocity estimating means 52 is an observer to a motor voltage given v and the motor current i a estimated rotational speed of the motor 10. The estimate is ^
With, for example, Expressed by

舵角速度推定手段52を最小次元オブザーバにより実現
した場合の機能的構成例が第4図に示されている。第4
図のブロック図は次の演算式の演算を実現するものであ
る。
FIG. 4 shows an example of a functional configuration when the steering angular velocity estimating means 52 is realized by a minimum-dimensional observer. 4th
The block diagram in the figure realizes the operation of the following operation expression.

推定誤差を とすると, となるようにFを決める。 The estimation error Then Determine F so that

ここで(t),z(t),F,G,L0,HおよびJ0はオブザ
ーバにおけるパラメータである。また第4図において,1
/sは積分要素を表わす。
Here, (t), z (t), F, G, L0, H and J0 are parameters in the observer. In Fig. 4, 1
/ s represents an integral element.

上記のオブザーバのパラメータは,モータ10における
内部パラメータ,たとえば電機子抵抗R,自己インダクタ
ンスL,トルク定数KT,速度誘起電圧定数Ke,モータ軸の粘
性抵抗係数D,ロータ・イナーシャJ等を用いて算出され
る。
The parameters of the observer use internal parameters of the motor 10, such as armature resistance R, self-inductance L, torque constant K T , speed induced voltage constant Ke , motor shaft viscous drag coefficient D, rotor inertia J, and the like. Is calculated.

舵角速度推定手段52をモータの電気的関係式から舵角
速度を求める構成によって実現した場合の機能的構成例
が第5図に示されている。
FIG. 5 shows an example of a functional configuration in the case where the steering angular velocity estimating means 52 is realized by a configuration for obtaining the steering angular velocity from the electrical relational expression of the motor.

モータの速度起電力定数をKe,モータの電機子抵抗を
Rとすると次式が成立する。
The speed electromotive force constant of the motor K e, the armature resistance of the motor is R following equation is established.

v−Ke=iaR これにより次式を得る。v−K e = i a R This gives the following equation.

上式の演算が第5図の構成によって行なわれる。 The operation of the above equation is performed by the configuration of FIG.

このようにして舵角速度推定手段52から得られる推定
速度 はロウ・パス・フィルタ手段57を通して出力される。そ
して,推定速度 (ロウ・パス・フィルタ手段57を通った後の推定速度も
同じ符号 で表わす)は微分演算部53で微分されることにより推定
加速度 に変換され,また積分演算部54で積分されることにより
推定角度位置 に変換される。微分演算部53から得られる推定加速度 もまた,ロウ・パス・フィルタ手段58によりフィルタリ
ングされ,さらに不感帯主案59を通して出力される(こ
のフィルタリング後の推定加速度および不感帯を通した
のちの推定加速度も符号 で表わす)。
The estimated speed obtained from the steering angle speed estimation means 52 in this way Is output through the low pass filter means 57. And the estimated speed (Estimated speed after passing through low pass filter means 57 is the same sign ) Is the estimated acceleration obtained by differentiating the differential operation unit 53. And integrated by the integration operation unit 54 to obtain the estimated angular position. Is converted to Estimated acceleration obtained from differential operation unit 53 Are also filtered by the low pass filter means 58 and output through the dead band scheme 59 (the estimated acceleration after filtering and the estimated acceleration after passing through the dead band ).

このようにして,モータ10の加速度,速度および位置
が推定されることになる。微分演算部53,積分演算部54
を用いずにオブザーバによって直接に加速度,位置を推
定するようにすることもできる。
Thus, the acceleration, speed, and position of the motor 10 are estimated. Differential operation unit 53, integral operation unit 54
The acceleration and the position can be directly estimated by the observer without using.

