JP4011424B2 - Steering control device - Google Patents

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Description

【発明の属する技術分野】
本発明は、車載用のSBWシステム(ステアバイワイヤ・システム)に関し、特に、車両の操舵操作に伴う操舵感を良好にするための操舵反力生成方式に関する。
【0001】
【従来の技術】
ステアバイワイヤ・システムとしては、例えば、公開特許公報「特開平5−105100:車両の操舵装置」に記載されているもの等が一般に広く知られている。
これらの従来装置の操舵機構においては、ステアリングホイール(以下、「ハンドル」或いは「操舵ハンドル」等と言う場合が有る。)に連結されている操舵軸に付与すべき操舵反力の生成方式に関して、例えば以下の様な特徴が見受けられる。
(特徴1)操舵角又は転舵反力に基づいて、操舵軸の駆動制御を実行する。
(特徴2)転舵反力に対して線形な操舵反力成分を生成する。
(特徴3)転舵反力センサを用いて転舵反力を検出する。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術には、以下の様な問題点が有った。
(問題点1)転舵軸を駆動する転舵モータは、操舵角θに応じた制御量に基づいて制御される。一方、ハンドルを中立位置(θ=0)から切り始めた際には、転舵機構に働く転舵反力は転舵変位が生じてからしか発生しない。しかし、ハンドルを有する操舵軸は、検出された転舵反力に比例する制御量に基づいて駆動されるため、ハンドルを中立位置から切り始めた際には、その初期の操舵反力は、従来の油圧式のパワーステアリング装置等を操舵した場合に比べて小さくなってしまい、この時操舵操作に違和感が伴う。
【0003】
この様なハンドルの切り始めにおける操舵反力の応答性の問題は、分離された操舵機構の機械的な慣性や粘性等が比較的小さいこと等にも起因している。しかし、これらを機械的な構造上の観点から改造することは、部品点数、製造コスト、車体重量等に派生問題が生じるため、必ずしも望ましい処置とは言えない。
【0004】
(問題点2)運転者が操舵トルクを弱めた際には、転舵反力に応じて操舵ハンドルが中立点に向けて急速に戻ろうとして、中立点回りで振動が発生する場合が有る。
【0005】
(問題点3)線形な関数(1例:図1の破線)で転舵反力を変換し、その変換値に基づいて操舵軸の駆動制御を行うので、ハンドルを中立位置から切り始めた際に、操舵角が小さい領域で操舵反力の増加率が小さくならざるを得ず、中立位置付近におけるビルドアップ感(確り感)の弱い操舵感になってしまう。
【0006】
(問題点4)転舵反力センサは、高精度化する程大型化する傾向があるため、取り付け空間の確保、重量、コスト等の面で不利な点が多い。
また、転舵反力センサを用いて転舵反力を検出する場合、転舵反力センサのノイズが大きいと、このノイズに応じてハンドルが振動することがある。
【0007】
本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、車載用のSBWシステム(ステアバイワイヤ・システム)において、車両の操舵操作に伴う操舵感を良好にすることである。
【0008】
【課題を解決するための手段、並びに、作用及び発明の効果】
上記の課題を解決するためには、以下の手段が有効である。
即ち、本発明の第1の手段は、ステアリング・ホイールに操舵反力を付与する操舵アクチュエータを有する操舵機構と、操舵角センサにより検出したステアリング・ホイールの操舵角θと転舵変位量センサにより検出した転舵変位量xとに基づいて決定される制御量u r により転舵軸を駆動する転舵アクチュエータを有する転舵機構とを機械的に分離し、これら双方を連結する連結機構を電気的な連動機構にて代替的に構成した、ステアバイワイヤ・システムにおいて、ステアリング・ホイールに運転者が付与する操舵トルクTを検出する操舵トルクセンサと、路面反力等に基づいて転舵機構に働く転舵反力Fを検出する転舵反力センサとを備え、操舵トルクT、転舵反力F及び転舵反力Fの時間微分dF/dtを用いて、操舵アクチュエータの制御量uhを決定することである。
【0009】
尚、上記時間微分dF/dtに替えて、転舵反力Fの所定時間当たりの時間変動を表す物理量、即ち転舵反力Fの時間変化率に略比例する実時間変数であるような任意の物理量を使用することできる。
【0010】
上記の本発明の第1の手段に従い、転舵反力とその時間微分に基づいて操舵軸を駆動すれば、例えば図2等からも判る様に、転舵反力の微分値dF/dtの立ち上がりに伴って、操舵反力を急峻に立ち上げることができるため、転舵反力に応じた操舵反力を速やかに付与することが可能となる。
【0011】
また、中立点近傍において、転舵反力Fは転舵変位量xに略比例するため、転舵反力の微分値dF/dtは、転舵変位量の微分値dx/dt(≡v)に略比例する。したがって、微分値dF/dtを用いれば、転舵速度vに略比例する項(−av;a>0)を生成することができる。この項は転舵機構の粘性抵抗を表現する項として用いることもできる。したがって、この様な項(−av)を操舵反力を生成する項の中に含めると、例えば転舵後に操舵トルクを急に弱めた際等に、操舵ハンドルが中立点に向けて急速に戻ることを抑制する項(ダンパー作用項)として働くため、この項により操舵軸の振動を抑制することができる。
【0012】
これらの作用により、転舵反力に現れる路面情報を違和感無く運転者に伝えることができると伴に、ビルドアップ感(確り感)のある頑強かつ滑らかな操舵感を生成することが可能となる。
【0013】
また、本発明の第2の手段は、ステアリング・ホイールに操舵反力を付与する操舵アクチュエータを有する操舵機構と、操舵角センサにより検出したステアリング・ホイールの操舵角θと転舵変位量センサにより検出した転舵変位量xとに基づいて決定される制御量u r により転舵軸を駆動する転舵アクチュエータを有する転舵機構とを機械的に分離し、これら双方を連結する連結機構を電気的な連動機構にて代替的に構成した、ステアバイワイヤ・システムにおいて、ステアリング・ホイールに運転者が付与する操舵トルクTを検出する操舵トルクセンサと、路面反力等に基づいて転舵機構に働く転舵反力Fを検出する転舵反力センサと、転舵反力Fを独立変数zとして持ち、Y=fpf(z)=−fpf(−z)を満たし、かつ、原点近傍の所定の定義域{z|0≦z<ε}において従属変数Yの増加率(dY/dz又は∂Y/∂z)が広義の単調減少関数となる関数fpf(z)により、従属変数Yの値を算出する急峻立ち上げ手段とを設け、操舵トルクT、及び従属変数Yを用いて、操舵アクチュエータの制御量uh を決定することである。
【0014】
ただし、ここで広義の単調減少関数とは、所定の定義域{x|x1 ≦x≦x2 }において、「x1 ≦∀a<∀b≦x2 ⇒『f(x1 )≧f(a)≧f(b)≧f(x2 )、かつ、f(x1 )>f(x2 )』」なる関数fのことを言うものとする。また、上記の従属変数Yがzにより微分又は偏微分できない点が有る場合には、その点近傍の変化率やその点近傍の平均変化率等を適当に代用するものとする。
【0015】
例えば、図1の実線のような関数を用いて転舵反力を変換し、その変換値に基づいて操舵軸を駆動することによって、ハンドルを中立位置から切り始めた際に、操舵角が小さい領域ほど操舵反力の増加率が大きくなる。
したがって、この様な操舵反力の生成手段によっても、ビルドアップ感の良い操舵感が得られる。
【0016】
また、第3の手段は、ステアリング・ホイールに操舵反力を付与する操舵アクチュエータを有する操舵機構と、操舵角センサにより検出したステアリング・ホイールの操舵角θと転舵変位量センサにより検出した転舵変位量xとに基づいて決定される制御量u r により転舵軸を駆動する転舵アクチュエータを有する転舵機構とを機械的に分離し、これら双方を連結する連結機構を電気的な連動機構にて代替的に構成した、ステアバイワイヤ・システムにおいて、ステアリング・ホイールに運転者が付与する操舵トルクTを検出する操舵トルクセンサと、路面反力等に基づいて転舵機構に働く転舵反力の推定値Fhを、転舵アクチュエータの制御量ur、及び転舵変位量xを用いて算定する転舵反力推定手段とを設け、操舵トルクT、及び推定値Fhを用いて、操舵アクチュエータの制御量uhを決定することである。
【0017】
この様に、転舵反力の推定値を使用することによって、転舵反力センサが不要になる。また、転舵反力センサのノイズに起因した振動が発生しない。
したがって、転舵反力の推定値を使用する場合、コストを低減できると伴に、より滑らかな操舵感が得られる。
【0018】
また、上記の本発明の第1から第3の手段は、任意に組み合わせて構成することが可能であり、これらの間には、「転舵反力推定手段を設ける際には転舵反力センサの設置が必要なくなる」と言う点以外には、特段の背反要件はない。
したがって、これらの個々の手段を任意に組み合わせることにより、上記の第1から第3の各手段における各作用・効果をその組み合わせに応じて同時に得ることも可能である。
【0019】
即ち、本発明の第4の手段は、上記の第1の手段において、転舵反力Fを独立変数zとして持ち、Y=fpf(z)=−fpf(−z)を満たし、かつ、原点近傍の所定の定義域{z|0≦z<ε}において従属変数Yの増加率(dY/dz又は∂Y/∂z)が広義の単調減少関数となる関数fpf(z)により、従属変数Yの値を算出する急峻立ち上げ手段を備え、転舵反力Fの所定係数倍GpfFの代わりに従属変数Yを用いて、操舵アクチュエータの制御量uh を決定することである。
【0020】
また、第5の手段は、上記の第3の手段において、操舵トルクT、推定値Fh 、及び推定値Fh の時間微分dFh /dtを用いて、操舵アクチュエータの制御量uh を決定することである。
【0021】
また、第6の手段は、上記の第3の手段において、推定値Fh を独立変数zとして持ち、Y=fpf(z)=−fpf(−z)を満たし、かつ、原点近傍の所定の定義域{z|0≦z<ε}において従属変数Yの増加率(dY/dz又は∂Y/∂z)が広義の単調減少関数となる関数fpf(z)により、従属変数Yの値を算出する急峻立ち上げ手段を設け、操舵トルクT、及び従属変数Yを用いて、操舵アクチュエータの制御量uh を決定することである。
【0022】
また、第7の手段は、上記の第6の手段において、操舵トルクT、従属変数Y、及び推定値Fh の時間微分dFh /dtを用いて、操舵アクチュエータの制御量uh を決定することである。
以上の様な第4乃至第7の何れか一つの手段に見られる各種の組み合わせによっても、前記の第1から第3の各手段における各作用・効果をその組み合わせに応じて同時に得ることができる。
【0023】
また、本発明の第8の手段は、上記の第1乃至第7の何れか1つの手段において、操舵アクチュエータの制御量uh 、又は、転舵アクチュエータの制御量ur を車速Vに応じて変更するステアリングギヤ比可変手段を設けることである。
この様な手段を具現するものとしては、例えば、後述の実施例の中でも言及される、図7、図11、或いは図12等に例示された各種のゲイン係数調整手段等が考えられる。
【0024】
これらのステアリングギヤ比可変手段により、例えば、操舵角θに対する転舵角(転舵変位量x)の比等を車速Vに応じて任意に変更することが可能となる等の作用が得られ、これらの作用により、高速走行時等に、直進性に優れ、比較的頑強で安定感のある操舵感が生成できる等の効果が得られる。
即ち、この様な手段によれば、操舵感を車速Vに応じて最適化或いは好適化することが可能又は容易となる。
【0025】
また、この様なチューニングによれば、ラグジュアリータイプの車両、スポーツタイプの車両、中小形の車両などの各種の車両の特性や想定される顧客層の好み等に応じて、任意に操舵感を調整することができるため、上記の手段は車両に大きな付加価値を付与する手段として産業上の利用価値が高い。
【0026】
更に、本発明の第9の手段は、上記の第1乃至第8の何れか1つの手段において、操舵トルクT又は操舵角θを独立変数λ(−a≦λ≦a)として持ち、「λ>0⇒F(λ)≦0」と「F(−λ)=−F(λ)」を満たし、且つ、1周期の略正弦波形状又は略鋸波形状、或いは略N字形状を有する関数F(λ)で表される中立感補償トルクTCを、操舵アクチュエータの制御量uhを生成する項の1つとして含めることである。
【0027】
