JP3228168B2 - Rotational speed detection device and a tire force detector - Google Patents

Rotational speed detection device and a tire force detector

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JP3228168B2
JP3228168B2 JP04610097A JP4610097A JP3228168B2 JP 3228168 B2 JP3228168 B2 JP 3228168B2 JP 04610097 A JP04610097 A JP 04610097A JP 4610097 A JP4610097 A JP 4610097A JP 3228168 B2 JP3228168 B2 JP 3228168B2
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孝治 梅野
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株式会社豊田中央研究所
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Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【発明の属する技術分野】本発明は回転速度検出装置及びタイヤ発生力検出装置に係り、特に、回転体の力学的モデルを用いて構成されたオブザーバにより回転体の瞬時速度を推定する回転速度検出装置及び該装置を用いて車輪に作用する制動力を推定するタイヤ発生力検出装置に関する。 The present invention relates to relates to a rotational speed detecting device and the tire force detecting device, in particular, the rotational speed detection for estimating the instantaneous speed of the rotary member by an observer constituted by using a dynamic model of the rotating body device and a tire force detecting device for estimating the braking force applied to the wheel with the device.

【0002】 [0002]

【従来の技術】従来より、電動機や車両等の回転体の回転速度を検出する方法として、いわゆるパルスエンコーダ、パルスジェネレータといった位置検出器を用いて回転体の回転位置(回転角度)を検出し、検出された回転位置(以下、単に「位置」ともいう)の値に基づいて回転速度を検出する方法がある。 BACKGROUND ART Conventionally, as a method for detecting the rotational speed of the rotating body such as an electric motor or a vehicle to detect so-called pulse encoder, the rotational position of the rotating body by using the position detector such as a pulse generator (rotation angle), detected rotational position (hereinafter, simply referred to as "position") is a method for detecting the rotational speed based on the value of. 一般的には、ある時間周期で位置検出器の値が読み込まれ、その読み込みタイミングにおける検出値と1タイミング前における検出値との差分によって、回転速度(以下、単に「速度」ともいう)が検出される。 In general, there is read the value of the position detector over a time period, by the difference between the detection value of the detection value and the first timing before at the read timing, the rotational speed (hereinafter, simply referred to as "speed") is detected It is.

【0003】しかし、上記方法の場合、本来、連続量である位置が、位置検出器の分解能に規定される離散値で検出されるため、検出速度の時間遅れや量子化ノイズといった問題が生じる。 However, in the above method, originally a continuous amount position is to be detected by the discrete values ​​as defined in the resolution of the position detector, a problem time delay and quantization noise detection speed occurs. さらに、速度が低速になると、位置読み込み周期間で十分なパルス数が得られないため、 Furthermore, when the speed is slow, a sufficient number of pulses is not obtained between the position read period,
上記問題はより深刻なものとなる。 The problem becomes more serious.

【0004】そこで、上記問題を回避するため、回転体のモデルに基づいて、いわゆるオブザーバ(状態観測器)を構成し、該オブザーバによりパルスが来ない間の瞬時速度を推定する「瞬時速度オブザーバ」の手法が提案されている(今野,堀:「高次外乱補償機能を有する瞬時速度オブザーバ」,電気学会論文誌D,112,No6,平成4 年)。 [0004] In order to avoid the above problems, based on the model of the rotating body, constitutes a so-called observer (state observer), estimates the instantaneous velocity between the pulse does not come by the observer "instantaneous speed observer" techniques have been proposed (Konno, Hori: "instantaneous speed observer with a higher-order disturbance compensation function", the Institute of electrical Engineers Journal D, 112, No6, 1992). 以下、本手法について説明する。 The following describes this method. なお、上記文献記載の本手法は、電動機制御における速度検出について述べられているので、以下の説明では回転体を電動機として説明する。 The present method of the literature, since those described for velocity detection in the motor control, in the following description explaining a rotating member as an electric motor.

【0005】図5には、瞬時速度オブザーバ10の構成、電動機12及び位置検出器14が示されている。 [0005] FIG. 5 is a configuration of the instantaneous speed observer 10, the electric motor 12 and the position detector 14 is shown. 同図に示すように、入力された電流iにより回転駆動した電動子の位置を求めるとき、電動機12は、電流iから電動子の駆動トルクへの変換係数を示すトルク係数K As shown in the figure, when determining the position of the armature which is rotated by the input current i, the electric motor 12, the torque coefficient indicates a transform coefficient to the drive torque of the armature from the current i K
と、該駆動トルク及び電動子に外部から作用する外乱トルクT dの加算要素と、電動子の慣性J及び積分要素1 When the addition elements of the disturbance torque T d applied from the outside to the driving torque and the electric element, the inertia J and an integral element of the armature 1
/sからなる変換要素(1/Js)と、積分要素1/s / Transformed elements (1 / Js) consisting of s, the integral element 1 / s
と、により表される。 When, as represented by. なお、sはラプラス変換の演算子に相当している。 Incidentally, s is equivalent to the operator of Laplace transformation.

【0006】この電動機12の作用を説明すると、まず電流iを入力すると、電流iのエネルギーは、電動子の駆動トルク(Ki)に変換される。 [0006] In operation of the motor 12, the first input current i, the energy of the current i is converted to driving torque of the armature (Ki). この駆動トルクに対し、電動機外部から作用する外乱トルクT dが加わると、実際に電動子に作用するトルクは全トルクT mとなる。 For this driving torque, the disturbance torque T d applied from the electric motor externally applied torque acting on actual electric element becomes total torque T m. 次に、演算要素(1/Js)を慣性Jの逆数(1/ Next, the inverse of the operation element (1 / Js) of inertia J (1 /
J)と積分要素(1/s)とに分解して考えると、全トルクT mは、(1/J)により電動子の回転角速度に変換され、さらに、この回転角速度は積分要素(1/s) Given decomposed into J) and the integral element and (1 / s), the total torque the T m, (1 / J) by being converted into a rotational angular velocity of the armature, further, the rotational angular velocity integration element (1 / s)
により電動子の回転速度ωに変換される。 It is converted into the rotational speed of the armature ω by. そして、回転速度ωは、後段の積分要素(1/s)により連続量としての実際の回転位置に変換される。 Then, the rotational speed ω is converted to the actual rotational position of the continuous quantity by subsequent integration element (1 / s).

【0007】電動子の実際の回転位置は、位置検出器1 [0007] The actual rotational position of the armature, the position detector 1
4により離散値の回転位置θ(パルス計数値)として位置読み取り周期T 1毎に検出される。 4 by being detected at each position read period T 1 as the rotational position of the discrete value theta (pulse count).

【0008】瞬時速度オブザーバ10は、上記した電動機12の等価モデル16を有しており、この等価モデル16は、トルク係数K n (トルク係数Kのノミナル値を意味する)の定数器20と、駆動トルクの演算値及び外乱トルクの推定値を加算する加算器22と、電動子に作用する全トルクの推定値に対して(1/J n s)を演算する演算器24(J nは慣性Jのノミナル値)と、演算器24の演算結果に対して(1/s)を演算する積分器26と、から構成される。 [0008] Instantaneous speed observer 10 has an equivalent model 16 of the motor 12 described above, the equivalent model 16 includes a constant 20 of the torque coefficient K n (meaning the nominal value of the torque coefficient K), an adder 22 for adding the estimated value of the calculated value and the disturbance torque of the drive torque, calculator 24 (J n inertia for calculating a (1 / J n s) with respect to the estimated value of the total torque acting on the armature and J nominal value), an integrator 26 for computing the (1 / s) with respect to the operation result of the arithmetic unit 24, and a. なお、図5の瞬時速度オブザーバ10では、回転速度ωの推定値、回転位置θの推定値、外乱トルクT dの推定値及び全トルクT mの推定値を、各変数に∧を付与した変数で表している。 In the instantaneous speed observer 10 of FIG. 5, the estimated value of the rotation speed omega, the estimated value of the rotational position theta, an estimate of the disturbance torque T d and the estimated value of the total torque T m, was applied a ∧ to each Variable It is represented by.

【0009】等価モデル16では、電流i及び外乱トルクの推定値の入力により、制御系の制御周期T 2毎に演算器24が電動子の速度の推定値を出力し、さらに積分器26が位置の推定値を出力する。 [0009] In the equivalent model 16, the input of the estimated value of the current i and the disturbance torque, calculator 24 outputs an estimate of the speed of the armature in each control cycle T 2 of the control system, further integrator 26 is positioned and it outputs the estimated value. すなわち、等価モデル16によれば、制御周期T That is, according to the equivalent model 16, the control period T 2毎に上記推定値を出力するので、位置検出器14の読み取り周期T 1の間の位置情報が得られない間でも位置及び速度の推定値を得ることができる。 Since outputs the estimated value for each 2, it is possible to obtain an estimate of the position and speed between the position information between the read period T 1 of the position detector 14 can not be obtained.

【0010】さらに、瞬時速度オブザーバ10は、等価モデル16により演算された位置の推定値と位置検出器14により検出された位置θとの偏差Δθを演算する偏差器28と、演算されたΔθに基づいて、読み取り周期T 1毎に、等価モデル16で用いられる外乱トルクの推定値及び該等価モデル16で推定される速度の推定値を修正するためのゲインを各々演算する修正ゲイン演算部18と、を備えている。 Furthermore, the instantaneous speed observer 10 includes a deviation device 28 for calculating the deviation Δθ between θ detected position by the position detector 14 and the estimated value of the computed position by equivalent model 16, on the calculated Δθ based on, for each reading cycle T 1, and correction gain calculation unit 18 for each calculating the gain for correcting the estimated value of the speed that is estimated by the estimated value and the equivalent model 16 of the disturbance torque to be used in the equivalent model 16 , and a.

【0011】瞬時速度オブザーバ10では、修正ゲイン演算部18により演算されたゲインにより外乱トルクの推定値及び速度の推定値が、Δθが零に一致するように修正されるので、等価モデル16の各推定値は、現実の電動機12の各出力値と略一致するようになり、よって、回転速度及び外乱トルクの正確な推定が可能となる。 [0011] At the instant speed observer 10, the estimated value and the estimated value of the velocity disturbance torque by the gain calculated by the corrected gain calculator 18, since it is modified so Δθ is equal to zero, each of the equivalent model 16 estimate, become substantially coincides with the output value of the real motor 12, therefore, it is possible to accurately estimate the rotational speed and the disturbance torque.

【0012】図5の瞬時速度オブザーバ10として、上記文献には、2つの態様が示されている。 [0012] as an instantaneous velocity observer 10 of FIG. 5, the above references, two aspects are shown. 第1の態様は「位置読み込み形」であり、第2の態様は「平均速度読み込み形」である。 The first aspect is the "position read type", the second embodiment is "average speed read type". 以下、各態様についてさらに詳細に説明する。 It will be described in more detail for each aspect.

【0013】まず、第1の態様「位置読み込み形」について説明する。 [0013] First, a description will be given of a first embodiment "position read-shaped". 図6には、位置θに対応するパルス計数値、位置検出器14による位置の読み込みタイミング、 Figure 6 is a pulse count corresponding to the position theta, timing for reading position by the position detector 14,
及び制御周期が示されている。 And the control period are shown. ここで、読み取り周期T Here, the read period T
1と制御周期T 2との間には、 T 1 = mT 2 ,mは整数 (1) という関係があるものとする。 Between 1 and the control period T 2, T 1 = mT 2 , m is assumed that there is relationship integer (1). 読み取り周期T 1は、速度分解能が十分得られるように数[ms]〜数十[m Reading cycle T 1, the number as velocity resolution can be obtained sufficiently [ms] ~ several tens [m
s]に設定されている。 s] is set to. また、本手法では、DSP(Di Further, in this method, DSP (Di
gital Signal Processor)などの高速の演算デバイスの使用を前提としているので、制御周期T 2は数十[μ Since assumes the use of high-speed computing device gital Signal Processor), etc., the control period T 2 are tens [mu
s]程度となる。 s] a degree. なお、第1の態様では、位置検出器1 In the first embodiment, the position detector 1
4から発生するパルスの間隔は、制御周期T 2よりも短いと仮定している。 Pulse interval generated from 4 assumes shorter than the control period T 2.

