JP4202357B2 - Vehicle steering system - Google Patents
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Description
本発明は、車両を操舵する車両用操舵装置に関するものであり、詳しくはドライバの操舵による操舵角に副操舵機構の回転角を加算して車輪を転舵するよう構成し車両用操舵装置に関する。 The present invention relates to a vehicle steering apparatus that steers a vehicle, and more particularly to a vehicle steering apparatus configured to steer a wheel by adding a rotation angle of a sub steering mechanism to a steering angle by a driver's steering.
ドライバのハンドル操作を補正するための介入操舵を実施したり、ドライバによる操舵角と車輪の転舵角との間の伝達比を変化させる副操舵機構を備えた車両用操舵装置は既に開示されている。(例えば特許文献1参照)
このような従来の装置では、副操舵機構は駆動モータを備えており、ドライバの操舵角に、前記駆動モータの回転角がギア機構を介して加算され、車輪を転舵するための実操舵角となる。車両の走行速度やドライバの操舵角等に応じて駆動モータの制御が行われ、ドライバの操舵角から実操舵角への伝達比を可変とする制御が行われる。
There has already been disclosed a vehicle steering apparatus that includes an auxiliary steering mechanism that performs interventional steering for correcting the steering operation of the driver or changes the transmission ratio between the steering angle of the driver and the turning angle of the wheel. Yes. (For example, see Patent Document 1)
In such a conventional apparatus, the auxiliary steering mechanism is provided with a drive motor, and the rotation angle of the drive motor is added to the steering angle of the driver via the gear mechanism, and the actual steering angle for turning the wheel. It becomes. Control of the drive motor is performed in accordance with the traveling speed of the vehicle, the steering angle of the driver, etc., and control is performed to vary the transmission ratio from the steering angle of the driver to the actual steering angle.
この際、駆動モータは、モータ回転角センサによって検出する駆動モータの回転角が、車両の走行速度やドライバの操舵角から演算された目標モータ回転角と一致するよう制御されている。しかしながら、このような角度制御を行う従来装置では、モータ回転角をゆっくりと一定速度で変化させる際に、モータ回転角センサの分解能や、副操舵機構を構成する部材の摩擦トルク等の影響で、モータ回転角がステップ的に変化しやすいという課題があった。 At this time, the drive motor is controlled such that the rotation angle of the drive motor detected by the motor rotation angle sensor coincides with the target motor rotation angle calculated from the traveling speed of the vehicle and the steering angle of the driver. However, in the conventional device that performs such angle control, when the motor rotation angle is slowly changed at a constant speed, due to the influence of the resolution of the motor rotation angle sensor, the friction torque of the members constituting the auxiliary steering mechanism, and the like, There has been a problem that the motor rotation angle is likely to change stepwise.
そこで、モータ回転速度センサで検出した駆動モータの回転速度が、目標モータ回転速度に一致するよう駆動モータを制御し、前記課題の解決を図るようにした従来の装置が提案されている。(例えば特許文献2参照) Therefore, a conventional apparatus has been proposed in which the drive motor is controlled so that the rotational speed of the drive motor detected by the motor rotational speed sensor coincides with the target motor rotational speed to solve the above problem. (For example, see Patent Document 2)
しかるに前記のような従来の装置では、モータ回転角がステップ状に変化しやすいという課題を解決するために駆動モータは速度制御されているが、速度制御誤差によって目標モータ速度と実際のモータ速度に偏差が生じた場合、その偏差がモータの回転角誤差として蓄積する。このため、ドライバが操舵する操舵角と実操舵角に定常偏差が生じ、代表的な問題点として、ハンドルの中立点と実操舵角の中立点が一致しなくなるという課題があった。 However, in the conventional apparatus as described above, the drive motor is speed-controlled in order to solve the problem that the motor rotation angle is likely to change stepwise. However, the target motor speed and the actual motor speed are controlled by the speed control error. If a deviation occurs, the deviation accumulates as a motor rotation angle error. For this reason, a steady deviation occurs between the steering angle steered by the driver and the actual steering angle, and a typical problem is that the neutral point of the steering wheel and the neutral point of the actual steering angle are not matched.