ロウ・パス・フィルタ手段55および56は,検出モータ
電圧v,検出モータ電流iaに含まれているPWMキャリア周
波数帯(一例を挙げれば20KHz前後である)もしくは離
散値系の制御を行なう場合のナイキスト周波数帯(一例
を挙げれば1KHz程度)またはそれ以上の周波数のノイズ
成分を除去するものである。
Low-pass filter means 55 and 56, detects the motor voltage v, detected motor current i PWM carrier frequency bands contained in a (a 20KHz longitudinal one example) or in the case of performing control of the discrete value system It removes noise components in the Nyquist frequency band (about 1 KHz in one example) or higher.

また,ロウ・パス・フィルタ手段57,58はモータのト
ルク・リップル等に基づく比較的低周波数域(たとえば
100Hz程度)のノイズ成分を除去するものである。因み
に,推定速度 推定加速度 の周波数は,一例を挙げれば20〜30Hz程度であるので,
上記のノイズの除去は充分に可能である。
Further, the low pass filter means 57, 58 is provided in a relatively low frequency range (for example, based on the torque ripple of the motor).
(About 100 Hz). Incidentally, the estimated speed Estimated acceleration Is about 20 to 30Hz, for example.
The above-described noise can be sufficiently removed.

このように,検出された電圧vおよび電流iaに含まれ
る比較的高周波のノイズがフィルタ手段55,56によっ
て,速度および加速度の演算にさいしては比較的低周波
のノイズがフィルタ手段57,58によってそれぞれ除去さ
れるので,ノイズによる推定速度,推定加速度の誤差が
低減され,精度の高い推定速度,加速度が得られる。
Thus, a relatively high-frequency noise filter means 55 and 56 included in the detected voltage v and current i a, the time of calculation of the velocity and acceleration relatively low frequency noise filter means 57 and 58 Therefore, errors in estimated speed and estimated acceleration due to noise are reduced, and highly accurate estimated speed and acceleration can be obtained.

これらのフィルタ手段55〜58はもちろんソフトウェア
により実現される。
These filter means 55 to 58 are of course realized by software.

好ましくは,推定舵角加速度 を算出する微分演算部53に設けられたロウ・パス・フィ
ルタ手段58には舵角速度推定手段52で演算された推定速
が与えられ,このロウ・パス・フィルタ手段58はそのカ
ットオフ周波数が推定速度 に応じて,推定速度 が速くなればカットオフ周波数が高くなり,遅くなれば
低くなるように変化する構成とする。このような構成の
ロウ・パス・フィルタ手段はコンピュータ・ソフトウェ
アにより容易に実現できる。
Preferably, the estimated steering angular acceleration The low-pass filter means 58 provided in the differential operation unit 53 for calculating the estimated velocity calculated by the steering angular velocity estimation means 52 And the low-pass filter means 58 has a cutoff frequency whose estimated speed is Estimated speed according to , The cutoff frequency increases as the speed increases, and decreases as the speed decreases. The low pass filter means having such a configuration can be easily realized by computer software.

ノイズの一種の電流リップルは,その基本周波数がモ
ータの回転速度に比例する。カットオフ周波数を一定値
に固定したロウ・パス・フィルタ手段を用いると,モー
タの回転速度が小さいときに発生する低周波電流リップ
ルによるノイズ(特にカットオフ周波数よりも低い周波
数のノイズ)を除去することが難しく,特に,加速度推
定演算においては速度推定値を微分するため,この電流
リップルによるノイズにより推定誤差が発生し,この誤
差を含んだ加速度推定値を用いて加速度補償(慣性補
償)を行なうと,操舵時フィーリングの悪化を招くおそ
れがある。
The current ripple, a kind of noise, has a fundamental frequency proportional to the rotation speed of the motor. Using low-pass filter means with a fixed cut-off frequency at a fixed value eliminates noise (particularly noise at frequencies lower than the cut-off frequency) due to low-frequency current ripples generated when the motor rotation speed is low. It is difficult to perform the acceleration estimation calculation. In particular, since the speed estimation value is differentiated, an estimation error occurs due to the noise due to the current ripple, and acceleration compensation (inertial compensation) is performed using the acceleration estimation value including the error. This may lead to deterioration of steering feel.

