JP3531250B2 - Control device for electric power steering device - Google Patents
Control device for electric power steering deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車両の操舵系に電動モ
ータによる操舵補助力を付与するようにした電動パワー
ステアリング装置の制御装置に関し、特に、急激な操舵
操作等に対しても的確な制御をなしうる制御装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、電動パワーステアリング装置の制
御装置は、トルクセンサで検出したトルク検出信号と、
車速センサで検出した車両の車速とをもとにアシスト電
流(モータ駆動電流)を制御し、このアシスト電流を電
動モータに供給することによって、ステアリングホイー
ルの操舵力を補助するようになされている。図8に、そ
の概要ブロック図を示す。この装置は、トルク検出値T
と車速Vとに基づく所定の演算によりアシスト電流の目
標値となるモータ電流指令値SI を生成する電流指令演
算処理18と、モータ電流指令値SI を制御目標として
PID制御(比例・積分・微分)によりモータ駆動信号
SM を算出するPID制御処理19と、モータ駆動信号
SM に対応したデューティ比のパルス信号等PWM* ,
D* を生成するPWM回路29と、パルス信号等PWM
* ,D* に応じた駆動電流を電動モータ12に供給する
モータ駆動回路30と、モータ駆動回路30による駆動
電流の電流値を検出しこの検出した電流値iM をPID
制御演算19にフィードバックする電流検出回路61と
を備えるものである。
【0003】このようにトルク検出値Tと車速Vとに基
づいてモータ電流指令値SI を生成しこれを制御目標と
することによって、ステアリングシャフトに入力された
操舵トルク及び車速に対応する操舵補助力をモータ12
に発生させている。また、モータ駆動電流の値iM をフ
ィードバック信号とするPID制御演算19によってモ
ータ電流指令値SI に対しフィードバック制御の演算を
行ってモータ駆動信号SM を算出することにより、モー
タ電流指令値SI の変化に対してのより良い追従性を得
ている。すなわち、比例演算による比例制御に加えて、
主として素早い応答性を発揮するための微分演算による
微分制御と、主に定常偏差を解消するための積分演算に
よる積分制御とが行われる。
【0004】そして、このようなフィードバック制御の
演算によって算出されたモータ駆動信号SM に対応した
駆動電流を電動モータ12に供給することにより、車両
の運転者によるステアリングホイールの操作に対して追
従する操舵補助力が発生するので、運転者はステアリン
グホイールを軽快に操作することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の電動
パワーステアリング装置の制御装置においては、PID
制御等のフィードバック制御を行っており、通常の操舵
操作であればこれに操舵補助力が追従し軽快な操作をす
ることができる。PID制御等は線形モデルに基づく制
御であるところ、通常の操舵操作の範囲内であれば、制
御対象の電動モータ等を線形モデルで近似することが可
能だからである。
【0006】しかし、ステアリングホイールの急激な操
作を行ったような場合など通常の操作範囲を超える場合
には問題となることがある。例えば、ステアリングホイ
ールを急に勢いよく回転された後直ちにこの回転を止め
たような場合である。このような場合には、ステアリン
グホイールの急激な操作に対し操舵補助力の発生を追従
させるためにモータ電流指令値SI さらにはモータ駆動
信号SM の値が大きくなるが、その一方で実際にモータ
に供給できる駆動電流には限界があり、例えばPWM制
御においてはデューティ比100%でモータの駆動電流
が飽和してしまいこれを超える駆動電流は供給すること
ができない。このため、フィードバック制御の演算によ
って算出されたモータ駆動信号SM がモータ駆動電流の
限界を超えてしまい、このことによってモータ駆動信号
SM と実際のモータ駆動電流とが対応しなくなると制御
対象が線形モデルからかけ離れたものとなり、その結果
PID制御だけでは適切な制御が困難になる。
【0007】特に、フィードバック制御の中に積分演算
を含んでいる場合には、モータ電流指令値SI 等に対応
した制御量が積分演算によって蓄積されるが、実際のモ
ータ駆動電流が飽和してしまったときでもこのことに係
わりなく積分演算による制御量の蓄積が行われることか
ら、モータ駆動信号SM がモータ駆動電流の限界を超え
た場合にはモータ駆動信号SM がモータ駆動電流の限界
を超えた分に対応して余分な制御量が蓄積されてしまう
ことになる。そして、その後に遅れてこの蓄積された制
御量がモータ駆動信号SM に含まれて出力されると、過
剰な制御が行われる。すなわち、ステアリングホイール
の急な回転操作の後に直ちに停止しようとした場合、急
な回転操作に対し過剰な制御によって操舵補助力の発生
が余分に継続し、回転操作後にステアリングホイールを
とめようとしても、しばらくは先の回転操作をアシスト
する方向の操舵補助力が発生する。このため、ステアリ
ングホイールを止めようとしているにも拘わらず、これ
に反してモータは逆にステアリングホイールを回してし
まうこととなる。その結果、運転者に対し、大きな引っ
掛かり感等の操舵操作上の違和感を与えてしまったり、
場合によっては不快な振動を感じさせることにもなると
いう未解決の課題がある。
【0008】殊に、このような現象は、PID制御に対
し慣性補償制御を組み合わせたような場合に多発し易
い。ステアリングホイールの操作がより軽快に行えるよ
うにするために慣性補償制御を付加するのであるが、こ
のような電動パワーステアリング装置の制御装置として
例えば特開平2−290773号公報に記載のものが知
られている。その概要を図10に示すが、この装置は、
図9に示した装置に対し、モータ駆動信号SM とモータ
駆動電流値iM とからモータの回転における角加速度を
間接的に検出し(71)、この検出値に所定のゲインK
aを乗じた値(72)をモータ電流指令値SI に加算す
る(73)回路等を、付加したものである。この慣性補
償制御により、モータ慣性による応答の遅れを少なくし
て、モータ制御における追従性の向上を達成している。
しかしながら、モータ回転の角加速度に基づいてモータ
電流指令値SI に対する加算等を行っていることから、
PID制御だけのときよりもモータ電流指令値SI が大
きくなる機会が多くなる。このため、モータ制御の追従
性向上によって通常の運転状態では軽快な操舵操作が可
能となる一方で、急激な操作を行ったような場合には却
ってモータ駆動電流の飽和に起因する操舵操作上の違和
感や不快な振動を招き易くなってしまうことになる。
【0009】そこで、本発明は、上記従来例の未解決の
課題に着目してなされたものであり、急激な操舵操作が
行われたときであってもモータ駆動電流の飽和に起因す
る違和感や振動が発生し難い的確な制御をなしうる電動
パワーステアリング装置の制御装置を提供することを目
的としている。
【0010】
【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に係る電動パワーステアリング装置の制御
装置は、操舵系の操舵トルクを検出する操舵トルク検出
手段と、前記操舵系に対して操舵補助力を発生する電動
モータと、少なくとも前記操舵トルク検出手段のトルク
検出値に基づいて操舵補助力目標値を算出し、該操舵補
助力目標値から積分演算を含むフィードバック制御の演
算によって操舵補助力指令値を算出し、該操舵補助力指
令値を出力する制御手段と、該制御手段の出力に応じた
駆動電流を前記電動モータに供給する駆動手段とを備え
た電動パワーステアリング装置の制御装置において、前
記制御手段の操舵補助力指令値を前記電動モータの駆動
電流の上下限値等に対応した所定の範囲に制限して前記
駆動手段に出力する制限手段と、該制限手段の出力値と
前記操舵補助力指令値との差に基づく補正値で前記積分
演算における積分量を補正する補正手段とを備えたもの
である。
【0011】
【作用】請求項1に係る本発明のパワーステアリング装
置の制御装置は、制御手段の操舵補助力指令値に対して
電動モータの駆動電流の上下限値等に対応した所定の範
囲にその値を制限する処理を行う制限手段を備える。こ
の制限手段による制限処理は、モータ駆動電流がその上
下限値等で飽和する状態を模擬するものであるから、制
限処理後の操舵補助力指令値は、モータ駆動電流が実際
に採りうる値に対応した限界値を超えるということがな
い。また、制限処理前の操舵補助力指令値ではなくて制
限処理後の操舵補助力指令値が駆動手段に出力され、こ
れを受けた駆動手段によって制限処理後の操舵補助力指
令値に応じた駆動電流が電動モータに供給される。これ
により、制限処理前の操舵補助力指令値に対してはモー
タ駆動電流が飽和して正確に追従しえないような場合で
あっても、制限処理後の操舵補助力指令値に対してはモ
ータ駆動電流が正確に追従し得る。そこで、制限処理後
の操舵補助力指令値とモータ駆動電流とは常に一定の対
応が採れたものとなる。
【0012】さらに、本発明の装置は、制限手段の出力
値と制御手段の操舵補助力指令値との差に基づく補正値
で積分演算における積分量を補正する補正手段を備え
る。すなわち、制限処理後の操舵補助力指令値と制限処
理前の操舵補助力指令値との差に基づいて積分量の補正
を行う。ここで、モータ駆動電流が飽和していないとき
と飽和しているときに分けて説明すると、先ずモータ駆
動電流が飽和しないとき、つまり制限処理前の操舵補助
力指令値が所定の範囲内のときは、制限処理後の操舵補
助力指令値と制限処理前の操舵補助力指令値とが一致す
ることから、このときの補正値は“0”となり、補正手
段による積分演算における積分量の補正は何ら行われな
いのと等価である。そこで、モータ駆動電流が飽和しな
いときには通常のフィードバック制御が適正に行われ、
これによってステアリングホイールの操作に対して的確
に追従する操舵補助力が発生する。
【0013】一方、モータ駆動電流が飽和したとき、つ
まり制限処理前の操舵補助力指令値が所定の範囲を超え
るときは、制限処理後の操舵補助力指令値と制限処理前
の操舵補助力指令値とが一致しなくなることから、この
ときの補正値は“0”でなくなり、補正手段による積分
演算における積分量の補正が実効を発揮することとな
る。具体的には、制限処理後の操舵補助力指令値が上述
のように実際のモータ駆動電流に対応していることか
ら、制限処理後の操舵補助力指令値と制限処理前の操舵
補助力指令値との差に基づく補正値は制限処理前の操舵
補助力指令値が実際のモータ駆動電流を超えた分に対応
する。そして、この補正値で補正された積分演算におけ
る積分量は、操舵補助力目標値に対し積分演算を含むフ
ィードバック制御を通常通り行ったのに比べて、制限処
理前の操舵補助力指令値が実際のモータ駆動電流を超え
た分だけ、積分演算において蓄積される制御量が少なく
なる。これにより、従来のような余分な制御量の蓄積
は、行われなくなる。すなわち、従来は、モータ駆動電
流が飽和したときでも操舵補助力目標値(モータ電流指
令値SI )に対し積分演算を含むフィードバック制御を
通常通り行っていたことから、課題の項で説明した如く
制限処理前の操舵補助力指令値(モータ駆動信号SM )
が実際のモータ駆動電流を超えた分だけ余分な制御量が
積分演算によって蓄積されることとなってしまっていた
が、この発明では、補正手段による積分演算の積分量の
補正により、従来は余分に蓄積されれていた制御量が補
正値で相殺されるのである。そこで、モータ駆動電流が
飽和したときであっても、余分な制御量が蓄積されない
ので、過剰な制御が行われることはない。
【0014】したがって、本発明に係る電動パワーステ
アリング装置の制御装置は、急激な操舵操作が行われた
ときであってもモータ駆動電流の飽和に起因する違和感
や振動が発生し難い的確な制御をなしうるものである。
【0015】
【実施例】以下、本発明の電動パワーステアリング装置
の制御装置についての第1の実施例を図面に基づいて説
明する。図1は、その概略構成図である。図中、1はス
テアリングホイールであり、このステアリングホイール
1に作用された操舵力は、入力軸2aと出力軸2bとか
ら構成されたステアリングシャフト2に伝達される。こ
の入力軸2aの一端はステアリングホイール1に連結さ
れ、他端は操舵トルク検出手段としてのトルクセンサ3
を介して出力軸2bの一端に連結されている。そして、
出力軸2bに伝達された操舵力は、ユニバーサルジョイ
ント4を介してロアシャフト5に伝達され、さらに、ユ
ニバーサルジョイント6を介してピニオンシャフト7に
伝達される。操舵力は、さらにステアリングギヤ8を介
してタイロッド9に伝達されて転舵輪を転舵させる。ス
テアリングギヤ8は、ピニオン8aとラック8bとを有
するラックアンドピニオン形に構成され、ピニオン8a
に伝達された回転運動をラック8bで直進運動に変換し
ている。
【0016】ステアリングシャフト2の出力軸2bに
は、操舵補助力(アシスト力)を出力軸2bに伝達する
減速ギヤ10が連結されている。また、減速ギヤ10に
は、操舵補助力の伝達・遮断を行う電磁クラッチ装置1
1(以後、クラッチという。)を介して、操舵補助力を
発生する電動モータとしてのモータ12の出力軸が連結
されている。このクラッチ11は例えば電磁式で構成さ
れ、モータ12は例えば直流サーボ電動機で構成され
る。さらに、クラッチ11はソレノイドを有し、このソ
レノイドに後述する制御手段としてのコントローラ13
によって励磁電流が供給されることによって、減速ギヤ
10とモータ12とが機械的に連結され、励磁電流の停
止により離脱される。
【0017】トルクセンサ3は、ステアリングホイール
1に配設されて入力軸2aに伝達された操舵トルクを検