この発明による車両用操舵装置は、ドライバの操舵によるハンドル操舵角に、副操舵機構からの回転角を加算して車両の車輪を転舵する車両用操舵装置であって、前記車両の走行状態及び前記ドライバの操舵状態に応じて前記副操舵機構の目標回転角及び目標回転速度を演算する目標演算手段と、前記副操舵機構の回転角を検出する回転角検出手段と、前記副操舵機構の回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記目標演算手段により演算した目標回転角と前記回転角検出手段によって検出した回転角とに応じて、前記目標演算手段により演算した目標回転速度を補正する目標回転速度補正手段と、前記回転速度検出手段により検出した回転速度が前記目標回転速度補正手段により補正した目標回転速度に一致するよう前記副操舵機構の回転速度を制御する制御手段とを備え、前記目標回転速度補正手段は、前記目標演算手段により演算した目標回転角と前記回転角検出手段により検出した回転角との間に偏差がある場合に、その偏差が減少する方向に前記目標回転速度を補正するようにしたものである。 A vehicle steering apparatus according to the present invention is a vehicle steering apparatus that steers a wheel of a vehicle by adding a rotation angle from a sub steering mechanism to a steering angle of a steering wheel driven by a driver. Target calculation means for calculating the target rotation angle and target rotation speed of the sub steering mechanism according to the steering state of the driver, rotation angle detection means for detecting the rotation angle of the sub steering mechanism, and rotation of the sub steering mechanism A target for correcting the target rotational speed calculated by the target calculating means according to the rotational speed detecting means for detecting the speed, the target rotational angle calculated by the target calculating means and the rotational angle detected by the rotational angle detecting means. The rotation speed correction means and the rotation speed of the auxiliary steering mechanism are adjusted so that the rotation speed detected by the rotation speed detection means matches the target rotation speed corrected by the target rotation speed correction means. Control means for controlling the speed, and the target rotational speed correction means, when there is a deviation between the target rotation angle calculated by the target calculation means and the rotation angle detected by the rotation angle detection means, The target rotational speed is corrected in the direction in which the deviation decreases.
また、この発明による車両用操舵装置は、前記目標回転速度補正手段を、前記目標演算手段で演算した目標回転角と前記回転角検出手段によって検出した回転角との間の偏差に所定の目標回転速度補正ゲインを乗じた値を、前記目標演算手段が演算した目標回転速度に加算して前記目標回転速度の補正結果として出力するようにしたものである。 In the vehicle steering apparatus according to the present invention, the target rotation speed correction means may be configured to perform a predetermined target rotation on a deviation between the target rotation angle calculated by the target calculation means and the rotation angle detected by the rotation angle detection means. A value obtained by multiplying the speed correction gain is added to the target rotation speed calculated by the target calculation means and output as a correction result of the target rotation speed.
また、この発明による車両用操舵装置は、前記目標回転速度補正手段を、前記目標演算手段により演算した目標回転角と前記回転角検出手段により検出した回転角との偏差に所定の目標回転速度補正ゲインを乗じた値を所定の上下限値により制限して前記目標演算手段が演算した目標回転速度に加算し前記目標回転速度の補正結果として出力するようにしたものである。 In the vehicle steering apparatus according to the present invention, the target rotational speed correction means may be configured to correct a predetermined target rotational speed to a deviation between the target rotational angle calculated by the target calculation means and the rotational angle detected by the rotational angle detection means. A value multiplied by the gain is limited by a predetermined upper and lower limit value, added to the target rotation speed calculated by the target calculation means, and output as a correction result of the target rotation speed.
更に、この発明による車両用操舵装置は、前記目標回転速度補正手段を、前記目標演算手段により演算した目標回転角と前記回転角検出手段により検出した回転角との偏差と、前記目標演算手段により演算した目標回転速度とによって、前記目標回転速度補正ゲインを決定するようにしたものである。 Further, in the vehicle steering apparatus according to the present invention, the target rotation speed correction means is configured to detect a deviation between a target rotation angle calculated by the target calculation means and a rotation angle detected by the rotation angle detection means, and the target calculation means. The target rotational speed correction gain is determined based on the calculated target rotational speed.
また、この発明による車両用操舵装置は、ドライバの操舵によるハンドル操舵角に、副操舵機構の回転角を加算して車両の車輪を転舵する車両用操舵装置であって、前記車両の走行状態及び前記ドライバの操舵状態に応じて前記車輪を転舵するための目標実操舵角及び前記副操舵機構の目標回転速度を演算する目標演算手段と、前記実操舵角を検出する実操舵角検出手段と、前記副操舵機構の回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記目標演算手段で演算した目標実操舵角と前記実操舵角検出手段によって検出した実操舵角に応じて、前記目標演算手段で演算した目標回転速度を補正する目標回転速度補正手段と、前記回転速度検出手段で検出した回転速度が前記目標回転速度補正手段で補正した目標回転速度に一致するよう前記副操舵機構の回転速度制御を行う制御手段とを備え、前記目標回転速度補正手段は、前記目標演算手段で演算した目標実操舵角と前記実操舵角検出手段によって検出した実操舵角との間に偏差がある場合に、その偏差が減少する方向に前記目標回転速度を補正するようにしたものである。 The vehicle steering apparatus according to the present invention is a vehicle steering apparatus that steers a wheel of a vehicle by adding a rotation angle of a sub steering mechanism to a steering wheel steering angle by a driver's steering, and the traveling state of the vehicle And target calculation means for calculating the target actual steering angle for turning the wheel and the target rotational speed of the auxiliary steering mechanism according to the steering state of the driver, and actual steering angle detection means for detecting the actual steering angle A rotation speed detecting means for detecting a rotation speed of the auxiliary steering mechanism, a target actual steering angle calculated by the target calculating means, and an actual steering angle detected by the actual steering angle detecting means. Target rotational speed correction means for correcting the target rotational speed calculated in step (i), and the auxiliary steering so that the rotational speed detected by the rotational speed detection means matches the target rotational speed corrected by the target rotational speed correction means. Control means for performing rotational speed control of the structure, and the target rotational speed correction means is a deviation between a target actual steering angle calculated by the target calculation means and an actual steering angle detected by the actual steering angle detection means. If there is, the target rotational speed is corrected in the direction in which the deviation decreases.
