JP5052480B2 - Automatic steering control device - Google Patents

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JP5052480B2 JP2008270957A JP2008270957A JP5052480B2 JP 5052480 B2 JP5052480 B2 JP 5052480B2 JP 2008270957 A JP2008270957 A JP 2008270957A JP 2008270957 A JP2008270957 A JP 2008270957A JP 5052480 B2 JP5052480 B2 JP 5052480B2
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Description

この発明は、電動パワーステアリングのモータを用いて転舵輪を自動操舵する自動操舵制御装置に関するものである。   The present invention relates to an automatic steering control device that automatically steers steered wheels by using an electric power steering motor.

従来の自動操舵制御装置では、電動パワーステアリングのモータを用いて転舵輪の舵角を制御している(例えば、特許文献1〜3参照)。   In the conventional automatic steering control device, the steering angle of the steered wheels is controlled using a motor of electric power steering (for example, see Patent Documents 1 to 3).

すなわち、特許文献1では、転舵角速度が所定値以下となるように、車速の制限値を設定している。また、特許文献2では、舵角偏差が閾値より大きい要因がモータの出力不足であるときに自動操舵制御を継続させ、舵角偏差が閾値より大きく電流が最大電流でないときは自動操舵制御を解除する構成となっている。また、最大操舵速度は、車速、路面摩擦係数およびバッテリ電圧から設定している。さらに、特許文献3では、自動操作制御中に、操舵トルクが閾値以上であり、操舵速度も閾値以上のとき、操舵速度を制限する操舵速度制限部を備えている。   That is, in Patent Document 1, the vehicle speed limit value is set so that the turning angular velocity is equal to or less than a predetermined value. Further, in Patent Document 2, automatic steering control is continued when the factor that the steering angle deviation is larger than the threshold is insufficient motor output, and automatic steering control is canceled when the steering angle deviation is larger than the threshold and the current is not the maximum current. It is the composition to do. The maximum steering speed is set from the vehicle speed, the road surface friction coefficient, and the battery voltage. Further, Patent Document 3 includes a steering speed limiting unit that limits the steering speed when the steering torque is equal to or higher than the threshold value and the steering speed is equal to or higher than the threshold value during automatic operation control.

特開2001−138941号公報(段落0027〜0036、図5)JP 2001-138941 (paragraphs 0027 to 0036, FIG. 5) 特開2007−331480号公報(段落0028〜0030、図3)JP 2007-331480 A (paragraphs 0028-0030, FIG. 3) 特開2007−326453号公報(段落0016、図3)JP 2007-326453 A (paragraph 0016, FIG. 3)

このような自動操舵制御装置にあっては、電動パワーステアリングのモータを用いた低コスト、低電圧電源のシステムとなるため、電圧飽和が発生しやすい。電圧飽和が発生すると、電流追従誤差が大きくなる課題がある。また、特許文献1のように、車速の制限値を設定していても、運転者が制限値以上の車速で運転すれば電圧飽和が発生する可能性がある。   Such an automatic steering control device is a low-cost, low-voltage power supply system that uses an electric power steering motor, so that voltage saturation is likely to occur. When voltage saturation occurs, there is a problem that current tracking error increases. Moreover, even if a vehicle speed limit value is set as in Patent Document 1, voltage saturation may occur if the driver operates at a vehicle speed that is equal to or higher than the limit value.

また、電圧飽和で電流追従誤差および舵角追従誤差が大きくなっている状態で、路面状況の変化により、モータ負荷が軽くなり電圧飽和から開放された時に、その偏差を低減しようとして角速度が急変する課題がある。   Also, when current follow-up error and rudder angle follow-up error are large due to voltage saturation, when the motor load is lightened and released from voltage saturation due to changes in road surface condition, the angular velocity changes suddenly in an attempt to reduce the deviation. There are challenges.

また、電圧飽和が発生している時には、電流は最大電流とならないことがあり、特許文献2の構成では、電圧飽和により、自動操舵制御が解除されやすくなる可能性がある。また、特許文献3においても、電圧飽和に対して操舵速度を制限することはできない。   Further, when voltage saturation occurs, the current may not reach the maximum current, and in the configuration of Patent Document 2, automatic steering control may be easily released due to voltage saturation. Also in Patent Document 3, the steering speed cannot be limited with respect to voltage saturation.

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、電圧飽和を防止する自動操舵制御装置を得ることを目的としている。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to obtain an automatic steering control device that prevents voltage saturation.

この発明に係る自動操舵制御装置は、転舵輪を転舵するモータと、前記モータの電流を検出するモータ電流検出手段と、前記転舵輪の目標舵角の演算または外部からの受信に基づいて目標舵角を設定する目標舵角設定手段と、前記転舵輪の転舵角を検出する転舵角検出手段と、前記転舵角が前記目標舵角に追従するように前記モータの目標電流を演算してモータを制御するモータ制御手段と備え、前記モータ制御手段は、前記モータ電流検出手段により検出されるモータ電流に基づいてモータ回転速度制限値を設定して前記モータの回転速度を制限することを特徴とする。   An automatic steering control device according to the present invention includes a motor that steers a steered wheel, motor current detection means that detects a current of the motor, a target steer angle of the steered wheel based on calculation or reception from the outside. Target steering angle setting means for setting the steering angle, steering angle detection means for detecting the steering angle of the steered wheels, and calculation of the target current of the motor so that the steering angle follows the target steering angle Motor control means for controlling the motor, and the motor control means sets a motor rotation speed limit value based on the motor current detected by the motor current detection means to limit the rotation speed of the motor. It is characterized by.