この様な手法は、例えば、公開特許公報「特開2002−087300:電動パワーステアリング装置」等に記載されている公知の従来技術の中にも見られるが、分離された操舵機構の機械的な慣性や粘性等が比較的小さいSBWシステムを採用する車両においては特に、この様な手法を上記の本発明の何れか1つの手段と適度に組み合わせることにより、より一層の操舵安定感を生成することが望ましい。
【0028】
この場合、転舵反力に現れる路面情報を低減させない範囲で適度に、上記の中立感補償トルクTC を付加的に付与することが望ましいが、例えばこの様な手段の追加によっても、各種の車両の特性や想定される顧客層の好み等に応じて、任意に操舵感を調整することができる。
以上の本発明の手段により、前記の課題を効果的、或いは合理的に解決することができる。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。ただし、本発明は以下に示す実施例に限定されるものではない。
〔実施例〕
図3は、本実施例のステアリング制御装置100のシステム構成図である。このステアリング制御装置100は、運転者が操作するステアリングホイール(ハンドル)1を有する操舵機構と、転舵輪16を転舵する転舵機構と、これらの操舵機構と転舵機構との連動制御を電気的に行う制御装置(コンピュータ)8等から構成されている。
【0030】
操舵機構は、操舵反力を生成する操舵アクチュエータ(反力モータ5)を備える。反力モータ駆動回路6は、制御装置8から与えられる制御量(uh )に応じて反力モータ5を駆動する。反力モータ5の出力軸は減速器を介して操舵軸(ステアリングシャフト)2に連結されており、この操舵軸2は操舵ハンドル1に連結されている。
【0031】
操舵軸2には、この軸の回転角である操舵角θを検出する操舵角センサ3と、操舵軸2に加わる操舵トルクTを検出する操舵トルクセンサ4が配設されている。ただし、操舵角センサ3の代わりに、反力モータの回転角を検出する反力モータ角センサを備え、反力モータの回転角から操舵角θを推定してもよい。この場合、減速比のみに基づいて反力モータの回転角を操舵角θに換算してもよいし、操舵軸の捩れ剛性を考慮して、操舵角θを補正してもよい。
【0032】
一方、転舵機構は、転舵輪13を転舵する転舵アクチュエータ(転舵モータ11)を備える。転舵モータ駆動回路9は、制御装置8から与えられる制御量(ur )に応じて転舵モータ11を駆動する。転舵モータ11の回転運動を直線運動に変換する変換器(減速器12)は、例えば、ボールねじ機構等から構成することができる。転舵軸13の両端は、タイロッド14、ナックルアーム15を介して転舵輪16に接続されている。
【0033】
転舵軸13には、この軸の転舵変位量xを検出する転舵変位量センサ10と、外部(転舵輪16側)から転舵軸13に加わる転舵反力Fを検出する図示しない転舵反力センサとを備えても良いが、本実施例では、後者の転舵反力センサを外乱オブザーバにて置換した構成例について詳しく例示する。
【0034】
また、転舵変位量センサ10の代わりに、転舵モータの回転角を検出する転舵モータ角センサを備え、この転舵モータの回転角から転舵変位量xを推定してもよい。この場合、減速比のみで換算してもよいし、転舵軸13の軸方向の剛性を考慮して補正してもよい。
【0035】
制御装置8には、操舵角センサ3、操舵トルクセンサ4、転舵変位量センサ10、車速センサ7の各検出結果(操舵角θ,操舵トルクT,転舵変位量x,車速V)が入力され、これらの検出結果を基に、反力モータ5と転舵モータ11が所定の駆動力を出力するように各駆動回路(6,9)へ制御信号(反力モータの制御量uh ,転舵モータの制御量ur )を出力する。
【0036】
図4は、ステアリング制御装置100の制御装置8の操舵反力生成方式に係わる論理的な主要構成を例示する制御ブロックダイヤグラムである。
反力モータ駆動回路6への制御信号(反力モータの制御量uh )は、反力モータの制御量演算器85により算出される。
一方、転舵モータ駆動回路9への制御信号(転舵モータの制御量ur )は、位置制御器82により算出される。この位置制御器82は、目標値演算器81が算出する転舵変位量の目標値xref と、転舵変位量センサ10が検出した転舵変位量xに基づいて、周知のPD制御により転舵モータの制御量ur を算出する。
【0037】
転舵反力推定器88は、転舵変位量xと転舵モータの制御量ur に基づいて転舵反力Fの推定値Fh を算定する。
この転舵反力推定器88は、転舵反力Fを直接的に検出する転舵反力センサと置換することも可能であるが、以下の実施例では、転舵反力推定器88を有するステアリング制御装置(100)について詳しく述べる。
【0038】
図5は、ステアリング制御装置100の制御装置8が実行する制御手順の概要を例示するフローチャートである。この制御手順は、図4のステアリング制御を具現する手段である。
この制御手順では、まず最初に、ステップ510によりシステムの初期化を行う。この初期化は、制御変数の初期化等の処理が中心である。これらの具体的な内容については、後から断片的に例示する。
【0039】
ステップ520では、操舵角センサ3、操舵トルクセンサ4、転舵変位量センサ10、車速センサ7の各検出結果(操舵角θ,操舵トルクT,転舵変位量x,車速V)を入力する。
ステップ530では、転舵モータ制御を行うサブルーチン(図6)を呼び出して実行する。このサブルーチンは、図4の目標値演算器81と位置制御器82を具現するサブルーチンである。
【0040】
ステップ540では、転舵反力を求める。この転舵反力は、転舵反力センサにて直接的に検出された信号から求めても良いが、本実施例では、転舵反力推定器88により、転舵変位量xと転舵モータの制御量ur に基づいて転舵反力Fの推定値Fh を算定する手順について詳しく例示する。
ステップ550では、反力モータ制御を行うサブルーチン(図10)を呼び出して実行する。このサブルーチンは、図4の反力モータの制御量演算器85を具現するサブルーチンである。
【0041】
ステップ560では、ステップ520以降の処理を定期的(1例:0.5ms周期)に実行するために、タイマ割り込みの予約設定処理等を行い、タイマ割り込みの待ち状態に遷移する。
次に、ステップ530でサブルーチンとしてコールされる転舵モータ制御を行うサブルーチン(図6)に付いて、詳細に説明する。
【0042】
1.転舵軸の制御手順
図6は、図3の制御装置8により具現される転舵モータ制御部(即ち、上記の目標値演算器81、及び位置制御器82)が実行する制御手順を例示するフローチャートである。
【0043】
操舵角θから転舵変位量xの目標値xref を式(1)により決定する。伝達比Gr には定数を用いても良いが、操舵角θや車速V等に応じて、例えば図7の様なマップ(a),(b)を用いて、「Gr =gr1×gr2」の様な形式にして、決定してもよい。例えばこの様な車速に応じた設定によれば、本発明のステアリングギヤ比可変手段を具現することが可能である。
【0044】
【数1】
ref =Gr θ …(1)
例えばこの様にして、目標値演算器81の演算処理(ステップ620、及びステップ640)を実行することができる。
【0045】
偏差(xref −x)、及びその時間微分d(xref −x)/dtに基づいて転舵モータ11の制御量ur を式(2)により決定し、転舵変位量xが上記の目標値xref に追従するように駆動制御を行う。ゲイン係数Gpx,Gdxは定数である。
【数2】
r =Gpx(xref −x)+Gdx・d(xref −x)/dt …(2)
例えばこの様にして、位置制御器82の演算処理(ステップ660、及びステップ680)を実行することができる。
【0046】
以下、外乱オブザーバに関する演算手法により、この転舵反力の推定値Fh を算定する手順(図5のステップ540)について、図8と図9を用いて具体的に例示する。
【0047】
2.転舵反力の推定手順
転舵機構の運動方程式は式(3)で記述される。ただし、ここで、Mは、ラック軸質量やモータの慣性(イナーシャ)等から決まる転舵機構の転舵変位方向の有効質量である。また、fは転舵モータ11、変換器(減速器12)等の転舵機構内部に生じる摩擦力である。この摩擦力fには、予め測定しておいた値を使用しても良いし、或いは、摩擦力fを下記のx,vの関数として求めておいても良い。
【数3】
M・d2 x/dt2 =ur −f−F≡d …(3)
【0048】
ここで、力dを外乱オブザーバにおける外乱とみなせば、図9の式(a)の形で表現される外乱オブザーバを構成することができる。ただし、以下、行列Gはオブザーバゲイン(3行2列の定数行列)であり、Fh ,xh ,vh ,dh は、それぞれF,x,v,dの各推定値を表す。また、変数v(転舵速度)は、次式(4)で定義するものとする。
【数4】
v = dx/dt …(4)
【0049】
時刻kにおけるオブザーバの状態量をx0 (k) (3行1列の列ベクトル)とする。この時、オブザーバゲインGを極配置法によって決定し、サンプリング時間を適当な時間間隔(1例:約0.5ms程度)で離散化すると、上記の状態量x0 (k) は、図9の式(b)の形で、逐次算出することができる。したがって、上記の力dの推定値dh は、図9の式(c)の形で、逐次算出することができる。
ただし、ここで、kはサンプリング時刻を表す時刻パラメータ(整数変数)であり、行列A,Cはそれぞれ3行3列の定数行列、行列B,Dはそれぞれ3行2列の定数行列である。また、状態量x0 (k) の初期値x0 (0) は0ベクトルで良い。また、転舵速度vの初期値v(0) も0で良い。
【0050】
したがって、上記の力dの推定値dh を用いて、転舵反力Fの推定値Fh は、次式(5)にて逐次求めることができる。
【数5】
h (k) = ur (k) −f(k) −dh (k) …(5)
【0051】
例えばこの様にして、転舵反力センサの検出値Fの代わりに、転舵反力の推定値Fh を用いて、反力モータの制御量uh を設定すれば、転舵反力センサが不要になるのでコストを低減できる。また、転舵反力センサのノイズに起因する振動が発生しないので、滑らかな操舵感が得られる。
【0052】
尚、転舵反力センサの検出値や上記式(5)の推定値Fh の代わりに、次式(6)で定義されるFfh に基づいて、反力モータの制御量uh を設定する様にしてもよい。
【数6】
Ffh (k) ≡Fh (k) +f(k) =ur (k) −dh (k) …(6)
この変数Ffh は、摩擦力fをも含んだ形をしているので、このFfh を用いることによって、転舵反力Fだけでなく摩擦力fにも応じた操舵反力を付与することができる。これにより、ハンドルを中立位置から切り始めた際に、操舵反力が図2の破線のようにより速やかに立ち上がるので、より違和感の無い操舵感が得られる。
【0053】
また、式(5)の代わりに式(6)を用いれば、プログラム開発時に予め摩擦力fを経験的に求めて与えておいたり、或いは、x,vを独立変数とする関数を用いる等して摩擦力fを動的に実時間で算出たりする必要が無くなると言う利点も同時に得られる。
【0054】
これらの理論に基づいて、図4の本発明に係わる転舵反力推定器88(即ち、図5のステップ540)を構成することができる。
図8は、制御装置8により具現される転舵反力推定器88が実行する制御手順を例示するフローチャートである。
【0055】
本制御手順では、まず、最初に、ステップ910により、上記の式(4)により、転舵軸の移動速度v(k) の値を求める。
次に、ステップ920では、図9の式(c)によりdh (k) の値を求める。
ステップ930では、上記の式(6)により、Ffh (k) の値を求める。
ステップ940では、このFfh の値を、転舵反力を表す変数Fに代入する。これにより、反力モータの制御量演算器85において、転舵反力Fの値が参照可能となる。
【0056】
ステップ950及びステップ960では、次回の制御周期における演算処理の準備をしておく。即ち、ステップ950では、図9の式(b)に従って、x0 (k+1) の値を算出し、所定の記憶領域に記憶しておく。
また、ステップ960では、時刻パラメータkを更新する。
【0057】
尚、ステップ960の処理は、前述のステップ560の中で実行しても良い。また、k=0,x0 (0) =0,v(0) =0等の各種の使用変数の初期化処理は、前述のステップ510で実行するものとする。
【0058】
次に、図5のステップ550でサブルーチンとしてコールされる反力モータ制御に付いて、詳細に説明する。
【0059】
3.操舵軸(反力モータ)の制御手順