【0014】位置検出器14の読み込み周期内では、時間tは、 t = jT 1 +kT 2 ,0≦k<m (2) となる。 [0014] In the read cycle of the position detector 14, the time t becomes t = jT 1 + kT 2, 0 ≦ k <m (2). 但し、jは読み取り周期T 1の各区間に順番に付与されたインデックス(番号)、kは読み取り周期T However, j is the index (number) granted sequentially to each section of the reading period T 1, k read period T
1の1区間内で生じたm個の制御周期T 2の各区間に順番に付与されたインデックスである。 The m each section of the control period T 2 of the occurring within 1 of the first interval is an index assigned to the order. j、kを指定すると、(2) 式より時間tが定まるので、以下では、時間t j, if you specify k, (2) since the time t is determined from the equation, in the following, the time t
における一般の変数f(t)をf[j,k]と表すことにする。 Common variables f a (t) will be expressed as f [j, k] in. なお、f[j,m]=f[j+1,0]となるので、(2)式では、kの定義域に0を含ませている。 Since the f [j, m] = f [j + 1,0], which included a 0 in the equation (2), the domain of k.

【0015】また、回転速度の推定のためには、制御周期T 2毎に外乱の推定値が必要となるが、簡単のため、 Further, for the estimation of the rotation speed is the estimated value of the disturbance in each control period T 2 is required, for simplicity,

【0016】 [0016]

【数1】 [Number 1]

【0017】と仮定する。 It is assumed that the [0017]. (3) 式は、間隔T 2において外乱が一定値をとることを意味している。 (3) means that the disturbance takes a constant value in the interval T 2. この仮定はT This assumption is T
2が十分短い場合には、有効な近似となる。 If 2 is sufficiently short, it is an effective approximation.

【0018】ここで、時点[j,k]で電動子に作用する全トルクT m [j,k]の推定値は、定数器20及び加算器22により、 [0018] Here, the time [j, k] total torque acting on the electric element in T m [j, k] estimates of, the constant 20 and the adder 22,

【0019】 [0019]

【数2】 [Number 2]

【0020】と演算される。 [0020] and is calculated. 但し、i[j,k]は、時点[j,k]での電流値である。 However, i [j, k] is the current value at the time [j, k]. そこで、演算器24 Accordingly, the calculator 24
が、全トルクの推定値を台形積分することにより、次式のような速度の推定値を得る。 But by trapezoidal integration of the estimated value of the total torque, obtain an estimate of the velocity as follows.

【0021】 [0021]

【数3】 [Number 3]

【0022】次に、積分器26が(5) 式の速度推定値を台形積分することにより、次式のような位置の推定値を得る。 Next, by the integrator 26 is trapezoidal integration the expression (5) speed estimation value, obtain an estimate of the position, such as:.

【0023】 [0023]

【数4】 [Number 4]

【0024】なお、(5) 、(6) 式の台形積分は、上述したように制御周期T 2毎に行われる。 [0024] Incidentally, (5), (6) trapezoidal integration of the expression is performed for each control period T 2 as described above.

【0025】次に、(5) 式による速度ω[j,m]の推定値(∧付)及び(6) 式による位置θ[j,m]の推定値(∧付)には、推定誤差が含まれているので以下のように修正を行う。 Next, the speed of (5) omega [j, m] estimated value of the estimated value of the position by (∧ w) and (6) theta [j, m] (w ∧) is the estimation error because it contains make modifications in the following manner.

【0026】[j,m]の時点において、位置検出器1 [0026] [j, m] at the time of a position detector 1
4の読み込みにより正確な位置θ[j,m]=θ[j+ Exact position by loading 4 θ [j, m] = θ [j +
1,0]がわかるので、偏差器28により位置の推定誤差 Since 1,0] is known, the estimated error of the position by the deviation 28

【0027】 [0027]

【数5】 [Number 5]

【0028】が得られる。 [0028] obtain. そこで、この推定誤差が生じる原因を、推定外乱ベクトルの初期値T d [j,0] Therefore, the cause of this estimation error occurs, the initial value T d of the estimated disturbance vector [j, 0]
(∧付)及び速度推定値の初期値ω[j,0](∧付) The initial value ω [j, 0] of (∧ with) and the speed estimated value (with ∧)
の誤差によるものと考える。 Think of to be due to error. Δθを各初期値誤差に分けて書くと次式のように表せる。 Write Δθ is divided into each initial value error and can be expressed as the following equation.

【0029】 [0029]

【数6】 [6]

【0030】である。 [0030] a. ここに、λは誤差Δθを各初期値誤差に分配するための重み係数ベクトルである。 Here, lambda is the weighting coefficient vector for distributing error Δθ to each initial value error. (8) 式に基づいてx errを計算し、これを以下のように次の速度推定期間[j+1]における初期値の修正に用いる。 (8) The x err calculated based on the equation used to correct the initial value at the next speed estimation period as follows this [j + 1].

【0031】 [0031]

【数7】 [Equation 7]

【0032】である。 [0032] a. 従って、修正演算式は次式のようになる。 Accordingly, modifications arithmetic expression is given by the following equation.

【0033】 [0033]

【数8】 [Equation 8]

【0034】(10)式の演算は、位置検出器14の読み込み周期毎に行う。 [0034] (10) operation of the equation is performed for each reading cycle of the position detector 14. また、同式右辺第2項の係数ベクトルが、修正ゲイン演算部18が演算する修正ゲインに相当する。 The coefficient vector of the equation the second term on the right side is corrected gain calculation unit 18 corresponds to a modification gain calculating.

【0035】なお、上記演算に必要なλは以下のようにして決定する。 [0035] Note that λ required the calculation is determined as follows. 瞬時速度オブザーバ10は、制御理論的観点からみると一種の最小次元オブザーバとみなすことができる。 Instantaneous speed observer 10 can be considered when viewed from the control theory point of view with one minimum dimension observer. すなわち、電動機12の状態量は、位置、速度、外乱の3つであるが、位置は、位置検出器14の読み込み時点でわかるので、速度と外乱のみを推定する最小の構成となっている。 That is, the state of the electric motor 12 is position, velocity, although three of the disturbance, the location, because seen in loading time of the position detector 14, and has a minimum configuration for estimating only the velocity and disturbance.

【0036】この瞬時速度オブザーバ10の推定誤差の収束特性は、 The convergence properties of the estimation error of the instantaneous speed observer 10,

【0037】 [0037]

【数9】 [Equation 9]

【0038】で与えられる。 They are given by [0038]. ここに、A、Cは電動機1 Here, A, C is the electric motor 1
2の物理パラメータで決まる定数、Gはオブザーバゲイン行列、x[j]はシステムの状態変数(∧付きは該状態変数の推定値)である。 Constant determined by two physical parameters, G is the observer gain matrix, x [j] is a system state variable (estimated value of the ∧ with the said state variable).

【0039】オブザーバの極は、次の特性方程式の根として求められる。 The observer of the pole is determined as the root of the following characteristic equation. なお、Iは単位行列である。 Incidentally, I is the identity matrix.

【0040】 |zI−(A−GCA)| = 0 (12) ここで、上記特性方程式の根が、z平面における原点を中心とした半径1の円内に入るようにゲイン行列Gを設計すれば、推定誤差は時間と共に0に収束し、瞬時速度及び外乱を推定できるようになる。 [0040] | zI- (A-GCA) | = 0 (12) where the roots of the characteristic equation, by designing the gain matrix G to fall within the circle of radius 1 centered at the origin in the z-plane if the estimation error converges to 0 with time, it becomes possible to estimate the instantaneous speed and the disturbance. そして、ゲイン行列Gと誤差配分行列λとの間には、G=LK -1 λという関係があるので、この関係からλを決定することができる。 Between the gain matrix G and the error distribution matrix lambda, since there is relationship G = LK -1 lambda, it is possible to determine the lambda from this relationship.

【0041】次に、第2の態様「平均速度読み込み形オブザーバ」について説明する。 Next, a description will be given of the second embodiment "mean velocity reading type observer". 平均速度読み込み形の位置検出器14は、以下で述べるように、エンコーダのパルス間隔(隣接するパルス間の時間間隔)を測定する機能を有しており、測定されたパルス間隔より回転位置θ Average speed reading type position detector 14, as described below, has the function of measuring the pulse interval of the encoder (the time interval between adjacent pulses), the rotational position θ from the measured pulse interval
を求める。 The seek. このように平均速度読み込み形オブザーバでは、パルス間隔毎に位置θを求めるので、パルス間隔をT 1としている。 In this way the average velocity reading type observer, so obtaining the positions θ at every pulse interval, and the pulse interval between T 1. この場合、T 1は可変となる。 In this case, T 1 is made variable. また、 Also,
平均速度読み込み形オブザーバでは、エンコーダのパルス間隔が制御周期T 2より長くなる場合を想定しており、エンコーダパルスが発生した直後の制御時点で推定値の修正を行う。 The average speed reading type observer assumes the case where the pulse interval of the encoder is longer than the control period T 2, to correct the estimated value at the control point immediately after the encoder pulse occurs.

【0042】図7に、平均速度読み込み形オブザーバのタイミングチャートを示す。 [0042] Figure 7 shows a timing chart of the average speed reading type observer. 同図において、エンコーダのパルス間隔を測定するための高速カウンタはパルスの到着と同時にリセットされるものとする。 In the figure, the high-speed counter for measuring the pulse interval of the encoder shall be reset at the same time as the pulse arrival. 高速カウンタによりパルス間隔の測定ができ、また、1パルス当たりの回転角度も予めわかっているので、両者よりその間の平均速度<ω[j+1]>が以下のように計算される。 The high-speed counter can be measured pulse interval, and because known beforehand the rotation angle per one pulse, during which the average speed than both <ω [j + 1]> is computed as follows.

【0043】 [0043]

【数10】 [Number 10]

【0044】そして、パルスの到着直後の制御時点から次のパルスの到着直後の制御時点までの間隔T 1と、その間の平均速度<ω[j+1]>を用いて、時点[j+ [0044] Then, the interval T 1 from the control point in time immediately after the arrival of the pulse to control the time immediately after the arrival of the next pulse, using the average speed of between <ω [j + 1]> , the time [j +
1,0]における位置が、 θ[j+1,0]=θ[j,0]+<ω[j+1]>T 1 (14) で近似できる。 Position in 1,0] is, θ [j + 1,0] = θ [j, 0] + can be approximated by <ω [j + 1]> T 1 (14). この発明では、パルス発生時点と制御時点の時刻のずれは、大きくてT 2程度なので無視できると仮定している。 In this invention, the deviation of the time of the control point and the pulse generation timing assumes negligible because large T 2 degrees.

【0045】(13)、(14)式より、パルスが発生した直後の制御時点での真の回転位置θがわかるので、以後、誤差修正等のアルゴリズムはT 1が変動する以外は前記第1の態様の位置読み込み形の瞬時速度オブザーバ10と全く同じである。 [0045] (13), (14) from the equation, the pulse is found true rotation position θ at the control point immediately after the occurrence, thereafter, the first except algorithm such as error correction is that T 1 is varied it is exactly the instantaneous speed observer 10 of the position read-shaped embodiment of the same.