この発明によれば、モータ電流に基づいてモータ回転速度を直接制限できるため、車速が高くても電圧飽和を防止でき、電流追従誤差を小さくすることができる、といった従来にない顕著な効果を奏するものである。さらに、電圧飽和を防止でき、電流追従誤差を小さくすることができるため、電圧飽和が発生するようなモータ負荷が高い状況から、路面状況の変化等によりモータ負荷が軽くなった時の角度変化を滑らかにすることができる。   According to the present invention, since the motor rotation speed can be directly limited based on the motor current, voltage saturation can be prevented even when the vehicle speed is high, and the current tracking error can be reduced. Is. In addition, voltage saturation can be prevented and current tracking error can be reduced, so that the angle change when the motor load becomes light due to a change in the road surface condition, etc., from a high motor load that causes voltage saturation. Can be smooth.

実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1による自動操舵制御装置を示す構成図である。ステアリングホイール1に連結したステアリング軸2の回転に応じて左右の転舵輪3が転舵される。ステアリング軸2には、トルクセンサ4が配置され、ステアリング軸2に作用する操舵トルクを検出する。モータ5は、減速機構6を介してステアリング軸2に連結しており、モータ5が発生するトルクをステアリング軸2に付与することができる。モータ5には、モータ5のロータの回転角度を検出する角度センサ(転舵角検出手段)7が配置されている。車両の車速は車速センサ8で検出される。また、モータ5に流れる電流はモータ電流検出手段としての電流センサ9で検出される。
Embodiment 1 FIG.
1 is a block diagram showing an automatic steering control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. The left and right steered wheels 3 are steered according to the rotation of the steering shaft 2 connected to the steering wheel 1. A torque sensor 4 is disposed on the steering shaft 2 and detects a steering torque acting on the steering shaft 2. The motor 5 is connected to the steering shaft 2 via the speed reduction mechanism 6 and can apply torque generated by the motor 5 to the steering shaft 2. The motor 5 is provided with an angle sensor (steering angle detection means) 7 that detects the rotation angle of the rotor of the motor 5. The vehicle speed of the vehicle is detected by a vehicle speed sensor 8. The current flowing through the motor 5 is detected by a current sensor 9 as motor current detection means.

制御ユニット10は、モータ制御手段となるもので、転舵輪3を位置制御する自動操舵制御を実行するために必要なモータ5の目標電流である自動操舵用目標電流を演算する自動操舵制御部101と、運転者のステアリング操舵をアシストする電動パワーアシスト制御を実施するために必要なモータ5の目標電流である電動パワーアシスト用目標電流を演算する電動パワーアシスト制御部102と、電流センサ9で検出した電流が、電動パワーアシスト用目標電流、または、自動操舵用目標電流に一致するようにモータ5の電流を制御する電流制御部103を備えている。また、制御ユニット10は、ROM、RAMを含むメモリを設けたマイコンとモータ電流を駆動する駆動回路から構成される。   The control unit 10 serves as motor control means, and an automatic steering control unit 101 that calculates a target current for automatic steering, which is a target current of the motor 5 necessary for executing automatic steering control for controlling the position of the steered wheels 3. And an electric power assist control unit 102 for calculating a target current for electric power assist, which is a target current of the motor 5 necessary for performing electric power assist control for assisting the steering of the driver, and detection by a current sensor 9 A current control unit 103 is provided for controlling the current of the motor 5 so that the obtained current matches the electric power assist target current or the automatic steering target current. The control unit 10 includes a microcomputer provided with a memory including a ROM and a RAM, and a drive circuit that drives a motor current.

目標舵角演算器11は、目標舵角設定手段となるもので、自動操舵制御時の目標舵角を演算し、演算した目標舵角を制御ユニット10に送信する。バッテリ電圧センサ12は、モータ駆動の電源電圧であるバッテリ電圧を検出する。自動操舵制御が実施されておらず、運転者がステアリングホイール1を操作する手動操舵時は、電動パワーアシスト制御部102が演算する電動パワーアシスト用目標電流にモータ5の電流が一致するように電流制御部103を駆動する。これにより、手動操舵時は、従来の電動パワーステアリングと同等の操舵制御装置となる。   The target rudder angle calculator 11 serves as target rudder angle setting means, calculates a target rudder angle during automatic steering control, and transmits the calculated target rudder angle to the control unit 10. The battery voltage sensor 12 detects a battery voltage that is a motor-driven power supply voltage. When automatic steering control is not performed and the driver manually operates the steering wheel 1, the current is adjusted so that the current of the motor 5 matches the target current for electric power assist calculated by the electric power assist controller 102. The control unit 103 is driven. Thereby, at the time of manual steering, a steering control device equivalent to the conventional electric power steering is obtained.