出するものであり、例えば、操舵トルクを入力軸2a及
び出力軸2b間に介挿したトーションバーの捩じれ角変
位に変換し、この捩じれ角変位をポテンショメータで検
出するように構成される。そして、運転者がステアリン
グホイール1を操舵操作することによって、ステアリン
グシャフト2に生じる捩じれの大きさと方向とに応じた
アナログ電圧からなるトルク検出信号を出力する。すな
わち、このトルク検出信号は操舵トルクの検出値TV を
値とする信号である。トルクセンサ3は、例えば、図9
に示すように、ステアリングホイール1が中立状態にあ
る場合には、トルク検出値TV として所定の中立電圧V
0 を出力し、これよりステアリングホイール1を右切り
するとそのときの操舵トルクに応じて中立電圧V0 より
増加する電圧を、左切りするとそのときの操舵トルクに
応じて中立電圧V0 より減少する電圧を出力するように
なされている。
【0018】13は、モータ12を駆動制御して操舵系
への操舵補助力の制御を行うコントローラであって、車
載のバッテリ16から電源供給されることによって作動
するようになされている。そして、バッテリ16の負極
は接地され、その正極はエンジン始動を行うイグニッシ
ョンスイッチ14及びヒューズ15aを介してコントロ
ーラ13に接続されると共に、ヒューズ15bを介して
コントローラ13に直接接続されている。このヒューズ
15bを介して供給される電源は例えば、メモリバック
アップ用に使用される。そして、コントローラ13はト
ルクセンサ3からのトルク検出信号(TV )と車速セン
サ17からの車速検出信号VP とに基づきモータ12を
駆動制御すると共に、クラッチ11をオン/オフ制御し
モータ12の出力軸と減速ギヤ10とを結合/離脱状態
に制御する。
【0019】図2は、コントローラ13の回路構成を示
すブロック図である。このコントローラ13は、例え
ば、制御回路20、モータ駆動回路30、電流検出回路
61、クラッチ制御回路62、リレー駆動回路63、フ
ェールリレー64から構成されている。そして、制御回
路20は、マイクロコンピュータ21(MPU)と、こ
れの周辺回路をなすA/D変換器22,23,24、位
相補償器25、カウンタ26とから構成されている。
【0020】このマイクロコンピュータ21は、少なく
とも、外部接続機器との入出力処理を行うインタフェー
ス部とROM,RAM等の記憶部とを備えて構成されて
いる。マイクロコンピュータ21は、位相補償器25で
例えば位相を進める等の制御系を安定化させるための位
相補償を行ったトルクセンサ3からのトルク検出信号
(TV )がA/D変換器22を介してデジタル値に変換
されたトルク検出値Tを入力する。同様に、電流検出回
路61からの右方向モータ電流検出信号IR をA/D変
換器24を介して右方向モータ電流検出値iR として入
力し、また、左方向モータ電流検出信号IL をA/D変
換器23を介して左方向モータ電流検出値iL として入
力する。さらに、カウンタ26からの車速検出値Vを入
力する。
【0021】ここで、このカウンタ26は、例えば図示
しない変速機の出力軸に配設され、出力軸の回転に応じ
てパルス信号を発生する回転数センサ等の車速センサ1
7からのパルス信号でなる車速検出信号VP を入力し、
単位時間当たりのパルス数を積算し、マイクロコンピュ
ータ21に積算値が車速検出値Vとして読み込まれたと
き、マイクロコンピュータ21からのリセット信号RC
によってカウント値がリセットされるようになされてい
る。
【0022】マイクロコンピュータ21では、これら入
力信号に基づいて、モータ12に供給する駆動電流を定
めるための信号を算出する。すなわち、これら入力信号
に基づいて操舵補助力目標値としてのモータ電流指令値
SI を算出した後、例えばPID制御(比例・積分・微
分)により制限処理前の操舵補助力指令値としてのモー
タ駆動信号SM を算出し、さらにモータの駆動電流の飽
和を模擬して信号値を所定の範囲に制限することにより
制限処理後の操舵補助力指令値としてのモータ駆動信号
SM'を算出する。そして、このモータ駆動信号SM'に基
づいてPWM(Pulse Width Modulation) 信号を生成
し、このPWM信号に基づいて左パルス幅変調信号PW
ML ,右パルス幅変調信号PWMR ,右方向信号DR ,
左方向信号DL を生成する。そして、これをモータ駆動
回路30に出力する。
【0023】また、マイクロコンピュータ21では、起
動時には、所定の故障検出処理を実行し、正常であると
きリレー駆動回路63に対するリレー制御信号SR を
“HIGH”として出力すると共に、クラッチ制御回路
62に漸増するクラッチ制御信号SC を出力する。ま
た、モータ12の駆動制御時には、電流検出回路61か
らのモータ電流検出値iR 及びiL に基づいて異常監視
処理を行い、異常検出時にはモータ駆動回路30への各
指令信号PWML ,PWMR ,DR ,DL 及びリレー制
御信号SR を“LOW”として出力すると共に、クラッ
チ制御信号SC の出力を停止し、異常ランプを点灯させ
る等の異常発生時の所定の処理を行う。
【0024】モータ駆動回路30は、少なくとも、4つ
のスイッチング素子を有するHブリッジ回路40と、こ
れらスイッチング素子を駆動するゲート駆動回路51〜
54とから構成されている。そして、Hブリッジ回路4
0は、例えば、エンハンスメント型のNチャネルMOS
型FET(電界効果トランジスタ)等の4つのFET4
1〜44を有し、そのFET41及び43が直列に接続
されていると共に、FET42及び44が直列に接続さ
れ、これらの直列回路が並列に接続されてバッテリ16
にフェールリレー64を介して接続される。そして、F
ET41と43との接続点とFET42と44との接続
点との間にモータ12が接続されている。また、FET
43のソース側は右方向電流検出抵抗RR を介して接地
され、同様に、FET44のソース側は左方向電流検出
抵抗RL を介して接地されている。
【0025】そして、これらFET41〜44の各ゲー
ト端子G1 〜G4 は、それぞれ対応するゲート駆動回路
51〜54と接続され、ゲート駆動回路51〜54から
所定の電圧供給が行われたとき、FET41〜44がオ
ン状態となるようになされており、FET42及び43
のみがオン状態となったとき、FET42、モータ1
2、FET43、右方向電流検出抵抗RR の方向に通電
されて、モータ12が正回転し、FET41及び44の
みがオン状態となったとき、FET41、モータ12、
FET44、左方向電流検出抵抗RL の方向に通電され
てモータ12が逆回転するようになされている。
【0026】一方、電流検出回路61は、例えば、右方
向電流検出抵抗RR 及び左方向電流検出抵抗RL の両端
に発生した電圧を増幅及びノイズ除去し、右方向モータ
電流検出信号IR 及び左方向モータ電流検出信号IL と
して制御回路20に出力する。また、クラッチ制御回路
62は、制御回路20からのクラッチ制御信号SC に応
じて励磁電流iC を生成してクラッチ11のソレノイド
に出力しモータ12の出力軸と減速ギヤ10とを機械的
結合状態/離脱状態に制御する。
【0027】そして、リレー駆動回路63は、マイクロ
コンピュータ21の出力信号SR に基づいてフェールリ
レー64のオン/オフ制御を行っている。このフェール
リレー64は、常開接点を有するリレースイッチであっ
て、Hブリッジ回路40へのバッテリ16の供給電源を
ON/OFF制御するものである。次に、マイクロコン
ピュータ21でのモータ12の駆動制御処理の処理手順
を図3に示すフローチャートに基づいて説明する。この
モータ駆動制御処理は、予め設定された所定時間毎のタ
イマ割り込みによって行われ、例えば、数msec毎に
実行される。
【0028】なお、マイクロコンピュータ21では、イ
グニッションスイッチ14がオン状態となったとき、所
定の故障検出処理を実行し、異常が検出されないときに
は、リレー制御信号SR を“HIGH”として出力す
る。これに応じて、リレー駆動回路63がフェールリレ
ー64のコイルへの通電を行うことによってフェールリ
レー64が閉状態となり、Hブリッジ回路40への通電
が行われる。また、漸増するクラッチ制御信号SC をク
ラッチ制御回路62に出力する。これによりクラッチ1
1が作動して、モータ12の回転軸と減速ギヤ10とを
徐々に機械的結合状態にさせる。さらに、各ゲート駆動
回路51〜54への各指令信号を起動時には“LOW”
として出力する。
【0029】また、例えば、イグニッションスイッチ1
4がオフ状態となった場合には、予め設定された終了時
の所定の処理を実行し、例えば、ステアリング系に蓄え
られた弾性エネルギを吸収すべく、モータ角速度に比例
したクラッチ制御信号SC をクラッチ制御回路62に出
力し、所定時間、粘性負荷を与えるように制御を行うよ
うなされている。
【0030】そして、イグニッションスイッチ14がオ
ン状態となり所定の故障検出処理が終了すると、マイク
ロコンピュータ21では、以下のモータ駆動制御処理を
実行する。この処理では、まず、ステップS1で、A/
D変換器22を介して、位相補償器25で位相補償を行
ったトルクセンサ3からのトルク検出値Tを読み込む。
さらに、ステップS2に移行して、T=T−V0 なる演
算を行い、中立時のトルク検出値Tが零となるようオフ
セット処理を行う。
【0031】次いで、ステップS3に移行し、カウンタ
26のカウント値、すなわち、車速検出値Vを読み込
み、カウンタ26にリセット信号RC を出力してカウン
ト値をリセットする。そして、ステップS4に移行し、
図6に示す、操舵トルクと車速とモータ電流との対応を
表す特性線図を参照し、例えば、トルク検出値Tと車速
検出値Vとに対応するモータ電流を検索し、これをモー
タ電流指令値SI として設定する。
【0032】この特性線図は、ステアリングシャフト2
に入力された操舵トルクに対応する補助操舵力をモータ
12に発生させるためにモータ12を駆動するのに必要
とするモータ電流と、操舵トルクと、車速との対応を表
したものであり、車速が小さくなるほどモータ電流指令
値は大きくなり、また操舵トルクが大きくなるほどモー
タ電流指令値は大きくなり、ある値を越えるとそれ以上
は大きくならないように設定されている。
【0033】そして、ステップS5に移行し、モータ電
流指令値SI に対して微分処理を行い所定の比例ゲイン
を乗算してこれを微分処理値fD とする。次いで、ステ
ップS6で右方向のモータ電流検出値iR 及び左方向の
モータ電流検出値iL を読み込み、右方向のモータ電流
検出値iR を正の値、左方向のモータ電流検出値iLを
負の値として設定し、これら検出信号の和からモータ電
流検出値iM を算出する。すなわち、iM =iR −iL
により算出する。
【0034】ここで、電流検出回路61では、左右方向
のモータ電流検出信号IR 及びILの実効値が得られる
よう、それぞれの信号に対し充分なフィルタ処理を行っ
ているものとする。また、これに続くステップS7で
は、例えば、図4のフローチャートに示すような異常監
視処理を行う。なお、異常監視処理の詳細については後
述する。
【0035】次いで、ステップS8に移行し、ステップ
S4で設定したモータ電流指令値SI とステップS6で
算出したモータ電流検出値iM との差、すなわち、eM
=SI −iM により、電流偏差eM を算出する。続くス
テップS9で、電流偏差eMに所定の比例ゲインを乗算
してこれを比例処理値fP とする。次のステップS10
では、直前の処理サイクルで算出され保存されていたモ
ータ駆動信号SM と、やはり直前の処理サイクルで算出
され保存されていたモータ駆動信号SM'とから、これら
の差dSを式dS=SM'−SM により算出する。そし
て、続くステップS11で、これに所定値のゲインKC
を乗じて補正値KC ×dSを算出する。これにより、モ
ータ駆動信号SM'とモータ駆動信号SM との差に基づく
補正値が求められる。なお、ゲインKC の値は、単にモ
ータ駆動信号SM'が所定の範囲を超えた分だけ補正する
という観点からは“1”でよいが、実際には系の応答性
と動作安定との調和等の観点から制御系の動特性や非線
形等をも考慮して解析的・実験的に調整して求められた
“1”以下の値に設定される。
【0036】さらに、次のステップS12では、積分演
算の入力値fP'を比例処理値fP と補正値KC ×dSと
から式fP'=fP +KC ×dSにより算出する。そし
て、続くステップS13で、値fP'に対して積分処理を
行い所定の比例ゲインを乗算してこれを積分処理値fI
とする。そして、ステップS14で、微分処理値f
D と、比例処理値fP と、積分処理値fI とを加算し、
これをモータ駆動信号SM とする。このモータ駆動信号
SMは、この処理サイクルによる新たな値のものであ
る。
【0037】次に、ステップS15に移行し、ここで
は、新たなモータ駆動信号SM の値が上限値SMAX より
大きいときにはモータ駆動信号SM'の値として上限値S
MAX を採用し、モータ駆動信号SM の値が下限値−S
MAX 以上で且つ上限値SMAX 以下のときにはモータ駆動
信号SM'の値としてモータ駆動信号SM の値を採用し、
モータ駆動信号SM の値が下限値−SMAX より小さいと
きにはモータ駆動信号SM'の値として下限値−SMAX を
採用する。ここで、上限値SMAX は、右パルス幅変調信
号PWMR がデューティ比100%となるときのモータ
駆動信号SM の値であり、下限値−SMAX は、左パルス
幅変調信号PWML がデューティ比100%となるとき
のモータ駆動信号SM の値である。すなわち、上限値S
MAX と下限値−SMAX は、電動モータ12の駆動電流の
上下限値に対応した値である。そこで、このステップに
おける演算は、電動モータ12の駆動電流の上下限値に
対応した所定の範囲に値を制限する処理となり、これに
よってモータ駆動信号SM からモータ駆動信号SM'が算
出される。このモータ駆動信号SM'は、PWM信号がデ