上記のような構成によると加速度演算におけるロウ・
パス・フィルタ手段のカットオフ周波数を,速度推定値
に基づいて変化させるようにしているので,モータの回
転速度に応じて周波数が変化する電流リップルによるノ
イズを最適に除去できるようになり,電流リップルが原
因で発生する加速度推定値の誤差を低減できる。このよ
うにして得られた加速度値を用いて慣性補償を行なうこ
とにより,操舵時フィーリングの改善のみならず制御性
能の向上が達成できる。
According to the configuration as described above, the low
Since the cut-off frequency of the pass filter means is changed based on the estimated speed, noise due to current ripple whose frequency changes according to the rotation speed of the motor can be optimally removed, and the current ripple can be reduced. The error of the estimated acceleration value generated due to the above can be reduced. By performing inertia compensation using the acceleration value thus obtained, not only the feeling during steering but also the control performance can be improved.

ロウ・パス・フィルタ手段57のカットオフ周波数も推
定速度 に応じて変化させるようにしてもよいのはいうまでもな
い。
The cutoff frequency of the low pass filter means 57 is also estimated speed Needless to say, it may be changed in accordance with.

不感帯手段59は,その入力である推定加速度の値が零
を中心として所定の微小範囲にあるときには,推定加速
度として零を出力し,上記の微小範囲外にあるときには
算出された推定加速度に対応した値(ブロック59内のグ
ラフに示すように零から徐々に増加し,入力がある程度
大きいところでは入力と同じ値となるような値)を出力
するものである。
The dead zone means 59 outputs zero as the estimated acceleration when the value of the input estimated acceleration is within a predetermined minute range around zero, and responds to the calculated estimated acceleration when the value is outside the above minute range. A value (a value that gradually increases from zero as shown in the graph in the block 59 and has the same value as the input when the input is somewhat large) is output.

アシスト指令部20の出力には,上述のように,角度位
置,速度および加速度制御のための指令値が加算され
る。この場合,トルクセンサ21の出力にノイズが含まれ
ていると指令値が変動し,これによって検出したモータ
電圧v,モータ電流iにも高周波ノイズが重畳され,これ
らが高周波で微小変動する。この電圧,電流の変動によ
り推定加速度にも微小ノイズが含まれてしまうことにな
る。したがって,この加速度値を用いて加速度補償を行
なうと,トルク・センサ・ノイズと加速度値のノイズの
相互悪影響によりハンドルが微小振動したり,フィーリ
ングに悪影響が発生するおそれがある。
As described above, the command value for controlling the angular position, speed, and acceleration is added to the output of the assist command unit 20. In this case, if noise is included in the output of the torque sensor 21, the command value fluctuates, and high-frequency noise is also superimposed on the detected motor voltage v and motor current i, which slightly fluctuate at high frequency. Due to the fluctuation of the voltage and the current, a minute noise is included in the estimated acceleration. Therefore, if acceleration compensation is performed using this acceleration value, the steering wheel may vibrate minutely or the feeling may be adversely affected due to the mutual adverse effect of the torque sensor noise and the acceleration value noise.

この実施例では,算出された加速度が所定の微小範囲
にあるときには加速度を零として出力する不感帯手段59
を設けているので,トルク・センサ・ノイズに起因する
加速度算出値に含まれるノイズを除去することができ,
加速度補償を行なう場合,ハンドルが微小振動したり,
フィーリングが悪化したりすることを著しく低減または
消滅させることができる。また,算出された加速度が上
記の微小範囲外のときには,算出された加速度に応じた
値(ほぼ算出されたそのままの値)が不感帯手段59から
出力されるので,上記のような不感帯を付加しても加速
度補償の本来の目的を充分達成することができる。
In this embodiment, when the calculated acceleration is within a predetermined minute range, the dead zone means 59 for outputting the acceleration as zero.
The noise included in the calculated acceleration value due to the torque sensor noise can be removed.
When performing acceleration compensation, the handle may vibrate slightly,
Deterioration in feeling can be significantly reduced or eliminated. When the calculated acceleration is outside the above-mentioned minute range, a value corresponding to the calculated acceleration (almost calculated value as it is) is output from the dead zone means 59, so that the dead zone as described above is added. However, the original purpose of acceleration compensation can be sufficiently achieved.