反力モータ5の制御量uh は、操舵トルクTとその時間微分dT/dt、及び転舵反力Fとその時間微分dF/dtに基づいて決定することができる。例えば、反力モータ5の制御量uh は、次式(7)に従って決定しても良いが、本実施例では、下記の式(8)により反力モータ5の制御量uh を決定する例を示す。ただし、ここで、ゲイン係数Gpt、Gdt、Gpf、Gdfは適当な定数であり、式(7)、(8)の各右辺の第3項及び第4項の転舵反力Fには、前述の推定値Fh を代入するものとする。
【数7】
h =GptT+Gdt・dT/dt−GpfF−Gdf・dF/dt …(7)
【数8】
h =GptT+Gdt・dT/dt−fpf(F)−Gdf・dF/dt…(8)
【0060】
上記の式(7),(8)の各々の第3項と第4項は、操舵トルクが付与された方向と逆方向に作用する制御量である。第3項によってセルフアライニングトルク等の転舵反力に応じた操舵反力が生成される。また、第4項によって転舵反力に対して速やかに操舵反力が生成されると伴に、転舵反力に起因する振動が抑制される。そのため、転舵反力(路面情報)を違和感無く運転者に伝えることができると伴に、滑らかな操舵感が得られる。
【0061】
一方、第1項と第2項は、操舵トルクが付与された方向に操舵軸を回転させるための制御量である。第1項によって減速器の摩擦に起因する操舵反力が抑制され、第2項によって反力モータのコギングに起因する振動が抑制される。そのため、転舵反力に応じた操舵反力を正確に付与することができる。
【0062】
これらの理論に基づいて、図4の本発明に係わる制御量演算器85(即ち、図5のステップ550でサブルーチンとしてコールされる反力モータ制御)を構成することができる。
図10は、制御装置8により具現される反力モータの制御量演算器85が実行する制御手順を例示するフローチャートである。
まず、ステップ810では、式(8)の演算を実行する準備として、操舵トルクT、及び転舵反力Fの時間微分の値を求める。
次に、ステップ830では、式(8)のゲイン係数Gdfを決定する。
【0063】
図11は、ゲイン係数Gpf,Gdfの算出に用いられるデータマップを例示するグラフである。ゲイン係数Gpf,Gdfは、車速Vに応じて図11のようなマップ(a),(b)に基づいて変更してもよい。例えばこの様に、車速Vが大きい時程ゲイン係数Gpf,Gdfを大きくすることによって、車速Vが大きい時程操舵反力が大きくなるので、操舵感がより向上する。
【0064】
この様に車速Vに応じて、ゲイン係数Gpf,Gdfを最適化する手段も、本発明のステアリングギヤ比可変手段を具現する一例である。また、ゲイン係数Gpfを大きくすると制御系の安定性が悪化して振動が発生しやすくなるが、同時にゲイン係数Gdfも大きくすることによって振動を抑制できるので、この様な設定によっても滑らかな操舵感が得られる。
【0065】
次に、ステップ850では、式(8)の第3項を決定する。ここで、上記の関数fpf(F)は図12の様に車速Vに依存した関数にしてもよい。図12は、上記の式(8)の第3項として利用することができる関数fpf(F,V)の設定形態を例示するグラフである。
【0066】
転舵反力が小さい領域ほど操舵反力の増加率を大きくすること(急峻立ち上げ手段)によって、ハンドルを中立位置から切り始めた際に、操舵反力は図1、或いは図2のようになるので、ビルドアップ感の良い操舵感が得られる。更に、図12に例示する様な車速Vに依存する関数fpf(F,V)を用いることにより、車速Vに応じて式(8)の第3項を最適化することが可能となる。例えばこの様な手段も、本発明のステアリングギヤ比可変手段を具現する一例である。この様な設定に従えば、車速Vが大きい時程操舵反力が大きくなるので、操舵感がより向上する。
【0067】
これらの手順により、式(8)の各項を求めることができる。ステップ870では、式(8)の演算処理を実行する。ステップ890では、ステップ870で算出した制御量uh を反力モータ駆動回路6に出力する。
【0068】
以上の制御手順により、安い生産コストで所望の操舵感を生成することが可能或いは容易となる。
尚、前記のステップ540では、転舵反力センサを用いて転舵反力Fを直接測定する代わりに、転舵反力モータの制御量uh と転舵変位量xに基づいて、転舵反力Fの値を推定しているが、転舵反力センサを有するステアリング制御装置(SBWシステム)においては、勿論、転舵反力Fを転舵反力センサから直接求める様にしても良い。この場合には、部品コストやノイズ対策等が問題となる場合もあるが、しかし、この様な方式によれば、上記の外乱オブザーバに関して、それらの開発工数や運用時のCPUオーバヘッド等を削減或いは抑制することができる。
【0069】
〔その他の変形例〕
前述の実施例においては、前記の式(7)或いは式(8)の制御量uh は、操舵トルクT,転舵反力F、及びそれらの各時間微分の値に基づいて、決定されているが、反力モータ5の制御量uh には、操舵角θに依存する項を追加しても良い。
以下、その様な、式(7)或いは式(8)の右辺に追加すべきθ依存項について例示する。
【0070】
例えば、その様なθ依存項としては、次の中立感補償トルクTC 等を考えることができる。この中立感補償トルクTC は、例えば次式(9)の様に決定することができる。ただし、操舵角θは、中立点において0である。
【数9】
C =G3・G1・F(Θ),
Θ=θ/(μ+G1) …(9)
【0071】
図13は、上記の式(9)の演算手順を例示する制御ブロックダイヤグラムである。
ここで、ゲインG1には、図示する様な車速依存性が与えられている。また、有効領域制限部262は、操舵速度推定部266により推定された操舵速度ωに基づいて、ゲインG3に操舵速度依存性を与えるものである。分母のμは、0<μ<4程度の適当な定数である。
【0072】
操舵速度推定部266は、反力モータ5の回転角θM や操舵トルクTの時間に対する変化率等に基づいて操舵速度ωを推定する。また、中立位置学習部261は、操舵角を相対的に表す角度θH 等から中立位置θ0 を経験的に割り出す制御ブロックで、その差分(θH −θ0 )から、絶対的な操舵角θが算出される。
【0073】
以上の様な有効領域制限部262や車速依存ゲインG1演算部263等の作用により、高速走行時で、特に安定した中立感が期待される操舵速度領域、即ち、ω≒0なる低速操舵領域においてのみ、所望とされる中立感補償トルクTC が出力される。
また、上記の式(9)の「Θ=θ/(μ+G1)」なる車速依存性もまた、本発明のステアリングギヤ比可変手段を具現する一例と考えることができる。
【0074】
以上の様な操舵角依存項生成手段は、例えば、公開特許公報「特開2002−087300:電動パワーステアリング装置」等に記載されている公知の従来技術の中にも見られるが、特に、分離された操舵機構の機械的な慣性や粘性等が比較的小さいSBWシステムを採用する車両においては、これらの様なθ依存性を有する操舵反力生成手法を上記の実施例等と適度に組み合わせることにより、車種や想定される顧客層の好み等に応じて、より一層の操舵安定感を生成することも可能であり、付加的なチューニング技術として期待できる。
【0075】
この場合、転舵反力に現れる路面情報を低減させない範囲で適度に、θ依存項(1例:上記の中立感補償トルクTC )を付加的に、前記の式(7)或いは式(8)の制御量uh に付与することが望ましいが、例えばこの様な手段の追加によっても、操舵感を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の急峻立ち上げ手段の構成を説明するグラフ。
【図2】本発明の作用・効果を説明するグラフ。
【図3】本発明の実施例に係わるステアリング制御装置100のシステム構成図。
【図4】ステアリング制御装置100の制御装置8の操舵反力生成方式に係わる論理的な主要構成を例示する制御ブロックダイヤグラム。
【図5】ステアリング制御装置100の制御装置8が実行する制御手順の概要を例示するフローチャート。
【図6】制御装置8により具現される転舵モータ制御部(目標値演算器81、位置制御器82)が実行する制御手順を例示するフローチャート。
【図7】伝達比Gr の算出に用いられるデータマップを例示するグラフ。
【図8】制御装置8により具現される転舵反力推定器88が実行する制御手順を例示するフローチャート。
【図9】転舵反力推定器88が使用するベクトル演算公式をまとめた公式表。
【図10】制御装置8により具現される反力モータの制御量演算器85が実行する制御手順を例示するフローチャート。
【図11】ゲイン係数Gpf,Gdfの算出に用いられるデータマップを例示するグラフ。
【図12】関数fpf(F,V)の設定形態を例示するグラフ。
【図13】その他の変形例における演算手順を例示する制御ブロックダイヤグラム。
【符号の説明】
100 … ステアリング制御装置
1 … ステアリングホイール(ハンドル)
2 … 操舵軸(ステアリングシャフト)
3 … 操舵角センサ
4 … 操舵トルクセンサ
5 … 反力モータ
6 … 反力モータ駆動回路
7 … 車速センサ
8 … 制御装置(コンピュータ)
9 … 転舵モータ駆動回路
10 … 転舵変位量センサ
11 … 転舵モータ
12 … 減速器
13 … 転舵軸
81 … 目標値演算器
82 … 位置制御器
85 … 反力モータの制御量演算器
88 … 転舵反力推定器
T … 操舵トルク
F … 転舵反力
V … 車速
θ … 操舵角
x … 転舵変位量
ref … 転舵変位量の目標値
r … 転舵モータの制御量
h … 反力モータの制御量
h … 転舵反力の推定値
f … 転舵機構内部に生じる摩擦力
G … オブザーバゲイン(3行2列の定数行列)
k … サンプリング時刻を表す時刻パラメータ
0 (k) … 時刻kにおけるオブザーバの状態量
A,C … 3行3列の定数行列
B,D … 3行2列の定数行列
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an in-vehicle SBW system (steer-by-wire system), and more particularly to a steering reaction force generation method for improving the steering feeling associated with the steering operation of a vehicle.
[0001]
[Prior art]
As the steer-by-wire system, for example, what is described in, for example, an open patent publication "Japanese Patent Laid-Open No. 5-105100: Steering device for vehicle" is widely known.
In the steering mechanism of these conventional devices, regarding a method of generating a steering reaction force to be applied to a steering shaft connected to a steering wheel (hereinafter sometimes referred to as “steering wheel” or “steering steering wheel”). For example, the following features can be seen.
(Characteristic 1) Drive control of the steering shaft is executed based on the steering angle or the steering reaction force.
(Feature 2) A steering reaction force component linear with respect to the steering reaction force is generated.
(Characteristic 3) A turning reaction force sensor is used to detect a turning reaction force.
[0002]
[Problems to be solved by the invention]