ューティ比100%となってモータ駆動電流が飽和した
ときであっても、モータ駆動電流との対応が採れてい
る。
【0038】そして、この後のステップS16では、モ
ータ駆動信号SM'がSM'≧0であるか否かを判定し、S
M'≧0である場合には、ステアリングホイール1が右操
舵されたものとしてステップS17に移行する。そし
て、ステップS17では、モータ12の回転方向を正回
転方向に設定する右方向信号DR を“HIGH”とし、
また、モータ駆動信号SM'に応じた駆動電流をモータ1
2に供給するためのデューティ比を設定しこれを右パル
ス幅変調信号PWMR としてそれぞれ対応するゲート駆
動回路52,53に出力し、ゲート駆動回路51,54
には左パルス幅変調信号PWML 及び左方向信号DL を
“LOW”として出力する。そして、この処理サイクル
を終了して呼出し側のプログラムに戻る。
【0039】一方、ステップS16で、SM'≧0でない
場合には、ステアリングホイール1を左操舵した状態で
あるものと判定してステップS18に移行する。そし
て、ステップ18では、モータ12の回転方向を逆回転
方向に設定する左方向信号DLを“HIGH”とし、ま
た、モータ駆動信号SM'に応じた駆動電流をモータ12
に供給するためのデューティ比を設定しこれを左パルス
幅変調信号PWML として、それぞれ対応するゲート駆
動回路51,54に出力する。また、右方向信号DR 及
び右パルス幅変調信号PWMR は“LOW”としてそれ
ぞれゲート駆動回路51,54に出力する。そして、処
理を終了して呼出し側のプログラムに戻る。このよう
に、ステップS17,S18で、モータ駆動信号SM'に
基づいてPWM信号が生成される。すなわち、ステップ
S17,S18における処理は、駆動手段の一部を構成
し、これによってモータ駆動信号SM ではなくモータ駆
動信号SM'に応じた駆動電流が電動モータ12に供給さ
れる。なお、これらのモータ駆動信号SM とモータ駆動
信号SM'は、次の処理サイクルでの補正値算出のために
値が保存される。そして、モータ駆動制御処理の1つの
処理サイクルが終了する。
【0040】ステップS7での異常監視処理について説
明する。この処理は、図4に示すように、まず、ステッ
プS21で、モータ電流検出値iM の絶対値が最大電流
値IMAX よりも小さいか否かを判定する。ここで最大電
流値IMAX は、モータ駆動回路30が正常に作動してい
るとみなす値として予め設定されたものである。そし
て、モータ電流検出値iM の絶対値が最大電流値IMAX
よりも小さいときは、正常であるものと判定して、ここ
での処理を終了して呼出し側のプログラムに戻る。
【0041】一方、ステップS21で、モータ電流検出
値iM の絶対値が最大電流値IMAXよりも小さくないと
きには、Hブリッジ回路40に過大電流が流れており、
異常が発生したものと判定してステップS22に移行す
る。ステップS22では、ゲート駆動回路51〜54へ
の各指令信号PWML ,PWMR ,DR ,DL を“LO
W”として出力し、これによってHブリッジ回路40の
通電路を遮断する。そして、ステップS23に移行し、
クラッチ制御回路62へのクラッチ制御信号SC の出力
を停止することによって、クラッチ11を作動させてモ
ータ12の出力軸と減速ギヤ10とを離脱状態にする。
さらに、ステップS24に移行して、リレー駆動回路6
3へのリレー制御信号SR を“LOW”として出力する
ことによって、フェールリレー64を作動させて、バッ
テリ16からのHブリッジ回路40への通電を遮断す
る。そして、ステップS25では、例えば、メイン処理
プログラム等の上位プログラムに異常通知を行い、処理
を終了する。以後、異常通知を受けた上位プログラムで
は、モータ駆動制御処理を実行しない。
【0042】かかる構成からなる第1の実施例の電動パ
ワーステアリング装置の制御装置について、その動作を
説明する。具体的には、車両を始動後に直進走行してい
たときに運転者がステアリングホイールを急に右切り
し、その後直ぐにステアリングホイールを元に戻すとい
う操舵操作を行ったときの動作を説明する。なお、この
ような操作を行ったときの状態変化の様子を時間軸tを
横軸に採って図7に示す。図中、(a)におけるθはス
テアリングホイールの操舵角を示し、(b)において実
線で示すSI はモータ電流指令値SI であり、(c)に
おいて実線で示すiM'は従来装置におけるモータ電流検
出値であり、(d)において実線で示すiM は本発明の
実施例におけるモータ電流検出値iM である。さらに、
(b)、(c)及び(d)において破線で示すiM*は、
モータ駆動電流が±iMAX で飽和することなく幾らでも
供給しうると仮定したときに検出される仮想のモータ電
流検出値である。
【0043】今、車両が停車している状態であるものと
し、この状態からイグニッションスイッチ14をオン状
態にしたものとすると、マイクロコンピュータ21で
は、所定の故障監視処理を行い、異常がなければ、リレ
ー制御信号SR を“HIGH”としてリレー駆動回路6
3に出力し、また、クラッチ制御回路62へのクラッチ
制御信号SC を漸増して出力する。これによってリレー
駆動回路63が、フェールリレー64のコイルへの通電
を行うことによって、フェールリレー64が閉状態とな
り、バッテリ16の供給電源がHブリッジ回路40に供
給可能となる。また、クラッチ11が徐々に作動し、モ
ータ12の回転軸と減速ギヤ10とが機械的結合状態と
なり、モータ12の回転駆動力がステアリングシャフト
2に伝達可能となる。
【0044】そして、マイクロコンピュータ21では、
変数やデータ領域等の初期化を行った後、所定の割り込
み周期でモータ駆動制御処理を実行する。このとき、乗
員が操舵操作を行っていないものとすると、トルクセン
サ3からのトルク検出信号TV が中立電圧V0 となり、
このとき、車両は停車中であるので、車速検出値Vは零
となることから、図3のモータ駆動制御処理において
は、図6の特性線図からモータ電流指令値SI は略零と
なり、そしてモータ駆動信号SM 、モータ駆動信号SM'
も略零となって、さらにモータ電流検出値iM も略零と
なるので、モータ12は駆動されない。そして、停車し
ている状態から走行状態に移るが、車両が直進走行状態
すなわちステアリングホイールの操舵角θが“0”の間
は、通常トルクセンサ3からのトルク検出値Tが中立位
置V0 近傍にあるので、上述と同様に、モータ電流指令
値SI 、モータ駆動信号SM 、モータ駆動信号SM'、モ
ータ電流検出値iM が略零となり、やはりモータ12は
駆動されない(図7における時刻t0部分参照)。
【0045】この走行中に、例えば乗員が急に右操舵を
行った場合には(図7における時刻t1部分参照)、操
舵角θが正方向に増加するに伴い、トルクセンサ3から
のトルク検出信号TV は中立電圧V0 よりも大きい電圧
値となる。このときのモータ駆動制御処理の処理サイク
ルについて詳述すると、マイクロコンピュータ21で
は、A/D変換器22を介して入力したトルク検出値T
をもとにT=T−V0 によりオフセット処理し、中立点
を零とするトルク検出値Tを算出する。さらに、このト
ルク検出値Tと車速検出値Vとをもとに図6の特性線図
から対応するモータ電流指令値SI を設定する。このと
き、右操舵を行ったので、オフセット処理したトルク検
出値Tは、正の値となり、よって、モータ電流指令値S
I も正の値となる。
【0046】このとき、例えば、車両が低速走行してい
る状態で操舵トルクが大きい場合には、大きな操舵補助
力を必要とするのでモータ電流指令値SI は大きく設定
され、高速走行している場合には、ステアリングホイー
ル1の手応え感があるように小さな操舵補助力を発生さ
せるためにモータ電流指令値SI は小さな値に設定され
る。また、操舵トルクが小さい場合にも同様に、車速が
小さいほど大きなモータ電流指令値SI を設定し、車速
が大きくなるにつれてステアリングホイール1の手応え
感があるように小さなモータ電流指令値SI に設定され
る。何れにしても、急な操舵操作を行った場合には、操
舵トルクの急増に伴って、速やかにモータ電流指令値S
I は正の値となる。もっとも、この時点では未だモータ
駆動電流を飽和させるまでには至らないものとする。す
なわち、モータ駆動信号SM の値が下限値−SMAX と上
限値SMAX との間にある。
【0047】そして、設定したモータ電流指令値SI に
対して微分処理等の所定の処理を行い、微分ゲインKD
を乗算して微分処理値fD を算出する。また、左右方向
のモータ電流検出値iR 及びiL をもとに、iM =iR
−iL により、モータ12に流れる電流値としてモータ
電流検出値iM を算出する。そして、異常監視処理を実
行し正常と判定した場合には、モータ電流指令値SI と
このモータ電流検出値iM とから電流偏差eM を算出す
る。そして、この電流偏差eM と読み出した比例ゲイン
KP とを乗算して比例処理値fP を算出する。
【0048】さらに、直前の処理サイクルで算出されて
いたモータ駆動信号SM とモータ駆動信号SM'とから式
dS=SM'−SM により差dSを算出し、これに所定の
ゲインKC を乗じて補正値KC ×dSを算出する。もっ
とも、このときは未だモータ駆動電流が飽和していない
ので、モータ駆動信号SM とモータ駆動信号SM'とは値
が一致しており、差dS及び補正値KC ×dSは“0”
である。
【0049】次に、比例処理値fP と補正値KC ×dS
とから式fP'=fP +KC ×dSにより積分演算の入力
値fP'を算出し、さらに値fP'に対して積分処理を行い
所定の比例ゲインを乗算してこれを積分処理値fI とす
る。この処理サイクルの時点では、補正値KC ×dSが
“0”であるから、積分演算の入力値fP'は比例処理値
fP と一致する。
【0050】そして、入力値fP'に対して積分処理した
値に積分ゲインKI を乗算して積分処理値fI を算出
し、これら微分処理値fD と比例処理値fP と積分処理
値fIとを加算してモータ駆動信号SM を算出する。こ
のとき、入力値fP'が比例処理値fP に一致しているこ
とから、モータ駆動信号SM は補正のないときの値に一
致する。
【0051】次に、値を下限値−SMAX と上限値SMAX
との間に制限する処理によってモータ駆動信号SM から
モータ駆動信号SM'が算出されるが、今はモータ駆動信
号SM の値が下限値−SMAX と上限値SMAX との間にあ
ることから、モータ駆動信号SM'はモータ駆動信号SM
に一致する。そこで、モータ駆動信号SM'は、モータ駆
動電流が飽和しないときのモータ駆動信号SM であって
何ら補正のないものに一致する。
【0052】そして、モータ駆動信号SM'の符号に基づ
き電流方向を判断し、この場合、モータ駆動信号SM'≧
0となることから、指令信号PWML 及びDL は“LO
W”として出力し、指令信号DR は“HIGH”、指令
信号PWMR はモータ駆動信号SM'に応じたデューティ
比Dのパルス信号として出力する。これに応じて、ゲー
ト駆動回路53が所定の電圧供給を行ってFET43を
オン状態とし、また、指令信号PWMR が“HIGH”
である間、ゲート駆動回路52が所定の電圧供給を行う
ことによってFET42がオンオフ制御される。
【0053】このとき、指令信号PWML 及びDL が
“LOW”であることから、ゲート駆動回路51、54
はFET41及び44に所定の電圧供給を行わないの
で、FET41及び44はオフ状態のままである。そこ
で、FET42がオン状態となるとき、バッテリ16か
らの電源供給により、FET42、モータ12、FET
43、右方向電流検出抵抗RR の方向に通電されてモー
タ12が正回転し、FET42がオンオフ制御されるこ
とによってモータ駆動信号SM'に応じた駆動電流が供給
されてモータ12の駆動制御が行われる。
【0054】このようにこの処理サイクルでは、ステア
リングホイールの操舵角θが正方向に変化したこと等に
応じて、モータ電流指令値SI が正の値となり、さらに
モータ駆動信号SM'も正の値を採る。そして、これに応
じて、駆動電流の検出値すなわちモータ電流検出値iM
もモータ電流指令値SI に僅かに遅れて正方向に増加す
る。すなわち、モータ12の電気的応答性に応じた遅れ
をもってモータ電流検出値iM がモータ電流指令値SI
に追従する(図7(b)参照)。このとき、上述したよ
うにモータ駆動電流が飽和しないときのモータ駆動信号
SM であって何ら補正のないものに対してモータ駆動信
号SM'が一致することから、モータ電流検出値iM およ
びモータ電流検出値iM'は共に、モータ駆動電流が飽和
しないと仮定したときのモータ電流検出値iM*に一致す
る。
【0055】したがって、このときのモータ制御状態
は、線形モデルで近似可能な動作状態に対する制御と同
様であり、適正な状態である。そして、このような制御
状態での処理サイクルが何回か繰り返された後に、操舵
角θの急激な増加に伴ってトルク検出値Vさらにモータ
電流指令値SI が大きくなると、モータ駆動信号SM の
値が上限値SMAX を超えるに至ることとなる(図7にお
ける時刻t2部分参照)。こうしてモータ駆動信号SM
の値が上限値SMAX を超えた後(図7における時刻t2
から時刻t3までの部分参照)の処理サイクルでは、ト
ルク検出値Tの読み込みからモータ電流指令値SI の設
定、モータ電流検出値iM と電流偏差eM の算出、さら
に比例処理値fP の算出までは上述したのと同様である
が、その他の処理については補正が実効を発揮する点で
相違する。
【0056】すなわち、式dS=SM'−SM により差を
算出し、さらに補正値KC ×dSを算出するが、このと
きは、モータ駆動信号SM の値が上限値SMAX を超えて
いることからSM'>SM なので、差dS及び補正値KC
×dSは負の値となる。そして、式fP'=fP +KC ×
dSにより算出された積分演算の入力値fP'は、従来の
積分演算の入力値fP よりも小さい値となる。そこで、
このときの処理サイクルにおいて積分演算によって積算
