JP5265436B2 - Electric power steering apparatus and control method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動パワーステアリング装置およびその制御方法に関する。 The present invention relates to an electric power steering apparatus and a control method thereof.
近年、車両のステアリング系に電動モータを備え、電動モータの動力にてドライバの操舵力をアシストする電動パワーステアリング装置が提案されている。この電動パワーステアリング装置を制御する制御装置は、電動モータの駆動を制御するために、検出した操舵トルクに基づいて電動モータに供給する電流を定める。 In recent years, there has been proposed an electric power steering device that includes an electric motor in a steering system of a vehicle and assists a driver's steering force with the power of the electric motor. The control device that controls the electric power steering device determines a current to be supplied to the electric motor based on the detected steering torque in order to control the driving of the electric motor.
そして、検出した操舵トルクに基づいて電動モータに供給する電流を定める際に、操舵系の安定性を高めるために検出した操舵トルクを位相補償器で位相補償し、位相補償された操舵トルクに応じた電流を電動モータに供給する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、特許文献2には以下の技術が提案されている。すなわち、トルクセンサを構成するバネ要素とハンドル慣性とによる共振系における共振周波数で発振が生じることに鑑み、トルクセンサの出力側に、モータ駆動制御系の信号の共振周波数成分を除去する帯域除去フィルタを設けている。
Then, when determining the current to be supplied to the electric motor based on the detected steering torque, the phase of the steering torque detected to increase the stability of the steering system is compensated by the phase compensator, and the phase compensated steering torque is There has been proposed a technique for supplying a current to an electric motor (see, for example, Patent Document 1).
Patent Document 2 proposes the following technique. That is, in view of the fact that oscillation occurs at the resonance frequency in the resonance system due to the spring element constituting the torque sensor and the handle inertia, a band elimination filter that removes the resonance frequency component of the signal of the motor drive control system on the output side of the torque sensor Is provided.
ここで、電動パワーステアリング装置では、ステアリングホイールに加えられた操舵トルクに応じて電動モータを駆動し、電動モータの駆動力を、ピニオンラック機構を構成するピニオンシャフトに伝達する。さらに、ピニオンシャフトを介してラック軸に電動モータの駆動力を伝達し、このラック軸を直線運動させることにより転舵輪の向きを変えている。
それゆえ、電動パワーステアリング装置の制御系における発振を抑制するためには、電動モータ、ピニオンシャフトおよびラック軸をも慣性要素として考慮することが重要である。
Here, in the electric power steering apparatus, the electric motor is driven according to the steering torque applied to the steering wheel, and the driving force of the electric motor is transmitted to the pinion shaft constituting the pinion rack mechanism. Further, the driving force of the electric motor is transmitted to the rack shaft via the pinion shaft, and the direction of the steered wheels is changed by linearly moving the rack shaft.
Therefore, in order to suppress oscillation in the control system of the electric power steering apparatus, it is important to consider the electric motor, the pinion shaft, and the rack shaft as inertia elements.
かかる目的のもと、本発明は、ステアリングホイールに連結される第1の回転軸と、直線移動によって転舵輪を転舵させるラック軸と、前記ラック軸を直線移動させる第2の回転軸と、前記第1の回転軸と前記第2の回転軸とを連結し、前記ステアリングホイールの操作によって捩れるトーションバーと、前記ステアリングホイールの操作に対するアシスト力を付与する電動モータと、前記ステアリングホイールの操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、前記操舵トルク検出手段が検出した操舵トルクに基づいて前記電動モータに供給する目標電流を設定する目標電流設定手段と、を備えた電動パワーステアリング装置において、前記目標電流設定手段は、前記トーションバーをバネ要素として、前記電動モータ、前記第2の回転軸および前記ラック軸を慣性要素として含む制御系の共振周波数成分を抑制する共振補償手段を前記操舵トルク検出手段の出力側に有し、前記共振補償手段にて共振周波数成分が抑制された操舵トルクに応じて前記目標電流を設定することを特徴とする電動パワーステアリング装置である。 For this purpose, the present invention provides a first rotating shaft coupled to a steering wheel, a rack shaft for turning a steered wheel by linear movement, a second rotating shaft for linearly moving the rack shaft, A torsion bar that connects the first rotating shaft and the second rotating shaft and is twisted by the operation of the steering wheel, an electric motor that provides an assist force for the operation of the steering wheel, and steering of the steering wheel An electric power steering apparatus comprising: steering torque detection means for detecting torque; and target current setting means for setting a target current to be supplied to the electric motor based on the steering torque detected by the steering torque detection means. The target current setting means uses the torsion bar as a spring element, the electric motor, the second rotating shaft and the second rotating shaft. And a resonance compensation means for suppressing the resonance frequency component of the control system including the rack shaft as an inertia element on the output side of the steering torque detection means, and the steering torque whose resonance frequency component is suppressed by the resonance compensation means. The electric power steering apparatus is characterized in that the target current is set accordingly.