次に、自動操舵について説明する。自動操舵中は、運転者がステアリング操作をしていない状態で、モータ5を用いてステアリング軸2を回転させ、転舵輪3を自動で転舵させる。例えば、駐車時や高速道路を走行中に、運転者が自動操舵を選択すると、目標舵角演算器11では、車速センサ8で検出した車速等の車両状態量と車両の目標走行軌跡から、車両を目標走行軌跡に追従させるための目標舵角を演算し、制御ユニット10に演算した目標舵角を送信する。制御ユニット10の自動操舵制御部101は、取得した目標舵角と角度センサ7によって検出されるロータ回転角から、ステアリング軸2が目標舵角に追従するように自動操舵用目標電流を演算し、自動操舵用目標電流を電流制御部103に出力する。   Next, automatic steering will be described. During automatic steering, the steering shaft 2 is rotated using the motor 5 and the steered wheels 3 are automatically steered while the driver is not performing steering operation. For example, when the driver selects automatic steering at the time of parking or traveling on a highway, the target rudder angle calculator 11 calculates the vehicle state quantity such as the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 8 and the target travel locus of the vehicle. The target rudder angle for following the target travel locus is calculated, and the calculated target rudder angle is transmitted to the control unit 10. The automatic steering control unit 101 of the control unit 10 calculates the target current for automatic steering so that the steering shaft 2 follows the target steering angle from the acquired target steering angle and the rotor rotation angle detected by the angle sensor 7. The target current for automatic steering is output to the current control unit 103.

自動操舵時は、電流制御部103は、自動操舵制御部101が演算した自動操舵用目標電流に、モータ5の電流が追従するように電流制御を行う。これにより、運転者が自動操舵を選択した時には、モータ5がステアリング操作を実施されるため、運転者はステアリング操作なしにアクセルやブレーキの操作のみで駐車や高速道路走行が可能になる。   During automatic steering, the current control unit 103 performs current control so that the current of the motor 5 follows the target current for automatic steering calculated by the automatic steering control unit 101. As a result, when the driver selects automatic steering, the motor 5 performs a steering operation, so that the driver can park or travel on the highway only by operating the accelerator and brake without steering operation.

次に、この発明の要部である自動操舵制御部101について図2に示すフローチャートで説明する。なお、フローチャートに示す動作は所定時間の制御周期で繰り返し実行される。まず、ステップS1において、外部の自動操舵メインコントローラから目標舵角を受信し、メモリに記憶する。ステップS2では、角度センサ6で検出した回転角、電流センサ9で検出したモータ電流、バッテリ電圧センサ12で検出したバッテリ電圧を読み込みメモリに記憶する。   Next, the automatic steering control unit 101 which is a main part of the present invention will be described with reference to the flowchart shown in FIG. The operation shown in the flowchart is repeatedly executed at a control period of a predetermined time. First, in step S1, a target rudder angle is received from an external automatic steering main controller and stored in a memory. In step S2, the rotation angle detected by the angle sensor 6, the motor current detected by the current sensor 9, and the battery voltage detected by the battery voltage sensor 12 are read and stored in the memory.

ステップS3では、電流センサ9で検出したモータ電流、バッテリ電圧センサ12で検出したバッテリ電圧からモータ回転速度制限値を演算する。実施の形態1では、モータ5はブラシレスDCモータとし、角度センサ7にはレゾルバを用いる。ただし、モータ5と角度センサ7はこの限りではなく、電動パワーステアリング、および、自動操舵に適したものであるならばよい。例えば、モータ7をブラシ付きDCモータとしても良く、角度センサをエンコーダとしてもよく、ステアリング軸2に配置した角度センサを用いてもよい。ここで、ブラシレスDCモータのdq軸上で表した電圧方程式は式(1)、トルク算出式は式(2)となる。   In step S3, a motor rotation speed limit value is calculated from the motor current detected by the current sensor 9 and the battery voltage detected by the battery voltage sensor 12. In the first embodiment, the motor 5 is a brushless DC motor, and the angle sensor 7 uses a resolver. However, the motor 5 and the angle sensor 7 are not limited to this, and may be any suitable for electric power steering and automatic steering. For example, the motor 7 may be a DC motor with a brush, the angle sensor may be an encoder, or an angle sensor disposed on the steering shaft 2 may be used. Here, the voltage equation expressed on the dq axis of the brushless DC motor is the equation (1), and the torque calculation equation is the equation (2).

Figure 0005052480
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ただし、Ψ=√(3/2Ψ)であり、Ψは永久磁石による電機子鎖交磁束の最大値、V,Vは電機子電圧のdq軸成分、i,iは電機子電流のdq軸成分、L,Lはdq軸のインダクタンス、Rは電機子巻線抵抗、p=d/dtは微分演算子、Pは極対数、ωは電気角速度である。 However, Ψ a = √ (3 / 2Ψ f ), Ψ f is the maximum value of the armature linkage flux by the permanent magnet, V d and V q are the dq axis components of the armature voltage, and i d and i q are Dq axis component of armature current, L d and L q are inductances of dq axis, Ra is armature winding resistance, p = d / dt is a differential operator, P n is the number of pole pairs, and ω is an electrical angular velocity. .

dq軸のインダクタンスL,Lが等しい場合、式(2)よりモータ5が発生するトルクはq軸電流iに比例する。定常的な特性として、微分演算子pのかかる項を0とすると、式(1)は、式(3)となる。 When the dq-axis inductances L d and L q are equal, the torque generated by the motor 5 is proportional to the q-axis current i q according to equation (2). As a steady characteristic, when the term of the differential operator p is 0, Expression (1) becomes Expression (3).