される積分量は(図3のステップS13参照)、従来に
比べて(SM −SM')だけ少ない。すなわちモータ駆動
信号SM が上限値SMAX を超えた分だけ従来のものより
少ないものとなる。これにより、積分演算における積分
量は、モータ駆動電流の飽和状態を反映したものとな
る。
【0057】そして、積分処理値fI 、新たなモータ駆
動信号SM 、モータ駆動信号SM'を算出する。このと
き、モータ駆動信号SM の値が上限値SMAX を超えてい
ることから、モータ駆動信号SM'は上限値SMAX に制限
される。つまり、PWM信号はデューティ比が100%
となり、モータの駆動電流は飽和状態となる。そこで、
このときのモータ電流検出値iM は、モータ電流検出値
iM*と異なるものとなり、上限値iMAX でほぼ一定のも
のとなる。なお、従来の装置の場合もモータ電流検出値
iM'が上限値iMAX でほぼ一定となるのは同様である。
【0058】したがって、このときのモータ制御状態
は、モータ駆動電流が供給可能な最大限になるように制
御しているという点で、適正な出力状態である。また、
モータ駆動電流の飽和に対応した非線形モデル的な修正
を加味して積分演算をすることからモータ駆動電流の飽
和状態が積分量に反映されている。この点は、あくまで
も線形モデルとして制御するためモータ駆動電流の飽和
状態が積分量に反映されない従来の制御と異なる。
【0059】このような制御状態での処理サイクルが何
回か繰り返された後に、今度は運転者がステアリングホ
イールを元に戻そうとして左切りを行うと、この操作に
よって操舵角θが減少することとなる。そして、操舵角
θの減少に伴ってトルク検出値Vさらにモータ電流指令
値SI も減少してくると、やがてモータ駆動信号SMの
値が上限値SMAX にまで減少することとなる(図7にお
ける時刻t3部分参照)。この時点までは、まだ、上述
した如くモータ電流検出値iM がモータ電流検出値iM'
と同じく上限値iMAX でほぼ一定のものとなっており、
モータの制御状態も外面的には従来と一致する。ただ
し、積分演算における積分量について比較すると、従来
は仮想のモータ電流検出値iM*に対応した量が積分され
て実際のモータ電流検出値iM'に対応した量よりも余分
な量までも積分されていたのに対し(図7(c)におけ
ル領域Y参照)、この発明の装置では実際のモータ電流
検出値iM に対応した量しか積分されていない。
【0060】こうしてモータ駆動信号SM の値が上限値
SMAX よりも小さくなった後(図7における時刻t3以
後の部分参照)の処理サイクルでは、操舵角θの急激な
減少に伴ってトルク検出値Vも速やかに減少し、これに
基づいて算出したモータ電流指令値SI も速やかに減少
してくる。そして、既述の手順に従ってモータ電流検出
値iM 、電流偏差eM の算出、比例処理値fP 等、さら
にモータ駆動信号SMとモータ駆動信号SM'の算出をも
行うが、この場合には、モータ駆動信号SM の値が下限
値−SMAX と上限値SMAX との間にあることから、モー
タ駆動信号SM'はモータ駆動信号SM に一致する。すな
わち、モータ駆動信号SM'は、モータ駆動電流が飽和し
ないときのモータ駆動信号SM に一致する。そして、フ
ィードバック制御における積分演算の入力値fP'に関す
る補正は実質的に停止する。しかも、以前の補正によっ
てこのときまでになされた積分演算における積分量が上
述したように実際のモータ駆動電流に対応したものとな
っていることから、このときにおける積分量は、線形モ
デルに基づくフィードバック制御においてモータ駆動電
流が飽和しないときの積分量にほぼ一致する。つまり、
モータ駆動電流が飽和したことの影響は、もはやフィー
ドバック制御における制御状態には残存しない。
【0061】そこで、モータ駆動信号SM'は、モータ駆
動電流が飽和しないと仮定したときのモータ駆動信号で
あって何ら補正のないものに一致する。そして、このモ
ータ駆動信号SM'によって制御された結果のモータ電流
検出値iM は、モータ駆動電流が飽和しないと仮定した
ときのモータ電流検出値iM*に、ほぼ一致することとな
る(図7(d)参照)。したがって、このときのモータ
制御状態は、線形モデルで近似可能な動作状態に対する
制御と同様であり、適正な状態である。
【0062】なお、この点を従来例と比較すると、従来
の場合は、モータ電流指令値SI が減少してこれに基づ
く比例処理値fP 等が小さくなっても、フィードバック
制御での積分演算における積分量に余分な量が残存して
いるため積分処理値fI が依然として大きな値を維持す
ることから、モータ駆動信号SM も値の大きな状態を保
つ。そして、ある程度の時間をかけて余分な積分量の放
出が終わるに至ってから初めて(図7(c)における時
刻t4部分参照)、モータ駆動信号SM が値SMAX 以下
となる。このため、モータ電流検出値iM'は、モータ駆
動電流が飽和しないと仮定したときのモータ電流検出値
iM*に対し、遅れて減少することとなる。さらには、こ
のような遅れによって反対向きの過剰な制御を招くとき
もある(図7(c)における時刻t5部分参照)。これ
に対し、この発明の装置には、従来例におけるこのよう
な遅れはない。
【0063】そして、この実施例の装置では、さらに何
回かのモータ駆動制御処理の処理サイクルが繰り返さ
れ、運転者がステアリングホイールを元に戻して操作を
止めると、速やかにモータ駆動信号SM'が略零となり、
その結果、モータ電流検出値iM も速やかに略零となる
(図7における時刻t6部分参照)。しかも、このこと
が、モータ駆動信号SM の変化に遅れを有する従来装置
が同様の状態に達する時点よりも(図7における時刻t
7部分参照)、早い時点で達成される。
【0064】したがって、この実施例の装置は、直進走
行中に運転者がステアリングホイールを急に右切りしそ
の後直ぐにステアリングホイールを元に戻すという操舵
操作を行ったときでも、ステアリングホイールの操作に
対して的確に追従する操舵補助力を発生させる制御を行
うことができる。本発明の電動パワーステアリング装置
の制御装置についての第2の実施例を説明する。これ
は、PID制御に対しさらにモータ慣性補償制御を組み
合わせたものであり、その概要構成図を図8に示す。こ
の装置は、トルク検出値Tと車速検出値Vとに基づいて
モータ駆動信号SM'を算出する演算制御回路2100
と、モータ駆動信号SM'に対応したデューティ比のパル
ス信号等PWM* ,D* を生成するPWM回路29と、
パルス信号等PWM* ,D* に応じた駆動電流を電動モ
ータ12に供給するモータ駆動回路30と、モータ駆動
回路30による駆動電流の電流値を検出しこの検出した
電流値iM をPID制御回路にフィードバックする電流
検出回路61とを備えるものである。
【0065】ここで、演算制御回路2100は、トルク
検出値Tと車速検出値Vとに基づいてモータの駆動電流
値設定等のための指令値としてのモータ電流指令値SI
を生成する電流指令演算器18と、モータ電流指令値S
I'を制御目標としてPID制御によってモータ駆動信号
SM を生成するPID制御回路を構成する加算器19a
と微分演算器19bと比例演算器19cと積分演算器1
9dと加算器19eと、モータ駆動信号SM の信号値を
±SMAX の範囲に制限してモータ駆動信号SM'を出力す
るリミッタ2110と、加算器2121と比例演算器2
122と加算器2123とで構成される補正回路212
0とを具備する。この部分は、第1の実施例におけるマ
イクロンピュータ21にほぼ相当する電子回路である。
【0066】さらに、演算制御回路2100は、モータ
駆動信号SM'とモータ駆動電流値iM とからモータの回
転における角加速度を間接的に検出する角加速度検出器
71と、この検出値に所定の慣性補償係数KG を乗じて
補償値を算出する慣性補償係数回路72と、この補償値
をモータ電流指令値SI に加算してモータ電流指令値S
I'とする加算器73とを具備する。これにより、モータ
慣性による応答の遅れを補償する慣性補償制御も行われ
る。
【0067】この慣性補償制御について詳述すると、角
加速度検出器71でのモータ角加速度ω1 の算出は次の
ように行われる。モータ駆動信号SM'に対応したパルス
幅変調信号PWMのデューティ比D、電源電圧V
BAT (=バッテリ電圧B)とすると、モータ12に供給
される平均電圧Vは、次のように表される。
VAV=D・VBAT …(1)
一方、モータ12が回転するとこの回転によってモータ
12では逆起電力が発生するが、このときのモータ回転
における角速度をω0 とし、さらに逆起電力定数をkT
とすると、モータ12に発生する逆起電圧はkT ・ω0
となる。このことから、コイル抵抗Rを有するモータ1
2に供給された平均電圧VAVは次のようにも表される。
【0068】VAV=kT ・ω0 +R・i …(2)
そこで、式(1)及び(2)よりVAVを消去して、モー
タ角速度ω0 は次のように求められる。
ω0 =(D・VBAT −R・i)/kT …(3)
さらに、この式(3)の両辺を時間tで微分することに
より、モータ回転における角加速度ω1 が算出される。
【0069】こうして間接的に検出された角加速度ω1
が慣性補償係数回路72で所定の慣性補償係数KG と乗
算されて、モータ電流指令値SI に対する補償値が求め
られる。そして、この補償値がモータ電流指令値SI に
加算器73で加算され、モータ電流指令値SI'が求めら
れる。これにより、慣性補償制御が行われて、モータ慣
性に起因するモータの応答性の遅れが補償される。
【0070】なお、角加速度ω1 はセンサで直接検出し
てもよく、また、例えば、モータ軸に取り付けた角度セ
ンサにより検出された角度値を、時間tで微分して先ず
角速度ω0 を求め、更にもう一度微分して角加速度ω1
を求めるようにしてもよい。あるいは、例えばステアリ
ングシャフト2に取り付けた角度センサによりステアリ
ングホイールの舵角を検出し、これをモータ軸の角度の
近似値とすることで、角加速度ω1 を求めるようにして
もよい。また、慣性補償制御に加えて、図示しないが、
操舵系に電気的粘性抵抗を与えて車両の安定性向上を図
るために、角速度ω0 に所定のダンパ係数KV を乗算し
この乗算値をモータ電流指令値SI から減算するダンパ
制御が行われてもよい。
【0071】このような構成の電動パワーステアリング
装置の制御装置の動作は、モータ電流指令値SI に慣性
補償制御による補償を施してモータ電流指令値SI'を求
めるという処理が付加された以外は、第1の実施例のも
のとほぼ同様となる。そこで、重複する説明は割愛する
が、この第2の実施例にあっては、モータ電流指令値S
I に対して補償値の加算等を行っていることから、同じ
操舵操作についての動作であっても第1の実施例におけ
るモータ電流指令値SI よりもモータ電流指令値SI'が
大きくなる傾向がある。このため、直進走行中に運転者
がステアリングホイールを急に右切りしその後直ぐにス
テアリングホイールを元に戻すという操舵操作を行った
とき等には、モータ電流指令値SI'が図7(b)におけ
るSI よりも急峻でピーク値の高いものとなり、このた
めモータ電流検出値iM*が上限値iMAX を超える領域が
図7(c)における領域Yよりも広くなる。あるいは、
慣性補償制御を行わなければモータ電流検出値iM*が上
限値iMAX を超えないような操舵操作に対してもモータ
電流検出値iM*が上限値iMAX を超えることが起こりう
る。しかし、この装置では、補正回路2120による補
正が行われることから、このようなときでも、フィード
バック制御の積分演算器19dにおける積分量が実際の
モータ駆動電流に対応したものとなる。そして、仮想の
モータ電流検出値iM*が上限値iMAX 以下に納まるべき
タイミングで素早く実際のモータ電流検出値iM も上限
値iMAX 以下に納まる。そこで、操舵操作上の違和感や
不快な振動を招くことなく、ステアリングホイールの操
作に対して的確に追従する操舵補助力を発生させること
ができる。
【0072】したがって、この装置は、PID制御に加
えて慣性補償制御を行うものでありながら、急激な操舵
操作が行われたときであってもモータ駆動電流の飽和に
起因する違和感や振動が発生し難い的確な制御を行うこ
とができるものである。なお、上記の各実施例では、右
操舵を行った場合について説明したが、左操舵を行った
場合でも、上記と同様の効果を得ることができる。
【0073】また、上記実施例では、PID制御によっ
てモータの駆動制御を行う場合について説明したが、こ
れに限らず、例えばPI制御等により制御を行うことも
可能である。また、上記実施例では、操舵トルクと車速
とをもとにモータ電流指令値を設定するようにした場合
について説明したが、例えば、操舵トルクのみに基づい
てモータ電流指令値を設定することも可能である。
【0074】さらに、上記実施例では、FET(電界効
果トランジスタ)によりモータドライブ回路を構成した
場合について説明したが、これに限らず、バイポーラト
ランジスタ等、その他のスイッチング素子等を適用する
ことも可能である。
【0075】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1に係る本
発明のパワーステアリング装置の制御装置にあっては、
制限手段を備えて、モータ駆動電流がその上下限値等で
飽和する状態を模擬する。また、補正手段を備えて、積
分演算における積分量を補正する。これにより、モータ
駆動電流が飽和したときでも、従来のような余分な制御
量の蓄積が行われなくなり、過剰な制御は行われない。
【0076】したがって、急激な操舵操作が行われたと
きであってもモータ駆動電流の飽和に起因する違和感や
振動が発生し難い的確な制御をなしうる電動パワーステ
アリング装置の制御装置を提供することができる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an electric motor for a vehicle steering system.