更に、この発明による車両用操舵装置は、前記目標回転速度補正手段を、前記目標演算手段で演算した目標実操舵角と前記実操舵角検出手段によって検出した実操舵角との間の偏差に、所定の目標回転速度補正ゲインを乗じた値を前記目標演算手段が演算した目標回転速度に加算して前記目標回転速度の補正結果として出力するようにしたものである。 Further, in the vehicle steering apparatus according to the present invention, the target rotational speed correction means is set to a deviation between the target actual steering angle calculated by the target calculation means and the actual steering angle detected by the actual steering angle detection means. A value obtained by multiplying a predetermined target rotation speed correction gain is added to the target rotation speed calculated by the target calculation means and output as a correction result of the target rotation speed.
更にまた、この発明による車両用操舵装置は、前記目標回転速度補正手段を、前記目標演算手段により演算した目標実操舵角と前記実操舵角検出手段によって検出した実操舵角との間の偏差に、所定の目標回転速度補正ゲインを乗じた値を所定の上下限値により制限して前記目標演算手段が演算した目標回転速度に加算し前記目標回転速度の補正結果として出力するようにしたものである。 Furthermore, in the vehicle steering apparatus according to the present invention, the target rotational speed correction means is set to a deviation between the target actual steering angle calculated by the target calculation means and the actual steering angle detected by the actual steering angle detection means. The value multiplied by a predetermined target rotational speed correction gain is limited by a predetermined upper and lower limit value, added to the target rotational speed calculated by the target calculation means, and output as a correction result of the target rotational speed. is there.
また、この発明による車両用操舵装置は、前記目標回転速度補正手段を、前記目標演算手段で演算した目標実操舵角と前記実操舵角検出手段によって検出した実操舵角との間の偏差と、前記目標演算手段で演算した目標回転速度によって、前記目標回転速度補正ゲインを決定するようにしたものである。 Further, in the vehicle steering apparatus according to the present invention, the target rotational speed correction means is a deviation between the target actual steering angle calculated by the target calculation means and the actual steering angle detected by the actual steering angle detection means, The target rotation speed correction gain is determined based on the target rotation speed calculated by the target calculation means.
この発明による車両用操舵装置によれば、駆動モータの目標回転角と実際の回転角の偏差に応じて目標回転速度の補正を行うため、目標回転速度と実際の回転速度の偏差が回転角として蓄積しはじめても、目標回転角と実際の回転角が一致するよう目標回転速度が補正されモータが制御され、モータ回転角は意図するものとなり、ハンドルの中立点と実操舵角の中立点も一致するなど、精度の高い制御が可能である。 According to the vehicle steering apparatus of the present invention, the target rotational speed is corrected in accordance with the deviation between the target rotational angle of the drive motor and the actual rotational angle. Therefore, the deviation between the target rotational speed and the actual rotational speed is used as the rotational angle. Even if it starts to accumulate, the target rotation speed is corrected and the motor is controlled so that the target rotation angle matches the actual rotation angle, the motor rotation angle becomes the intended one, and the neutral point of the steering wheel and the neutral point of the actual steering angle also match High precision control is possible.
また、この発明による車両用操舵装置によれば、目標回転角と前記回転角検出手段によって検出した回転角との間の偏差に所定の目標回転速度補正ゲインを乗じた値を、前記目標演算手段が演算した目標回転速度に加算して前記目標回転速度の補正結果として出力するようにしたので、より精度の高い制御が可能である。 According to the vehicle steering apparatus of the present invention, a value obtained by multiplying the deviation between the target rotation angle and the rotation angle detected by the rotation angle detection means by a predetermined target rotation speed correction gain is used as the target calculation means. Is added to the calculated target rotational speed and output as the correction result of the target rotational speed, so that more accurate control is possible.