Figure 0005052480
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電機子電圧の大きさ√(V +V )の最大値は、モータに給電するバッテリ電圧の大きさに比例するため、バッテリ電圧がほぼ一定値であるとすると、式(3)からモータ回転速度によって発生する誘起電圧によって、q軸電流i、すなわちモータ5が発生するトルクが制限されることが分かる。言い換えると、q軸電流iにより、発生できるモータ回転速度は制限されることになる。よって、例えば、オルタネータが正常に発電してバッテリ電圧がほぼ14Vである場合のモータ電流とモータ回転速度の関係をマップとしてメモリに保存しておき、検出したq軸電流iに対応したモータ回転角速度をモータ回転速度制限値と設定する。ここで、検出したモータ電流の代わりにモータの目標電流から回転速度制限値を設定してもよい。 Since the maximum value of the magnitude √ (V d 2 + V q 2 ) of the armature voltage is proportional to the magnitude of the battery voltage supplied to the motor, assuming that the battery voltage is a substantially constant value, the equation (3) It can be seen that the q-axis current i q , that is, the torque generated by the motor 5 is limited by the induced voltage generated by the motor rotation speed. In other words, the motor rotation speed that can be generated is limited by the q-axis current iq . Therefore, for example, the relationship between the motor current and the motor rotation speed when the alternator normally generates power and the battery voltage is approximately 14V is stored in a memory as a map, and the motor rotation corresponding to the detected q-axis current i q is stored. Set the angular speed as the motor speed limit value. Here, the rotational speed limit value may be set from the target current of the motor instead of the detected motor current.

また、オルタネータの故障等によるバッテリ電圧の変化によって、モータ5に給電する電圧の最大が変化するため、図3に示すように、各バッテリ電圧に対するモータ電流とモータ回転速度制限値の関係をマップとしてメモリに保存しておき、検出したモータ電流と、検出したバッテリ電圧から、対応する回転速度制限値を設定しても良い。この構成とすることで、バッテリ電圧が変化した場合においても、適切に回転速度制限値を設定することができる。   Further, since the maximum voltage supplied to the motor 5 changes due to a change in the battery voltage due to the failure of the alternator, etc., as shown in FIG. 3, the relationship between the motor current and the motor rotation speed limit value for each battery voltage is represented as a map. The rotation speed limit value corresponding to the detected motor current and the detected battery voltage may be set in a memory. With this configuration, the rotation speed limit value can be appropriately set even when the battery voltage changes.

また、電機子電流のdq軸成分i、i、および、バッテリ電圧から式(3)を用いて、回転速度制限値を演算してもよい。 Further, the rotational speed limit value may be calculated from the dq-axis components i d and i q of the armature current and the battery voltage using Equation (3).

次に、ステップS4では、目標舵角、モータ回転速度制限値から新たな目標舵角2(θref2)を演算する。このステップS4の動作を図4のフローチャートに示す。ここでは、目標舵角はステアリング軸換算した転舵輪3の目標舵角θrefである。また、減速機構6の減速比を考慮してモータ回転角からステアリング軸換算した転舵輪3の転舵角θを演算し、モータ回転速度制限値からステアリング軸換算したモータ回転速度制限値 Next, in step S4, a new target rudder angle 2 (θ ref2 ) is calculated from the target rudder angle and the motor rotation speed limit value. The operation of step S4 is shown in the flowchart of FIG. Here, the target rudder angle is the target rudder angle θ ref of the steered wheels 3 in terms of the steering axis. In consideration of reduction ratio of the reduction mechanism 6 calculates the steering angle theta p of the steered wheels 3 converted steering shaft from the motor rotation angle, converted steering shaft from the motor rotation speed limit value the motor rotational speed limit value

Figure 0005052480
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を演算する。 Is calculated.

図4に示すフローチャートにおいて、ステップS21では、外部の自動操舵メインコントローラから受信した目標舵角と目標舵角2(θref2)の偏差とフローチャートを繰り返し実行するサンプリング時間Tとから目標舵角速度を演算する。ただし、フローチャートをはじめに実行する時の目標舵角2(θref2)の初期値は転舵輪の転舵角θとする。このように、目標舵角2(θref2)の初期値を転舵輪の転舵角θとすることで、自動操舵制御実行時に、受信した目標舵角と転舵角に偏差があっても、滑らかな自動操舵制御が実現できる。 In the flowchart shown in FIG. 4, in step S21, the target rudder angular velocity is calculated from the deviation between the target rudder angle and the target rudder angle 2 (θ ref2 ) received from the external automatic steering main controller and the sampling time T s for repeatedly executing the flowchart. Calculate. However, the initial value of the target steering angle 2 (θ ref2 ) when the flowchart is first executed is the steering angle θ p of the steered wheels. As described above, by setting the initial value of the target steering angle 2 (θ ref2 ) as the steering angle θ p of the steered wheels, even when there is a deviation between the received target rudder angle and the steered angle when the automatic steering control is executed. Smooth automatic steering control can be realized.