Electric power to provide steering assist force by the motor
Regarding the control device of the steering device, in particular, rapid steering
Regarding a control device that can perform accurate control even for operation etc.
You.
[0002]
2. Description of the Related Art Conventionally, electric power steering systems
The control device includes a torque detection signal detected by the torque sensor,
Assist power is calculated based on the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor.
Current (motor drive current), and this assist current is
Supply to the motor
To assist the steering force of the vehicle. FIG.
FIG. This device has a torque detection value T
Of the assist current by a predetermined calculation based on the vehicle speed V
Motor current command value S to be a reference valueICurrent command to generate
Arithmetic processing 18 and the motor current command value SIAs a control target
Motor drive signal by PID control (proportional / integral / differential)
SMPID control processing 19 for calculating the motor drive signal
SMPWM such as pulse signal with duty ratio corresponding to*,
D*And a PWM circuit 29 for generating pulse signals
*, D*Is supplied to the electric motor 12 according to the driving current.
Motor drive circuit 30 and drive by motor drive circuit 30
The current value of the current is detected, and the detected current value iMIs the PID
A current detection circuit 61 that feeds back to the control operation 19;
It is provided with.
As described above, based on the detected torque value T and the vehicle speed V,
Motor current command value SIAnd generate this as the control target
By being input to the steering shaft
The steering assist force corresponding to the steering torque and the vehicle speed is transmitted to the motor 12.
Has occurred. Also, the value i of the motor drive currentMThe
The mode is controlled by the PID control operation 19 as a feedback signal.
Data current command value SICalculation of feedback control
Go to motor drive signal SMBy calculating
Current command value SIBetter follow-up to changes in
ing. That is, in addition to proportional control by proportional calculation,
Mainly by differential operation for quick response
Differential control and integration calculation mainly to eliminate steady-state deviation
Integral control is performed.
[0004] In such feedback control,
Motor drive signal S calculated by calculationMCorresponding to
By supplying a drive current to the electric motor 12, the vehicle
Additional driver's operation of the steering wheel
The driver will be able to steer
The wheel can be operated lightly.
[0005]
As described above, the conventional electric motor
In the control device of the power steering device, the PID
The feedback control such as the control is performed.
If it is an operation, the steering assist force will follow this and perform a light operation.
Can be PID control etc. is based on a linear model.
Control within the range of normal steering operation.
The electric motor to be controlled can be approximated with a linear model.
Because it is noh.
However, a sudden operation of the steering wheel is performed.
When the operation exceeds the normal operation range, such as when
Can be a problem. For example, a steering wheel
Stop immediately after the tool is suddenly turned vigorously.
This is the case. In such cases, stearin
Follows the generation of steering assist force in response to sudden operation of wheel
Motor current command value SIFurthermore, motor drive
Signal SMValue increases, but the actual motor
There is a limit to the drive current that can be supplied to
The motor drive current is controlled at a duty ratio of 100%.
Will saturate and drive current exceeding this will be supplied.
Can not. For this reason, the feedback control calculation
Motor drive signal S calculated byMIs the motor drive current
The limit has been exceeded and this has led to motor drive signals
SMControl when the current and the actual motor drive current do not correspond
The object is far from the linear model, and as a result
Appropriate control becomes difficult only with PID control.
In particular, an integral operation is included in the feedback control.
Is included, the motor current command value SICorrespond to etc.
Control amount is accumulated by the integration operation, but the actual
Even when the motor drive current is saturated.
Instead of accumulating controlled variables by integral calculation
From the motor drive signal SMExceeds the motor drive current limit
The motor drive signal SMIs the limit of motor drive current
Excess control amount accumulates corresponding to the amount exceeding
Will be. And later, this accumulated system
The control amount is the motor drive signal SMOutput when included in
Extra control is performed. That is, the steering wheel
If you try to stop immediately after a sudden rotation of
Generation of steering assist force by excessive control for complicated rotation operation
Continues for an extra time and the steering wheel
Even if you try to stop, assist the rotation operation for a while
A steering assist force in the direction of the steering wheel is generated. Because of this, Steari
Despite trying to stop the towing wheel, this
On the contrary, the motor turns the steering wheel
It will go. As a result, the driver will be
It gives a feeling of strangeness in steering operation such as hanging feeling,
In some cases, you may feel uncomfortable vibration
There is an unsolved problem.
[0008] In particular, such a phenomenon affects PID control.
Frequently occur when combining inertia compensation control
No. You can operate the steering wheel more easily
In this case, inertia compensation control is added.
As a control device for electric power steering devices such as
For example, the one described in JP-A-2-290773 is known.
Have been. The outline is shown in FIG. 10.
For the device shown in FIG.MAnd motor
Drive current value iMAnd the angular acceleration in the rotation of the motor from
Indirectly detected (71), a predetermined gain K
The value (72) obtained by multiplying the motor current command value SIAdd to
(73) A circuit and the like are added. This inertia supplement
Compensation control to reduce the response delay due to motor inertia.
As a result, the tracking performance in the motor control is improved.
However, based on the angular acceleration of motor rotation, the motor
Current command value SIBecause additions are made to
Motor current command value S than when only PID control is usedIIs large
More opportunities to be heard. For this reason, motor control
Easy steering operation is possible under normal driving conditions due to improved operability
Function is not possible,
Of steering operation caused by saturation of motor drive current
It is likely to cause a feeling or unpleasant vibration.
Accordingly, the present invention provides an unresolved solution of the above conventional example.
Focusing on the issue, the sudden steering operation
Even when the motor drive current is saturated.
Electricity for precise control that does not easily cause discomfort or vibration
Aims to provide control devices for power steering devices
It has been the target.
[0010]
[MEANS FOR SOLVING THE PROBLEMS] To achieve the above object
The control of the electric power steering apparatus according to claim 1
The device detects the steering torque of the steering system.
Means for generating a steering assist force for the steering system
A motor and at least a torque of the steering torque detecting means
A steering assist force target value is calculated based on the detected value, and the steering assist force target value is calculated.
Performance of feedback control including integral calculation from assisting target value
The steering assist force command value is calculated by the
Control means for outputting a price limit;
Driving means for supplying a driving current to the electric motor.
In the control device of the electric power steering device
The steering assist force command value of the control means is used to drive the electric motor.
Limiting the current to a predetermined range corresponding to the upper and lower limits of the current, etc.
Limiting means for outputting to the driving means, and an output value of the limiting means;
The integration is performed using a correction value based on a difference from the steering assist force command value.
Correction means for correcting the integral amount in the calculation
It is.
[0011]
The power steering apparatus according to the present invention according to claim 1 is provided.
The control device of the control unit controls the steering assist force command value of the control means.
A predetermined range corresponding to the upper and lower limits of the drive current of the electric motor, etc.
A box for limiting the value is provided. This
In the limiting process by the limiting means, the motor drive current is
Because it simulates the state of saturation at the lower limit, etc.
The steering assist force command value after the limit
It is not possible to exceed the limit value corresponding to the value that can be taken
No. Also, instead of the steering assist force command value before the restriction
The steering assist force command value after the limit processing is output to the drive means,
The steering assist force finger after the restriction process by the driving means
A drive current according to the command value is supplied to the electric motor. this
The steering assist force command value before the restriction
When the motor drive current saturates and cannot follow
However, the steering assist force command value after the restriction
Data drive current can accurately follow. So, after the restriction process
The steering assist force command value and the motor drive current always have a fixed pair.
The response was taken.
Further, the apparatus according to the present invention comprises an output of the limiting means.
Correction value based on the difference between the value and the steering assist force command value of the control means
Equipped with correction means for correcting the amount of integration in the integration operation
You. That is, the steering assist force command value after the restriction
Correction of integral amount based on difference from unassisted steering assist force command value
I do. Here, when the motor drive current is not saturated
If it is explained separately when it is saturated,
When the dynamic current is not saturated, that is, the steering assist before the restriction process
If the force command value is within the predetermined range, the steering
The assist command value matches the steering assist force command value before the restriction processing.
Therefore, the correction value at this time is “0”,
No correction of the integration amount in the integration operation by the stage
It is equivalent to Therefore, the motor drive current is not saturated.
The normal feedback control is performed properly,
This allows for precise steering wheel operation.
, A steering assist force that follows the steering wheel is generated.
On the other hand, when the motor drive current is saturated,
The steering assist force command value before the rounding limit processing exceeds the predetermined range
When the steering assist force command value after the restriction process is
Since the steering assist force command value of
The correction value is no longer "0", and
The correction of the integral amount in the operation will be effective.
You. Specifically, the steering assist force command value after the restriction processing is
Corresponds to the actual motor drive current
The steering assist force command value after the restriction process and the steering
The correction value based on the difference from the auxiliary force command value
Corresponds to the amount that the auxiliary force command value exceeds the actual motor drive current
I do. Then, in the integration operation corrected by this correction value,
The integral amount is a value that includes the integral operation with respect to the steering assist force target value.
Feedback control is performed normally,
The steering assist force command value before processing exceeds the actual motor drive current
Control amount accumulated in the integration operation
Become. This allows the accumulation of extra control amounts as in the past.
Will not be done. That is, conventionally, the motor drive power
The target steering assist force (motor current
Quotation SI) For feedback control including integration
As we had done as usual,
The steering assist force command value (the motor drive signal SM)
However, the extra control amount exceeds the actual motor drive current.
Accumulated by integration
However, in the present invention, the integration amount of the integration operation by the correction means is
The correction compensates for the previously accumulated control amount.
It is offset by a positive value. Therefore, the motor drive current
No extra control is accumulated even when saturated
Therefore, no excessive control is performed.
Therefore, the electric power stay according to the present invention is provided.
The control unit of the alling device performed a sharp steering operation
Even when the motor drive current is saturated due to saturation
This makes it possible to perform precise control that hardly causes vibration or vibration.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an electric power steering apparatus according to the present invention will be described.
A first embodiment of the control device will be described with reference to the drawings.
I will tell. FIG. 1 is a schematic configuration diagram thereof. In the figure, 1 is
This steering wheel is a tearing wheel
1 is applied to the input shaft 2a and the output shaft 2b.
Is transmitted to the steering shaft 2 composed of This
One end of the input shaft 2a is connected to the steering wheel 1.
The other end is a torque sensor 3 as steering torque detecting means.
Is connected to one end of the output shaft 2b. And
The steering force transmitted to the output shaft 2b is a universal joy.
And transmitted to the lower shaft 5 via the
To the pinion shaft 7 via the universal joint 6
Is transmitted. The steering force is further transmitted via the steering gear 8.
Then, it is transmitted to the tie rod 9 to steer the steered wheels. S
The tearing gear 8 has a pinion 8a and a rack 8b.
And a pinion 8a
Is converted into linear motion by the rack 8b.
ing.
On the output shaft 2b of the steering shaft 2,
Transmits the steering assist force (assist force) to the output shaft 2b
The reduction gear 10 is connected. Also, the reduction gear 10
Is an electromagnetic clutch device 1 for transmitting / disconnecting a steering assist force
1 (hereinafter referred to as a clutch) to provide a steering assist force.
The output shaft of the motor 12 as the generated electric motor is connected
Have been. The clutch 11 is, for example, an electromagnetic type.
The motor 12 is composed of, for example, a DC servomotor.
You. Further, the clutch 11 has a solenoid.
Controller 13 as control means to be described later in the solenoid
The excitation current is supplied by the
10 and the motor 12 are mechanically connected to each other to stop the excitation current.
It is separated by stopping.
The torque sensor 3 is a steering wheel
1 to detect the steering torque transmitted to the input shaft 2a.
For example, the steering torque is transmitted to the input shaft 2a.
Torsion angle of the torsion bar inserted between the output shaft 2b
The torsional angular displacement is detected with a potentiometer.
It is configured to issue. And the driver is stearin
Steering operation of the steering wheel 1
According to the magnitude and direction of the twist generated in the shaft 2
It outputs a torque detection signal consisting of an analog voltage. sand
In other words, this torque detection signal is equal to the detected value T of the steering torque.VTo
It is a signal to be a value. The torque sensor 3 is, for example, as shown in FIG.
As shown in the figure, the steering wheel 1 is in the neutral state.
The torque detection value TVGiven neutral voltage V
0And turn the steering wheel 1 to the right.
Then, according to the steering torque at that time, the neutral voltage V0Than
Turning the increasing voltage to the left will increase the steering torque at that time.
Neutral voltage V according to0To output a decreasing voltage
Has been done.
Reference numeral 13 denotes a steering system which drives and controls the motor 12.
Controller that controls the steering assist force to the vehicle
Activated when power is supplied from on-board battery 16
It has been made to be. And the negative electrode of the battery 16
Is grounded, and its positive electrode is an ignition
Control via the switch 14 and the fuse 15a.
Controller 13 and through a fuse 15b.
It is directly connected to the controller 13. This fuse
The power supplied via 15b is, for example, a memory back.
Used for up. Then, the controller 13
The torque detection signal (TV) And speed
Vehicle speed detection signal VPAnd the motor 12
Drive control and on / off control of the clutch 11
The output shaft of the motor 12 and the reduction gear 10 are connected / disconnected.
To control.
FIG. 2 shows a circuit configuration of the controller 13.
FIG. This controller 13
For example, a control circuit 20, a motor drive circuit 30, a current detection circuit
61, clutch control circuit 62, relay drive circuit 63,
It is composed of a packet relay 64. And control times
The road 20 is connected to a microcomputer 21 (MPU).
A / D converters 22, 23, 24, which constitute the peripheral circuits,
It comprises a phase compensator 25 and a counter 26.
This microcomputer 21 has at least
Interface that performs input / output processing with external devices
And a storage unit such as a ROM and a RAM.