The above prior art has the following problems.
(Problem 1) The steering motor that drives the steering shaft is controlled based on a control amount corresponding to the steering angle θ. On the other hand, when the steering wheel starts to be turned from the neutral position (θ = 0), the turning reaction force acting on the turning mechanism is generated only after the turning displacement occurs. However, since the steering shaft having the steering wheel is driven based on a control amount proportional to the detected steering reaction force, when the steering wheel is turned from the neutral position, the initial steering reaction force is Compared to the case of steering a hydraulic power steering device or the like, the steering operation becomes uncomfortable at this time.
[0003]
Such a problem of the response of the steering reaction force at the start of turning of the steering wheel is also caused by the relatively small mechanical inertia, viscosity, etc. of the separated steering mechanism. However, remodeling these from the viewpoint of mechanical structure is not necessarily a desirable measure because it causes derivation problems in the number of parts, manufacturing cost, vehicle weight, and the like.
[0004]
(Problem 2) When the driver weakens the steering torque, the steering handle may return rapidly toward the neutral point according to the turning reaction force, and vibration may occur around the neutral point.
[0005]
(Problem 3) Since the steering reaction force is converted with a linear function (one example: broken line in FIG. 1) and the drive control of the steering shaft is performed based on the converted value, the steering wheel is turned from the neutral position. In addition, the increase rate of the steering reaction force is inevitably small in a region where the steering angle is small, resulting in a steering feeling with a weak build-up feeling (feeling of certainty) near the neutral position.
[0006]
(Problem 4) Since the steering reaction force sensor tends to increase in size as the accuracy increases, there are many disadvantages in terms of securing installation space, weight, cost, and the like.
Further, when detecting the steering reaction force using the steering reaction force sensor, if the steering reaction force sensor has a large noise, the steering wheel may vibrate in accordance with the noise.
[0007]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to improve the steering feeling associated with the steering operation of a vehicle in an in-vehicle SBW system (steer-by-wire system). is there.
[0008]
[Means for Solving the Problem, Action, and Effect of the Invention]
  In order to solve the above problems, the following means are effective.
  That is, the first means of the present invention includes a steering mechanism having a steering actuator that applies a steering reaction force to the steering wheel,A control amount u determined based on the steering angle θ of the steering wheel detected by the steering angle sensor and the steering displacement amount x detected by the steering displacement amount sensor. r ByIn a steer-by-wire system in which a steering mechanism having a steering actuator that drives a steering shaft is mechanically separated, and a coupling mechanism that couples both of these is replaced by an electrical interlocking mechanism., SuA steering torque sensor for detecting a steering torque T applied by the driver to the tearing wheel;The roadA steering reaction force sensor for detecting a steering reaction force F acting on the steering mechanism based on a surface reaction force and the like, and a time differential dF / d of the steering torque T, the steering reaction force F, and the steering reaction force F.tUse the control amount u of the steering actuatorhIs to decide.
[0009]
  In place of the time derivative dF / dt,A physical quantity representing the time fluctuation of the turning reaction force F per predetermined timeI.e.It is a real time variable that is approximately proportional to the time change rate of the turning reaction forceLikeUse any physical quantityAlsoit can.
[0010]
If the steering shaft is driven on the basis of the steering reaction force and its time derivative in accordance with the first means of the present invention described above, the differential value dF / dt of the steering reaction force is obtained as can be seen from FIG. Since the steering reaction force can be steeply raised with the start-up, the steering reaction force according to the turning reaction force can be quickly applied.
[0011]
Further, in the vicinity of the neutral point, the steering reaction force F is approximately proportional to the steering displacement amount x, so the differential value dF / dt of the steering reaction force is the differential value dx / dt (≡v) of the steering displacement amount. Is approximately proportional to Therefore, if the differential value dF / dt is used, a term (−av; a> 0) substantially proportional to the turning speed v can be generated. This term can also be used as a term expressing the viscous resistance of the steering mechanism. Therefore, when such a term (-av) is included in the term for generating the steering reaction force, for example, when the steering torque is suddenly weakened after turning, the steering handle quickly returns toward the neutral point. Since this acts as a term to suppress this (damper action term), vibration of the steering shaft can be suppressed by this term.