また、この発明による車両用操舵装置によれば、目標回転速度補正ゲインを変更する際の補正上下限値を設けたため、目標回転速度を過剰に補正してしまうことを防ぎ、駆動モータの急激な動作を防ぐことができ、操舵違和感を抑制することができる。 Further, according to the vehicle steering apparatus of the present invention, since the correction upper and lower limit values when changing the target rotational speed correction gain are provided, it is possible to prevent the target rotational speed from being excessively corrected and to drive the drive motor rapidly. The operation can be prevented, and the uncomfortable feeling of steering can be suppressed.
また、この発明による車両用操舵装置によれば、目標演算手段により演算した目標回転角と前記回転角検出手段により検出した回転角との偏差と、前記目標演算手段により演算した目標回転速度とによって、前記目標回転速度補正ゲインを決定するようにしたので、目標回転角と実際の回転角との偏差と、目標回転速度の符号が異なる際に、目標回転速度を補正しないようにすることができ、操舵ハンドルの操舵方向と車輪の転舵方向を一致させ、操舵違和感を抑制することができる。 According to the vehicle steering apparatus of the present invention, the deviation between the target rotation angle calculated by the target calculation means and the rotation angle detected by the rotation angle detection means, and the target rotation speed calculated by the target calculation means Since the target rotational speed correction gain is determined, it is possible to prevent the target rotational speed from being corrected when the deviation between the target rotational angle and the actual rotational angle is different from the sign of the target rotational speed. The steering direction of the steering wheel and the steering direction of the wheels can be made to coincide with each other, and the uncomfortable feeling of steering can be suppressed.
更にこの発明のよる車両用操舵装置によれば、目標実操舵角と実際の実操舵角との偏差に応じて目標回転速度の補正を行ようにしたので、目標回転速度と実際の回転速度の偏差が実操舵角として蓄積しはじめても、目標実操舵角と実際の実操舵角が一致するよう、目標回転速度が補正されモータが制御されるため、モータ回転角は意図するものとなり、ハンドルの中立点と実操舵角の中立点もより正確に一致させることができる。 Furthermore, according to the vehicle steering apparatus of the present invention, the target rotational speed is corrected in accordance with the deviation between the target actual steering angle and the actual actual steering angle. Even if the deviation starts to accumulate as the actual steering angle, the target rotation speed is corrected and the motor is controlled so that the target actual steering angle matches the actual actual steering angle. The neutral point and the neutral point of the actual steering angle can be matched more accurately.
また、この発明による車両用操舵装置によれば、目標演算手段で演算した目標実操舵角と実操舵角検出手段によって検出した実操舵角との間の偏差に、所定の目標回転速度補正ゲインを乗じた値を前記目標演算手段が演算した目標回転速度に加算して前記目標回転速度の補正結果として出力するようにしたので、より正確な制御が可能である。 According to the vehicle steering apparatus of the present invention, the predetermined target rotational speed correction gain is added to the deviation between the target actual steering angle calculated by the target calculating means and the actual steering angle detected by the actual steering angle detecting means. Since the multiplied value is added to the target rotation speed calculated by the target calculation means and output as the correction result of the target rotation speed, more accurate control is possible.
更にこの発明による車両用操舵装置によれば、目標回転速度補正ゲインを変更する際の補正上下限値を設けたため、目標回転速度を過剰に補正してしまうことを防ぐことができ、駆動モータの急激な動作を防ぐことができ、操舵違和感を抑制することができる。 Furthermore, according to the vehicle steering apparatus of the present invention, since the correction upper and lower limit values for changing the target rotational speed correction gain are provided, it is possible to prevent the target rotational speed from being excessively corrected, A sudden movement can be prevented, and a feeling of steering discomfort can be suppressed.
また、この発明による車両用操舵装置によれば、目標演算手段で演算した目標実操舵角と前記実操舵角検出手段によって検出した実操舵角との間の偏差と、前記目標演算手段で演算した目標回転速度によって、前記目標回転速度補正ゲインを決定するようにしたので、目標実操舵角と実際の実操舵角との偏差と、目標回転速度の符号が異なる際に、目標回転速度を補正しないようにすることができ、操舵ハンドルの操舵方向と車輪の転舵方向を一致させ、操舵違和感を抑制することができる。 According to the vehicle steering apparatus of the present invention, the deviation between the target actual steering angle calculated by the target calculating means and the actual steering angle detected by the actual steering angle detecting means is calculated by the target calculating means. Since the target rotational speed correction gain is determined based on the target rotational speed, the target rotational speed is not corrected when the difference between the target actual steering angle and the actual actual steering angle is different from the sign of the target rotational speed. This makes it possible to match the steering direction of the steering wheel with the turning direction of the wheels, thereby suppressing a feeling of steering discomfort.