I have. The microcomputer 21 uses a phase compensator 25
For example, a phase for stabilizing the control system such as advancing the phase
Torque detection signal from torque sensor 3 that has performed phase compensation
(TV) Is converted to a digital value via the A / D converter 22
The input torque detection value T is input. Similarly, the current detection circuit
Right direction motor current detection signal I from road 61RA / D conversion
The rightward motor current detection value i via the converter 24REnter as
And the left direction motor current detection signal ILA / D conversion
Motor current detection value i via the converter 23LEnter as
Power. Further, the vehicle speed detection value V from the counter 26 is input.
Power.
The counter 26 is, for example, shown in FIG.
Not installed on the output shaft of the transmission, according to the rotation of the output shaft
Speed sensor 1 such as a rotation speed sensor that generates a pulse signal
Speed detection signal V consisting of a pulse signal fromPAnd enter
The number of pulses per unit time is integrated and the
When the integrated value is read as the vehicle speed detection value V into the data 21
Reset signal R from the microcomputer 21C
The count value is reset by
You.
In the microcomputer 21, these inputs are
The drive current supplied to the motor 12 is determined based on the force signal.
Calculate the signal to be calculated. That is, these input signals
Motor current command value as steering assist force target value based on
SIIs calculated, for example, PID control (proportional / integral / fine)
Minutes), the mode as the steering assist force command value before the restriction
Data drive signal SMAnd calculate the saturation of the motor drive current.
By limiting the signal value to a certain range by simulating the sum
Motor drive signal as steering assist force command value after restriction processing
SM 'Is calculated. Then, the motor drive signal SM 'Based on
Generates a PWM (Pulse Width Modulation) signal
Then, based on the PWM signal, the left pulse width modulation signal PWM
ML, Right pulse width modulation signal PWMR, Right direction signal DR,
Left direction signal DLGenerate And this is motor driven
Output to the circuit 30.
In the microcomputer 21, the starting
When the system is operating, it executes a predetermined failure detection process, and if it is normal,
Control signal S for relay drive circuit 63RTo
Output as “HIGH” and clutch control circuit
The clutch control signal S gradually increases to 62.CIs output. Ma
Also, at the time of drive control of the motor 12, the current detection circuit 61
Motor current detection value iRAnd iLAbnormality monitoring based on
Processing, and when an abnormality is detected, the motor drive circuit 30
Command signal PWML, PWMR, DR, DLAnd relay system
Control signal SRIs output as “LOW” and the
H control signal SCStop output and turn on the abnormal lamp.
A predetermined process is performed when an error such as an error occurs.
The motor drive circuit 30 has at least four
An H-bridge circuit 40 having a switching element of
Gate drive circuits 51 to 51 for driving these switching elements
54. And the H bridge circuit 4
0 is, for example, an enhancement type N-channel MOS
FET4 such as a field-effect transistor (FET)
FETs 41 and 43 connected in series
And FETs 42 and 44 are connected in series.
These series circuits are connected in parallel and the battery 16
Through a fail relay 64. And F
Connection between ET41 and 43 and FET42 and 44
The motor 12 is connected to the point. Also, FET
43 has a right-side current detection resistor RRThrough the ground
Similarly, the source side of the FET 44 detects the leftward current.
Resistance RLGrounded.
The gates of the FETs 41 to 44 are
G terminal1~ GFourIs the corresponding gate drive circuit
51 to 54, and from the gate drive circuits 51 to 54
When a predetermined voltage is supplied, the FETs 41 to 44 are turned off.
The FETs 42 and 43
When only one is turned on, the FET 42 and the motor 1
2, FET43, right direction current detection resistor RREnergized in the direction of
Then, the motor 12 rotates forward and the FETs 41 and 44
When only the switch is turned on, the FET 41, the motor 12,
FET44, leftward current detection resistor RLEnergized in the direction of
Thus, the motor 12 rotates in the reverse direction.
On the other hand, the current detection circuit 61
Direction current detection resistor RRAnd leftward current detection resistor RLBoth ends of
Amplifies the voltage generated at the motor
Current detection signal IRAnd leftward motor current detection signal ILWhen
And outputs it to the control circuit 20. Also, clutch control circuit
62 is a clutch control signal S from the control circuit 20.CIn response
The excitation current iCTo generate the solenoid of the clutch 11
And the output shaft of the motor 12 and the reduction gear 10 are mechanically connected.
Control to the coupled / disconnected state.
Then, the relay driving circuit 63
Output signal S of computer 21RBased on ferry
On / off control of the ray 64 is performed. This failure
The relay 64 is a relay switch having normally open contacts.
The power supply of the battery 16 to the H-bridge circuit 40 is
ON / OFF control is performed. Next, the microcontroller
Processing procedure of drive control processing of motor 12 in computer 21
Will be described based on the flowchart shown in FIG. this
The motor drive control process is performed at a preset time interval.
This is performed by a timer interrupt, for example, every few msec.
Be executed.
Note that the microcomputer 21
When the ignition switch 14 is turned on,
Performs fixed failure detection processing, and when no abnormality is detected
Is the relay control signal SRIs output as "HIGH"
You. In response, the relay drive circuit 63
-64 coil is energized.
The ray 64 is closed and the H-bridge circuit 40 is energized.
Is performed. Also, the clutch control signal S which gradually increasesCClick
Output to the latch control circuit 62. As a result, the clutch 1
1 operates to move the rotation shaft of the motor 12 and the reduction gear 10
Gradually establish a mechanical connection. In addition, each gate drive
"LOW" when starting each command signal to the circuits 51 to 54
Is output as
Also, for example, the ignition switch 1
When 4 is turned off, a preset end time
Execute the predetermined processing of, for example, stored in the steering system
Proportional to motor angular velocity to absorb the elastic energy
Clutch control signal SCTo the clutch control circuit 62.
Control to apply viscous load for a predetermined time.
Have been snarling.
Then, the ignition switch 14 is turned off.
When the specified failure detection process ends and the
The computer 21 performs the following motor drive control processing.
Execute. In this process, first, in step S1, A /
Phase compensation is performed by the phase compensator 25 via the D converter 22.
The detected torque value T from the torque sensor 3 is read.
Further, the process proceeds to step S2, where T = T−V0Naru performance
Calculation to turn off the neutral torque detection value T to zero.
Perform set processing.
Next, the process proceeds to step S3, where the counter
26, that is, the vehicle speed detection value V is read.
The reset signal RCOutput and count
Reset the default value. Then, the process proceeds to step S4,
FIG. 6 shows the correspondence between the steering torque, the vehicle speed, and the motor current.
For example, referring to the characteristic diagram shown in FIG.
The motor current corresponding to the detected value V is searched, and this is
Current command value SISet as
This characteristic diagram shows that the steering shaft 2
The auxiliary steering force corresponding to the steering torque input to
Needed to drive motor 12 to generate 12
The relationship between motor current, steering torque, and vehicle speed is shown.
The motor current command decreases as the vehicle speed decreases.
The larger the value, and the larger the steering torque,
The current command value increases and exceeds a certain value.
Is set not to be large.
Then, the flow shifts to step S5, where the motor
Flow command value SIIs differentiated and a predetermined proportional gain
Is multiplied by the differential processing value fDAnd Next,
In step S6, the rightward motor current detection value iRAnd left
Motor current detection value iLLoad the right direction motor current
Detection value iRIs a positive value, and the motor current detection value i in the left direction isLTo
Set as a negative value and determine the motor power from the sum of these detection signals.
Flow detection value iMIs calculated. That is, iM= IR−iL
It is calculated by:
Here, in the current detection circuit 61, the
Motor current detection signal IRAnd ILThe effective value of
And perform sufficient filtering on each signal.
It is assumed that In step S7 following this,
Is, for example, an abnormality monitor as shown in the flowchart of FIG.
Perform visual processing. The details of the abnormality monitoring process will be described later.
Will be described.
Next, the process proceeds to step S8,
Motor current command value S set in S4IAnd in step S6
Calculated motor current detection value iM, Ie, eM
= SI−iMGives the current deviation eMIs calculated. The following
In step S9, the current deviation eMMultiplied by a predetermined proportional gain
And calculate the proportional processing value fPAnd Next step S10
Now, the model calculated and stored in the immediately preceding processing cycle
Data drive signal SMAnd also calculated in the immediately preceding processing cycle
And stored motor drive signal SM 'And from these
The difference dS in the equation dS = SM '-SMIt is calculated by: Soshi
Then, in the following step S11, a predetermined value of the gain KC
And the correction value KCX dS is calculated. This allows
Data drive signal SM 'And motor drive signal SMBased on the difference
A correction value is determined. Note that the gain KCValue is simply
Data drive signal SM 'Is corrected by the amount exceeding the specified range
From the point of view, "1" may be used, but the response of the system is actually
Control system dynamic characteristics and non-linear
Determined analytically and experimentally taking into account the shape etc.
It is set to a value equal to or less than “1”.
Further, in the next step S12, the integral
Input value fP 'To the proportional processing value fPAnd correction value KC× dS and
From equation fP '= FP+ KC× dS. Soshi
Then, in the following step S13, the value fP 'For the integration process
And multiplies it by a predetermined proportional gain to obtain an integral processing value fI
And Then, in step S14, the differential processing value f
DAnd the proportional processing value fPAnd the integral processing value fIAnd
This is represented by the motor drive signal SMAnd This motor drive signal
SMIs the new value from this processing cycle.
You.
Next, the process proceeds to step S15, where
Is a new motor drive signal SMIs the upper limit SMAXThan
When it is larger, the motor drive signal SM 'As the upper limit value S
MAXAnd the motor drive signal SMIs lower limit value -S
MAXAbove and upper limit SMAXMotor drive when
Signal SM 'Motor drive signal S as the value ofMThe value of
Motor drive signal SMIs lower limit value -SMAXLess than
The motor drive signal SM 'Lower limit value -SMAXTo
adopt. Here, the upper limit SMAXIs the right pulse width modulated signal
No. PWMRWhen the duty ratio becomes 100%
Drive signal SMAnd the lower limit value -SMAXIs the left pulse
Width modulation signal PWMLWhen the duty ratio becomes 100%
Motor drive signal SMIs the value of That is, the upper limit S
MAXAnd lower limit -SMAXIs the drive current of the electric motor 12
This is a value corresponding to the upper and lower limits. So, in this step
The calculation in this case is based on the upper and lower limits of the drive current of the electric motor 12.
This is processing to limit the value to the corresponding predetermined range, and this
Therefore, the motor drive signal SMFrom the motor drive signal SM 'Is calculated
Will be issued. This motor drive signal SM 'Indicates that the PWM signal is
Duty ratio is 100% and the motor drive current is saturated
Even at that time, the motor drive current
You.
Then, in step S16, the module
Data drive signal SM 'Is SM 'It is determined whether or not ≧ 0, and S
M 'If ≧ 0, the steering wheel 1 is turned to the right.
The process proceeds to step S17 assuming that the vehicle has been steered. Soshi
In step S17, the rotation direction of the motor 12 is
Right direction signal D to be set for reverse directionRTo “HIGH”,
Also, the motor drive signal SM 'Drive current according to the motor 1
2 Set the duty ratio to supply to
Width modulation signal PWMRAs the corresponding gate drive
Output to the driving circuits 52 and 53 and the gate driving circuits 51 and 54
Has left pulse width modulation signal PWMLAnd left direction signal DLTo
Output as "LOW". And this processing cycle
And returns to the calling program.
On the other hand, in step S16, SM 'Is not ≧ 0
When the steering wheel 1 is steered to the left,
It is determined that there is, and the process proceeds to step S18. Soshi
In step 18, the rotation direction of the motor 12 is reversed.
Left direction signal D to set in directionLTo “HIGH” and
The motor drive signal SM 'Drive current according to the motor 12
Set the duty ratio to supply to the left pulse
Width modulation signal PWMLAs the corresponding gate drive
The signals are output to the driving circuits 51 and 54. Also, the right direction signal DRPassing
And right pulse width modulation signal PWMRIs "LOW"
Output to the gate drive circuits 51 and 54, respectively. And
The processing ends, and the program returns to the calling program. like this
In steps S17 and S18, the motor drive signal SM 'To
A PWM signal is generated based on the PWM signal. That is, step
The processing in S17 and S18 constitutes a part of the driving means.
As a result, the motor drive signal SMNot a motor drive
Motion signal SM 'Is supplied to the electric motor 12 according to the
It is. Note that these motor drive signals SMAnd motor drive
Signal SM 'Is used to calculate the correction value in the next processing cycle.
The value is saved. Then, one of the motor drive control processes
The processing cycle ends.
The abnormality monitoring process in step S7 will be described.
I will tell. In this process, as shown in FIG.
In step S21, the motor current detection value iMThe absolute value of is the maximum current
Value IMAXIt is determined whether it is smaller than. Where the maximum
Flow value IMAXIndicates that the motor drive circuit 30 is operating normally.
This value is set in advance as a value that is considered to be considered. Soshi
And the motor current detection value iMIs the maximum current value IMAX
If the value is smaller than
And returns to the calling program.
On the other hand, in step S21, the motor current is detected.
Value iMIs the maximum current value IMAXMust be smaller than
At this time, an excessive current is flowing through the H-bridge circuit 40,
It is determined that an abnormality has occurred, and the process proceeds to step S22.
You. In Step S22, the gate drive circuits 51 to 54
Each command signal PWML, PWMR, DR, DLTo “LO
W ", and thereby the H-bridge circuit 40
Cut off the current path. Then, the process proceeds to step S23,
Clutch control signal S to clutch control circuit 62COutput
By stopping the clutch, the clutch 11 is operated to
The output shaft of the motor 12 and the reduction gear 10 are separated.