[0012]
By these actions, road surface information appearing in the steering reaction force can be transmitted to the driver without a sense of incongruity, and a robust and smooth steering feeling with a build-up feeling (feeling of certainty) can be generated. .
[0013]
  The second means of the present invention includes a steering mechanism having a steering actuator that applies a steering reaction force to the steering wheel,A control amount u determined based on the steering angle θ of the steering wheel detected by the steering angle sensor and the steering displacement amount x detected by the steering displacement amount sensor. r ByIn a steer-by-wire system in which a steering mechanism having a steering actuator that drives a steering shaft is mechanically separated, and a coupling mechanism that couples both of these is replaced by an electrical interlocking mechanism., SuA steering torque sensor for detecting a steering torque T applied by the driver to the tearing wheel;The roadA steering reaction force sensor for detecting a steering reaction force F acting on the steering mechanism based on a surface reaction force and the like, and a steering reaction force F as an independent variable z, Y = fpf(Z) = − fpf(−z) and a monotonically decreasing function in which the rate of increase of the dependent variable Y (dY / dz or) Y / ∂z) is wide in a predetermined domain {z | 0 ≦ z <ε} near the origin The function fpf(Z), a steep riser for calculating the value of the dependent variable Y is provided, and the control amount u of the steering actuator is determined using the steering torque T and the dependent variable Y.hIs to decide.
[0014]
However, the monotonic decreasing function in the broad sense here means a predetermined domain {x | x1≦ x ≦ x2}, "X1≦ ∀a <∀b ≦ x2⇒ "f (x1) ≧ f (a) ≧ f (b) ≧ f (x2) And f (x1)> F (x2)] ”. When there is a point where the dependent variable Y cannot be differentiated or partially differentiated by z, the rate of change in the vicinity of the point, the average rate of change in the vicinity of the point, and the like are appropriately substituted.
[0015]
For example, the steering reaction force is converted by using a function shown by the solid line in FIG. 1 and the steering shaft is driven based on the converted value. The rate of increase in the steering reaction force increases as the area increases.
Therefore, a steering feeling with a good build-up feeling can also be obtained by such a steering reaction force generating means.
[0016]
  The third means includes a steering mechanism having a steering actuator for applying a steering reaction force to the steering wheel,A control amount u determined based on the steering angle θ of the steering wheel detected by the steering angle sensor and the steering displacement amount x detected by the steering displacement amount sensor. r ByIn a steer-by-wire system in which a steering mechanism having a steering actuator that drives a steering shaft is mechanically separated, and a coupling mechanism that couples both of these is replaced by an electrical interlocking mechanism., SuA steering torque sensor for detecting a steering torque T applied by the driver to the tearing wheel;The roadEstimated value F of steering reaction force acting on the steering mechanism based on surface reaction force, etc.h, The control amount u of the steering actuatorrAnd a steering reaction force estimating means for calculating using the steering displacement amount x, a steering torque T, and an estimated value FhIs used to control the steering actuator control amount u.hIs to decide.
[0017]
In this way, by using the estimated value of the steering reaction force, the steering reaction force sensor becomes unnecessary. Further, vibration due to the noise of the steering reaction force sensor does not occur.
Therefore, when the estimated value of the turning reaction force is used, the cost can be reduced and a smoother steering feeling can be obtained.
[0018]
Further, the first to third means of the present invention can be arbitrarily combined, and between them, “when turning reaction force estimating means is provided, turning reaction force There is no special contradiction requirement other than "no need to install a sensor".
Therefore, by combining these individual means arbitrarily, it is possible to simultaneously obtain the actions and effects of the first to third means according to the combination.
[0019]
That is, the fourth means of the present invention has the steering reaction force F as an independent variable z in the above first means, and Y = fpf(Z) = − fpf(−z) and a monotonically decreasing function in which the rate of increase (dY / dz or ∂Y / ∂z) of the dependent variable Y is broad in a predetermined domain {z | 0 ≦ z <ε} near the origin The function fpf(Z) includes a steep riser for calculating the value of the dependent variable Y, and a predetermined coefficient multiple G of the turning reaction force FpfUsing the dependent variable Y instead of F, the control amount u of the steering actuator uhIs to decide.
[0020]
The fifth means is the steering torque T, estimated value F in the third means.h, And estimated value FhTime derivative of dFh/ Dt, the control amount u of the steering actuatorhIs to decide.
[0021]
The sixth means is the estimated value F in the third means.hAs the independent variable z, Y = fpf(Z) = − fpf(−z) and a monotonically decreasing function in which the rate of increase (dY / dz or ∂Y / ∂z) of the dependent variable Y is broad in a predetermined domain {z | 0 ≦ z <ε} near the origin The function fpf(Z), a steep rise means for calculating the value of the dependent variable Y is provided, and the control amount u of the steering actuator is determined using the steering torque T and the dependent variable Y.hIs to decide.
[0022]
Further, the seventh means is the steering means T, the dependent variable Y, and the estimated value F in the sixth means.hTime derivative of dFh/ Dt, the control amount u of the steering actuatorhIs to decide.
Also by various combinations found in any one of the fourth to seventh means as described above, the actions and effects of the first to third means can be obtained simultaneously according to the combination. .
[0023]
Further, an eighth means of the present invention provides the control amount u of the steering actuator in any one of the first to seventh means.hOr the control amount u of the steering actuator urIs provided with a steering gear ratio variable means for changing the speed according to the vehicle speed V.
As means for realizing such means, for example, various gain coefficient adjusting means exemplified in FIG. 7, FIG. 11 or FIG.
[0024]
By these steering gear ratio variable means, for example, an effect that the ratio of the turning angle (steering displacement amount x) to the steering angle θ can be arbitrarily changed according to the vehicle speed V is obtained. By these actions, it is possible to obtain an effect such as being able to generate a steering feeling that is excellent in straight running performance, relatively robust and stable when traveling at a high speed.
That is, according to such means, the steering feeling can be optimized or optimized according to the vehicle speed V.
[0025]
In addition, according to such tuning, the steering feeling can be adjusted arbitrarily according to the characteristics of various types of vehicles such as luxury type vehicles, sports type vehicles, and small and medium size vehicles, and the expected preferences of customer groups. Therefore, the above-described means has high industrial utility value as a means for giving a great added value to the vehicle.
[0026]
  Furthermore, a ninth means of the present invention is the steering torque T in any one of the first to eighth means.OrSteering angleθIt has as an independent variable λ (−a ≦ λ ≦ a), satisfies “λ> 0 → F (λ) ≦ 0” and “F (−λ) = − F (λ)”, and is substantially sine of one cycle. Neutral compensation torque T represented by a function F (λ) having a wave shape, a substantially sawtooth shape, or a substantially N-shape.C, The control amount u of the steering actuatorhIs included as one of the terms that generate
[0027]
Such a technique is also found in, for example, a known prior art described in an open patent publication “Japanese Patent Laid-Open No. 2002-087300: Electric Power Steering Device”. Especially in a vehicle adopting an SBW system having relatively small inertia, viscosity, etc., such a technique is appropriately combined with any one of the above-described means of the present invention to generate a further sense of steering stability. Is desirable.
[0028]
In this case, the neutrality compensation torque T is appropriately adjusted within a range in which the road surface information appearing in the steering reaction force is not reduced.CHowever, it is desirable to arbitrarily adjust the steering feeling according to the characteristics of various types of vehicles, the expected customer group preferences, and the like.
By the above means of the present invention, the above-mentioned problem can be effectively or rationally solved.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described based on specific examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
〔Example〕
FIG. 3 is a system configuration diagram of the steering control device 100 of the present embodiment. This steering control device 100 electrically controls a steering mechanism having a steering wheel (handle) 1 operated by a driver, a steering mechanism that steers the steered wheels 16, and interlock control between these steering mechanisms and the steering mechanism. It consists of a control device (computer) 8 or the like that performs automatically.
[0030]
The steering mechanism includes a steering actuator (reaction force motor 5) that generates a steering reaction force. The reaction force motor drive circuit 6 has a control amount (uh) To drive the reaction force motor 5. An output shaft of the reaction force motor 5 is connected to a steering shaft (steering shaft) 2 via a speed reducer, and the steering shaft 2 is connected to a steering handle 1.
[0031]
The steering shaft 2 is provided with a steering angle sensor 3 that detects a steering angle θ that is a rotation angle of the shaft, and a steering torque sensor 4 that detects a steering torque T applied to the steering shaft 2. However, instead of the steering angle sensor 3, a reaction force motor angle sensor that detects the rotation angle of the reaction force motor may be provided, and the steering angle θ may be estimated from the rotation angle of the reaction force motor. In this case, the rotation angle of the reaction force motor may be converted into the steering angle θ based only on the reduction ratio, or the steering angle θ may be corrected in consideration of the torsional rigidity of the steering shaft.
[0032]
On the other hand, the steering mechanism includes a steering actuator (steering motor 11) that steers the steered wheels 13. The steered motor drive circuit 9 has a control amount (ur) To drive the steered motor 11. The converter (speed reducer 12) that converts the rotational motion of the steered motor 11 into a linear motion can be constituted by, for example, a ball screw mechanism or the like. Both ends of the steered shaft 13 are connected to the steered wheels 16 via tie rods 14 and knuckle arms 15.
[0033]
The steered shaft 13 detects a steered displacement amount sensor 10 that detects the steered displacement amount x of the shaft and a steered reaction force F that is applied to the steered shaft 13 from the outside (the steered wheel 16 side) (not shown). Although a steering reaction force sensor may be provided, in the present embodiment, a configuration example in which the latter steering reaction force sensor is replaced with a disturbance observer will be illustrated in detail.