さらに好ましくは,舵角速度推定手段52および加速度
を演算する微分演算部53にリミッタ手段をそれぞれ設け
る。これらのリミッタ手段は推定速度,推定加速度の変
化率が理論的に考えられる範囲を越えようとするとき
に,その範囲内に抑える働きをするものである。リミッ
タ手段もソフトウェアにより実現できる。
More preferably, limiter means are provided in the steering angular velocity estimating means 52 and the differential calculating section 53 for calculating acceleration, respectively. These limiter means function to suppress the rate of change of the estimated speed and the estimated acceleration beyond the theoretically conceivable ranges. The limiter means can also be realized by software.

モータ1回転当りのモータ電流リップル数が小さく,
かつリップルの振幅が大きいときにはこの電流リップル
が低周波ノイズとなる。ロウ・パス・フィルタ手段によ
りこのノイズを低減させるためにそのカットオフ周波数
を低くすると,速度,加速度の周波数帯の位相遅れが大
きくなる。この位相の遅れた速度,加速度を用い速度補
償,加速度補償を行なおうとすると発振するおそれがあ
る。
The number of motor current ripples per motor rotation is small,
When the amplitude of the ripple is large, this current ripple becomes low frequency noise. If the cut-off frequency is reduced to reduce this noise by the low-pass filter means, the phase lag in the frequency band of velocity and acceleration increases. If speed compensation and acceleration compensation are performed using the speed and acceleration with a delayed phase, oscillation may occur.

上述のようなリミッタ手段を設けることにより,低周
波数の電流リップルによる速度,加速度推定値における
ノイズを低減できるとともに,ロウ・パス・フィルタ手
段57,58等のカットオフ周波数を高めに設定しておくこ
とが可能で,速度,加速度推定値の位相遅れを最少限に
抑えることが可能となる。これにより,発振の抑制と制
御性の向上を達成できる。
By providing the above-mentioned limiter means, it is possible to reduce noise in the estimated value of speed and acceleration due to low-frequency current ripple, and to set a high cut-off frequency of the low-pass filter means 57 and 58. It is possible to minimize the phase lag of the estimated speed and acceleration values. Thereby, oscillation can be suppressed and controllability can be improved.

推定されかつノイズ成分が除去された位置 および速度 は舵角速度等の負帰還を行なう粘性指令部30に,推定さ
れかつノイズ成分が除去されさらに不感帯手段を通った
加速度 は舵角加速度の正帰還を行なう慣性補償部40にそれぞれ
与えられ,モータ10の位置,速度および加速度制御のた
めに用いられる。これらの制御のうちいずれか1つまた
は2つを行なってもよく,全部を行なってもよい。
Estimated location from which noise components have been removed And speed Is the acceleration that has been estimated and noise components have been removed, and that has passed through the dead zone means, Are provided to the inertia compensator 40 for performing positive feedback of the steering angular acceleration, and are used for controlling the position, speed and acceleration of the motor 10. Any one or two of these controls may be performed, or all of them may be performed.