ここで、前記共振補償手段は、前記制御系の反共振要素を持つフィルタ機能とローパスフィルタ機能とを有することが好適である。
また、前記共振補償手段の伝達関数は、前記制御系の伝達関数の分母の要素と同じ要素を分子に含むことが好適である。
また、前記共振補償手段の伝達関数の分母は、分子の次数と同等以上の次数を有することが好適である。
Here, it is preferable that the resonance compensation means has a filter function having an anti-resonance element of the control system and a low-pass filter function.
Moreover, it is preferable that the transfer function of the resonance compensating means includes the same element in the numerator as the denominator element of the transfer function of the control system.
In addition, it is preferable that the denominator of the transfer function of the resonance compensator has an order equal to or higher than the order of the numerator.
他の観点から捉えると、本発明は、ステアリングホイールに連結される第1の回転軸と、直線移動によって転舵輪を転舵させるラック軸と、前記ラック軸を直線移動させる第2の回転軸と、前記第1の回転軸と前記第2の回転軸とを連結し、前記ステアリングホイールの操作によって捩れるトーションバーと、前記ステアリングホイールの操作に対するアシスト力を付与する電動モータと、を備えた電動パワーステアリング装置の制御方法であって、前記ステアリングホイールの操舵トルクを検出し、検出した操舵トルクにおける、前記トーションバーをバネ要素として、前記電動モータ、前記第2の回転軸および前記ラック軸を慣性要素として含む制御系の共振周波数成分を抑制し、共振周波数成分が抑制された操舵トルクに応じて前記電動モータに供給する目標電流を設定することを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御方法である。 From another point of view, the present invention provides a first rotating shaft coupled to the steering wheel, a rack shaft that steers the steered wheels by linear movement, and a second rotating shaft that linearly moves the rack shaft. An electric motor comprising: a torsion bar that connects the first rotating shaft and the second rotating shaft and is twisted by the operation of the steering wheel; and an electric motor that provides an assist force for the operation of the steering wheel. A method for controlling a power steering device, comprising: detecting a steering torque of the steering wheel; and using the torsion bar as a spring element in the detected steering torque, the electric motor, the second rotating shaft, and the rack shaft are inertial. The resonance frequency component of the control system included as an element is suppressed, and the electric power is controlled according to the steering torque in which the resonance frequency component is suppressed. It is a control method of an electric power steering apparatus characterized by setting the target current to be supplied to the motor.
ここで、前記制御系の共振周波数成分を抑制する際には、当該制御系の反共振要素を持つフィルタ機能とローパスフィルタ機能とを用いることが好適である。 Here, when suppressing the resonance frequency component of the control system, it is preferable to use a filter function having an anti-resonance element and a low-pass filter function of the control system.