Further, the process proceeds to step S24, where the relay driving circuit 6
3 to the relay control signal SRIs output as “LOW”
By operating the fail relay 64,
Cut off the power supply from the battery 16 to the H-bridge circuit 40.
You. Then, in step S25, for example, the main processing
Notifies abnormalities to higher-level programs such as programs and processes
To end. After that, in the upper-level program
Does not execute the motor drive control process.
The electric drive of the first embodiment having such a configuration
The operation of the control device of the water steering device
explain. Specifically, if the vehicle is running straight after starting
The driver suddenly turns the steering wheel right when
And then immediately replace the steering wheel.
The operation when the steering operation is performed will be described. Note that this
The state of the state change when such an operation is performed is shown on the time axis t.
The horizontal axis is shown in FIG. In the figure, θ in FIG.
Indicates the steering angle of the tearing wheel.
S indicated by lineIIs the motor current command value SIAnd (c)
I indicated by a solid lineM 'Is the motor current detection
Output value, i shown by a solid line in (d).MOf the present invention
Motor current detection value i in the embodimentMIt is. further,
(B), (c) and (d) show the broken line iM *Is
Motor drive current is ± iMAXWithout any saturation
Virtual motor power detected when it can be supplied
This is the flow detection value.
Now, assume that the vehicle is in a stopped state.
In this state, the ignition switch 14 is turned on.
Assuming that the microcomputer 21
Performs a predetermined failure monitoring process, and if there is no abnormality,
ー Control signal SRTo “HIGH”, the relay drive circuit 6
3 and the clutch to the clutch control circuit 62.
Control signal SCIs output. This allows the relay
The drive circuit 63 supplies current to the coil of the fail relay 64
Is performed, the failure relay 64 is closed.
The power supply of the battery 16 is supplied to the H-bridge circuit 40.
Will be able to pay. Also, the clutch 11 operates gradually,
The rotation shaft of the motor 12 and the reduction gear 10 are in a mechanically coupled state.
The rotational driving force of the motor 12 is
2 can be transmitted.
Then, in the microcomputer 21,
After initializing variables and data areas, etc.,
The motor drive control process is executed only in the cycle. At this time,
Assuming that the operator does not perform steering operation,
Torque detection signal T fromVIs the neutral voltage V0Becomes
At this time, since the vehicle is stopped, the vehicle speed detection value V is zero.
Therefore, in the motor drive control process of FIG.
Is the motor current command value S from the characteristic diagram of FIG.IIs almost zero
And the motor drive signal SM, Motor drive signal SM '
Is also substantially zero, and the motor current detection value iMAlso almost zero
Therefore, the motor 12 is not driven. And stop
The vehicle moves from a running state to a running state, but the vehicle is running straight.
That is, while the steering angle θ of the steering wheel is “0”
Means that the torque detection value T from the normal torque sensor 3 is in the neutral position.
Place V0Near the motor current command
Value SI, Motor drive signal SM, Motor drive signal SM ',
Data current detection value iMBecomes substantially zero, and the motor 12
It is not driven (see time t0 in FIG. 7).
During this traveling, for example, the occupant suddenly steers to the right.
If the operation has been performed (see time t1 in FIG. 7), the operation
As the steering angle θ increases in the positive direction, the torque sensor 3
Torque detection signal TVIs the neutral voltage V0Voltage greater than
Value. Processing cycle of motor drive control processing at this time
In detail, the microcomputer 21
Is the torque detection value T input via the A / D converter 22.
T = T−V based on0Offset processing, and neutral point
Is calculated as the torque detection value T that makes the value zero. In addition,
6 based on the detected torque value T and the detected vehicle speed value V.
From the corresponding motor current command value SISet. This and
Right steering was performed, the torque
The output value T is a positive value, and therefore, the motor current command value S
IIs also a positive value.
At this time, for example, when the vehicle is traveling at a low speed.
If the steering torque is large in the
Motor power command value SIIs set large
When driving at high speed, the steering wheel
A small steering assist force is generated so that
Motor current command value SIIs set to a small value
You. Similarly, when the steering torque is small,
The smaller the value, the larger the motor current command value SISet the vehicle speed
Response of the steering wheel 1 as
Small motor current command value SISet to
You. In any case, if a sudden steering operation is performed,
With the sudden increase of the steering torque, the motor current command value S
IIs a positive value. However, at this point the motor is still
It is not assumed that the drive current is saturated. You
That is, the motor drive signal SMIs lower limit value -SMAXAnd on
Limit value SMAXBetween.
Then, the set motor current command value SITo
A predetermined process such as a differential process is performed on the differential gain KD
And the differential processing value fDIs calculated. Also, left and right direction
Motor current detection value iRAnd iLBased on iM= IR
−iLAs a result, the current value of the motor 12
Current detection value iMIs calculated. Then, execute the abnormality monitoring process.
The motor current command value SIWhen
This motor current detection value iMAnd the current deviation e fromMCalculate
You. And this current deviation eMAnd the proportional gain read out
KPAnd the proportional processing value fPIs calculated.
Further, calculated in the immediately preceding processing cycle,
Motor drive signal SMAnd motor drive signal SM 'And from the formula
dS = SM '-SMTo calculate the difference dS,
Gain KCAnd the correction value KCX dS is calculated. Mo
At this time, the motor drive current is not yet saturated
Therefore, the motor drive signal SMAnd motor drive signal SM 'Is a value
And the difference dS and the correction value KC× dS is “0”
It is.
Next, the proportional processing value fPAnd correction value KC× dS
From equation fP '= FP+ KCInput of integral operation by xdS
Value fP 'And calculate the value fP 'Performs integration on
A predetermined proportional gain is multiplied to obtain an integral processing value fIToss
You. At the time of this processing cycle, the correction value KC× dS
Since it is “0”, the input value f of the integration operationP 'Is the proportional processing value
fPMatches.
Then, the input value fP 'Integrated for
Integral gain KIAnd the integral processing value fICalculate
And these differential processing values fDAnd proportional processing value fPAnd integration
Value fIAnd the motor drive signal SMIs calculated. This
When the input value fP 'Is the proportional processing value fPThat matches
From the motor drive signal SMIs the same as the value without correction.
Match.
Next, the value is set to the lower limit value -SMAXAnd the upper limit SMAX
And the motor drive signal SMFrom
Motor drive signal SM 'Is calculated.
No. SMIs lower limit value -SMAXAnd the upper limit SMAXBetween
Therefore, the motor drive signal SM 'Is the motor drive signal SM
Matches. Therefore, the motor drive signal SM 'Is a motor drive
Motor drive signal S when dynamic current is not saturatedMAnd
It matches the one without any correction.
Then, the motor drive signal SM 'Based on the sign of
Current direction is determined, and in this case, the motor drive signal SM '≧
0, the command signal PWMLAnd DLIs “LO
W "and output the command signal DRIs "HIGH", command
Signal PWMRIs the motor drive signal SM 'Duty according to
Output as a pulse signal of ratio D. In response, the game
The drive circuit 53 supplies a predetermined voltage to drive the FET 43
To the ON state, and the command signal PWMRIs "HIGH"
, The gate drive circuit 52 supplies a predetermined voltage
Thus, the FET 42 is on / off controlled.
At this time, the command signal PWMLAnd DLBut
Since it is “LOW”, the gate drive circuits 51 and 54
Does not supply a predetermined voltage to the FETs 41 and 44
Thus, the FETs 41 and 44 remain off. There
When the FET 42 is turned on, the battery 16
Power supply, the FET 42, the motor 12, the FET
43, right direction current detection resistor RRPower in the direction of
The motor 12 rotates forward and the FET 42 is turned on / off.
And the motor drive signal SM 'Drive current is supplied according to
Then, drive control of the motor 12 is performed.
As described above, in this processing cycle, the steering
When the steering angle θ of the ring wheel changes in the positive direction, etc.
Accordingly, the motor current command value SIBecomes a positive value, and
Motor drive signal SM 'Also takes a positive value. And respond to this
The detected value of the drive current, that is, the detected value of the motor current iM
Also the motor current command value SIIncreases in the positive direction slightly after
You. That is, the delay according to the electric responsiveness of the motor 12
Is the motor current detection value iMIs the motor current command value SI
(See FIG. 7B). At this time, I mentioned above
Motor drive signal when the motor drive current is not saturated
SMMotor drive signal for
No. SM 'Are the same, the motor current detection value iMAnd
And motor current detection value iM 'Both, motor drive current is saturated
Motor current detection value i when not assumedM *Matches
You.
Therefore, the motor control state at this time
Is the same as the control for the operating state that can be approximated by a linear model.
Condition and proper condition. And such control
The steering cycle is repeated several times before the steering
With the sudden increase of the angle θ, the torque detection value V and the motor
Current command value SIIncreases, the motor drive signal SMof
The value is the upper limit SMAX(See FIG. 7).
Time t2). Thus, the motor drive signal SM
Is the upper limit SMAX(Time t2 in FIG. 7)
In the processing cycle from (see part to time t3),
From the reading of the torque detection value T to the motor current command value SISetting
Constant, motor current detection value iMAnd current deviation eMCalculation, and
To the proportional processing value fPUp to the calculation of
However, for other processing, the correction is effective.
Different.
That is, the equation dS = SM '-SMThe difference
Calculated, and the correction value KCX dS is calculated, and
The motor drive signal SMIs the upper limit SMAXBeyond
SM '> SMTherefore, the difference dS and the correction value KC
XdS is a negative value. And the formula fP '= FP+ KC×
Input value f of integral operation calculated by dSP 'Is the traditional
Input value f for integration operationPIt becomes a value smaller than. Therefore,
In this processing cycle, integration is performed by integration operation.
The integrated amount (see step S13 in FIG. 3) is
Compare (SM-SM 'Only) less. That is, motor drive
Signal SMIs the upper limit SMAXMore than the previous one
Less. As a result, the integration in the integration operation
The amount reflects the saturation state of the motor drive current.
You.
Then, the integration processing value fI, A new motor drive
Motion signal SM, Motor drive signal SM 'Is calculated. This and
The motor drive signal SMIs the upper limit SMAXBeyond
Therefore, the motor drive signal SM 'Is the upper limit SMAXLimited to
Is done. That is, the PWM signal has a duty ratio of 100%.
And the drive current of the motor is saturated. Therefore,
Motor current detection value i at this timeMIs the motor current detection value
iM *And the upper limit iMAXIs almost constant
It becomes Note that the motor current detection value
iM 'Is the upper limit iMAXIs almost constant.
Therefore, the motor control state at this time
Is controlled so that the motor drive current can be supplied to the maximum
This is an appropriate output state in that it is controlled. Also,
Nonlinear model-based correction for motor drive current saturation
Integral calculation taking into account the
The sum state is reflected in the integration amount. This point is just
Motor drive current saturation because
This is different from the conventional control in which the state is not reflected in the integral amount.
What is the processing cycle in such a control state?
After the driver has repeated the steering wheel several times,
If you make a left turn to return the eel,
Therefore, the steering angle θ decreases. And the steering angle
As the θ decreases, the torque detection value V and the motor current command
Value SIAlso decreases, and eventually the motor drive signal SMof
The value is the upper limit SMAX(See FIG. 7).
At time t3). Up to this point,
As described above, the motor current detection value iMIs the motor current detection value iM '
And the upper limit iMAXIs almost constant,
The control state of the motor also externally matches the conventional state. However
When comparing the amount of integration in the integration operation,
Is the virtual motor current detection value iM *The quantity corresponding to is integrated
And the actual motor current detection value iM 'Extra than the amount corresponding to
Although a large amount was integrated (Fig. 7 (c)
In the device of the present invention, the actual motor current
Detection value iMOnly the quantity corresponding to is integrated.
Thus, the motor drive signal SMIs the upper limit
SMAX(After time t3 in FIG. 7)
In the processing cycle (see later section), the steering angle
With the decrease, the torque detection value V also decreases rapidly,
Motor current command value S calculated based onIAlso decrease quickly
Will come. Then, the motor current is detected according to the procedure described above.
Value iM, Current deviation eMCalculation, proportional processing value fPEtc.
Motor drive signal SMAnd motor drive signal SM 'Also calculate
In this case, the motor drive signal SMIs the lower limit
Value-SMAXAnd the upper limit SMAXBetween the
Data drive signal SM 'Is the motor drive signal SMMatches. sand
That is, the motor drive signal SM 'Indicates that the motor drive current is saturated
Motor drive signal S when not presentMMatches. And
Input value f of integral operation in feedback controlP 'About
The correction is substantially stopped. Moreover, the previous correction
The amount of integration in the integration operation performed up to this point is
As described above, it corresponds to the actual motor drive current.
Therefore, the amount of integration at this time is
Motor drive power in Dell-based feedback control
It is almost equal to the integral when the flow is not saturated. That is,
The effect of saturation of the motor drive current is no longer
It does not remain in the control state in the feedback control.
Therefore, the motor drive signal SM 'Is a motor drive
Motor drive signal assuming that the dynamic current does not saturate
It matches the one without any correction. And this mod
Data drive signal SM 'Resulting motor current controlled by
Detection value iMAssumed that the motor drive current did not saturate
Motor current detection value iM *And almost match
(See FIG. 7D). Therefore, the motor at this time
The control state is based on the operating state that can be approximated by a linear model.
This is the same as the control, and is in an appropriate state.
Incidentally, comparing this point with the conventional example,
, The motor current command value SIDecreases and based on this
Proportional processing value fPFeedback
An extra amount remains in the integral amount in the integral operation in control.