粘性指令部30は基本的には舵角の中立位置へ戻す力,
すなわち復元力を生じさせるものである。推定された速
は粘性補償値指示関数部31に与えられ,この関数部31は
速度 が大きいほど絶対値が大きくかつ逆方向のトルクを発生
させる指令値を出力する。一方,車速センサ22によって
検出された車両VSは車速演算定数関数部34に与えられ,
この関数部34は車両VSが大きいほど大きな定数を出力す
る。この車速演算定数は乗算演算部35(これについては
後述する)を経て乗算演算部32において関数部31から出
力される指令値に乗算される。この乗算結果は粘性指令
出力指令部33を経て,アシスト指令部20から出力される
基準電流指令値から減算されることになる。このように
して,粘性指令部30の出力は舵角速度 が大きいほどアシスト指令部20の出力をより大きく減ら
すように働く。また車速VSが大きくなるほどより大きな
定数が掛けられるために大きくなり,粘性制動の効果は
大きくなる。これによって高車速時ほど不安定になる傾
向にある手放し戻り時の不安定を抑え,良好なハンドル
・フィーリングが得られる。また低車速時には粘性を減
らせるような補償が働くことになりハンドルの粘性感を
減らせることができ良好なフィーリングが得られること
になる。
The viscosity command unit 30 basically has a force for returning the steering angle to the neutral position,
That is, a restoring force is generated. Estimated speed Is given to the viscosity compensation value indicating function unit 31, and this function unit 31 Is larger, the absolute value is larger and a command value for generating a torque in the reverse direction is output. On the other hand, the vehicle V S detected by the vehicle speed sensor 22 is given to the vehicle speed calculating constant function unit 34,
The function unit 34 outputs a large constant as the vehicle V S is large. The vehicle speed calculation constant is multiplied by a command value output from the function unit 31 in the multiplication calculation unit 32 via a multiplication calculation unit 35 (this will be described later). The result of the multiplication is subtracted from the reference current command value output from the assist command unit 20 via the viscosity command output command unit 33. Thus, the output of the viscosity command unit 30 is the steering angular velocity The greater the is, the more the output of the assist command unit 20 is reduced. Also, the larger the vehicle speed V S, the larger the constant is multiplied, the larger the value, and the greater the effect of viscous braking. This suppresses the instability at the time of returning from the vehicle, which tends to become unstable at higher vehicle speeds, and provides a good handle feeling. Further, at low vehicle speed, compensation for reducing the viscosity works, so that the sense of viscosity of the steering wheel can be reduced and a good feeling can be obtained.

また,推定された舵角位置 は乗算定数関数部36に与えられる。この関数部36は舵角
位置の絶対値が大きいほど小さな定数を出力し,この定
数は関数部34から出力される上記定数と乗算演算部35で
乗算され,この結果が乗算演算部32に与えられることに
なる。一方,粘性指令出力指令部33は,操舵トルクVT
所定値以下でかつ操舵角速度 が所定値以上のとき,ステアリング系の手放し状態と判
定し,この場合にのみ乗算演算部32の出力をアシスト指
令部20の出力から減算させ,それ以外は粘性指令部30の
出力を零とする。このようにして,粘性指令部30の出力
は手放し状態時にのみ出力され,その大きさは舵角 の絶対値が小さいほど大きい値になる。したがって手放
し時においてハンドルが中立付近で不安定になるのを粘
性制動によって抑えることができる。しかも制動の効き
始めは比較的大きい舵角であるためこのときは制動力は
小さく,中立付近に近づくにしたがい大きな制動力を得
られるため中立位置への収束のし方が自然になる。
In addition, the estimated steering angle position Is given to the multiplication constant function part 36. The function unit 36 outputs a smaller constant as the absolute value of the steering angle position increases, and the constant is multiplied by the constant output from the function unit 34 in the multiplication operation unit 35, and the result is given to the multiplication operation unit 32. Will be done. On the other hand, the viscosity command output command section 33 indicates that the steering torque VT is less than a predetermined value and the steering angular velocity Is greater than or equal to a predetermined value, it is determined that the steering system has been released, and only in this case, the output of the multiplication operation unit 32 is subtracted from the output of the assist command unit 20, and otherwise, the output of the viscosity command unit 30 is set to zero. . In this way, the output of the viscosity command unit 30 is output only in the hand-released state, and its magnitude is determined by the steering angle. Is smaller as the absolute value of is smaller. Therefore, it is possible to prevent the steering wheel from becoming unstable near the neutral position by releasing the hand by viscous braking. In addition, at the beginning of the braking effect, the steering angle is relatively large, so the braking force is small at this time. As the vehicle approaches the neutral position, a large braking force can be obtained, so that the convergence to the neutral position becomes natural.