[0034]
Further, instead of the turning displacement sensor 10, a turning motor angle sensor for detecting the turning angle of the turning motor may be provided, and the turning displacement amount x may be estimated from the turning angle of the turning motor. In this case, it may be converted only by the reduction ratio, or may be corrected in consideration of the axial rigidity of the steered shaft 13.
[0035]
The detection results (steering angle θ, steering torque T, steering displacement x, vehicle speed V) of the steering angle sensor 3, steering torque sensor 4, steering displacement sensor 10, and vehicle speed sensor 7 are input to the control device 8. Based on these detection results, the control signals (control force u of the reaction force motor u) are sent to the drive circuits (6, 9) so that the reaction force motor 5 and the turning motor 11 output a predetermined drive force.h, Steering motor control amount ur) Is output.
[0036]
FIG. 4 is a control block diagram illustrating a logical main configuration related to the steering reaction force generation method of the control device 8 of the steering control device 100.
Control signal to reaction force motor drive circuit 6 (control amount u of reaction force motorh) Is calculated by the control amount calculator 85 of the reaction force motor.
On the other hand, a control signal to the steered motor drive circuit 9 (control amount u of steered motor ur) Is calculated by the position controller 82. This position controller 82 is a target value x of the steering displacement amount calculated by the target value calculator 81.refBased on the steering displacement amount x detected by the steering displacement amount sensor 10, the control amount u of the steering motor by well-known PD controlrIs calculated.
[0037]
The turning reaction force estimator 88 includes a turning displacement amount x and a turning motor control amount u.rEstimated value F of steering reaction force F based onhIs calculated.
The steered reaction force estimator 88 can be replaced with a steered reaction force sensor that directly detects the steered reaction force F. However, in the following embodiment, the steered reaction force estimator 88 is replaced with a steered reaction force estimator 88. The steering control device (100) having the above will be described in detail.
[0038]
FIG. 5 is a flowchart illustrating an outline of a control procedure executed by the control device 8 of the steering control device 100. This control procedure is means for implementing the steering control of FIG.
In this control procedure, first, the system is initialized in step 510. This initialization is centered on processes such as initialization of control variables. These specific contents will be illustrated fragmentarily later.
[0039]
In step 520, detection results (steering angle θ, steering torque T, steering displacement x, vehicle speed V) of the steering angle sensor 3, steering torque sensor 4, steering displacement sensor 10, and vehicle speed sensor 7 are input.
In step 530, a subroutine (FIG. 6) for performing the steering motor control is called and executed. This subroutine is a subroutine that embodies the target value calculator 81 and the position controller 82 of FIG.
[0040]
In step 540, the steering reaction force is obtained. This steering reaction force may be obtained from a signal directly detected by the steering reaction force sensor. In this embodiment, the steering reaction force estimator 88 and the steering displacement amount x and the steering reaction force are detected. Control amount u of motorrEstimated value F of steering reaction force F based onhThe procedure for calculating the value will be illustrated in detail.
In step 550, a subroutine (FIG. 10) for performing reaction force motor control is called and executed. This subroutine is a subroutine that embodies the reaction amount motor control amount calculator 85 of FIG.
[0041]
In step 560, in order to execute the processing after step 520 periodically (one example: 0.5 ms cycle), a timer interrupt reservation setting process or the like is performed, and a transition to a timer interrupt wait state is made.
Next, the subroutine (FIG. 6) for performing the turning motor control called as a subroutine in step 530 will be described in detail.
[0042]
1. Steering axis control procedure
FIG. 6 is a flowchart illustrating a control procedure executed by the steered motor control unit (that is, the target value calculator 81 and the position controller 82) implemented by the control device 8 of FIG.
[0043]
Target value x of steering displacement x from steering angle θrefIs determined by equation (1). Transmission ratio GrA constant may be used, but according to the steering angle θ, the vehicle speed V, etc., for example, using the maps (a) and (b) as shown in FIG.r= Gr1× gr2It may be determined in a format such as For example, according to such a setting according to the vehicle speed, the steering gear ratio variable means of the present invention can be implemented.
[0044]
[Expression 1]
xref= Grθ (1)
For example, in this way, the calculation processing (step 620 and step 640) of the target value calculator 81 can be executed.
[0045]
Deviation (xref-X) and its time derivative d (xref-X) Control amount u of the steered motor 11 based on / dtrIs determined by equation (2), and the steering displacement x is the target value xrefDrive control is performed so as to follow. Gain factor Gpx, GdxIs a constant.
[Expression 2]
ur= Gpx(Xref-X) + Gdx・ D (xref-X) / dt (2)
For example, in this way, the calculation process (steps 660 and 680) of the position controller 82 can be executed.
[0046]
Hereinafter, the estimated value F of the steering reaction force is calculated by a calculation method related to the disturbance observer.hThe procedure for calculating the value (step 540 in FIG. 5) is specifically illustrated with reference to FIGS.
[0047]
2. Steering reaction force estimation procedure
The equation of motion of the turning mechanism is described by equation (3). Here, M is an effective mass in the steering displacement direction of the steering mechanism determined from the rack shaft mass, the inertia of the motor, and the like. Further, f is a frictional force generated inside the turning mechanism such as the turning motor 11 and the converter (speed reducer 12). As this frictional force f, a value measured in advance may be used, or the frictional force f may be obtained as a function of the following x and v.
[Equation 3]
M ・ d2x / dt2= Ur-F-F≡d (3)
[0048]
Here, if the force d is regarded as a disturbance in the disturbance observer, a disturbance observer expressed in the form of equation (a) in FIG. 9 can be configured. However, hereinafter, the matrix G is an observer gain (a constant matrix of 3 rows and 2 columns), and Fh, Xh, Vh, DhRepresents respective estimated values of F, x, v, and d, respectively. The variable v (steering speed) is defined by the following equation (4).
[Expression 4]
v = dx / dt (4)
[0049]
The state quantity of the observer at time k is x0(k) (column vector of 3 rows and 1 column). At this time, if the observer gain G is determined by the pole placement method and the sampling time is discretized at an appropriate time interval (for example, about 0.5 ms), the above state quantity x0(k) can be calculated sequentially in the form of equation (b) in FIG. Therefore, the estimated value d of the above force dhCan be calculated sequentially in the form of equation (c) in FIG.
Here, k is a time parameter (integer variable) representing the sampling time, matrices A and C are constant matrices of 3 rows and 3 columns, respectively, and matrices B and D are constant matrices of 3 rows and 2 columns, respectively. Also, the state quantity x0Initial value x of (k)0(0) can be a zero vector. Also, the initial value v (0) of the steering speed v may be zero.
[0050]
Therefore, the estimated value d of the above force dhUsing the estimated value F of the steering reaction force FhCan be sequentially obtained by the following equation (5).
[Equation 5]
Fh(k) = ur(k) −f (k) −dh(k) ... (5)
[0051]
For example, in this way, instead of the detected value F of the turning reaction force sensor, the estimated value F of the turning reaction forcehIs used to control the reaction force motor control amount u.hSince the steering reaction force sensor becomes unnecessary, the cost can be reduced. Further, since vibration due to noise of the turning reaction force sensor does not occur, a smooth steering feeling can be obtained.
[0052]
Incidentally, the detected value of the steering reaction force sensor and the estimated value F of the above equation (5)hFf defined by the following equation (6) instead ofhBased on the control amount u of the reaction force motorhMay be set.
[Formula 6]
Ffh(k) ≡Fh(k) + f (k) = ur(k) −dh(k) ... (6)
This variable FfhHas a shape including the frictional force f.hBy using this, it is possible to apply a steering reaction force according to not only the steering reaction force F but also the friction force f. Thereby, when the steering wheel is turned from the neutral position, the steering reaction force rises more quickly as indicated by the broken line in FIG.
[0053]
In addition, if Equation (6) is used instead of Equation (5), the frictional force f is previously obtained empirically at the time of program development, or a function having x and v as independent variables is used. Thus, the advantage that the frictional force f need not be dynamically calculated in real time is also obtained.
[0054]
Based on these theories, the turning reaction force estimator 88 (that is, step 540 in FIG. 5) according to the present invention in FIG. 4 can be configured.
FIG. 8 is a flowchart illustrating a control procedure executed by the turning reaction force estimator 88 embodied by the control device 8.
[0055]
In this control procedure, first, in step 910, the value of the moving speed v (k) of the steered shaft is obtained by the above equation (4).
Next, in step 920, d is calculated according to equation (c) in FIG.hFind the value of (k).
In step 930, Ff is calculated according to the above equation (6).hFind the value of (k).
In step 940, this FfhIs substituted into a variable F representing the steering reaction force. As a result, the value of the steering reaction force F can be referred to in the control amount calculator 85 of the reaction force motor.
[0056]
In step 950 and step 960, preparation for calculation processing in the next control cycle is made. That is, in step 950, according to the equation (b) in FIG.0The value of (k + 1) is calculated and stored in a predetermined storage area.
In step 960, the time parameter k is updated.
[0057]
Note that the processing in step 960 may be executed in step 560 described above. K = 0, x0It is assumed that initialization processing of various used variables such as (0) = 0 and v (0) = 0 is executed in the above-described step 510.
[0058]
Next, the reaction force motor control called as a subroutine in step 550 of FIG. 5 will be described in detail.
[0059]
3. Steering shaft (reaction force motor) control procedure
Control amount u of reaction force motor 5hCan be determined based on the steering torque T and its time derivative dT / dt, and the turning reaction force F and its time derivative dF / dt. For example, the control amount u of the reaction force motor 5hMay be determined according to the following equation (7), but in this embodiment, the control amount u of the reaction force motor 5 is calculated by the following equation (8).hAn example of determining Where the gain coefficient Gpt, Gdt, Gpf, GdfIs an appropriate constant, and the above-mentioned estimated value F is included in the steering reaction force F of the third and fourth terms on the right side of each of the equations (7) and (8).hShall be substituted.