ステップS22では、演算した目標舵角速度の絶対値が、ステップS3で設定したモータ回転速度制限値   In step S22, the calculated absolute value of the target rudder angular velocity is the motor rotation speed limit value set in step S3.

Figure 0005052480
Figure 0005052480

より大きい場合、目標舵角速度の大きさをモータ回転速度制限値 If larger, set the target rudder angular speed to the motor speed limit value.

Figure 0005052480
Figure 0005052480

で制限する。そして、ステップS23では、目標舵角速度を時間積分することで、新たな目標舵角2(θref2)を演算する。 Limit with. In step S23, a new target rudder angle 2 (θ ref2 ) is calculated by time-integrating the target rudder angular velocity.

以上の動作により、目標舵角2(θref2)の変化率は、モータ回転速度制限値 With the above operation, the change rate of the target rudder angle 2 (θ ref2 ) is the motor rotation speed limit value.

Figure 0005052480
Figure 0005052480

で制限されているため、目標舵角2(θref2)に転舵角θが追従するようにモータ5を制御することで、モータ5の誘起電圧による電圧飽和を防止することができる。 In due to restriction, by controlling the motor 5 as the steering angle theta p to the target steering angle 2 (theta ref2) to follow, it is possible to prevent voltage saturation by the induced voltage of the motor 5.

ステップS5では、目標舵角2(θref2)に転舵角θが追従するために必要なモータ5の目標電流を演算する。図5に、位置制御のブロック線図を示す。sはラプラス演算子である。目標舵角2(θref2)と転舵角θの偏差にPID制御を実施し、自動操舵用目標電流を演算する。Kは比例ゲイン、Kは積分ゲイン、Kは微分ゲインである。 In step S5, it calculates a target current of the motor 5 required for turning angle theta p to the target steering angle 2 (theta ref2) to follow. FIG. 5 shows a block diagram of position control. s is a Laplace operator. PID control is performed on the deviation between the target rudder angle 2 (θ ref2 ) and the steered angle θ p to calculate a target current for automatic steering. K p is a proportional gain, K i is an integral gain, and K d is a differential gain.

また、図1の電流制御部103では、演算された自動操舵用目標電流と電流センサ9にて検出された電流が一致するように電流を制御する。例えば、自動操舵用目標電流と電流センサ9にて検出された電流の偏差から、PWM信号などの電圧指令信号を演算し、駆動回路に出力し、モータ5を駆動することにより、角度追従に必要なモータトルクを出力する。   In addition, the current control unit 103 in FIG. 1 controls the current so that the calculated automatic steering target current matches the current detected by the current sensor 9. For example, a voltage command signal such as a PWM signal is calculated from the deviation between the target current for automatic steering and the current detected by the current sensor 9, output to the drive circuit, and driven by the motor 5, which is necessary for angle tracking. The correct motor torque.

さらに、電流制御部103には、自動操舵用目標電流と電流センサ9にて検出された電流の偏差が電流偏差閾値より大きい時、電流制御部103の異常を判定する電流制御器異常判定手段を備える。   Furthermore, the current control unit 103 includes a current controller abnormality determination unit that determines abnormality of the current control unit 103 when the deviation between the target current for automatic steering and the current detected by the current sensor 9 is larger than the current deviation threshold. Prepare.

以上の構成により、特許文献1のように車速の制限値を設定するのではなく、モータ電流に基づいてモータの回転速度を直接制限するため、電圧飽和を確実に防止することができる。よって、モータの電流追従誤差が小さいモータ制御手段を実現することができる。直接モータ速度を制限するため、電圧飽和を確実に防止でき、外部コントローラから目標舵角だけ受信して角度制御するシステムにも対応でき、車体移動量と目標舵角が対応していない場合においても電圧飽和を防止することができる。   With the configuration described above, the vehicle speed limit value is not set as in Patent Document 1, but the motor rotation speed is directly limited based on the motor current, so that voltage saturation can be reliably prevented. Therefore, it is possible to realize a motor control means with a small motor current tracking error. Since the motor speed is directly limited, voltage saturation can be reliably prevented, and it can be applied to a system that controls the angle by receiving only the target rudder angle from the external controller, even when the vehicle movement amount and the target rudder angle do not correspond Voltage saturation can be prevented.

また、モータ電流に基づいてモータの回転速度を制限するため、モータ負荷に応じた適切なモータ回転速度制限が実現できる。据え切りのようなモータ負荷が高い状態では、モータ回転速度制限値を低く設定し、車速がある程度出ている場合はモータ負荷が低いため、モータ回転速度制限値を高く設定できる。   Further, since the motor rotation speed is limited based on the motor current, an appropriate motor rotation speed limit corresponding to the motor load can be realized. When the motor load is high, such as stationary, the motor rotation speed limit value is set low, and when the vehicle speed is at a certain level, the motor load is low, so the motor rotation speed limit value can be set high.

さらに、バッテリ電圧を検出し、バッテリ電圧に基づいてモータ回転速度制限値を設定する構成とすることにより、バッテリ電圧が変動した場合においても、電圧飽和を防止できる。   Furthermore, voltage saturation can be prevented even when the battery voltage fluctuates by detecting the battery voltage and setting the motor rotation speed limit value based on the battery voltage.