【0046】ところで、車両の車輪速度を検出するには、現状、以下のような手法が用いられている(例えば、特開平6−92116)。 By the way, in order to detect wheel speeds of the vehicle, current, the following method is used (for example, JP-A-6-92116). すなわち、車軸に取り付けられた、車輪速に比例した周波数成分を持つ交流信号を発生する車輪速センサからの出力波形をパルス波形に整形し、図8に示すように、このパルス信号を用いて、 That is, attached to the axle, the output waveform from the wheel speed sensor for generating an AC signal having a frequency component proportional to the wheel speed shaped into a pulse waveform, as shown in FIG. 8, by using the pulse signal,
決められた制御周期T sに基づくある読み込み区間kで発生したパルス個数N(k)及びサンプルタイミング直前の立ち上がりパルス間隔T w (k)を求める。 Request-determined control period T s pulse number occurred in certain loading period k based on N (k) and sample timing immediately before the rising pulse interval T w (k). そして、次式により区間kでの車輪速度ω(k)を求める。 Then, a wheel speed of the interval k by the following equation ω (k).

【0047】ω(k)=K w・N(k)/T w (k) なお、K wは変換係数である。 [0047] ω (k) = K w · N (k) / T w (k) It should be noted, K w is a conversion coefficient.

【0048】 [0048]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来技術には、以下のような問題がある。 [SUMMARY OF THE INVENTION However, above conventional technique has the following problems.

【0049】まず、上記発明のうち、瞬時速度オブザーバの第1の態様では、位置検出器から発生するパルスの間隔は制御周期T 2より短いものと仮定しているため、 [0049] First, of the above invention, in a first aspect of the instantaneous speed observer, since the interval between pulses generated from the position detector is assumed shorter than the control period T 2,
この仮定が成立しないような低速度域では適用することができない。 It can not be applied in the low speed range such as this assumption does not hold.

【0050】また、瞬時速度オブザーバの第2の態様では、低速度域に適用可能であるが、パルス発生時点と制御時点との時刻のずれは、大きくてT 2程度なので無視できると考えている。 [0050] In the second aspect of the instantaneous speed observer, but is applicable to a low speed range, displacement of the time between the control point and the pulse generation time is considered negligible since large T 2 degree . これは、DSPのような高速演算デバイスを用いた場合に成り立つ条件であり、本発明では、T 2は数十[μs]程度という極めて速い周期を仮定している。 It is a condition satisfied when using a high-speed operation device such as a DSP, the present invention, T 2 assumes a very short intervals of several tens [.mu.s] about. しかし、このような高速演算デバイスは一般に高価であるため、装置全体が高額になるという問題がある。 However, since such a high-speed arithmetic devices are generally expensive, there is a problem that the entire apparatus becomes expensive. さらに、安価な低速演算デバイスを用いると、 Furthermore, the use of inexpensive low-speed computing device,
制御周期T 2が長くなり、パルス発生時点と制御時点の時刻のずれは無視できなくなるため、真の検出位置に基づく誤差の修正が難しくなる。 Control period T 2 becomes longer, since the deviation in time of the control point and the pulse generation time can not be ignored, the error correction is difficult based on the true position detection.

【0051】つまり、図9に示すように、パルス発生時点と制御時点(k=m)との時刻のずれΔtが大きくなり、その制御時点において真の位置θ *と(13)、(14)式に基づいて計算された近似位置θ[j+1,0]との間の差、すなわち量子化誤差が無視できなくなるほど大きくなる。 [0051] Specifically, as shown in FIG. 9, the deviation Δt of time between the pulse generation time and controlling point (k = m) is increased, the true position theta * and at its control point (13), (14) the difference between the approximate position calculated based on the formula θ [j + 1,0], i.e. the larger the quantization error can not be ignored. これに伴って、量子化ノイズの増大、パラメータ変動に対するロバスト性の劣化、オブザーバの不安定化といった不具合が生じる。 Accordingly, the increase of the quantization noise, robustness of deterioration with parameter variations, a defect such destabilization of the observer occurs. さらに、第2の態様では、 Furthermore, in the second embodiment,
パルス発生毎に誤差修正を行うため、パルスが多く発生する高速度域では、誤差修正の演算が増加する。 To perform error correction in each pulse occurs at high speeds range pulses frequently occur, operation of the error correction increases.

【0052】一方、従来の車輪速度検出方法では、制御周期間の平均速度を検出するものであって、その読み取り時点での瞬時速度ではない。 Meanwhile, in the conventional wheel speed detection method, there is for detecting the average speed between the control period, not the instantaneous speed at the reading time. また、パルス発生時点と読み取り時点との間にずれがあるため、それに起因する検出遅れ及び量子化ノイズの増大を招いている。 Moreover, since there is a deviation between the pulse generation time and reading time, leading to an increase in detection delay and quantization noise caused thereby. さらには、低速度域では、制御周期間でパルスが1個も入らない状態が存在するため、こうした問題はより顕著となる。 Further, in the low speed range, the pulse control peripheral periods condition exists do not fall one, these problems become more pronounced. 車輪速度は、アンチスキッド装置のような車両制御装置に用いられるが、本来こうした制御は、瞬時制御を用いるべきであり、従来法による速度検出では、検出速度の信頼性からより高度なきめの細かい車両制御の実現を阻害しているという問題がある。 Wheel speed is used in a vehicle control system, such as the anti-skid device, originally such control should use an instantaneous control, at a rate detection by the conventional method, fine-higher texture from the reliability of the detected speed is a problem that has inhibited realization of vehicle control.

【0053】より高度な車両制御を実現するためには、 [0053] In order to achieve a more advanced vehicle control,
タイヤと路面間に発生する力を知る必要がある。 It is necessary to know the force generated between the tire and the road surface. 制動時、この発生力は制動力と呼ばれており、次式で表せる。 During braking, the generated force is referred to as a braking force, expressed by the following equation.

【0054】 [0054]

【数11】 [Number 11]

【0055】・ここに、Jは車輪の慣性モーメント、ω [0055] - here, J is the moment of inertia of the wheel, ω
は車輪加速度、T bは制動トルク、Rはタイヤの動荷重半径である。 The wheels acceleration, T b braking torque, R is dynamic load radius of the tires. (15)式からも明らかなように、制動力を求めるためには、車輪加速度が必要である。 (15) As is apparent from the equation, to determine the damping force, you are necessary wheel accelerations. 従来技術では、車輪速度の時間差分によって車輪加速度を算出するが、差分という操作は、ノイズに対して敏感であるため、検出遅れや量子化ノイズを含んでいる車輪速度から車輪加速度を正確に求めるのは事実上不可能である。 In the prior art, and calculates the wheel acceleration by the time difference of the wheel speeds, operation of the differential are sensitive to noise, determine accurately the wheel acceleration from the wheel speed which includes a detection delay and quantization noise one is virtually impossible. 従って、制動力も正しい値を得ることができない。 Therefore, it is not possible to braking force also get the correct value.

【0056】車輪の瞬時速度、加速度を検出する従来手段として、車輪速センサが出力した車輪速に比例した周波数成分をもつ交流信号をアナログ回路を用いて車輪速度に変換し、アンチスキッド装置に用いるものがある(特開昭56−34551号公報)。 [0056] instantaneous speed of the wheel, as a conventional means for detecting the acceleration, the AC signal having a frequency component proportional to the wheel speed by the wheel speed sensors has output converted into wheel speed using analog circuitry, used for the anti-skid device there is (JP 56-34551 JP). しかし、センサ信号の処理を含む制御装置全体がデジタルシステムとして設計される現在においては、アナログ回路の追加はコストアップにつながる。 However, at present the overall control device including a processing sensor signals are designed as digital systems, the additional analog circuits increase in cost. さらに、車輪速センサからの交流信号は正確な正弦波になっておらず、また、多くのノイズ成分を含んでいるため、正しい瞬時速度、加速度が検出されないという問題がある。 Furthermore, the AC signal from the wheel speed sensor is not turned on accurate sine wave, also because it contains a lot of noise components, there is a problem that correct instantaneous velocity, acceleration is not detected. 加えて、この従来技術では、車輪速に比例した周波数成分をもつ交流信号を発生する車輪速センサにしか適用できず、回転角に応じてパルス信号などの非正弦波信号が発生するセンサには対応できないという問題がある。 In addition, this prior art can only be applied to a wheel speed sensor for generating an AC signal having a frequency component proportional to the wheel speed, the sensors non sinusoidal signal such as a pulse signal is generated in response to the rotation angle there is a problem that can not cope.

【0057】本発明は、上記事実に鑑みて成されたもので、低速度域においても、また、制御系の制御周期が長く、パルス発生時点と制御時点の時刻のずれが無視できないような状況においても、回転体の瞬時速度を精度良く推定できる回転速度検出装置及び該装置を用いることにより精度良く制動力を推定できるタイヤ発生力検出装置を提供することを目的とする。 [0057] The present invention has been made in view of the above circumstances, even in the low speed range, also longer control period of the control system, such as deviation of the time of controlling point a pulse generation time are not negligible situation in also an object to provide a tire force detecting device capable of estimating accurately the braking force by using a rotation speed detecting device and the device the instantaneous speed can be accurately estimated in the rotating body.

【0058】 [0058]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために請求項1の発明は、回転体に取り付けられたパルス生成器が出力したパルスの計数値に基づいて回転体の回転位置を検出する位置検出手段と、回転体を制御するための制御トルクを検出する制御トルク検出手段と、前記制御トルク検出手段により検出された値の制御トルク及び推定された値の外乱トルクが作用する回転体のモデルに基づいて、与えられた回転速度及び回転位置の各初期値とから回転体の回転速度及び回転位置を推定する状態推定手段と、少なくとも前記パルス生成器が出力したパルスの数に基づいて、誤差修正の時点を判断する誤差修正判断手段と、前記誤差修正判断手段により判断された誤差修正の時点において、前記位置検出手段により検出された回転位置と前 The invention of claim 1 in order to accomplish the above object means to provide a process to detect the rotational position of the rotating body based on the count value of the pulse generator mounted on the rotary body has output pulse a position detection unit, a control torque detecting means for detecting a control torque for controlling the rotation body, disturbance torque control torque and the estimated value of the detected value by the control torque detecting means of the rotating body to act based on the model, the state estimation means for estimating the rotational speed and rotational position of the rotator from the initial values ​​of the rotational speed and rotational position given based on the number of pulses of at least said pulse generator has an output, and error correction determining means for determining the time of error correction, said at the time of the the error correction determined by the error correction judging means, before and detected rotational position by the position detecting means 状態推定手段により推定された回転位置との間に生じた位置の誤差を、外乱トルクの推定値の誤差、回転速度の初期値の誤差、及び検出された回転位置に含まれる量子化誤差によるものとみなし、前記位置の誤差に基づいて、前記状態推定手段が用いる外乱トルクの推定値と回転速度及び回転位置の各初期値とを修正する推定誤差修正手段と、を含んで構成したものである。 Those errors of position occurring between the the rotational position estimated by the state estimation means, the error of the estimated value of the disturbance torque, the error of the initial value of the rotational speed, and due to the quantization error included in the detected rotation position and regarded, on the basis of the error of the position, which is constituted contains an estimation error correction means for correcting the initial values ​​of the rotational speed and rotational position and the estimated value of the disturbance torque using said state estimation means .

【0059】請求項1の発明では、回転体が回転すると、この回転体に取り付けられたパルス生成器がパルスを出力し、位置検出手段は、出力されたパルスの計数値に基づいて回転体の回転位置を検出する。 [0059] In the present invention of claim 1, when the rotating body rotates, and outputs the rotator pulse generator attached to the pulse, the position detecting means, rotation of based on the count value of the output pulse detecting the rotational position. 例えば、このパルス生成器を、回転速度に比例した周波数成分を有する交流信号をパルス波形に変換するパルスジェネレータとして実現することができる。 For example, the pulse generator can be realized an AC signal having a frequency component proportional to the rotational speed as a pulse generator for converting the pulse waveform. また、位置検出手段を、 Further, the position detecting means,
パルス発生回数を積算することによりパルスの計数値を求め、このパルス計数値を回転位置に変換する手段として実現することができる。 Obtains the count value of the pulse by integrating the pulse occurrence frequency can be realized as a means for converting the pulse count to the rotational position. なお、パルス生成器は、上記のような回転速度に比例した周波数成分をもつ交流信号を発生するものに限らず、回転角に応じてパルス等の何らかの信号を発生するものでも良い。 The pulse generator is not limited to one that generates an AC signal having a frequency component proportional to the rotational speed as described above, it may be one that generates some signal pulse or the like according to the rotation angle.