[Expression 7]
uh= GptT + Gdt・ DT / dt-GpfFGdfDF / dt (7)
[Equation 8]
uh= GptT + GdtDT / dt-fpf(F) -GdfDF / dt (8)
[0060]
The third term and the fourth term of each of the above formulas (7) and (8) are control amounts acting in the direction opposite to the direction in which the steering torque is applied. A steering reaction force corresponding to a turning reaction force such as self-aligning torque is generated by the third term. Further, when the steering reaction force is quickly generated with respect to the turning reaction force by the fourth term, vibration caused by the turning reaction force is suppressed. Therefore, the steering reaction force (road surface information) can be transmitted to the driver without a sense of incongruity, and a smooth steering feeling can be obtained.
[0061]
On the other hand, the first term and the second term are control amounts for rotating the steering shaft in the direction in which the steering torque is applied. The first term suppresses the steering reaction force due to the friction of the speed reducer, and the second term suppresses the vibration due to the cogging of the reaction force motor. Therefore, the steering reaction force according to the steering reaction force can be accurately applied.
[0062]
Based on these theories, the control amount calculator 85 according to the present invention in FIG. 4 (that is, the reaction force motor control called as a subroutine in step 550 in FIG. 5) can be configured.
FIG. 10 is a flowchart illustrating a control procedure executed by the reaction amount motor control amount calculator 85 embodied by the control device 8.
First, in step 810, as a preparation for executing the calculation of equation (8), values of the steering torque T and the time derivative of the turning reaction force F are obtained.
Next, in step 830, the gain coefficient G of equation (8)dfTo decide.
[0063]
FIG. 11 shows the gain coefficient Gpf, GdfIt is a graph which illustrates the data map used for calculation of. Gain factor Gpf, GdfMay be changed based on the maps (a) and (b) as shown in FIG. For example, the gain coefficient G increases as the vehicle speed V increases.pf, GdfSince the steering reaction force increases as the vehicle speed V increases, the steering feeling is further improved.
[0064]
In this way, the gain coefficient G depends on the vehicle speed V.pf, GdfThe means for optimizing is also an example for realizing the steering gear ratio variable means of the present invention. The gain coefficient GpfIf the value is increased, the stability of the control system deteriorates and vibration is likely to occur.dfSince the vibration can be suppressed by increasing the value, smooth steering feeling can be obtained even with such a setting.
[0065]
Next, in step 850, the third term of equation (8) is determined. Here, the above function fpf(F) may be a function depending on the vehicle speed V as shown in FIG. FIG. 12 shows a function f that can be used as the third term of the above equation (8).pfIt is a graph which illustrates the setting form of (F, V).
[0066]
When the steering reaction force starts to be turned from the neutral position by increasing the rate of increase of the steering reaction force in the region where the steering reaction force is smaller (steep raising means), the steering reaction force is as shown in FIG. 1 or FIG. As a result, a good steering feeling can be obtained. Further, the function f depending on the vehicle speed V as illustrated in FIG.pfBy using (F, V), it is possible to optimize the third term of the equation (8) according to the vehicle speed V. For example, such a means is also an example for realizing the steering gear ratio variable means of the present invention. According to such a setting, the steering reaction force increases as the vehicle speed V increases, and the steering feeling is further improved.
[0067]
By these procedures, each term of equation (8) can be obtained. In step 870, the calculation process of equation (8) is executed. In step 890, the control amount u calculated in step 870 is displayed.hIs output to the reaction force motor drive circuit 6.
[0068]
By the above control procedure, it is possible or easy to generate a desired steering feeling at a low production cost.
In step 540, instead of directly measuring the turning reaction force F using the turning reaction force sensor, the control amount u of the turning reaction force motor is determined.hThe value of the steering reaction force F is estimated based on the steering displacement amount x. Of course, in the steering control device (SBW system) having the steering reaction force sensor, the steering reaction force F is changed. You may make it obtain | require directly from a rudder reaction force sensor. In this case, parts cost, noise countermeasures, etc. may be a problem. However, according to such a method, it is possible to reduce the development man-hours and CPU overhead during operation of the disturbance observer. Can be suppressed.
[0069]
[Other variations]
In the above-described embodiment, the control amount u of the above equation (7) or (8).hIs determined based on the steering torque T, the turning reaction force F, and the values of their respective time derivatives, but the control amount u of the reaction force motor 5 is determined.hA term depending on the steering angle θ may be added.
Hereinafter, such a θ-dependent term to be added to the right side of Expression (7) or Expression (8) will be exemplified.
[0070]
For example, such a θ-dependent term includes the following neutral sense compensation torque TCEtc. can be considered. This neutral feeling compensation torque TCCan be determined as shown in the following equation (9), for example. However, the steering angle θ is 0 at the neutral point.
[Equation 9]
TC= G3 · G1 · F (Θ),
Θ = θ / (μ + G1) (9)
[0071]
FIG. 13 is a control block diagram illustrating the calculation procedure of the above equation (9).
Here, the gain G1 is given vehicle speed dependency as shown in the figure. The effective area limiting unit 262 gives the steering speed dependency to the gain G3 based on the steering speed ω estimated by the steering speed estimation unit 266. The denominator μ is an appropriate constant of about 0 <μ <4.
[0072]
The steering speed estimator 266 determines the rotational angle θ of the reaction force motor 5.MAnd the steering speed ω is estimated based on the rate of change of the steering torque T with respect to time. Further, the neutral position learning unit 261 has an angle θ that relatively represents the steering angle.HEtc. to neutral position θ0Is a control block that empirically determines the difference (θH−θ0), The absolute steering angle θ is calculated.
[0073]
Due to the operations of the effective region limiting unit 262 and the vehicle speed dependent gain G1 calculating unit 263 as described above, in a steering speed region where a particularly stable neutral feeling is expected during high speed traveling, that is, in a low speed steering region where ω≈0. Only, neutral compensation torque T desiredCIs output.
In addition, the vehicle speed dependency of “Θ = θ / (μ + G1)” in the above formula (9) can also be considered as an example of implementing the steering gear ratio varying means of the present invention.
[0074]
The steering angle dependence term generating means as described above can be found in the known prior art described in, for example, published patent publication “Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-087300: Electric Power Steering Device”. In a vehicle that employs an SBW system in which the mechanical inertia, viscosity, etc. of the steering mechanism is relatively small, such a steering reaction force generation method having the θ dependency should be appropriately combined with the above-described embodiments. Therefore, it is possible to generate a further steering stability according to the type of vehicle, the expected preference of the customer group, and the like, which can be expected as an additional tuning technique.
[0075]
In this case, the θ-dependent term (one example: the neutrality compensation torque T described above) is appropriately selected within a range in which the road surface information appearing in the steering reaction force is not reduced.C) In addition, the control amount u in the above equation (7) or (8)hHowever, for example, the steering feeling can be adjusted by adding such means.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph illustrating the configuration of a steep start-up unit of the present invention.
FIG. 2 is a graph for explaining the operation and effect of the present invention.
FIG. 3 is a system configuration diagram of a steering control device 100 according to an embodiment of the present invention.
4 is a control block diagram illustrating a logical main configuration related to a steering reaction force generation method of the control device 8 of the steering control device 100. FIG.
FIG. 5 is a flowchart illustrating an outline of a control procedure executed by the control device 8 of the steering control device 100.
6 is a flowchart illustrating a control procedure executed by a steered motor control unit (target value calculator 81, position controller 82) embodied by a control device 8. FIG.
FIG. 7: Transmission ratio GrThe graph which illustrates the data map used for calculation.
FIG. 8 is a flowchart illustrating a control procedure executed by a turning reaction force estimator 88 embodied by the control device 8;
9 is a formula table summarizing vector calculation formulas used by the steering reaction force estimator 88. FIG.
FIG. 10 is a flowchart illustrating a control procedure executed by a control amount calculator 85 of the reaction force motor embodied by the control device 8;
FIG. 11: Gain coefficient Gpf, GdfThe graph which illustrates the data map used for calculation.
FIG. 12 shows a function f.pfThe graph which illustrates the setting form of (F, V).
FIG. 13 is a control block diagram illustrating a calculation procedure in another modified example.
[Explanation of symbols]
100 ... Steering control device
1… Steering wheel (handle)
2… Steering shaft (steering shaft)
3 ... Steering angle sensor
4 ... Steering torque sensor
5 ... Reaction force motor
6 ... Reaction force motor drive circuit
7 ... Vehicle speed sensor
8 ... Control device (computer)
9 ... Steering motor drive circuit
10 ... Steering displacement sensor
11 ... Steering motor
12 ... Reducer
13 ... Steering shaft
81 ... Target value calculator
82 ... Position controller
85 ... Control amount calculator for reaction force motor
88… Steering reaction force estimator
T: Steering torque
F ... Steering reaction force
V ... Vehicle speed
θ… steering angle
x ... Steering displacement
xref… Target value of turning displacement
ur  ... Control amount of steering motor
uh  ... Control amount of reaction force motor
Fh  … Estimated steering reaction force
f ... Frictional force generated in the steering mechanism
G: Observer gain (3-by-2 constant matrix)
k ... Time parameter indicating sampling time
x0(k) ... Observer state quantity at time k
A, C ... 3-by-3 constant matrix
B, D ... 3-by-2 constant matrix

Claims (9)

ステアリング・ホイールに操舵反力を付与する操舵アクチュエータを有する操舵機構と、操舵角センサにより検出した前記ステアリング・ホイールの操舵角θと転舵変位量センサにより検出した転舵変位量xとに基づいて決定される制御量u r により転舵軸を駆動する転舵アクチュエータを有する転舵機構とを機械的に分離し、これら双方を連結する連結機構を電気的な連動機構にて代替的に構成した、ステアバイワイヤ・システムにおいて、
記ステアリング・ホイールに運転者が付与する操舵トルクTを検出する操舵トルクセンサと
路面反力等に基づいて前記転舵機構に働く転舵反力Fを検出する転舵反力センサと
を有し、
前記操舵トルクT、前記転舵反力F及び前記転舵反力Fの時間微分dF/dtを用いて、前記操舵アクチュエータの制御量uhを決定する
ことを特徴とするステアリング制御装置。
Based on a steering mechanism having a steering actuator that applies a steering reaction force to the steering wheel, a steering angle θ of the steering wheel detected by a steering angle sensor, and a steering displacement amount x detected by a steering displacement amount sensor. and a steering mechanism having a steering actuator that drives a steering shaft by the control amount u r determined mechanically separated and alternatively configured with an electrical interlocking mechanism connecting mechanism for connecting the both In steer-by-wire systems,
And a steering torque sensor for detecting the steering torque T for the driver to grant before Symbol steering wheel,
A turning reaction force sensor for detecting a turning reaction force F acting on the turning mechanism based on a road surface reaction force and the like,
A steering control device, wherein a control amount u h of the steering actuator is determined using the steering torque T, the steering reaction force F, and the time differential dF / dt of the steering reaction force F.