そして、電圧飽和により電流偏差が大きくなっている状態で、路面状況の変化等により、モータ負荷が軽くなり電圧飽和から開放された時に、その偏差を低減しようと、舵角、または舵角速度速が急変する課題について、本実施の形態により、電圧飽和が発生する状況下ではモータ回転速度を制限し電流偏差を小さく抑えられるため、舵角、および、舵角速度速の急変を防止することができる。   When the motor load is lightened due to changes in road surface conditions, etc., when the current deviation is increased due to voltage saturation, and the motor is released from voltage saturation, the rudder angle or rudder angular speed will be reduced to reduce the deviation. With respect to the problem of sudden change, according to the present embodiment, the motor rotation speed is limited and the current deviation can be kept small in a situation where voltage saturation occurs, so that a sudden change in the steering angle and the steering angular speed can be prevented.

さらに、図5に示すように速度制御の有無に関わらず位置制御において、モータ電流に基づいてモータの回転速度を制限することができ、電圧飽和を防止することができる。よって、モータの電流追従誤差が小さいモータ制御手段を実現できる。また、モータの電流追従誤差を小さくできるため、電流制御器異常の判定の電流偏差閾値を小さく設定でき、電流制御異常を早期に判定できる。   Furthermore, as shown in FIG. 5, in the position control regardless of the presence or absence of speed control, the rotational speed of the motor can be limited based on the motor current, and voltage saturation can be prevented. Therefore, it is possible to realize a motor control means with a small motor current tracking error. In addition, since the current follow-up error of the motor can be reduced, the current deviation threshold value for determining the abnormality of the current controller can be set small, and the current control abnormality can be determined early.

尚、モータ制御手段は、図2のフローチャートに示す動作内容を有する自動操舵制御部101及び電流制御部103に相当する。また、図2に示すフローチャートのステップS2からS4、または、図5の速度制限器がモータ回転速度制限手段に相当する。   The motor control means corresponds to the automatic steering control unit 101 and the current control unit 103 having the operation contents shown in the flowchart of FIG. Further, steps S2 to S4 of the flowchart shown in FIG. 2 or the speed limiter of FIG. 5 corresponds to the motor rotation speed limiting means.

実施の形態2.
この実施の形態2においては、図1に示す実施の形態1と同様な構成を備える。ただし、ここでは、制御ユニット10内の自動操舵制御部101の動作内容を示す図2に示すフローチャートにおいて、実施の形態1との相違点についてのみ説明する。
Embodiment 2. FIG.
The second embodiment has the same configuration as that of the first embodiment shown in FIG. However, here, only the differences from the first embodiment will be described in the flowchart shown in FIG. 2 showing the operation content of the automatic steering control unit 101 in the control unit 10.

この実施の形態2では、ステップS3において、角度センサ7で検出した回転角度を2階微分し、回転角加速度を演算し、モータロータの慣性モーメントを乗算することでモータの慣性トルクを演算する。次に、演算した慣性トルクをモータのトルク定数(PΨ))で除算することで、慣性トルクのモータ電流換算値を演算する。モータ電流から慣性トルクのモータ電流換算値を引算したものを、補正したモータ電流とする。この補正したモータ電流と、図3に示すマップからモータ回転速度制限値を演算する構成とする。すなわち、自動操舵制御部101に、転舵輪3の転舵角加速度を演算(または検出)する転舵角加速度検出手段を備えるようにして、モータ電流と転舵角加速度とに基づいてモータ回転速度制限値を設定してモータの回転速度を制限する。 In the second embodiment, in step S3, the rotation angle detected by the angle sensor 7 is second-order differentiated, the rotation angular acceleration is calculated, and the motor inertia torque is calculated by multiplying the motor rotor inertia moment. Next, the calculated inertia torque is divided by the motor torque constant (P n Ψ a )) to calculate the motor current conversion value of the inertia torque. The corrected motor current is obtained by subtracting the motor current converted value of the inertia torque from the motor current. The motor rotational speed limit value is calculated from the corrected motor current and the map shown in FIG. That is, the automatic steering control unit 101 is provided with a turning angular acceleration detecting means for calculating (or detecting) the turning angular acceleration of the turning wheel 3, and the motor rotation speed based on the motor current and the turning angular acceleration. Set a limit value to limit the motor speed.

以上の構成とすることで、モータ電流と転舵角加速度に基づいてモータの回転速度を制限するため、電圧飽和を防止し、さらにモータの回転角加速度が大きいときは、速度制限を緩めることができる。よって、モータの加速度が必要な過渡的応答に対しては速度制限されにくくなり、応答性と両立できる。   With the above configuration, the motor rotation speed is limited based on the motor current and the turning angular acceleration, so that voltage saturation is prevented, and when the rotation angular acceleration of the motor is large, the speed limit can be relaxed. it can. Therefore, it becomes difficult to limit the speed for the transient response that requires the acceleration of the motor, and it is compatible with the response.