【0060】そして、制御トルク検出手段が、回転体を制御するための制御トルクを検出する。 [0060] Then, the control torque detecting means detects a control torque for controlling the rotation body. この制御トルクは、回転体が車両の車輪の場合はホイールシリンダへのブレーキ圧による車輪への制動トルクであり、電動機の場合はモータを駆動するための駆動トルクに相当する。 The control torque, rotating body in the case of a wheel of the vehicle a braking torque to the wheel by the brake pressure to the wheel cylinders, in the case of the motor corresponding to a drive torque for driving the motor.

【0061】また、状態推定手段が、制御トルク検出手段により検出された値の制御トルク及び推定された値の外乱トルクが作用する回転体のモデルに基づいて、与えられた回転速度及び回転位置の各初期値とから回転体の回転速度及び回転位置を推定する。 [0061] The state estimating means, on the basis of the rotation body model of the disturbance torque control torque and the estimated value of the values ​​detected by the control torque detecting means is applied, a given rotational speed and rotational position It estimates the rotational speed and rotational position of the rotator from the initial values. 例えば、制御トルクと外乱トルクとを加算して回転体に作用する全トルクを求め、この全トルクが作用した場合の回転体の回転角加速度を、回転体のモデルに含まれる物理量(慣性モーメント)から求めることができる。 For example, determine the total torque which acts on the rotating body by adding the control torque and the disturbance torque, the rotation angular acceleration of the rotating body when the total torque is applied, the physical amount in the model of the rotating body (moment of inertia) it can be obtained from. そして、回転角加速度と回転速度の初期値とから積分演算によりこの時点の回転体の回転速度を求め、さらに、この回転速度と回転位置の初期値とから積分演算によりこの時点の回転位置を求めることができる。 By integration operation and a rotation angular acceleration as the initial value of the rotation speed calculated rotational speed of the rotating body of the point further, the integral operation from the initial value of the rotational position and the rotational speed determining the rotational position of the point be able to. なお、外乱トルクの推定値と回転速度及び回転位置の各初期値は、最初は、所定の測定値や推定値により得られた値を用いても良いが、後述する推定誤差修正手段により修正された場合、状態推定手段は、修正された外乱トルク、回転速度及び回転位置の各初期値に基づいて回転体の回転速度及び回転位置を推定する。 Each initial value of the estimated value with rotational speed and rotational position of the disturbance torque is initially, may be used the values ​​obtained by the predetermined measurement values ​​and estimated values, corrected by the estimation error correction means described later If, state estimation means, modified disturbance torque, it estimates the rotational speed and rotational position of the rotating body based on the initial value of the rotational speed and rotational position.

【0062】このように状態推定手段が回転速度等を推定している間、誤差修正手段が、少なくともパルス生成器が出力したパルスの数に基づいて、誤差修正の時点を判断する。 [0062] While the way state estimating means estimates the rotation speed or the like, error correction unit based on the number of pulses of at least a pulse generator outputs, to determine when the error correction. 例えば、高速カウンタによりパルスが所定回数カウントされた時点(この時点で高速カウンタはリセットされる)を誤差修正の時点と判断しても良い(上記所定回数が1回の場合は上記従来の第2の態様に相当する)。 For example, high-speed counter pulses may be determined that the time point (high-speed counter is reset at this point) error correction a predetermined number of times counted time by (the case predetermined number of one of the conventional second It corresponds to the embodiment of). また、予め定められた時間間隔におけるパルスの計数値の変化量が所定値以上となった時点を、誤差修正時点と判断するようにしても良い。 Further, the time when the amount of change in the pulse count value of the predetermined time interval is equal to or greater than a predetermined value, it may be determined that the error correction time.

【0063】従来では、上記位置の誤差の原因として、 [0063] In the conventional, as the cause of the error in the above-mentioned position,
外乱トルクの推定値の誤差及び回転速度の初期値の誤差のみを考え、位置の誤差に基づいて外乱トルクの推定値及び回転速度の初期値を修正し、さらに回転位置の初期値を、誤差修正の判断時点(第2の態様では、パルス発生時点)で検出された回転位置に修正する。 Consider only the error of the error and the initial value of the rotational speed of the estimated value of the disturbance torque, and correct the estimated value and the initial value of the rotational speed of the disturbance torque based on the error position, a further initial value of the rotational position, error correction (in a second aspect, the pulse generation time) of the decision point to correct the detected rotational position. しかし、実際に修正された初期値により状態の指定が実行される時点は、誤差修正の判断時点の直後の制御時点であり、両時点間には時間差があるので、回転位置の検出値と制御時点での真の位置との間に差、いわゆる量子化誤差が発生する。 However, the time it is actually modified initial value execution specified state by are control point immediately after the decision point of error correction, because between the two time there is a time difference, the control and the detected value of the rotational position the difference between the true position of the point, so-called quantization error.

【0064】そこで、本発明では、誤差修正手段により誤差修正の時点が判断されたとき、推定誤差修正手段が、この時点において、位置検出手段により検出された回転位置と状態推定手段により推定された回転位置との間に生じた位置の誤差を、外乱トルクの推定値の誤差、 [0064] Therefore, in the present invention, when the time of the error correction is determined by the error correction means, the estimation error correction means is, at this point, estimated by the detected rotational position and state estimating unit by the position detecting means position errors generated between the rotational position, the estimated value of the disturbance torque error,
回転速度の初期値の誤差、及び回転位置の検出値に含まれる量子化誤差によるものとみなし、位置の誤差に基づいて、外乱トルクの推定値と回転速度及び回転位置の各初期値とを修正する。 Error of the initial value of the rotational speed, and regarded to be due to the quantization error included in the detected value of the rotational position, based on the error location, modify the initial values ​​of the estimated value and the rotational speed and rotational position of the disturbance torque to. 修正された値は、状態推定手段で用いられるので、各指定値は真の値に接近していく。 Modified value, since used in state estimation means, the designated value is gradually closer to the true value. なお、位置の誤差を各物理量の誤差に分配する方法は、例えば、推定誤差が時間と共に零に収束するように制御系を設計する際の拘束条件などから得られる。 The method for distributing the error locations to an error of each physical quantity, for example, obtained from such constraints when the estimation error is to design the control system so as to converge to zero with time.

【0065】このように本発明では、外乱トルクの推定値と回転速度の初期値の誤差と共に回転位置の初期値に含まれる量子化誤差を考慮し、位置の誤差に基づいて、 [0065] Thus, in the present invention, taking into account the quantization error included in the initial value of the rotational position with the error of the estimated value and the initial value of the rotation speed of the disturbance torque, based on the error position,
外乱トルクの推定値、回転速度の初期値及び回転位置の初期値を修正するようにしたので、従来技術に比べて推定速度を速く設定でき、かつ推定誤差も小さく抑えることができる。 Estimate of the disturbance torque. Thus to correct the initial value of the initial value and the rotational position of the rotational speed can be set higher estimated rate compared to the prior art, and the estimation error can also be reduced. 特に、演算デバイスの能力によって制御系の制御周期が十分に短くできず、よって、回転位置の量子化誤差が増大する場合においても、正確に回転速度を推定することができると共に、量子化ノイズの増大、パラメータ変動に対するロバスト性の劣化、及びオブザーバの不安定化などを防止することができる。 In particular, the control cycle of the control system by the capabilities of the computing device can not be sufficiently shortened, therefore, in a case where the quantization error of the rotational position is also increased, it is possible to estimate accurately the rotational speed, the quantization noise increases, it is possible to prevent robustness of degradation and destabilization of the observer or the like for parameter variations.

【0066】さらに、誤差修正の時点をパルス数に基づいて決定することにより、制御周期でパルスが発生しないような低速度域においても、正確に回転速度を推定することができる。 [0066] Further, by determining based on the time of error correction to the number of pulses, even at low velocity zones, such as the pulse does not occur in the control cycle, it is possible to estimate accurately the rotational speed.

【0067】また、本発明は、請求項1の前記誤差修正判断手段を、制御系の制御周期が一定回数以上繰り返される間に前記パルス生成器が出力したパルスの数が基準値以上となった時点を誤差修正の時点と判断することもできる。 [0067] Further, the present invention, the error correction judging means according to claim 1, the number of pulses the pulse generator has output while the control period of the control system is repeated more than a certain number of times is equal to or larger than the reference value point can be determined that the time of error correction and.

【0068】これによって、パルスの数の上記基準値を適当な値に設定すれば、パルス発生毎に推定誤差の修正を行う従来技術に見られる高速度域での演算負荷の増大を回避することができる。 [0068] Thus, by setting the reference value of the number of pulses to a suitable value, to avoid an increase in computational load for high speed region seen in the art to correct the estimation error for each pulse generator that can.

【0069】請求項2の発明は、車輪に取り付けられたパルス生成器が出力したパルスの計数値に基づいて車輪の回転位置を検出する位置検出手段と、車輪の制動トルクを検出する制動トルク検出手段と、前記制動トルク検出手段により検出された値の制動トルク及び推定された値の外乱トルクが作用する車輪のモデルに基づいて、与えられた回転速度及び回転位置の各初期値とから車輪の回転速度及び回転位置を推定する状態推定手段と、少なくとも前記パルス生成器が出力したパルスの数に基づいて、誤差修正の時点を判断する誤差修正判断手段と、前記誤差修正判断手段により判断された誤差修正の時点において、前記位置検出手段により検出された回転位置と前記状態推定手段により推定された回転位置との間に生じた位置の誤差を [0069] The invention according to claim 2, position detecting means for detecting the rotation position of the wheel on the basis of the count value of the pulse the pulse generator mounted on the wheel is output, the braking torque detecting that detects the braking torque of the wheel means and, on the basis of the model wheel disturbance torque braking torque and the estimated value of the detected value by the braking torque detecting device is applied, from the respective initial values ​​of a given rotational velocity and the rotational position of the wheel a state estimation means for estimating the rotational speed and rotational position, based on the number of at least said pulse pulse generator is outputted, the error correction determination means for determining the time of error correction, which is judged by the error correction judging means at the time of error correction, the error of position occurring between the estimated rotational position by said state estimation means and the detected rotational position by the position detecting means 外乱トルクの推定値の誤差、回転速度の初期値の誤差、及び検出された回転位置に含まれる量子化誤差によるものとみなし、前記位置の誤差に基づいて、前記状態推定手段が用いる外乱トルクの推定値と回転速度及び回転位置の各初期値とを修正する推定誤差修正手段と、前記推定誤差修正手段により修正された外乱トルクと車輪の動半径とに基づいて、路面から反力として車輪に作用する制動力を推定するタイヤ発生力推定手段と、を含んで構成したものである。 Error in the estimated value of the disturbance torque, the error of the initial value of the rotational speed, and regarded to be due to the quantization error included in the detected rotational position, based on the error of the position of the disturbance torque using said state estimation means and the estimation error correction means for correcting the initial values ​​of the rotational speed and rotational position and the estimated value, on the basis of the estimated error disturbance torque is corrected by the correction means and the wheel dynamic radius of the wheel as a reaction force from the road surface is obtained by construction includes a tire force estimation means for estimating a braking force acting, the.