上述した機能ブロック31,32,33,34による粘性補償の
みを行なってもよく,機能ブロック31,32(35),33,36
による粘性補償のみを行なってもよく,これらすべての
粘性補償を行なってもよい。
Only the viscosity compensation by the functional blocks 31, 32, 33, and 34 described above may be performed, and the functional blocks 31, 32 (35), 33, and 36 may be used.
May be performed, or all of these may be performed.

慣性補償部40はモータ10のロータ慣性があたかも小さ
くなったかのように制御するもので,急ハンドル時にモ
ータ10がハンドルの回転に追従しないことにより生じる
重さを解消したり,手放し時の戻りスピードを早くした
りするように作用する。推定された舵角加速度 は慣性補償値指令関数部41に与えられ,この関数部41か
ら出力される指令値に乗算演算部42で適当な定数が重じ
られることにより得られる指令値がアシスト指令部20の
基準電流指令値に加算される。
The inertia compensator 40 controls the rotor inertia of the motor 10 as if it had become smaller. The inertia compensator 40 eliminates the weight caused by the motor 10 not following the rotation of the steering wheel at the time of sudden steering, and reduces the return speed when releasing. It acts as if to be faster. Estimated steering angle acceleration Is given to an inertia compensation value command function section 41, and a command value obtained by multiplying a command value output from the function section 41 by an appropriate constant in a multiplication operation section 42 is a reference current command of the assist command section 20. Is added to the value.

第6図は第2の発明の実施例を示している。第1図に
示すものと同一物には同一符号を付し,説明を省略す
る。第1図との対比で述べると,第6図では印加電圧検
出部51は設けられていない。舵角速度推定手段52Aに
は,上述の検出電機子電流iaがロウ・パス・フィルタ手
段56を介して与えられるとともに,アシスト指令部20か
ら出力される電流指令値idが与えられている。電流指令
値idとしては,図示のようにアシスト指令部20の基準電
流指令値に粘性指令部30の指令値を加えた値のみなら
ず,上記基準電流指令値,または電流制御部60に与えら
れる目標電流指令値を用いてもよい。
FIG. 6 shows an embodiment of the second invention. The same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In comparison with FIG. 1, the applied voltage detecting section 51 is not provided in FIG. The steering angular velocity estimating unit 52A, the detection armature current i a described above with given through the low-pass filter means 56, the current command value i d output from the assist command section 20 is provided. The current command value i d, not only the value plus the command value of the viscous command section 30 to the reference current command value of an assist command section 20 as illustrated, applied to the reference current command value or the current control unit 60, May be used.

舵角速度推定手段52Aの機能ブロック構成は第4図に
示すものと同じであるが,入力および各ブロックのパラ
メータの値が異なるものとなっている。この機能ブロッ
クは次の演算を行なうようにそのパラメータが上述した
モータ10の内部パラメータにしたがって決定される。
The functional block configuration of the steering angular velocity estimating means 52A is the same as that shown in FIG. 4, but the input and parameter values of each block are different. In this functional block, its parameters are determined according to the above-described internal parameters of the motor 10 so as to perform the next operation.