実施の形態1
図1は、この発明の実施の形態1に係る車両用操舵装置を示す構成図である。図1に於いて、ハンドル10が連結された入力側ステアリング軸20と、ラックアンドピニオン機構60を介して車両の車輪70、80に連結された出力側ステアリング軸50は、副操舵機構40によって連結されている。
FIG. 1 is a block diagram showing a vehicle steering apparatus according to
また、入力側ステアリング軸20には、ドライバの操舵角を検出するための操舵角センサ30が設置されている。副操舵機構40は、駆動モータ41と、駆動モータ41の回転角を検出する回転角検出手段としてのモータ回転角センサ42と、ギア機構43とから成り、入力側ステアリング軸20の回転角、即ちドライバの操舵による操舵角に、駆動モータ41の回転角がギア機構43を介して加算され、出力側ステアリング軸50の回転角、即ち車輪70、80を転舵するための実操舵角、になるよう構成されている。
A
制御装置100は、操舵角センサ30、モータ回転角センサ42、車速センサ200の検出信号を入力し、これらの信号を基に駆動モータ41の制御を行なう。
The
図2は、制御装置100の構成図である。図2に於いて、制御装置100は、伝達比設定部110と、目標回転速度補正部120と、補償器130と、微分器140、150とを備えている。図3は、伝達比設定部110の詳細を示す構成図、図4は、目標回転速度補正部120の詳細を示す説明図である。
FIG. 2 is a configuration diagram of the
次に動作を説明する。先ず、図3に示すように伝達比設定部110が、車速Vと伝達比Gstr(伝達比Gstr=出力側ステアリング軸50の回転角/入力側ステアリング軸20の回転角)との関係を示すマップを用い、車速センサ200で検出された車速Vに応じた伝達比Gstrを出力する。そして、伝達比Gstrからドライバの操舵分である1を減算し、更にギア比Ggear(ギア比Ggear=駆動モータ41の回転角/出力側ステアリング軸50の回転角)を乗じて、駆動モータ回転角換算の伝達比Gmtrとして出力する。
なお、ドライバの操舵分である1を減算し、ギア比Ggearを乗じる演算を、予め行ったものを前記マップとして備え、マップの出力が駆動モータ回転角換算の伝達比Gmtrとなるようにしても良い。
Next, the operation will be described. First, as shown in FIG. 3, the transmission
It should be noted that the map obtained by subtracting 1 which is the steering amount of the driver and multiplying by the gear ratio Ggear is provided as the map so that the output of the map becomes the transmission ratio Gmtr converted to the drive motor rotation angle. good.
次に制御装置100では、図2に示すように、伝達比設定部110で設定された伝達比Gmtrと操舵角センサ30で検出された操舵角θhを微分器140に入力して検出されたωhとにより、駆動モータ41の目標回転速度ωm_tagが、ωm_tag=Gmtr・ωhとして演算される。また、伝達比設定部110で設定された伝達比Gmtrと操舵角センサ30で検出された操舵角θhとにより、駆動モータ41の目標回転位置を示す目標回転角θm_tagが、θm_tag=Gmtr・θhとして演算される。この伝達比設定部110、微分器140を主体とする構成が、目標演算手段を構成している。
Next, in the
目標回転速度補正手段としての目標回転速度補正部120は、目標回転角θm_tagとモータ回転角センサ42で検出された回転角θmに基づいて、目標回転速度ωm_tagを補正するものであり、図4に示すように、目標回転角θm_tagと回転角θmの偏差θeに所定の目標回転速度補正ゲインGh(この場合は正の値)を乗じて、目標回転速度ωm_tagに加算し、補正後の目標回転速度ωm_taghとして出力する。
The target rotational
一方、制御装置100では、モータ回転角センサ42により検出された回転角θmが、微分器150に入力され、駆動モータ41の回転速度ωmに変換される。このモータ回転角センサ42と微分器150とで副操舵機構40の回転速度を検出する回転速度検出手段を構成している。また、補償器130に、目標回転速度補正部120から出力された目標回転速度ωm_taghと、微分器150から出力された駆動モータ41の回転速度ωmとの偏差ωe(ωe=ωm_tagh−ωm)が入力される。補償器130は駆動モータ41の回転速度を制御する制御手段として動作し、偏差ωeが小さくなるよう、例えばPID制御によって制御信号Imを決定し、駆動モータの制御を行う。
On the other hand, in the
このようにして本実施の形態1では、モータの速度制御を実施するが、駆動モータの目標回転角と実際の回転角の偏差に応じて、目標回転速度の補正を行う。このため、目標回転速度と実際の回転速度の偏差が回転角として蓄積しはじめても、目標回転角と実際の回転角が一致するよう、目標回転速度が補正されモータが制御されるため、モータ回転角は意図するものとなり、ハンドルの中立点と実操舵角の中立点も一致する。 Thus, in the first embodiment, the motor speed control is performed, but the target rotation speed is corrected according to the deviation between the target rotation angle of the drive motor and the actual rotation angle. For this reason, even if the deviation between the target rotational speed and the actual rotational speed starts to accumulate as the rotational angle, the target rotational speed is corrected and the motor is controlled so that the target rotational angle matches the actual rotational angle. The angle is intended, and the neutral point of the steering wheel and the neutral point of the actual steering angle coincide.