【0070】請求項2の発明では、タイヤ発生力推定手段が、推定誤差修正手段により修正された外乱トルクと車輪の動半径とに基づいて、路面から反力として車輪に作用する制動力を推定する。 [0070] In the present invention of claim 2, the tire force estimating means, on the basis of the dynamic radius of the disturbance torque and a wheel that has been modified by the estimation error correction means, estimating the braking forces acting on the wheel as a reaction force from the road surface to. 本発明では、請求項1の回転速度検出装置と同じ原理で、制御周期にパルスが発生しないような低速度域及び高速度域のいずれにおいても、正確かつ安定に外乱トルクを推定できるので、常に良好に制動力を推定することができる。 In the present invention, to the same principle as the rotational speed detecting device according to claim 1, in either a pulse to the control cycle is in a low speed region and high speed region that does not occur even accurately and stably it can be estimated disturbance torque, always it is possible to estimate the good braking force. また、従来技術にあるような車輪速度の差分を用いることがないので、 Further, since no use of differential wheel speed as in the prior art,
種々のノイズに強く、安定して制動力を推定することができる。 Strongly to various noises can be estimated stably and braking force.

【0071】 [0071]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る回転速度検出装置及びタイヤ発生力検出装置を図面に基づいて各々詳細に説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, will be described respectively in detail with reference to the rotational speed detecting device and the tire force detection apparatus according to an embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings. (回転速度検出装置)本発明の実施の形態に係る回転速度検出装置の構成ブロック図を図1に示す。 It shows a block diagram of a rotational speed detection device according to the embodiment of (rotational speed detection equipment) the present invention in FIG. 同図に示すように、本回転速度検出装置は、計測対象である回転体を制御するために加えられる制御トルクを検出する制御トルク検出手段30と、回転体の力学的モデルに基づいて、検出された制御トルク及び推定された外乱トルクにより回転体の瞬時位置及び瞬時速度を推定する状態推定手段32と、回転体の所定の回転角の回転毎にパルスを生成するパルスジェネレータ37を備え、該パルスジェネレータが出力したパルスの計数値に基づいて回転体の位置を検出する位置検出手段38と、を含んで構成されている。 As shown in the figure, the rotational speed detection device, the control torque detection means 30 for detecting the control torque applied to control the rotating body to be measured, based on the dynamic model of the rotating body, the detection a state estimation means 32 for estimating the instantaneous position and the instantaneous velocity of the rotary member by the control torque and the estimated disturbance torque includes a pulse generator 37 which generates a pulse every rotation of the rotating body a predetermined rotation angle, the a position detector 38 a pulse generator for detecting the position of the rotator based on the count value of the pulse output, are configured contain. なお、制御トルク検出手段30及び状態推定手段32は、従来の瞬時速度オブザーバ10の等価モデル16(図5)により実現できるが、この例に限定されるものではない。 The control torque detection means 30 and the state estimation means 32, the equivalent model 16 of a conventional instantaneous speed observer 10 can be realized (FIG. 5), but is not limited to this example.

【0072】さらに、本回転速度検出装置は、パルスジェネレータ37からのパルス数と制御周期T 2毎にカウントされるカウント数とに基づいて誤差修正演算のタイミングを判断する誤差修正判断手段34と、誤差修正演算のタイミングと判断されたときに、状態推定手段32 [0072] Further, the present rotational speed detection device, an error correction judging means 34 for determining the timing of the error correction operation based on the count number of the counted number of pulses with every control period T 2 of the pulse generator 37, when it is determined that the timing of the error correction operation, the state estimation unit 32
により推定された位置と位置検出手段38により検出された位置との差分に基づいて、速度、外乱トルク及び位置の推定値の修正を行う推定誤差修正手段36と、から構成される。 Based on the difference between the position detected by the position detecting means 38 and the estimated position by the speed, the estimation error correction means 36 for correcting the estimated value of the disturbance torque and position, and a.

【0073】次に、図1の回転速度検出装置の作用を図3のフローチャートに基づいて説明する。 Next, will be described with reference to the flowchart of FIG. 3 the effect of rotational speed detecting device of FIG. なお、図3のフローチャートにおいて、繰り返しループは、制御周期T 2のタイミングで繰り返されるものであり、定数M、 In the flowchart of FIG. 3, a repeat loop, which is repeated at the timing of the control period T 2, the constant M,
Nは、予め定められた零以上の定数である。 N is zero or more predetermined constant. また、jは誤差修正タイミングのインデックス、kは制御周期T Further, j is the index of the error correction timing, k is the control period T 2 2
の制御タイミングのインデックスであり、本実施の形態でも、上述のように時刻tを[j,k]で表すこととする。 It is the index of control timing, also in this embodiment, and represent the time t in [j, k] as described above.

【0074】図3のフローチャートに示すように、まず、ステップ99において各変数の初期化を行い、次に、制御周期T 2毎に繰り返される繰り返しループに移行する。 [0074] As shown in the flowchart of FIG. 3, first, initializes the respective variables in step 99, next, the process proceeds to repeat a loop that is repeated for each control period T 2. このループの始めにステップ100においてk k in step 100 to the beginning of the loop
を1つカウントアップする。 The to one count up.

【0075】次のステップ101では、時点[j,k] [0075] In the next step 101, the time [j, k]
における回転体の制御トルクT q [j,k]を検出する。 Control torque T q [j, k] of the rotating body in detected. 制御トルクは、回転体を制御するために加えられるトルクであり、回転体が電動機の電動子の場合は、時点[j,k]の電動子電流をセンサ等で検出し検出値に制御トルクへの変換係数を乗ずることによって得られる。 Control torque is the torque applied to control the rotating body, when the rotating body is the armature of the motor, the time [j, k] the armature current to detect and control the torque on the value detected by a sensor or the like It is obtained by multiplying the transformation coefficients.
また、回転体が車両の車輪の場合は、ホイールシリンダ圧を検出し、検出値にブレーキトルクへの変換係数を乗ずることによって得られる。 Further, if the rotating member is a wheel of the vehicle, it detects the wheel cylinder pressure is obtained by multiplying the conversion factor to the brake torque detection value. そして、次のステップ10 Then, the next step 10
2では、誤差修正判断手段34が、時点[j,k−1] In 2, the error correction judging means 34, point [j, k-1]
と[j,k]との間でパルスジェネレータ37から発生したパルス数n pを読み込む。 And read [j, k] number of pulses n p generated from pulse generator 37 with the.

【0076】ところで、既に述べたように、回転体の角加速度は、制御トルクと回転体に加わる外乱T dとの総和トルクを回転体の慣性モーメントで割ることによって求まり、回転体の角速度は、この角速度を時間積分することによって求まり、回転体の回転位置は、さらに角速度を時間積分することによって求まる。 [0076] Incidentally, as already stated, the angular acceleration of the rotating body, Motomari by dividing the total torque of the disturbance T d applied to the rotating body and the control torque moment of inertia of the rotating body, the angular velocity of the rotating body, Motomari by integrating the angular velocity time, the rotational position of the rotating body, obtained by integrating further angular velocity time.

【0077】そこで、状態推定手段32が、ステップ1 [0077] Therefore, state estimation means 32, Step 1
03において、ステップ101で得られた制御トルクと外乱トルクの推定値とから回転体に加わる総和トルクを In 03, the total torque applied to the rotating member from an estimated value of the resulting control torque and the disturbance torque in step 101
(4)式により演算する。 (4) calculated by formula. なお、外乱トルクの推定値は、 In addition, the estimated value of the disturbance torque,
後述するように、誤差修正演算により修正されて真の外乱トルクに接近するが、誤差修正演算を初めて実行する前の外乱トルクの初期値は、検出された値を用いても良い。 As described below, but is corrected by the error-correction approaches the true disturbance torque, the initial value of the disturbance torque before running the first time error correction operation may be using the detected value. 例えば、外乱トルクとして車輪に作用する制動力を推定する場合、上記(15)式に基づいて検出された制動力を初期値として用いる。 For example, when estimating the braking force acting on the wheel as a disturbance torque, using the detected braking force based on the above expression (15) as an initial value.

【0078】次のステップ105では、状態推定手段が、上記の(5) 、(6) 式により台形積分を用いて回転体の速度の推定値及び回転位置の推定値を演算する。 [0078] In the next step 105, the state estimation means, the above (5), calculates the estimated value of the estimated value and the rotational position of the speed of the rotary body using the trapezoidal integration by (6).

【0079】次のステップ106では、誤差修正判断手段34が、時点[j,0]から時点[j,k]までの間にパルスジェネレータ37が出力したパルス数の総和n [0079] In the next step 106, the error correction judging means 34, the time [j, 0] from the time [j, k] of the number of pulses the pulse generator 37 has output until the sum n
を演算する。 To calculate the. この演算では、ステップ102で読み込まれたパルス数npを、パルス数nに累積的に加算する(n←n+np)。 In this calculation, the number of pulses np read in step 102, cumulatively adding the pulse number n (n ← n + np). そして、ステップ107及びステップ108において誤差修正判断を行う。 Then, the error correction determined in step 107 and step 108.

【0080】すなわち、ステップ107では、インデックスkが規定値M以上となったか否かを判定し、否定判定であれば、再びステップ100から同様の演算を繰り返す。 [0080] That is, in step 107, determines whether the index k is equal to or greater than the prescribed value M, if a negative determination, repeating the same operation from step 100 again. 演算の繰り返しによりkが増加し、やがてステップ107で肯定判定となったとき、ステップ108において、ステップ106で加算されるパルス数の総和nが規定値N以上であるか否かを判定する。 k is increased by repeating the operation, eventually when an affirmative determination has been made at step 107, in step 108, determines whether the number of pulses of the sum n to be added in step 106 is equal to or greater than a prescribed value N. ステップ108 Step 108
が否定判定であれば、再びステップ100から同様の演算を繰り返す。 There When a negative determination, repeating the same operation from step 100 again. このループを繰り返し演算中にパルス数が増加し、やがてステップ108で肯定判定となったとき、誤差修正演算を行う。 The number of pulses is increased during operation repeating this loop, eventually when it becomes affirmative at step 108, performs the error correction operation.

【0081】すなわち、最初1にセットされたインデックスkがM以上となるまでの間にカウントされたパルス数の総和nがN以上となったときに誤差修正演算を行う。 [0081] That is, the error correction operation when the counted number of pulses sum n until the index k which is initially set to 1 is equal to or greater than M is not less than N. なお、上記の規定値M、Nの値は、制御周期T 2の長さやパルスジェネレータ37の分解能などに応じて任意好適に定められる。 The above predetermined value M, the value of N is determined arbitrarily suitably depending on the resolution of the length and pulse generator 37 of the control period T 2.

【0082】誤差修正演算では、以下のような演算を行う。 [0082] In the error correction operation performs an operation such as the following. 上記処理までで加算されたkの値の時点で誤差修正を行うため、その定義より誤差修正周期T 1は制御周期T 2のk倍となる。 To perform error correction at the time of the value of k obtained by adding up the processing, the error correction period T 1 than that definition is k times the control period T 2. そこで、ステップ109において、 T 1 = kT 2 (16) より、誤差修正期間T 1を求める。 Therefore, in step 109, from T 1 = kT 2 (16) , determining the error correction period T 1. なお、T 1は出力されるパルス数の発生頻度に応じて変動する。 Incidentally, T 1 varies depending on the frequency of occurrence of the pulse number to be output. そして、このタイミングでの位置情報を、ステップ110において、位置検出手段38が、 θ[j+1,0]=θ[j,0]+nθ s (17) より演算する。 Then, the position information at this time, in step 110, the position detecting means 38, θ [j + 1,0] = θ [j, 0] + nθ computed from s (17). ここに、θ sは位置検出器から発生する Here, theta s is generated from the position detector
1 パルス当たりの回転角である。 It is the rotation angle per one pulse.

【0083】次に、ステップ111において、(17)式により得られた位置θ[j+1,0]がθ 1以上となったか否かを判定する。 [0083] Next, in step 111, whether it is the position θ [j + 1,0] is theta 1 more obtained by (17). ここに、θ 1は回転体の1回転分の回転角であり、ラジアンの単位で表現すれば、θ 1 =2 Here, theta 1 is a rotation angle of one rotation of the rotating body, when expressed in units of radians, theta 1 = 2
π[rad]となる。 The π [rad]. すなわち、ステップ111は、回転体が1回転したか否かの判定となる。 That is, step 111, rotator is judged whether or not one rotation.