The integration processing value fIStill maintain a large value
Therefore, the motor drive signal SMAlso keep the large value
One. Then take some time to release the extra integration
For the first time after the exit has ended (time in FIG. 7 (c)
T4), motor drive signal SMIs the value SMAXLess than
It becomes. Therefore, the motor current detection value iM 'Is a motor drive
Motor current detection value assuming that the dynamic current does not saturate
iM *In contrast, it decreases with a delay. Furthermore, this
When a delay like the above causes excessive control in the opposite direction
(See time t5 in FIG. 7C). this
On the other hand, the device of the present invention
There is no delay.
In the apparatus of this embodiment,
The motor drive control process is repeated several times.
The driver returns the steering wheel to
When stopped, the motor drive signal SM 'Becomes almost zero,
As a result, the motor current detection value iMQuickly becomes almost zero
(See time t6 in FIG. 7). And this thing
Is the motor drive signal SMDevice with a delay in the change of
Than the time when the same state is reached (time t in FIG. 7).
(See section 7), achieved earlier.
Therefore, the device of this embodiment is
The driver suddenly turns the steering wheel to the right during
Steering that returns the steering wheel immediately after
Even when performing operations, steering wheel operation
Control to generate a steering assist force that accurately follows
I can. Electric power steering device of the present invention
A second embodiment of the control device will be described. this
Has added motor inertia compensation control to PID control.
FIG. 8 shows a schematic configuration diagram thereof. This
Is based on the detected torque value T and the detected vehicle speed value V.
Motor drive signal SM 'Calculation control circuit 2100 for calculating
And the motor drive signal SM 'Pal with duty ratio corresponding to
Signal PWM*, D*A PWM circuit 29 that generates
PWM such as pulse signal*, D*Drive current according to the
Motor driving circuit 30 for supplying the motor 12
The current value of the drive current by the circuit 30 was detected and detected.
Current value iMThat feeds back to the PID control circuit
And a detection circuit 61.
Here, the arithmetic and control circuit 2100 calculates the torque
Motor drive current based on detected value T and vehicle speed detected value V
Motor current command value S as a command value for value setting, etc.I
Command calculator 18 for generating the motor current command value S
I 'Motor drive signal by PID control with
SMAdder 19a constituting a PID control circuit for generating
, Differential calculator 19b, proportional calculator 19c, and integration calculator 1
9d, an adder 19e, and a motor drive signal SMSignal value
± SMAXMotor drive signal SM 'Output
Limiter 2110, adder 2121 and proportional calculator 2
Correction circuit 212 composed of 122 and adder 2123
0. This part is the same as that of the first embodiment.
This is an electronic circuit substantially corresponding to the Ecron computer 21.
Further, the arithmetic and control circuit 2100 includes a motor
Drive signal SM 'And motor drive current value iMAnd from the motor rotation
Angular acceleration detector for indirectly detecting angular acceleration in rolling
71 and a predetermined inertia compensation coefficient KGMultiply by
Inertia compensation coefficient circuit 72 for calculating a compensation value;
Is the motor current command value SITo the motor current command value S
I 'And an adder 73. This allows the motor
Inertial compensation control is also performed to compensate for the response delay due to inertia.
You.
The inertia compensation control will be described in detail.
Motor angular acceleration ω at the acceleration detector 711The calculation of
Is done as follows. Motor drive signal SM 'Pulse corresponding to
Duty ratio D of width modulation signal PWM, power supply voltage V
BAT(= Battery voltage B), supply to motor 12
The average voltage V is expressed as follows.
VAV= DVBAT … (1)
On the other hand, when the motor 12 rotates, the rotation
In 12, a back electromotive force is generated.
The angular velocity at0And the back electromotive force constant is kT
Then, the back electromotive voltage generated in the motor 12 is kT・ Ω0
It becomes. From this, the motor 1 having the coil resistance R
2 average voltage V supplied toAVIs also expressed as:
VAV= KT・ Ω0+ Ri (2)
Therefore, from equations (1) and (2), VAVTo erase
TA angular velocity ω0Is determined as follows.
ω0= (DVBAT-Ri) / kT … (3)
Further, differentiating both sides of this equation (3) with time t
From the angular acceleration ω1Is calculated.
The angular acceleration ω thus detected indirectly1
Is a predetermined inertia compensation coefficient K in the inertia compensation coefficient circuit 72.GAnd the power
And the motor current command value SIThe compensation value for
Can be The compensation value is the motor current command value SITo
The motor current command value S is added by the adder 73.I 'Sought
It is. As a result, inertia compensation control is performed and motor inertia is controlled.
The delay of the response of the motor due to the characteristics is compensated.
Note that the angular acceleration ω1Is detected directly by the sensor
And, for example, an angle sensor attached to the motor shaft.
First, the angle value detected by the sensor is differentiated with respect to time t.
Angular velocity ω0, And differentiate it again to calculate the angular acceleration ω1
May be obtained. Or, for example, Steari
Steering by the angle sensor attached to the shaft 2
The steering angle of the steering wheel is detected and this is used to determine the angle of the motor shaft.
By using an approximate value, the angular acceleration ω1Asking for
Is also good. In addition to the inertia compensation control, not shown,
Improving vehicle stability by applying electric viscous resistance to the steering system
The angular velocity ω0Given damper coefficient KVMultiply by
This multiplied value is used as the motor current command value SIDamper to subtract from
Control may be performed.
The electric power steering having the above configuration
The operation of the control device of the apparatus is based on the motor current command value SITo inertia
The motor current command value S is compensated by the compensation control.I 'Seeking
Of the first embodiment, except that the process of
It is almost the same as Therefore, duplicate explanations are omitted.
However, in the second embodiment, the motor current command value S
IIs the same because compensation values are added to
Even in the operation related to the steering operation, in the first embodiment,
Motor current command value SIMotor current command value SI 'But
Tends to be larger. For this reason, the driver
Suddenly turns the steering wheel right and then
Performed steering operation to return the tearing wheel to its original position.
At times, the motor current command value SI 'Is shown in FIG.
SIIt becomes steeper and has a higher peak value than
Motor current detection value iM *Is the upper limit iMAXArea beyond
It is wider than the area Y in FIG. Or
If the inertia compensation control is not performed, the motor current detection value iM *Is on
Limit value iMAXMotor for steering operation that does not exceed
Current detection value iM *Is the upper limit iMAXCan exceed
You. However, in this device, the correction by the correction circuit 2120
Even in such a case, the feed is
The integration amount in the back control integration calculator 19d is
It corresponds to the motor drive current. And virtual
Motor current detection value iM *Is the upper limit iMAXShould fit below
Actual motor current detection value i quickly with timingMAlso upper limit
Value iMAXFits below. So, the feeling of strangeness in steering operation and
Operate the steering wheel without causing unpleasant vibrations
To generate a steering assist force that accurately follows the work
Can be.
Therefore, this device can be used in addition to PID control.
Sudden steering while performing inertia compensation control
Saturation of motor drive current even when operation is performed
Perform accurate control that does not easily cause discomfort or vibration due to
It can be. In each of the above embodiments, the right
The case where steering was performed was explained, but left steering was performed.
Even in this case, the same effect as described above can be obtained.
In the above embodiment, PID control is used.
The case where the motor drive control is performed by
Not limited to this, for example, control by PI control etc.
It is possible. In the above embodiment, the steering torque and the vehicle speed
When setting the motor current command value based on
Has been described, for example, based only on the steering torque
It is also possible to set the motor current command value by using the following method.
Further, in the above embodiment, the FET (field effect
Motor drive circuit with transistors
The case has been described, but the invention is not limited to this.
Apply other switching elements such as transistors
It is also possible.
[0075]
As described above, according to the first aspect of the present invention,
In the control device of the power steering device of the invention,
The motor drive current is limited by upper and lower limit values
Simulate the state of saturation. Also, a correction means is provided,
Correct the integral amount in the minute operation. This allows the motor
Extra control as before even when the drive current is saturated
No accumulation of volume is performed, and no excessive control is performed.
Therefore, if a sudden steering operation is performed,
Even when the motor drive current is saturated,
Electric power stage that can perform precise control with less vibration
A control device for the ringing device can be provided.
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す概略構成図である。
【図2】コントローラを中心とした回路構成のブロック
図である。
【図3】マイクロコンピュータによるモータの駆動制御
処理について、その処理手順を示すフローチャートであ
る。
【図4】マイクロコンピュータによるモータの駆動制御
処理について、異常監視処理における処理手順を示すフ
ローチャートである。
【図5】操舵トルクとトルクセンサの出力電圧との関係
を示す特性線図である。
【図6】車速をパラメータとして操舵トルクとモータ電
流値との関係を示す特性線図である。
【図7】本発明の装置の動作を説明するための信号波形
図である。
【図8】本発明の他の実施例を示すブロック図である。
【図9】従来装置のブロック図である。
【図10】他の従来装置のブロック図である。
【符号の説明】
1 ステアリングホイール
2 ステアリングシャフト
3 トルクセンサ
4 ユニバーサルジョイント
5 ロアシャフト
7 ピニオンシャフト
8 ステアリングギヤ
9 タイロッド
10 減速ギヤ
11 クラッチ
12 モータ
13 コントローラ
14 イグニッションスイッチ
15a,15b ヒューズ
16 バッテリ
17 車速センサ
18 電流指令演算器
19 PID制御回路
19a 加算器
19b 微分演算器
19c 比例演算器
19d 積分演算器
19e 加算器
20 制御回路
21 マイクロコンピュータ(MPU)
22,23,24 A/D変換器
25 位相補償器
26 カウンタ
29 PWM回路
30 モータ駆動回路
40 Hブリッジ回路
41〜44 FET(電界効果トランジスタ)
51〜54 ゲート駆動回路
61 電流検出回路
62 クラッチ制御回路
63 リレー駆動回路
64 フェールリレー
71 角加速度検出器
72 慣性補償係数回路
73 加算器
2100 演算制御回路
2110 リミッタ
2120 補正回路
2121 加算器
2122 比例演算器
2123 加算器BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram of a circuit configuration centering on a controller. FIG. 3 is a flowchart showing a procedure of a motor drive control process by a microcomputer. FIG. 4 is a flowchart showing a processing procedure in an abnormality monitoring processing for a motor drive control processing by the microcomputer. FIG. 5 is a characteristic diagram illustrating a relationship between a steering torque and an output voltage of a torque sensor. FIG. 6 is a characteristic diagram showing a relationship between a steering torque and a motor current value using a vehicle speed as a parameter. FIG. 7 is a signal waveform diagram for explaining the operation of the device of the present invention. FIG. 8 is a block diagram showing another embodiment of the present invention. FIG. 9 is a block diagram of a conventional device. FIG. 10 is a block diagram of another conventional device. [Description of Signs] 1 Steering wheel 2 Steering shaft 3 Torque sensor 4 Universal joint 5 Lower shaft 7 Pinion shaft 8 Steering gear 9 Tie rod 10 Reduction gear 11 Clutch 12 Motor 13 Controller 14 Ignition switches 15a, 15b Fuse 16 Battery 17 Vehicle speed sensor 18 Current command calculator 19 PID control circuit 19a Adder 19b Differential calculator 19c Proportional calculator 19d Integral calculator 19e Adder 20 Control circuit 21 Microcomputer (MPU) 22, 23, 24 A / D converter 25 Phase compensator 26 Counter 29 PWM circuit 30 Motor drive circuit 40 H-bridge circuit 41-44 FET (field effect transistor) 51-54 Gate drive circuit 61 Current detection circuit 62 Clutch control circuit 3 relay driving circuit 64 fail relay 71 angular acceleration detector 72 inertia compensation coefficient circuit 73 an adder 2100 arithmetic control circuit 2110 limiter 2120 correction circuit 2121 adder 2122 proportional calculator 2123 adder
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−290773(JP,A) 特開 平5−301576(JP,A) 特開 平5−301575(JP,A) 特開 平4−71959(JP,A) 特開 平5−219769(JP,A) 特開 平3−3004(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B62D 5/04 B62D 6/00 - 6/06 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-2-290773 (JP, A) JP-A-5-301576 (JP, A) JP-A-5-301575 (JP, A) JP-A-4-301 71959 (JP, A) JP-A-5-219769 (JP, A) JP-A-3-3004 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B62D 5/04 B62D 6 / 00-6/06
Claims (1)
ク検出手段と、前記操舵系に対して操舵補助力を発生す
る電動モータと、少なくとも前記操舵トルク検出手段の
トルク検出値に基づいて操舵補助力目標値を算出し、該
操舵補助力目標値から積分演算を含むフィードバック制
御の演算によって操舵補助力指令値を算出し、該操舵補
助力指令値を出力する制御手段と、該制御手段の出力に
応じた駆動電流を前記電動モータに供給する駆動手段と
を備えた電動パワーステアリング装置の制御装置におい
て、前記制御手段の操舵補助力指令値を前記電動モータ
の駆動電流の上下限値等に対応した所定の範囲に制限し
て前記駆動手段に出力する制限手段と、該制限手段の出
力値と前記操舵補助力指令値との差に基づく補正値で前
記積分演算における積分量を補正する補正手段とを備え
たことを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御
装置。(57) [Claim 1] A steering torque detecting means for detecting a steering torque of a steering system, an electric motor for generating a steering assist force for the steering system, and at least the steering torque detecting means A steering assist force target value is calculated based on the detected torque value, and a steering assist force command value is calculated from the steering assist force target value by a feedback control calculation including an integral calculation, and the steering assist force command value is output. A control device for an electric power steering apparatus, comprising: a control unit; and a driving unit that supplies a drive current according to an output of the control unit to the electric motor, wherein a steering assist force command value of the control unit is controlled by the electric motor. Limiting means for limiting the drive current to a predetermined range corresponding to the upper and lower limit values of the drive current and outputting to the drive means; and a correction value based on a difference between an output value of the limit means and the steering assist force command value. Control device for an electric power steering apparatus characterized by comprising a correction means for correcting the integrated amount of the integral calculation.
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