ステアリング・ホイールに操舵反力を付与する操舵アクチュエータを有する操舵機構と、操舵角センサにより検出した前記ステアリング・ホイールの操舵角θと転舵変位量センサにより検出した転舵変位量xとに基づいて決定される制御量u r により転舵軸を駆動する転舵アクチュエータを有する転舵機構とを機械的に分離し、これら双方を連結する連結機構を電気的な連動機構にて代替的に構成した、ステアバイワイヤ・システムにおいて、
記ステアリング・ホイールに運転者が付与する操舵トルクTを検出する操舵トルクセンサと
路面反力等に基づいて前記転舵機構に働く転舵反力Fを検出する転舵反力センサと、
前記転舵反力Fを独立変数zとして持ち、Y=fpf(z)=−fpf(−z)を満たし、かつ、原点近傍の所定の定義域{z|0≦z<ε}において従属変数Yの増加率(dY/dz又は∂Y/∂z)が広義の単調減少関数となる関数fpf(z)により、前記従属変数Yの値を算出する急峻立ち上げ手段と
を有し、
前記操舵トルクT、及び前記従属変数Yを用いて、前記操舵アクチュエータの制御量uhを決定する
ことを特徴とするステアリング制御装置。
Based on a steering mechanism having a steering actuator that applies a steering reaction force to the steering wheel, a steering angle θ of the steering wheel detected by a steering angle sensor, and a steering displacement amount x detected by a steering displacement amount sensor. and a steering mechanism having a steering actuator that drives a steering shaft by the control amount u r determined mechanically separated and alternatively configured with an electrical interlocking mechanism connecting mechanism for connecting the both In steer-by-wire systems,
And a steering torque sensor for detecting the steering torque T for the driver to grant before Symbol steering wheel,
A turning reaction force sensor for detecting a turning reaction force F acting on the turning mechanism based on a road surface reaction force, and the like;
The steering reaction force F is set as an independent variable z, Y = f pf (z) = − f pf (−z) is satisfied, and in a predetermined domain {z | 0 ≦ z <ε} near the origin. A steep rise means for calculating the value of the dependent variable Y by a function f pf (z) in which the increasing rate (dY / dz or ∂Y / ∂z) of the dependent variable Y is a monotonically decreasing function in a broad sense; ,
A steering control device, wherein a control amount u h of the steering actuator is determined using the steering torque T and the dependent variable Y.
ステアリング・ホイールに操舵反力を付与する操舵アクチュエータを有する操舵機構と、操舵角センサにより検出した前記ステアリング・ホイールの操舵角θと転舵変位量センサにより検出した転舵変位量xとに基づいて決定される制御量u r により転舵軸を駆動する転舵アクチュエータを有する転舵機構とを機械的に分離し、これら双方を連結する連結機構を電気的な連動機構にて代替的に構成した、ステアバイワイヤ・システムにおいて、
記ステアリング・ホイールに運転者が付与する操舵トルクTを検出する操舵トルクセンサと
路面反力等に基づいて前記転舵機構に働く転舵反力の推定値Fhを、前記転舵アクチュエータの制御量ur、及び前記転舵変位量xを用いて算定する転舵反力推定手段と
を有し、
前記操舵トルクT、及び前記推定値Fhを用いて、前記操舵アクチュエータの制御量uhを決定する
ことを特徴とするステアリング制御装置。
Based on a steering mechanism having a steering actuator that applies a steering reaction force to the steering wheel, a steering angle θ of the steering wheel detected by a steering angle sensor, and a steering displacement amount x detected by a steering displacement amount sensor. and a steering mechanism having a steering actuator that drives a steering shaft by the control amount u r determined mechanically separated and alternatively configured with an electrical interlocking mechanism connecting mechanism for connecting the both In steer-by-wire systems,
And a steering torque sensor for detecting the steering torque T for the driver to grant before Symbol steering wheel,
An estimate F h of the turning reaction force acting on the steering mechanism on the basis of the road surface reaction force or the like, the control amount u r of the turning actuator and the steering reaction force calculated by using the turning displacement amount x An estimation means,
A steering control device, wherein a control amount u h of the steering actuator is determined using the steering torque T and the estimated value F h .
前記転舵反力Fを独立変数zとして持ち、Y=fpf(z)=−fpf(−z)を満たし、かつ、原点近傍の所定の定義域{z|0≦z<ε}において従属変数Yの増加率(dY/dz又は∂Y/∂z)が広義の単調減少関数となる関数fpf(z)により、前記従属変数Yの値を算出する急峻立ち上げ手段を有し、
前記転舵反力Fの所定係数倍GpfFの代わりに前記従属変数Yを用いて、前記操舵アクチュエータの制御量uh を決定する
ことを特徴とする請求項1に記載のステアリング制御装置。
The steering reaction force F is set as an independent variable z, Y = f pf (z) = − f pf (−z) is satisfied, and in a predetermined domain {z | 0 ≦ z <ε} near the origin. A function of increasing the dependent variable Y (dY / dz or ∂Y / ∂z) by a function f pf (z), which is a monotonically decreasing function in a broad sense, has a steep riser that calculates the value of the dependent variable Y;
2. The steering control device according to claim 1, wherein a control amount u h of the steering actuator is determined using the dependent variable Y instead of the predetermined coefficient multiple G pf F of the steering reaction force F. 3.
前記操舵トルクT、前記推定値Fh 、及び前記推定値Fh の時間微分dFh /dtを用いて、前記操舵アクチュエータの制御量uh を決定する
ことを特徴とする請求項3に記載のステアリング制御装置。
The control amount u h of the steering actuator is determined using the steering torque T, the estimated value F h , and a time derivative dF h / dt of the estimated value F h . Steering control device.
前記推定値Fh を独立変数zとして持ち、Y=fpf(z)=−fpf(−z)を満たし、かつ、原点近傍の所定の定義域{z|0≦z<ε}において従属変数Yの増加率(dY/dz又は∂Y/∂z)が広義の単調減少関数となる関数fpf(z)により、前記従属変数Yの値を算出する急峻立ち上げ手段を有し、
前記操舵トルクT、及び前記従属変数Yを用いて、前記操舵アクチュエータの制御量uh を決定する
ことを特徴とする請求項3に記載のステアリング制御装置。
The estimated value F h is an independent variable z, satisfies Y = f pf (z) = − f pf (−z), and is dependent on a predetermined domain {z | 0 ≦ z <ε} near the origin. A function of increasing the variable Y (dY / dz or ∂Y / ∂z) by a function f pf (z), which is a monotonically decreasing function in a broad sense, has a steep riser that calculates the value of the dependent variable Y;
The steering torque T, and the dependent variable with Y, a steering control apparatus according to claim 3, characterized in that to determine the control amount u h of the steering actuator.
前記操舵トルクT、前記従属変数Y、及び前記推定値Fh の時間微分dFh /dtを用いて、前記操舵アクチュエータの制御量uh を決定する
ことを特徴とする請求項6に記載のステアリング制御装置。
The steering amount according to claim 6, wherein a control amount u h of the steering actuator is determined using the steering torque T, the dependent variable Y, and a time derivative dF h / dt of the estimated value F h. Control device.
前記操舵アクチュエータの制御量uh 、又は、
前記転舵アクチュエータの制御量ur
を車速Vに応じて変更するステアリングギヤ比可変手段を有する
ことを特徴とする請求項1乃至請求項7の何れか1項に記載のステアリング制御装置。
A control amount u h of the steering actuator, or
Control amount u r of the steering actuator
The steering control device according to any one of claims 1 to 7, further comprising a steering gear ratio varying unit that changes the vehicle speed according to the vehicle speed V.
前記操舵トルクT又は前記操舵角θを独立変数λ(−a≦λ≦a)として持ち、
「λ>0⇒F(λ)≦0」と「F(−λ)=−F(λ)」を満たし、且つ、
1周期の略正弦波形状又は略鋸波形状、或いは略N字形状を有する
関数F(λ)で表される中立感補償トルクTCを、前記操舵アクチュエータの制御量uhを生成する項の1つとして含む
ことを特徴とする請求項1乃至請求項8の何れか1項に記載のステアリング制御装置。
Having the steering torque T or the steering angle θ as an independent variable λ (−a ≦ λ ≦ a),
“Λ> 0 => F (λ) ≦ 0” and “F (−λ) = − F (λ)” are satisfied, and
A neutral sense compensation torque T C represented by a function F (λ) having a substantially sinusoidal shape, a substantially sawtooth shape, or a substantially N-shape of one cycle is used to generate a control amount u h of the steering actuator. The steering control device according to any one of claims 1 to 8, wherein the steering control device is included as one.
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