【0084】ステップ111で、位置θ[j+1,0] [0084] In step 111, the position θ [j + 1,0]
がθ 1以上であると肯定判定した場合には、ステップ1 There If an affirmative determined to be theta 1 or more, the step 1
12で、θ[j+1,0]及びθ[j,k]の推定値からそれぞれθ 1を減じ、次のステップ113に移行する。 In 12, θ [j + 1,0] and theta reduced [j, k] respectively theta 1 from the estimated value of the proceeds to the next step 113. この処理を施すことによって、位置は常に By this process is performed, the position always

【0085】 [0085]

【数12】 [Number 12]

【0086】の範囲に入るため、θ[j+1,0],θ In order to fall within the scope of the [0086], θ [j + 1,0], θ
[j,k]の推定値(∧付)のオーバーフローを防ぐことができる。 It is possible to prevent [j, k] an estimate of the overflow (with ∧). なお、ステップ111で、否定判定の場合には、ステップ112の処理を実行することなく直ちにステップ113に移行する。 In step 111, if the determination is no, immediately proceeds to step 113 without executing the process of step 112.

【0087】次のステップ113では、ステップ105 [0087] In the next step 113, step 105
で求められた位置の推定値と、ステップ110で求められた位置検出手段からの位置情報との差分を次式のように求める。 Obtaining the estimated value of the obtained position, the difference between the position information from the position detection means determined in step 110 as follows.

【0088】 [0088]

【数13】 [Number 13]

【0089】次のステップ114では、推定誤差修正手段36が、ステップ113で求められた差分Δθに基づいて、次の時点[j+1,0]からの位置推定に行われる位置、速度、外乱のそれぞれの推定値の初期値を、次式のように修正する。 [0089] In the next step 114, the estimation error correction means 36, based on the difference Δθ calculated in step 113, a position which is performed in the position estimation from the next time [j + 1, 0], speed, each disturbance the initial value of the estimated values, modified as follows.

【0090】 [0090]

【数14】 [Number 14]

【0091】ここに、λは本実施の形態の特徴となる誤差の分配を行うための重み係数ベクトルである。 [0091] Here, lambda is the weighting coefficient vectors for performing the distribution of error as a feature of the present embodiment. このλ The λ
は以下のような役割を持つ。 Has a role, such as the following.

【0092】すなわち、従来技術では、制御周期T 2が十分に短くできることを仮定しているため、パルスジェネレータ37のパルス発生時点と、パルス読み込み時点とのずれは、高々T 2で無視できるものとしている。 [0092] That is, in the prior art, since the control period T 2 is assumed to be able to sufficiently short, the pulse generation timing of the pulse generator 37, the deviation between the pulse reading time, as most negligible T 2 there. この前提によれば位置検出手段38が検出した位置を正確なものとみなすことができ、よって、差分Δθの生じる原因を推定外乱の初期値T d [j,0](∧付)及び速度推定値の初期値ω[j,0](∧付)の誤差によるものとすることができる。 The location position detector 38 according detects this assumption can be regarded as accurate, therefore, the initial value T d of the estimated disturbance causes of occurrence of the difference Δθ [j, 0] (w ∧) and velocity estimation the initial value ω of value [j, 0] can be attributed to the error of (with ∧).

【0093】しかし、既に述べたように、制御周期T 2 [0093] However, as already mentioned, the control period T 2
が十分に短くできない場合は、位置検出手段のパルス発生時点と位置読み込み時点との間のずれは大きくなり、 If is not sufficiently short, the deviation between the position reading time a pulse generation time of the position detecting means is increased,
従って、位置読み込み時点における真の位置と位置検出手段からの位置の間の量子化誤差が増大する。 Therefore, the quantization error between the position from the position detecting means from the true position in the position read time is increased. このような要因が無視できない場合は、Δθの生じる原因を従来のように推定外乱の初期値と速度推定値の初期値に帰する前提の下では、量子化ノイズの増大、パラメータ変動に対するロバスト性の劣化、オブザーバの不安定化といった不具合を生じる。 Thus if the factor can not be ignored such, under the causes ascribed premise to the initial value of the initial value and the speed estimated value of the estimated disturbance as in the prior art of occurrence of [Delta] [theta], increasing the quantization noise robustness against parameter variation deterioration of, resulting in problems such as instability of the observer.

【0094】そこで、本実施の形態では、位置検出手段38からの位置には、量子化誤差などの位置読み取り誤差が含まれているとみなし、差分Δθの生じる原因には、推定外乱の初期値、速度推定値の初期値と共に、位置読み取り誤差も含まれていると考える。 [0094] Therefore, in this embodiment, the position from the position detection means 38, considered to include the position reading errors such as quantization errors, the cause of occurrence of the difference Δθ is the initial value of the estimated disturbance , with the initial value of the speed estimated value is considered to be included also the position reading errors. この場合、Δ In this case, Δ
θを各誤差に分けて書くと次式のようになる。 Writing separately θ to each error expressed by the following equation.

【0095】 [0095]

【数15】 [Number 15]

【0096】である。 [0096] a. 但し、Δθ qが位置読み取り誤差を表しており、推定誤差Δθのλ 0の分がΔθ qの影響であることを意味している。 However, [Delta] [theta] q is represents the position reading errors, which means that the amount of lambda 0 of the estimated [Delta] [theta] error is the effect of [Delta] [theta] q. (20)式に基づいてx errを計算し、これを次の推定期間[j+1]における初期値の修正に用いるには、以下のようにする。 (20) the x err calculated based on the formula, which the used to correct the initial value in the next estimation period [j + 1], is as follows.

【0097】 [0097]

【数16】 [Number 16]

【0098】である。 [0098] a. (21)式を整理すると、 (21) and to organize the equation,

【0099】 [0099]

【数17】 [Number 17]

【0100】となるので、これをステップ114の誤差修正演算に用いるのである。 Since the [0101], which is used in the error correction operation of step 114. 一方、誤差修正時点における推定誤差の収束特性は、 On the other hand, the convergence characteristics of the estimation error for error correction time,

【0101】 [0101]

【数18】 [Number 18]

【0102】となる。 The [0102]. 従って、上記推定誤差が時間と共に零に収束するには、方程式 |zI−(A−GCA)| = 0 (24) の根が、z平面における原点を中心とした半径1の円内に入るようにゲイン行列Gを設計すればよい。 Accordingly, the estimated error is converged to zero with time, the equation | zI- (A-GCA) | = 0 (24) roots are to enter into the circle of radius 1 centered at the origin in the z-plane it may be designed to gain matrix G to.

【0103】Gとλとの間には、 [0103] between the G and λ,

【0104】 [0104]

【数19】 [Number 19]

【0105】で示される関係が導き出されるため、(25) [0,105] for the relationship indicated by is derived, (25)
式を用いて(24)式を整理すると、 If you organize by using the equation (24),

【0106】 [0106]

【数20】 [Number 20]

【0107】を得る。 [0107] obtained. よって、オブザーバのz平面上の極を(z 1 ,z 2 ,z 3 )に設定するには、次の連立方程式を解けばよいことになる。 Therefore, to set the pole on the z-plane of the observer to (z 1, z 2, z 3) would be solved the following simultaneous equations.

【0108】 [0108]

【数21】 [Number 21]

【0109】従って、λは、希望の特性(z 1 ,z 2 [0109] Therefore, λ is, the desired properties (z 1, z 2,
3 )を設定し、(27)式を解くことによって得ることができる。 Set z 3), it can be obtained by solving the equation (27).

【0110】そして、ステップ115では、誤差修正タイミングのインデックスjを1つカウントアップすると同時に、ステップ116、ステップ117において、k [0110] Then, in step 115, and at the same time one counting up the index j of the error correction timing, step 116, in step 117, k
及びnを零にリセットし、ステップ100に戻り再び繰り返しループの演算を実行する。 And n is reset to zero, to perform the operation again repeatedly loops back to step 100.

【0111】このように本実施の形態では、位置検出手段38からの位置には、量子化誤差などの位置読み取り誤差が含まれているとみなし、推定値誤差の生じる原因を推定外乱の初期値と速度推定値の初期値の誤差、及び位置読み取り誤差によるものと考え、推定値の修正を外乱、速度に加えて、位置に対しても実施している。 [0111] In the embodiments thus present, the position from the position detection means 38, considered to include the position reading errors such as quantized error, initial value of the estimated disturbance cause of occurrence of the estimate error and attributed to the initial value of the error, and position reading error rate estimate, with modification estimate disturbance, the speed, and implemented with respect to the position.

【0112】従って、演算デバイスの能力によって制御周期T 2が十分に短くできない場合に生じる位置読み取り誤差の増大に対しても、安定かつ正確に外乱トルク及び位置を推定することができる。 [0112] Therefore, with respect to increase in the position reading errors occurring when the control period T 2 by the capabilities of the computing device can not be sufficiently shortened, it is possible to estimate the stable and accurate disturbance torque and position. また、推定誤差修正タイミングを位置検出手段からのパルス発生回数に応じて変化させているので、パルス発生毎に推定誤差の修正を行う従来技術(第2の態様)にみられる高速度域での演算負荷の増大を回避することができる。 Further, since changed in accordance with the pulse generation frequency of the position detecting means estimating error correction timing, the prior art to correct the estimation error for each pulse generator for high speed region found in (second embodiment) it is possible to avoid an increase in computational load.

【0113】さらに、パルス計数値から求められる位置(回転角)と真の位置との差を推定誤差要因の一つとして考慮し、位置に対しても誤差修正を行うため、制御周期内にパルスが発生しないような低速時においても良好に速度を推定できる。 [0113] Further, because consideration of the difference in position obtained from the pulse count and (rotation angle) from the true position as a putative error factor, performs error correction with respect to position, pulse control cycle There also can be well estimated speed at low speed so as not to occur. (タイヤ発生力検出装置)本発明の実施の形態に係るタイヤ発生力検出装置の構成ブロック図を図2に示す。 It shows a block diagram of the tire force detecting apparatus according to the embodiment of (the tire force detection apparatus) The present invention in FIG. 同図に示すように、本タイヤ発生力検出装置は、図1の回転速度検出装置と同様の構成要件(同一符号)と共に、 As shown in the drawing, the tire force detecting device, the rotation speed detecting device and the components similar to those of FIG. 1 (the same reference numerals),
さらに、推定誤差修正手段36により修正された外乱トルクの推定値を、タイヤと路面との間に発生するタイヤ発生力(制動力)として検出するタイヤ発生力推定手段40と、を備えている。 Furthermore, an estimate of the disturbance torque which is corrected by the estimation error correction means 36, and a, and the tire force estimation means 40 for detecting a tire force (braking force) generated between the tire and the road surface.

【0114】次に、図2のタイヤ発生力検出装置の作用を図4のフローチャートに基づいて説明する。 Next, I will be described with reference to the flowchart of FIG. 4 the effect of the tire force detecting apparatus of FIG. なお、図4のフローチャートにおいて、図3のフローチャートと同様の作用部分(ステップ)については同一の符号を付して説明を省略し、異なる作用部分についてのみ説明する。 In the flowchart of FIG. 4, the flow chart similar to working portion of FIG. 3 (step) will be omitted with denoted by the same reference numerals, their descriptions are working section.

【0115】図4のフローチャートに示すように、ステップ104において、車輪に作用する外乱トルクT [0115] As shown in the flowchart of FIG. 4, in step 104, the disturbance torque T applied to the wheel
d [j,k]の推定値に基づいて以下のように制動力を推定する。 d [j, k] estimates the braking force as follows based on the estimated value of.