実施の形態2
次に実施の形態2について説明する。図5は、この発明の実施の形態2に係る車両用操舵装置を示す構成図である。なお、本実施の形態2に関する図中で、実施の形態1と同一のものは同一番号で示し、説明は省略する。図5において、出力側ステアリング軸50には、その回転角、即ち車輪70、80を転舵するための実操舵角を検出する実操舵角センサ51が設けられている。また、制御装置101は、操舵角センサ30、モータ回転角センサ42、車速センサ200、実操舵角センサ51の検出信号を入力し、これらの信号を基に駆動モータ41の制御を行う。
Embodiment 2
Next, a second embodiment will be described. FIG. 5 is a block diagram showing a vehicle steering apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. In the drawings relating to the second embodiment, the same elements as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. In FIG. 5, the output
図6は、制御装置101の構成図である。図6において、制御装置101は、伝達比設定部111と、目標回転速度補正部121と、補償器130と、微分器140、150とを備えている。また、図7は、伝達比設定部111の詳細を示す構成図、図8は目標回転速度補正部121の詳細を示す構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram of the
次に動作を説明する。先ず、図7に示すように、伝達比設定部111が、実施の形態1の図3と同様に、車速Vを入力して、駆動モータ回転角換算の伝達比Gmtrを出力するが、本実施の形態2では、更に、ドライバの操舵角と実操舵角との伝達比であるGstr(即ち、伝達比Gstr=出力側ステアリング軸50の回転角/入力側ステアリング軸20の回転角)を出力する。
Next, the operation will be described. First, as shown in FIG. 7, the transmission
次に制御装置101では、図6に示すように、実施の形態1の図2と同様に、目標回転速度ωm_tagが演算されるが、本実施の形態2では、更に、伝達比設定部111で設定された伝達比Gstrと操舵角センサ30で検出された操舵角θhとをもとに、目標実操舵角θs_tagが、θs_tag=Gstr・θhとして演算される。この演算結果は目標回転速度補正部121に入力される。この伝達比設定部111、微分器140を主体とする構成が、目標演算手段を構成している。
Next, as shown in FIG. 6, the
目標回転速度補正手段としての目標回転速度補正部121は、目標実操舵角θs_tagと実操舵角検出手段としての実操舵角センサ51で検出された実操舵角θsに基づいて、目標回転速度ωm_tagを補正するものであり、図8に示すように、目標実操舵角θs_tagと実操舵角θsの偏差θeに所定の目標回転速度補正ゲインGh(この場合は正の値)を乗じて、目標回転速度ωm_tagに加算し、補正後の目標回転速度ωm_taghとして出力する。
以降の制御装置101の処理は、実施の形態1と同様である。
The target rotation
The subsequent processing of the
このようにして本実施の形態2では、モータの速度制御を実施するが、目標実操舵角と実操舵角の偏差に応じて、目標回転速度の補正を行う。このため、駆動モータの目標回転速度と実際の回転速度の偏差が実操舵角として蓄積しはじめても、目標実操舵角と実操舵角が一致するよう、目標回転速度が補正されモータが制御されるため、実操舵角は意図するものとなり、ハンドルの中立点と実操舵角の中立点も、より正確に一致する。 Thus, in the second embodiment, the motor speed control is performed, but the target rotational speed is corrected according to the deviation between the target actual steering angle and the actual steering angle. For this reason, even if the deviation between the target rotational speed of the drive motor and the actual rotational speed starts to accumulate as the actual steering angle, the target rotational speed is corrected and the motor is controlled so that the target actual steering angle and the actual steering angle coincide. Therefore, the actual steering angle is intended, and the neutral point of the steering wheel and the neutral point of the actual steering angle are more accurately matched.