また、ステップS3において、バッテリ電圧も考慮し、マップを変更しても良い。尚、本実施の形態2では、角度センサ7で検出した回転角度を2階微分して回転角加速度を演算したが、この限りではなく、モータの逆起電圧から推定したモータ角速度や、ステアリング軸2に配置した角度センサ7から演算してもよい。   In step S3, the map may be changed in consideration of the battery voltage. In the second embodiment, the rotational angular acceleration is calculated by second-order differentiation of the rotational angle detected by the angle sensor 7. However, the present invention is not limited to this, and the motor angular speed estimated from the back electromotive voltage of the motor, the steering shaft It may be calculated from the angle sensor 7 arranged in FIG.

実施の形態3.
この実施の形態3においては、図1に示す実施の形態1と同様な構成を備える。ただし、ここでは、制御ユニット10内の自動操舵制御部101の動作内容を示す図2に示すフローチャートにおいて、ステップS4以降の動作が異なる。この実施の形態3のフローチャートを図6に示す。
Embodiment 3 FIG.
The third embodiment has a configuration similar to that of the first embodiment shown in FIG. However, here, in the flowchart shown in FIG. 2 showing the operation content of the automatic steering control unit 101 in the control unit 10, the operations after step S4 are different. A flowchart of the third embodiment is shown in FIG.

この実施の形態3では、ステップS34において、目標舵角と転舵角の偏差から目標舵角速度を演算する。Kppは比例ゲインである。ステップS35において、演算した目標舵角速度をステップS3で演算したモータ回転速度制限値で制限する。 In the third embodiment, the target rudder angular velocity is calculated from the deviation between the target rudder angle and the steered angle in step S34. Kpp is a proportional gain. In step S35, the calculated target rudder angular velocity is limited by the motor rotation speed limit value calculated in step S3.

ステップS36では、制限した目標舵角速度と転舵角θを微分した転舵角速度 At step S36, turning angular velocity obtained by differentiating the target steering angular velocity limit and the turning angle theta p

Figure 0005052480
Figure 0005052480

との偏差を演算し、その偏差にPI制御を実施し、自動操舵用目標電流を演算する。 Is calculated, PI control is performed on the deviation, and a target current for automatic steering is calculated.

この構成により、電圧飽和を確実に防止できる目標舵角速度を設定することができ、電圧飽和による電流誤差増大を防止した位置速度制御が実現できる。   With this configuration, it is possible to set a target rudder angular speed that can reliably prevent voltage saturation, and to realize position speed control that prevents an increase in current error due to voltage saturation.

また、電圧飽和により電流偏差が大きくなっている状態で、路面状況の変化等により、モータ負荷が軽くなり電圧飽和から開放された時に、その偏差を低減しようと、舵角、または舵角速度速が急変する課題について、本実施の形態により、電圧飽和が発生する状況下ではモータ回転速度を制限し電流偏差を小さく抑えられるため、舵角、および、舵角速度の急変を防止することができる。   In addition, when the motor load is lightened due to changes in road surface conditions, etc. when the current deviation is large due to voltage saturation, and the motor is released from voltage saturation, the rudder angle or rudder angular speed will decrease. With respect to the problem of sudden change, according to the present embodiment, the motor rotation speed is limited and the current deviation can be kept small in a situation where voltage saturation occurs, so that a sudden change in the steering angle and the steering angular speed can be prevented.

尚、実施の形態3の位置制御の構成において、図5に示すように目標舵角の後に速度制限器を設け、新たな目標舵角2を演算し、位置制御を実施することも当然可能である。   In the position control configuration of the third embodiment, as shown in FIG. 5, it is naturally possible to provide a speed limiter after the target rudder angle, calculate a new target rudder angle 2, and perform position control. is there.

また、この実施の形態3において、モータ制御手段は、図6のフローチャートに示す動作内容を有する自動操舵制御部101及び電流制御部103に相当する。また、図6に示すフローチャートのステップS2からS4、または、図5の速度制限器がモータ回転速度制限手段に相当する。   In the third embodiment, the motor control means corresponds to the automatic steering control unit 101 and the current control unit 103 having the operation contents shown in the flowchart of FIG. Further, steps S2 to S4 of the flowchart shown in FIG. 6 or the speed limiter of FIG. 5 corresponds to the motor rotation speed limiting means.

この発明の実施の形態1による自動操舵制御装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the automatic steering control apparatus by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1による自動操舵制御部101の要部の動作内容を示すフローチャートある。It is a flowchart which shows the operation | movement content of the principal part of the automatic steering control part 101 by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1によるモータ電流と回転速度制限値のマップである。It is a map of the motor current and rotation speed limit value by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1によるステップS4の詳細な内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detailed content of step S4 by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1による位置制御のブロック図である。It is a block diagram of position control by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態3による自動操舵制御部101の要部の動作内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement content of the principal part of the automatic steering control part 101 by Embodiment 3 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 ステアリングホイール、2 ステアリング軸、3 転舵輪、4 トルクセンサ、5 モータ、6 減速機構、7 角度センサ、8 車速センサ、9 電流センサ、10 制御ユニット、11 目標舵角演算器、12 バッテリ電圧センサ、101 自動操舵制御部、102 電動パワーアシスト制御部、103 電流制御部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steering wheel, 2 Steering shaft, 3 Steering wheel, 4 Torque sensor, 5 Motor, 6 Deceleration mechanism, 7 Angle sensor, 8 Vehicle speed sensor, 9 Current sensor, 10 Control unit, 11 Target steering angle calculator, 12 Battery voltage sensor , 101 automatic steering control unit, 102 electric power assist control unit, 103 current control unit.