【0116】車輪の制動時の運動方程式は、 [0116] The equation of motion during the braking of the wheels,

【0117】 [0117]

【数22】 [Number 22]

【0118】で表せる。 Expressed by [0118]. ここに、Wは輪荷重、Pはホイールシリンダ圧、Kはホイールシリンダ圧から制動トルクT bへの変換係数である。 Here, W is the wheel load, P is a conversion coefficient of the wheel cylinder pressure, K is the wheel cylinder pressure to the braking torque T b. 今、ステップ101の制動トルク検出において、 T q = −KP (29) と制動トルクが検出されるので、 Now, the braking torque detecting step 101, the braking torque is detected to T q = -KP (29),

【0119】 [0119]

【数23】 [Number 23]

【0120】という関係が成り立ち、外乱トルクの推定値が制動力μWにタイヤの動荷重半径Rを乗じたものに対応していることがわかる。 [0120] holds the relationship that it can be seen that the estimated value of the disturbance torque corresponds to multiplied by the dynamic load radius R of the tire in braking force .mu.W. そこで、ステップ104において、外乱トルクの推定値からタイヤ動荷重半径Rを割れば制動力μWを推定することができる。 Therefore, in step 104, it is possible to estimate the braking force μW by dividing the tire dynamic load radius R from the estimated value of the disturbance torque. なお、外乱トルクの初期値が、例えば(15)式等に基づいて与えられたとしても、外乱トルクの推定値は、誤差修正演算(ステップ109〜114)により順次修正されるので正確な推定値となり、よって制動力の正確な推定が可能となる。 The initial value of the disturbance torque, for example, (15) even given based on the type or the like, the estimated value of the disturbance torque, accurate estimate since it is sequentially corrected by the error-correction (step 109-114) next, thus it is possible to accurate estimation of the braking force.

【0121】さらに、輪荷重Wをセンサや演算等により検出すれば、タイヤと路面間の摩擦係数μも推定することができる。 [0121] Further, by detecting the wheel load W by a sensor, calculation, etc., it can be also estimated μ friction coefficient between the tire and the road surface. 推定した制動力、摩擦係数等は、アンチスキッド装置や車両安定化制御装置などに用いることができる。 Estimated braking force, such as friction coefficient, can be used in such an anti-skid device and the vehicle stability control device.

【0122】 [0122]

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例に係る回転速度検出装置及びタイヤ発生力検出装置の動作実験結果を説明する。 EXAMPLES Hereinafter, with reference to the figures, an operation test results of the rotation speed detecting device and the tire force detection apparatus according to an embodiment of present invention. (回転速度検出装置)本実施例に係る回転速度検出装置は、電動機、車両の車輪といった回転体の回転速度検出装置(図1)に関するものであるが、本実施例では、車両の車輪を回転体として扱う。 (Rotational speed detecting device) rotation speed detecting apparatus according to the present embodiment, the electric motor, but it relates to the rotational speed detecting device of a rotating body such as a wheel of the vehicle (Fig. 1), in the present embodiment, rotating the wheels of the vehicle treated as bodies. なお、電動機の電動子及び車両の車輪の間には、表1に示したような対応関係があり、本実施例に係る車輪の回転速度検出装置から、電動機の回転速度検出装置への適用は、図10の変換表に基づいて諸量を変換することにより簡単に得られる。 In addition, between the wheels of the electric element and the vehicle of the motor, there is a corresponding relation shown in Table 1, applied from the rotation speed detecting apparatus for a wheel according to the present embodiment, the motor rotation speed detecting device , obtained simply by converting the quantities on the basis of the conversion table of FIG. 10.

【0123】また、本実施例に係る回転速度検出装置は、図3のフローチャートに基づいて回転速度を検出するが、本実施例の動作実験では、図3のフローチャートにおいて、M=1、N=1としている。 [0123] Further, the rotation speed detecting apparatus according to the present embodiment, to detect the rotational speed based on the flowchart of FIG. 3, in the operation experiments of this example, in the flowchart of FIG. 3, M = 1, N = It is set to 1. 車両制御においては、一般に制御周期T 2は数msと長いため、Mを高く設定すると、推定誤差周期T 1が長くなり過ぎるため、Mは1〜2程度が望ましいからである。 In a vehicle control, generally the control period T 2 for a long and a few ms, the set high M, since the estimation error period T 1 is too long, because M is desirably about 1-2. また、現状の車両に装着されている車輪速センサの分解能は、一回転当たり48パルスと極めて低いため、誤差修正周期T Further, the resolution of the wheel speed sensor mounted to the state of the vehicle, for very low 48 pulses per revolution, the error correction period T
1の期間でパルスが1回でも発生すれば誤差修正を行った方が良好な推定が実現できるので、Nも1〜2回程度が望ましいからである。 Since the pulse in one period is better to be subjected to error correction if generated once can be realized a good estimate, because N is also the order of 1-2 times it is desirable.

【0124】本実施例の動作実験では、50km/hで定速走行している状態から、ステップ状に制動トルクを印加し、この条件下での車両の前輪の瞬時速度を推定した。 [0124] In operation experiments of this example, from a state in which constant speed traveling at 50 km / h, the braking torque is applied stepwise to estimate the instantaneous speed of the front wheels of the vehicle under these conditions. なお、制御周期T 2は5msである。 The control period T 2 are a 5 ms. 以下、この動作実験の結果について図11〜図14を用いて説明する。 Hereinafter, the results of this operation experiment will be described with reference to FIGS. 11 to 14.

【0125】図11には、上記条件下での車体速度、車輪速度及び制御周期内で発生するパルス数の時間的変化が示されている。 [0125] Figure 11 is a vehicle speed of above conditions, the temporal change of the number of pulses generated by the wheel speed and the control cycle is shown. 制動トルクを印加しているため、時間と共に、車体速度及び車輪速度が減少し、制御周期内のパルス数も減少していくことがわかる。 Since the application of the braking torque, over time, reduces the vehicle speed and the wheel speed pulse number in the control cycle it can be seen that decreasing. 特に、車輪速度(実線)が25(km/h)付近まで低下すると、パルス発生期間が制御周期より長くなり、制御周期の間でパルスが入らなくなる期間も現れる。 In particular, when the wheel speed (solid line) is lowered to the vicinity of 25 (miles / h), the pulse generation period becomes longer than the control period, also appear while the pulse is no longer fit between the control cycle.

【0126】図12(a)には、本実施例に係る回転速度検出装置の速度推定結果が示されている。 [0126] FIG. 12 (a), the speed estimation result of the rotation speed detecting apparatus according to the present embodiment is shown. 同図では、 In the figure,
破線が真の瞬時速度、実線が速度推定値であるが、動作実験の速度範囲内できわめて良好に速度を推定しているため、破線及び実線が一本に重なっている。 Dashed true instantaneous velocity, but the solid line is the velocity estimation value, since the estimated very well speed within the speed range of operation experiment, dashed and solid lines overlaps the one.

【0127】一方、図12(b)には、従来技術の瞬時速度オブザーバによる同条件下での速度推定結果が示されている。 [0127] On the other hand, in FIG. 12 (b), the speed estimation results under the same conditions by the instantaneous speed observer of the prior art is shown. 図12(a)の本実施例の結果では、車輪速度が低速度域まで良好に推定されているのに対し、図1 Figure 12 the results of this example of (a), while the wheel speed is estimated well to a low speed range, FIG. 1
2(b)の従来技術の推定結果では、低速度域において推定値が振動し、不安定な結果となっていることがわかる。 In the prior art estimation results of 2 (b), the estimated value in the low speed range is vibrated, it is understood that in unstable results. これは、低速になるほどパルス計数値から求められる位置(回転角)と真の位置との差が大きくなるが、従来技術では、パルス計数値から求められる位置を真の位置として扱い、誤差修正しているためである。 This is the difference between the position determined from as the pulse count becomes slow (the rotation angle) from the true position is large, the prior art treats the position obtained from the pulse count as the true position, and error correction and it is for that. 一方、本発明の実施例では、パルス計数値から求められる位置(回転角)と真の位置との差を推定誤差要因の一つとして考慮し、位置に対しても誤差修正を行うため、低速時にも良好に速度を推定できるのである。 On the other hand, in the embodiment of the present invention, since the consideration of the difference in position obtained from the pulse count and (rotation angle) and the true positions as one of the estimation error factor, performs error correction with respect to position, slow when the is also able better estimate the speed.

【0128】また、図13、図14には、それぞれ、本発明の実施例及び従来技術における瞬時速度推定値の推定誤差と推定速度との関係が示されている。 [0128] Further, FIG. 13, FIG. 14, each of which relation of the estimated error of the instantaneous velocity estimate in the examples and prior art of the present invention and the estimated speed is shown. これらの図において、横軸は連続時間系に変換したオブザーバの極(rad/s)であり、左に行くほど推定速度の設定が速くなる。 In these figures, the horizontal axis is the pole of the observer obtained by converting the continuous-time system (rad / s), the estimated speed of the set toward the left increases. また、縦軸は推定誤差を表しており、上に行くほど誤差が大きいことを意味している。 In addition, the vertical axis represents the estimation error, which means that the error enough to go on is greater. また、本発明においては規定値Mを、従来技術においては、(1) 式における整数mをパラメータとして変化させており、M、 Further, the prescribed value M in the present invention, in the prior art, and is changed as a parameter an integer m in formula (1), M,
mの値が小さいほど誤差修正周期T 1が短くなる。 more error correction cycle T 1 value of m is small is shortened.

【0129】従来技術の結果では、図14に示すように、m=1、極=−8(rad/s)で誤差が最小値を迎えるが、本実施例の結果では、図13に示すように、M= [0129] In the results of the prior art, as shown in FIG. 14, m = 1, but the error in polar = -8 (rad / s) greets minimum, the result of this example, as shown in FIG. 13 to, M =
1、極=−23(rad/s)で誤差が最小となっている。 1, which is an error minimum in polar = -23 (rad / s). しかも、誤差の最小値は、本実施例の方が従来技術よりも小さな値となっている。 Moreover, the minimum value of the error, towards the present embodiment has a smaller value than the prior art. 従って、本発明によれば、従来技術と比べて、推定速度を速く設定でき、かつ推定誤差も小さく抑えられることがわかる。 Therefore, according to the present invention, as compared with the prior art, it can be set faster estimated velocity, and the estimation error also suppressed is can be seen small. (タイヤ発生力検出装置)本実施例に係るタイヤ発生力検出装置の動作実験では、本実施例の回転速度検出装置と同様に、車両が50km/hで定速走行している状態から、ステップ状に制動トルクを印加し、この条件下で車輪に発生した制動力を推定した。 In operation experiments tire force detecting apparatus according to the present embodiment (the tire force detecting device), like the rotation speed detecting apparatus according to the present invention, a state where the vehicle is constant speed running at 50 km / h, step Jo braking torque is applied to, was estimated braking force generated in the wheel under this condition. なお、本動作実験では、制御周期T 2を5ms、図4のフローチャートにおいてM=N=1とした。 In the present operation experiment, a control cycle T 2 was 5 ms, with M = N = 1 in the flowchart of FIG. 以下、この動作実験の結果について図15を用いて説明する。 Hereinafter, the result of this operation experiment will be described with reference to FIG.

【0130】図15には、上記条件下において本実施例のタイヤ発生力検出装置が推定した制動力の推定値の時間的変化が示されている。 In [0130] Figure 15 is a temporal change in the estimated value of the braking force tire force detecting apparatus of the present embodiment has been estimated under the above conditions is shown. なお、同図において、破線が実測された制動力の真値、実線が制動力の推定値を示している。 In the figure, the true value of the braking force broken line is measured, a solid line indicates an estimated value of the braking force. また、参考までに、制御周期間に発生するパルス数も示してある。 Further, for reference, also it shows the number of pulses generated in the control division period.