実施の形態3
次に、実施の形態3について説明する。本実施の形態3は、実施の形態1に対して、目標回転速度補正部が異なるのみである。図9は、実施の形態3における目標回転速度補正部122の詳細を示す構成図である。
Embodiment 3
Next, Embodiment 3 will be described. The third embodiment is different from the first embodiment only in the target rotational speed correction unit. FIG. 9 is a configuration diagram illustrating details of the target rotation
本実施の形態3における目標回転速度補正部122は、図9に示すように、目標回転角θm_tagと回転角θmとの偏差θeに目標回転速度補正ゲインGhを乗じて、目標回転速度ωm_tagに加算し、これを補正後の目標回転速度ωm_taghとして出力する。ただし、目標回転速度補正ゲインGhは前記偏差θeと目標回転速度ωm_tagを基に設定しており、この点が実施の形態1と異なる。
As shown in FIG. 9, the target rotational
本実施の形態3においては、図9に示すように、目標回転速度補正ゲインマップに偏差θeを入力し、マップを用いて、偏差θeに対応する目標回転速度補正ゲインGhを決定する。ただし、用いるマップが、目標回転角θm_tagの正負によって異なる。目標回転角θm_tagが正で偏差θeが正の場合には、目標回転速度補正ゲインGhが正の値、目標回転角θm_tagが正で偏差θeが負の場合には、目標回転速度補正ゲインGhは0になる。また、目標回転角θm_tagが負で偏差θeが正の場合には、目標回転速度補正ゲインGhが0、目標回転角θm_tagが負で偏差θeが負の場合には、目標回転速度補正ゲインは正の値になる。即ち、目標回転速度ωm_tagと偏差θeの符号が同じ場合には目標回転速度補正ゲインGhが正の値、目標回転速度ωm_tagと偏差θeの符号が異なる場合には目標回転速度補正ゲインGhが0になる。目標回転速度補正ゲインをこのように設定する理由を以下に述べる。 In the third embodiment, as shown in FIG. 9, a deviation θe is input to a target rotation speed correction gain map, and a target rotation speed correction gain Gh corresponding to the deviation θe is determined using the map. However, the map to be used differs depending on whether the target rotation angle θm_tag is positive or negative. When the target rotation angle θm_tag is positive and the deviation θe is positive, the target rotation speed correction gain Gh is a positive value. When the target rotation angle θm_tag is positive and the deviation θe is negative, the target rotation speed correction gain Gh is 0. When the target rotation angle θm_tag is negative and the deviation θe is positive, the target rotation speed correction gain Gh is 0. When the target rotation angle θm_tag is negative and the deviation θe is negative, the target rotation speed correction gain is positive. Value. That is, when the sign of the target rotational speed ωm_tag and the deviation θe is the same, the target rotational speed correction gain Gh is a positive value, and when the sign of the target rotational speed ωm_tag and the deviation θe is different, the target rotational speed correction gain Gh is 0. Become. The reason why the target rotational speed correction gain is set in this way will be described below.
偏差θeと目標回転速度ωm_tagの符号にかかわらず、目標回転速度補正ゲインGhを常に正の値に設定した場合、図10に示すような、操舵ハンドルの急激な切り返し操作が行われて、目標回転角θm_tagに対する回転角θmの追従遅れが発生すると、目標回転角θm_tagの変化方向と、回転角θmの変化方向が一致しないという現象が生じる。これは、目標回転角θm_tagが増加から減少に転じても、即ち、目標回転速度ωm_tagの符号が変わっても、目標回転角θm_tagと回転角θmが一致するまでは、これまで同様に駆動モータの目標回転速度が増加する方向、即ち回転角θmが増加する方向、に目標回転速度補正部で補正されるからである。これによって、操舵ハンドルの操舵方向と車輪の転舵方向が一致せず、ドライバが操舵違和感を受けることがある。 Regardless of the sign of the deviation θe and the target rotational speed ωm_tag, when the target rotational speed correction gain Gh is always set to a positive value, the steering wheel is suddenly turned back as shown in FIG. When a follow-up delay of the rotation angle θm with respect to the angle θm_tag occurs, a phenomenon occurs in which the change direction of the target rotation angle θm_tag does not match the change direction of the rotation angle θm. Even if the target rotation angle θm_tag changes from increase to decrease, that is, even if the sign of the target rotation speed ωm_tag changes, until the target rotation angle θm_tag and the rotation angle θm match, This is because the target rotation speed correction unit corrects the target rotation speed in the direction in which the rotation speed θm increases. As a result, the steering direction of the steering wheel and the steering direction of the wheels do not match, and the driver may feel uncomfortable with steering.