推定誤差を とする となるようにFを決める。 The estimation error To be Determine F so that

舵角速度推定手段52Aおよび微分演算部53に対してロ
ウ・パス・フィルタ手段57,58が設けられ,速度および
加速度の推定演算において低周波ノイズの除去が行なわ
れるのは上述した第1発明の実施例と同じである。ま
た,不感帯手段59も設けられ,推定加速度が微小範囲に
あるときのノイズ成分の除去が達成されるのも第1発明
の実施例と同じである。
The low-pass filter means 57 and 58 are provided for the steering angular velocity estimating means 52A and the differential calculating unit 53, and the low frequency noise is removed in the speed and acceleration estimating calculation. Same as the example. In addition, a dead zone means 59 is also provided, and the removal of noise components when the estimated acceleration is in a minute range is achieved similarly to the first embodiment of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は第1の発明の実施例の電動式パワー・ステアリ
ング装置の構成を示す機能ブロック図である。 第2図はパワー・ステアリング機械系の一例を示す構成
図である。 第3図は操舵トルクおよび車両速度に基づいて基準電流
指令値を求めるためのグラフである。 第4図は第1図に示す舵角速度推定手段の構成を示す機
能ブロック図である。 第5図は舵角速度推定手段の他の構成例を示す機能ブロ
ック図である。 第6図は第2の発明の実施例の電動式パワー・ステアリ
ング装置の構成を示す機能ブロック図である。 10……操舵アシスト・モータ, 20……アシスト指令部, 21……トルク・センサ, 22……車速センサ, 30……粘性指令部, 40……慣性補償部, 51……印加電圧検出部, 52,52A……舵角速度推定手段, 53……微分演算部, 55,56,57,58……ロウ・パス・フィルタ手段, 59……不感帯手段, 66……電機子電流検出部。
FIG. 1 is a functional block diagram showing a configuration of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the first invention. FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of a power steering mechanical system. FIG. 3 is a graph for obtaining a reference current command value based on a steering torque and a vehicle speed. FIG. 4 is a functional block diagram showing the configuration of the steering angular velocity estimating means shown in FIG. FIG. 5 is a functional block diagram showing another configuration example of the steering angular velocity estimating means. FIG. 6 is a functional block diagram showing a configuration of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the second invention. 10 ... steering assist motor, 20 ... assist command section, 21 ... torque sensor, 22 ... vehicle speed sensor, 30 ... viscosity command section, 40 ... inertia compensation section, 51 ... applied voltage detection section, 52, 52A: steering angular velocity estimating means, 53: differential operation section, 55, 56, 57, 58 ... low pass filter means, 59 ... dead zone means, 66: armature current detecting section.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】操舵トルク検出値,車速検出値等に基づい
て操舵アシスト・モータを制御し,操舵アシスト・トル
クを発生する電動式パワー・ステアリング装置におい
て, 上記操舵アシスト・モータの印加電圧を検出する手段, 上記操舵アシスト・モータに流れる電流を検出する手
段, 上記の検出電圧および検出電流を用いて,上記モータの
少なくとも加速度を算出する手段,ならびに 算出された加速度が所定の微小範囲にあるときには加速
度を零として出力し,上記微小範囲外にあるときには算
出された加速度に応じた値を出力する不感帯手段, を備えたことを特徴とする電動式パワー・ステアリング
装置。
An electric power steering device for controlling a steering assist motor based on a detected steering torque value, a detected vehicle speed, and the like to generate a steering assist torque, detects a voltage applied to the steering assist motor. Means for detecting the current flowing through the steering assist motor, means for calculating at least the acceleration of the motor using the detected voltage and the detected current, and when the calculated acceleration is within a predetermined minute range. An electric power steering device, comprising: dead zone means for outputting acceleration as zero and outputting a value corresponding to the calculated acceleration when the acceleration is outside the minute range.
【請求項2】操舵トルク検出値,車速検出値等に基づい
て操舵アシスト・モータを制御し,操舵アシスト・トル
クを発生する電動式パワー・ステアリング装置におい
て, 上記操舵アシスト・モータに電流指令値を与える手段, 上記操舵アシスト・モータに流れる電流を検出する手
段, 上記電流指令値および検出電流値を用いて,上記モータ
の少なくとも加速度を算出する手段,ならびに 算出された加速度が所定の微小範囲にあるときには加速
度を零として出力し,上記微小範囲外にあるときには算
出された加速度に応じた値を出力する不感帯手段, を備えたことを特徴とする電動式パワー・ステアリング
装置。
2. An electric power steering system for controlling a steering assist motor based on a detected steering torque value, a detected vehicle speed value, and the like to generate a steering assist torque, wherein a current command value is supplied to the steering assist motor. Providing means, means for detecting a current flowing through the steering assist motor, means for calculating at least the acceleration of the motor using the current command value and the detected current value, and the calculated acceleration is within a predetermined minute range. An electric power steering apparatus, comprising: a dead zone means for outputting an acceleration as zero at times and outputting a value corresponding to the calculated acceleration when the acceleration is outside the minute range.
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