【0131】図15に示すように、制動トルクを印加しているため、時間と共に車輪速が低下し、やがてパルス発生期間が制御周期より長くなり、制御周期の間でパルスが入らなくなる期間も現れる。 [0131] As shown in FIG. 15, since the application of the braking torque, the wheel speed decreases with time, the pulse generation period becomes longer than the control period eventually appear even while the pulse is no longer fit between the control period . このような低速域においても図15では、真の制動力の値と推定された制動力の値との一致度がきわめて良く、制動力が良好に推定されていることがわかる。 In Figure 15 even in such a low-speed range, the degree of coincidence between the value of the braking force estimated value of the true braking force is extremely good, it is found that the braking force is estimated well.

【0132】 [0132]

【発明の効果】以上説明したように請求項1の発明によれば、位置の誤差に基づいて、外乱トルクの推定値、回転速度の初期値及び回転位置の初期値を修正するようにしたので、従来技術に比べて推定速度を速く設定でき、 According to the present invention as described above, according to the present invention, based on the error location, the estimated value of the disturbance torque. Thus to correct the initial value of the initial value and the rotational position of the rotational speed , can be set quickly the estimated speed compared to the prior art,
かつ推定誤差も小さく抑えることができる。 And it is possible to suppress the estimation error is small. 特に、演算デバイスの能力によって制御系の制御周期が十分に短くできず、よって、回転位置の量子化誤差が増大する場合においても、正確に回転速度を推定することができると共に、量子化ノイズの増大、パラメータ変動に対するロバスト性の劣化、及びオブザーバの不安定化などを防止することができる、という効果が得られる。 Particularly, control cycle of the control system the capability of the computing device can not be sufficiently shortened, therefore, in the case where the quantization error in the rotational position increases also, it is able to estimate accurately the rotational speed, the quantization noise increases, it is possible to prevent robustness of degradation and destabilization of the observer or the like for parameter variations, the effect is obtained that.

【0133】さらに、誤差修正の時点をパルス数に基づいて決定することにより、制御周期でパルスが発生しないような低速度域においても、正確に回転速度を推定することができる。 [0133] Further, by determining based on the time of error correction to the number of pulses, even at low velocity zones, such as the pulse does not occur in the control cycle, it is possible to estimate accurately the rotational speed.

【0134】請求項2の発明では、請求項1の回転速度検出装置と同じ原理で、制御周期にパルスが発生しないような低速度域及び高速度域のいずれにおいても、正確かつ安定に外乱トルクを推定できるので、常に良好に制動力を推定することができる。 [0134] In second aspect of the present invention, based on the same principle as the rotational speed detecting device according to claim 1, in either a pulse to the control cycle is in a low speed region and high speed region that does not occur accurately and stably disturbance torque it can be estimated, and it is always possible to estimate better braking force. また、従来技術にあるような車輪速度の差分を用いることがないので、種々のノイズに強く、安定して制動力を推定することができる、 Further, since no use of differential wheel speed as in the prior art, strongly to a variety of noise can be estimated stably braking force,
という効果が得られる。 Effect is obtained that.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明の実施の形態に係る回転速度検出装置の構成を示すブロック図である。 1 is a block diagram showing the configuration of a rotational speed detecting device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態に係るタイヤ発生力検出装置の構成を示すブロック図である。 2 is a block view showing the structure of the tire generated force detecting apparatus according to the embodiment of the present invention.

【図3】本実施の形態に係る回転速度検出装置の処理の流れを示すフローチャートである。 3 is a flowchart showing a flow of processing of the rotation speed detecting apparatus according to the present embodiment.

【図4】本実施の形態に係るタイヤ発生力検出装置の処理の流れを示すフローチャートである。 4 is a flowchart showing the flow of processing of the tire force detecting apparatus according to the present embodiment.

【図5】従来の瞬時速度オブザーバの構成を示すブロック図である。 5 is a block diagram showing a configuration of a conventional instantaneous speed observer.

【図6】従来の瞬時速度オブザーバの第1態様「位置読み込み形」における位置読み込みタイミングを示す図である。 6 is a diagram showing the positional read timing in the first embodiment, "Position read form" of a conventional instantaneous speed observers.

【図7】従来の瞬時速度オブザーバの第2態様「平均速度読み込み形」における平均速度読み込みタイミングを示す図である。 7 is a diagram showing the average speed read timing in the second embodiment, "average speed read form" of a conventional instantaneous speed observer.

【図8】従来の車輪速度演算法を説明するための図である。 8 is a diagram for explaining a conventional wheel speed calculation method.

【図9】従来の瞬時速度オブザーバの第2態様「平均速度読み込み形」における平均速度読み込みタイミングと誤差修正タイミングのずれを説明するための図である。 9 is a diagram for explaining the deviation of the average speed read timing and error correction timing in the second aspect of the conventional instantaneous speed observer "average speed read type".

【図10】電動機のパラメータと車輪のパラメータとの対応関係を示す変換表である。 10 is a conversion table showing the correspondence between the parameters of the parameters of the motor and the wheels.

【図11】本発明の実施例に係る回転速度検出装置の動作実験で用いられる車両の車体/車輪速度及び制御周期内のパルス数の時間的変化を示す図である。 11 is a diagram showing a temporal change in pulse number of the vehicle body / wheel velocity and the control cycle of the vehicle used in operating experimental rotational speed detecting device according to an embodiment of the present invention.

【図12】本実施例での動作実験において推定された回転速度の時間的変化を示す図であって、(a)は本実施例に係る回転速度検出装置の推定結果、(b)は従来の瞬時速度オブザーバでの推定結果を示す図である。 [Figure 12] A diagram showing the temporal change in the estimated rotational speed in the operation experiments in this example, (a) shows the estimation results of the rotation speed detecting apparatus according to the present embodiment, (b) conventional is a diagram showing an estimation result in the instantaneous speed observer.

【図13】本実施例に係る回転速度検出装置での瞬時速度推定値の推定誤差と極(rad/s)との関係を示す図である。 13 is a diagram showing the relationship between the estimation error of the instantaneous velocity estimate at the rotation speed detecting apparatus according to the present embodiment and electrode and (rad / s).

【図14】従来の瞬時速度オブザーバでの瞬時速度推定値の推定誤差と極(rad/s)との関係を示す図である。 14 is a diagram showing the relationship between the estimation error of the instantaneous velocity estimates of the conventional instantaneous speed observer pole and (rad / s).

【図15】本実施例に係るタイヤ発生力検出装置の制動力の推定結果と車輪速パルス数とを示す図である。 15 is a diagram showing estimation results and the wheel speed pulse number of the braking force of the tire force detecting apparatus according to the present embodiment.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

30 制御トルク検出手段 32 状態推定手段 34 誤差修正判断手段 36 推定誤差修正手段 37 パルスジェネレータ 38 位置検出手段 40 タイヤ発生力推定手段 30 control torque detection means 32 a state estimating unit 34 error correction judging means 36 estimated error correction means 37 the pulse generator 38 the position detecting means 40 tire force estimation means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−171464(JP,A) 特開 平8−233840(JP,A) 特開 平7−89304(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl. 7 ,DB名) G01L 5/00 G01P 3/489 H02P 5/00 ────────────────────────────────────────────────── ─── front page of the continuation (56) reference Patent Sho 60-171464 (JP, a) JP flat 8-233840 (JP, a) JP flat 7-89304 (JP, a) (58) were investigated field (Int.Cl. 7, DB name) G01L 5/00 G01P 3/489 H02P 5/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】 (57) [the claims]
  1. 【請求項1】 回転体に取り付けられたパルス生成器が出力したパルスの計数値に基づいて回転体の回転位置を検出する位置検出手段と、 回転体を制御するための制御トルクを検出する制御トルク検出手段と、 前記制御トルク検出手段により検出された値の制御トルク及び推定された値の外乱トルクが作用する回転体のモデルに基づいて、与えられた回転速度及び回転位置の各初期値とから回転体の回転速度及び回転位置を推定する状態推定手段と、 少なくとも前記パルス生成器が出力したパルスの数に基づいて、誤差修正の時点を判断する誤差修正判断手段と、 前記誤差修正判断手段により判断された誤差修正の時点において、前記位置検出手段により検出された回転位置と前記状態推定手段により推定された回転位置との間に生じた位 1. A position detecting means for detecting a rotational position of the rotating body based on the count value of the pulse the pulse generator mounted prints on the rotary member, control for detecting a control torque for controlling the rotation body a torque detection means, based on said rotary body model of the disturbance torque acts of controlling the torque and the estimated value of the control torque value detected by the detecting means each initial value of a given rotational speed and rotational position and a state estimation means for estimating the rotational speed and rotational position of the rotator from, based on the number of at least said pulse pulse generator is outputted, the error correction judging means for determining when the error correction, the error correction judging means position in which at the time of the determined error correction, caused between the estimated rotational position by said state estimation means and the detected rotational position by the position detecting means by の誤差を、外乱トルクの推定値の誤差、回転速度の初期値の誤差、及び検出された回転位置に含まれる量子化誤差によるものとみなし、前記位置の誤差に基づいて、前記状態推定手段が用いる外乱トルクの推定値と回転速度及び回転位置の各初期値とを修正する推定誤差修正手段と、 を含む回転速度検出装置。 The error, the error of the estimated value of the disturbance torque, the error of the initial value of the rotational speed, and regarded to be due to the quantization error included in the detected rotational position, based on the error of the position, said status estimating means rotational speed detection device including an estimation error correction means for correcting the initial values ​​of the estimated value and the rotational speed and rotational position of the disturbance torque to be used.
  2. 【請求項2】 車輪に取り付けられたパルス生成器が出力したパルスの計数値に基づいて車輪の回転位置を検出する位置検出手段と、 車輪の制動トルクを検出する制動トルク検出手段と、 前記制動トルク検出手段により検出された値の制動トルク及び推定された値の外乱トルクが作用する車輪のモデルに基づいて、与えられた回転速度及び回転位置の各初期値とから車輪の回転速度及び回転位置を推定する状態推定手段と、 少なくとも前記パルス生成器が出力したパルスの数に基づいて、誤差修正の時点を判断する誤差修正判断手段と、 前記誤差修正判断手段により判断された誤差修正の時点において、前記位置検出手段により検出された回転位置と前記状態推定手段により推定された回転位置との間に生じた位置の誤差を、外乱トルクの 2. A position detecting means for detecting a rotational position of the wheel on the basis of the count value of the pulse the pulse generator attached to the wheel is output, and the braking torque detecting means for detecting a braking torque of the wheel, the brake based on the wheel model of the disturbance torque acts in the braking torque and the estimated value of the detected values ​​by the torque detecting means, rotational speed and rotational position of the wheel from the initial values ​​of a given rotational speed and rotational position a state estimation means for estimating a, based on the number of pulses output from at least said pulse generator, and the error correction judging means for determining the point of error correction, at the time of the the error correction determined by said error correction determining means , position errors occurring between the estimated rotational position by said state estimation means and the detected rotational position by the position detection means, the disturbance torque 定値の誤差、回転速度の初期値の誤差、及び検出された回転位置に含まれる量子化誤差によるものとみなし、前記位置の誤差に基づいて、前記状態推定手段が用いる外乱トルクの推定値と回転速度及び回転位置の各初期値とを修正する推定誤差修正手段と、 前記推定誤差修正手段により修正された外乱トルクと車輪の動半径とに基づいて、路面から反力として車輪に作用する制動力を推定するタイヤ発生力推定手段と、 を含むタイヤ発生力検出装置。 Considers errors in the value, the error of the initial value of the rotational speed, and to be due to quantization errors included in the detected rotational position, based on the error of the position, rotation and the estimated value of the disturbance torque using said state estimation means and the estimation error correction means for correcting the initial values ​​of the velocity and the rotational position, on the basis of the dynamic radius of the estimated disturbance torque is corrected by the error correction means and the wheel, acting on the wheel as a reaction force from the road surface braking force tire force detecting apparatus comprising: a tire force estimation means for estimating a.
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