これに対して、偏差θeと目標回転速度ωm_tagの符号が異なる際に、目標回転速度補正ゲインGhを0とするようにすれば、目標回転角θm_tagが増加から減少に転じた際に、偏差θeと目標回転速度ωm_tagの符号が異なるため、目標回転速度の補正が実質的に行われなくなり、補正後の目標回転速度ωm_taghには、目標回転角θm_tagを微分器140で微分したものがそのまま使用される。このため、図11に示すように、前記同様の急激な切り返し操作で、目標回転角θm_tagに対する回転角θmの追従遅れが発生しても、目標回転角θm_tagの変化方向と、回転角θmの変化方向は常に一致する。これによって、操舵ハンドルの操舵方向と車輪の転舵方向も常に一致するので、ドライバが操舵違和感を受けることが無い。
On the other hand, if the sign of the deviation θe and the target rotational speed ωm_tag is different, if the target rotational speed correction gain Gh is set to 0, the deviation θe when the target rotational angle θm_tag changes from increasing to decreasing. Since the sign of the target rotational speed ωm_tag differs from that of the target rotational speed, the target rotational speed is not substantially corrected, and the target rotational speed ωm_tagh after correction is obtained by differentiating the target rotational angle θm_tag with the
なお、本実施の形態3では、目標回転角と回転角の偏差を用いたが、実施の形態2同様に、目標実操舵角と実操舵角の偏差を用いても同様の効果が得られる。 In the third embodiment, the deviation between the target rotation angle and the rotation angle is used. However, similar to the second embodiment, the same effect can be obtained by using the deviation between the target actual steering angle and the actual steering angle.
また、本実施の形態3では、目標回転速度補正ゲインをマップから求めたが、これに限るものではなく、例えば、目標回転角と回転角の偏差の符号と、目標回転速度の符号が同じかどうか比較し、結果によって目標回転速度補正ゲインを決定しても良い。 In the third embodiment, the target rotational speed correction gain is obtained from the map. However, the present invention is not limited to this. For example, whether the sign of the target rotational angle and the deviation of the rotational angle is the same as the sign of the target rotational speed. The target rotation speed correction gain may be determined based on the result of comparison.
また、実施の形態1~3では、目標回転速度補正部で、目標回転角とモータ回転角センサで検出した回転角の偏差、あるいは、目標実操舵角と実操舵角センサで検出した実操舵角の偏差に目標回転速度補正ゲインを乗じて、目標回転速度に加算し、補正後の目標回転速度としたが、前記偏差に目標回転速度補正ゲインを乗じた後、リミッタにより上下限値を制限したうえで、目標回転速度に加算するようにすれば、目標回転速度を過剰に補正してしまうことを防ぐことができ、例えば、前記偏差が大きくなった際でも、駆動モータの急激な動作を防ぐことができる。また、前記上下限値を、補正前の目標回転速度を基に設定(例えば、0〜補正前の目標回転速度の50%等)すれば、更に的確に補正度合いを制限することができる。なお、前記偏差をリミッタにより上下限値を制限した後、目標回転速度補正ゲインを乗じても同様である。 In the first to third embodiments, the target rotation speed correction unit detects a deviation between the target rotation angle and the rotation angle detected by the motor rotation angle sensor, or the target actual steering angle and the actual steering angle detected by the actual steering angle sensor. Is multiplied by the target rotational speed correction gain and added to the target rotational speed to obtain the corrected target rotational speed. After the target rotational speed correction gain is multiplied by the deviation, the upper and lower limit values are limited by a limiter. In addition, if it is added to the target rotational speed, it is possible to prevent the target rotational speed from being excessively corrected. For example, even when the deviation becomes large, a sudden operation of the drive motor is prevented. be able to. If the upper and lower limit values are set based on the target rotational speed before correction (for example, 0 to 50% of the target rotational speed before correction), the degree of correction can be more accurately limited. The same applies when the upper and lower limits are limited by the limiter and then multiplied by the target rotational speed correction gain.
また、実施の形態1~3では、目標回転速度補正部で、目標回転角とモータ回転角センサで検出した回転角の偏差、あるいは、目標実操舵角と実操舵角センサで検出した実操舵角の偏差に目標回転速度補正ゲインを乗じて、目標回転速度に加算し、補正後の目標回転速度としたが、目標回転角とモータ回転角センサで検出した回転角のそれぞれ、あるいは、目標実操舵角と実操舵角センサで検出した実操舵角のそれぞれに目標回転速度補正ゲインを乗じて、その偏差を目標回転速度に加算しても同様である。 In the first to third embodiments, the target rotation speed correction unit detects a deviation between the target rotation angle and the rotation angle detected by the motor rotation angle sensor, or the target actual steering angle and the actual steering angle detected by the actual steering angle sensor. Is multiplied by the target rotational speed correction gain and added to the target rotational speed to obtain the corrected target rotational speed. The target rotational angle and the rotational angle detected by the motor rotational angle sensor, or target actual steering The same applies when the target rotational speed correction gain is multiplied by each of the angle and the actual steering angle detected by the actual steering angle sensor and the deviation is added to the target rotational speed.
10 ハンドル
20 入力側ステアリング軸
30 操舵角センサ
40 副操舵機構
41 駆動モータ
42 モータ回転角センサ
43 ギア機構
50 出力側ステアリング軸
60 ラックアンドピニオン機構
70、80 車輪
100、101 制御装置
110、111 伝達比設定部
120、121、122 目標回転速度補正部
130 補償器
140、150 微分器
200 車速センサ
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