Claims (7)

転舵輪を転舵するモータと、
前記モータの電流を検出するモータ電流検出手段と、
前記転舵輪の目標舵角の演算または外部からの受信に基づいて目標舵角を設定する目標舵角設定手段と、
前記転舵輪の転舵角を検出する転舵角検出手段と、
前記転舵角が前記目標舵角に追従するように前記モータの目標電流を演算して前記モータ5を制御するモータ制御手段と
を備え、
前記モータ制御手段は、前記モータ電流検出手段により検出されるモータ電流に基づいてモータ回転速度制限値を設定して前記モータの回転速度を制限する
ことを特徴とする自動操舵制御装置。
A motor for turning the steered wheels;
Motor current detecting means for detecting the current of the motor;
A target rudder angle setting means for setting a target rudder angle based on calculation of a target rudder angle of the steered wheels or reception from the outside;
A turning angle detection means for detecting a turning angle of the turning wheel;
Motor control means for controlling the motor 5 by calculating a target current of the motor so that the turning angle follows the target steering angle;
The automatic steering control device, wherein the motor control means sets a motor rotation speed limit value based on the motor current detected by the motor current detection means to limit the rotation speed of the motor.
請求項1に記載の自動操舵制御装置において、
前記モータを駆動する電源電圧であるバッテリ電圧を検出するバッテリ電圧検出手段をさらに備え、
前記モータ制御手段は、前記モータ電流と前記バッテリ電圧とに基づいてモータ回転速度制限値を設定してモータの回転速度を制限する
ことを特徴とする自動操舵制御装置。
The automatic steering control device according to claim 1,
Battery voltage detecting means for detecting a battery voltage that is a power supply voltage for driving the motor;
The automatic steering control device, wherein the motor control means sets a motor rotation speed limit value based on the motor current and the battery voltage to limit the rotation speed of the motor.
請求項1に記載の自動操舵制御装置において、
前記転舵輪の転舵角加速度を検出または演算する転舵角加速度検出手段をさらに備え、
前記モータ制御手段は、前記モータ電流と前記転舵角加速度とに基づいてモータ回転速度制限値を設定してモータの回転速度を制限する
ことを特徴とする自動操舵制御装置。
The automatic steering control device according to claim 1,
A steering angular acceleration detecting means for detecting or calculating a steering angular acceleration of the steered wheels;
An automatic steering control device, wherein the motor control means sets a motor rotation speed limit value based on the motor current and the turning angular acceleration to limit the rotation speed of the motor.
請求項1から3までのいずれか1項に記載の自動操舵制御装置において、
前記モータ制御手段は、前記目標舵角と目標舵角2の前回値とから目標舵角速度を演算し、前記目標舵角速度を前記モータ回転速度制限値で制限し、制限した目標舵角速度から前記目標舵角2を演算し、前記転舵角が前記目標舵角2に追従するようにモータを制御する
ことを特徴とする自動操舵制御装置。
In the automatic steering control device according to any one of claims 1 to 3,
The motor control means calculates a target rudder angular velocity from the target rudder angle and the previous value of the target rudder angle 2, limits the target rudder angular velocity with the motor rotation speed limit value, and calculates the target rudder from the limited target rudder angular velocity. An automatic steering control device that calculates a steering angle 2 and controls a motor so that the turning angle follows the target steering angle 2.
請求項4に記載の自動操舵制御装置において、
前記モータ制御手段は、自動操舵制御を開始する時に、前記目標舵角2の初期値を前記転舵角に一致させる
ことを特徴とする自動操舵制御装置。
In the automatic steering control device according to claim 4,
The automatic steering control device, wherein the motor control means makes an initial value of the target steering angle 2 coincide with the turning angle when automatic steering control is started.
請求項1から3までのいずれか1項に記載の自動操舵制御装置において、
前記モータ制御手段は、前記目標舵角と前記転舵角に基づいて目標舵角速度を演算すると共に、演算された目標舵角速度を前記モータ回転速度制限値で制限し、かつ前記転舵角に基づいて転舵角速度を演算し、制限した目標舵角速度と前記転舵角速度の偏差から目標電流を演算し、前記転舵角速度が前記目標舵角速度に追従するようにモータを制御する
ことを特徴とする自動操舵制御装置。
In the automatic steering control device according to any one of claims 1 to 3,
The motor control means calculates a target rudder angular speed based on the target rudder angle and the steered angle, limits the calculated target rudder angular speed with the motor rotation speed limit value, and based on the steered angle. A steering angular velocity is calculated, a target current is calculated from a deviation between the limited target steering angular velocity and the steering angular velocity, and the motor is controlled so that the steering angular velocity follows the target steering angular velocity. Automatic steering control device.
請求項1から6までのいずれか1項に記載の自動操舵制御装置において、
前記モータ制御手段は、前記モータの目標電流と前記モータ電流検出手段により検出されるモータ電流との偏差に基づいて電流制御の異常を判定する
ことを特徴とする自動操舵制御装置。
In the automatic steering control device according to any one of claims 1 to 6,
An automatic steering control device, wherein the motor control means determines an abnormality in current control based on a deviation between a target current of the motor and a motor current detected by the motor current detection means.
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