本発明によれば、トーションバーをバネ要素として、電動モータ、第2の回転軸およびラック軸を慣性要素として含む制御系の共振周波数成分を抑制するので、発振が生じることを精度高く抑制することができる。これにより、制御系における安定性を向上させることができる。 According to the present invention, since the resonance frequency component of the control system including the torsion bar as a spring element and the electric motor, the second rotating shaft, and the rack shaft as inertia elements is suppressed, occurrence of oscillation can be suppressed with high accuracy. Can do. Thereby, stability in the control system can be improved.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
<第1の実施形態>
図1は、第1の実施形態に係る電動パワーステアリング装置100の概略構成を示す図である。
電動パワーステアリング装置100(以下、単に「ステアリング装置100」と称する場合もある。)は、乗り物の進行方向を任意に変えるためのかじ取り装置であり、本実施形態においては自動車に適用した構成を例示している。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
<First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an electric
An electric power steering device 100 (hereinafter, also simply referred to as “
ステアリング装置100は、ドライバが操作する車輪(ホイール)状のステアリングホイール(ハンドル)101と、ステアリングホイール101に一体的に設けられたステアリングシャフト102とを備えている。ステアリングシャフト102と上部連結シャフト103とが自在継手103aを介して連結されており、上部連結シャフト103と下部連結シャフト108とが自在継手103bを介して連結されている。
The
また、ステアリング装置100は、転舵輪としての左右の前輪150のそれぞれに連結されたタイロッド104と、タイロッド104に連結されたラック軸105とを備えている。また、ステアリング装置100は、ラック軸105に形成されたラック歯105aとともにラック・ピニオン機構を構成するピニオン106aを備えている。ピニオン106aは、ピニオンシャフト106の下端部に形成されている。
The
また、ステアリング装置100は、ピニオンシャフト106を収納するステアリングギアボックス107を有している。ピニオンシャフト106は、ステアリングギアボックス107にてトーションバー(不図示)を介して下部連結シャフト108と連結されている。ステアリングギアボックス107の内部には、下部連結シャフト108とピニオンシャフト106との相対角度に基づいてステアリングホイール101の操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段の一例としてのトルクセンサ109が設けられている。
The
また、ステアリング装置100は、ステアリングギアボックス107に支持された電動モータ110と、電動モータ110の駆動力を減速してピニオンシャフト106に伝達する減速機構111とを有している。
また、ステアリング装置100は、電動モータ110に実際に流れる実電流の大きさおよび方向を検出する電流検出手段の一例としてのモータ電流検出部33(図4参照)と、電動モータ110の端子間電圧を検出するモータ電圧検出部160を有している。
The
In addition, the
そして、ステアリング装置100は、電動モータ110の作動を制御する制御装置10を備えている。制御装置10には、上述したトルクセンサ109の出力値、自動車の車速を検出する車速センサ170の出力値、モータ電流検出部33の出力値、モータ電圧検出部160の出力値が入力される。
The
以上のように構成された電動パワーステアリング装置100は、ステアリングホイール101に加えられた操舵トルクをトルクセンサ109にて検出し、その検出トルクに応じて電動モータ110を駆動し、電動モータ110の発生トルクをピニオンシャフト106に伝達する。これにより、電動モータ110の発生トルクが、ステアリングホイール101に加える運転者の操舵力をアシストする。
The electric
次に、制御装置10について説明する。
制御装置10は、CPU、ROM、RAM、バックアップRAM等からなる算術論理演算回路である。
図2は、電動パワーステアリング装置100の制御装置10の概略構成図である。
制御装置10には、上述したトルクセンサ109にて検出された操舵トルクが出力信号に変換されたトルク信号Tdと、車速センサ170にて検出された車速が出力信号に変換された車速信号vとが入力される。
Next, the
The
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the
The
また、制御装置10には、モータ電流検出部33にて検出された実電流が出力信号に変換されたモータ電流信号Imと、モータ電圧検出部160にて検出された電圧が出力信号に変換されたモータ端子間電圧信号Vmとが入力される。
なお、制御装置10は、トルクセンサ109などからの検出信号がアナログ信号として入力されるので、図示しないA/D変換部によりアナログ信号をデジタル信号に変換し、CPUに取り込んでいる。
Further, the
Since the detection signal from the
そして、制御装置10は、トルク信号Tdに基づいて目標補助トルクを算出し、この目標補助トルクを電動モータ110が供給するのに必要となる目標電流を算出する目標電流算出部20と、目標電流算出部20が算出した目標電流に基づいてフィードバック制御などを行う制御部30とを有している。
Then, the
次に、目標電流算出部20について詳述する。図3は、目標電流算出部20の概略構成図である。
目標電流算出部20は、目標電流を設定する上で基準となるベース電流を算出するベース電流算出部21と、電動モータ110の慣性モーメントを打ち消すための電流を算出するイナーシャ補償電流算出部22とを備えている。また、目標電流算出部20は、モータの回転を制限する電流を算出するダンパー補償電流算出部23と、モータ電流信号Imおよびモータ端子間電圧信号Vmに基づいて電動モータ110の回転速度信号Nmを推定するモータ回転速度推定部24とを備えている。
Next, the target
The target
また、目標電流算出部20は、ベース電流算出部21、イナーシャ補償電流算出部22、ダンパー補償電流算出部23などからの出力に基づいて最終的な目標電流を決定する最終目標電流決定部25を備えている。
さらに、目標電流算出部20は、トルクセンサ109にて検出された操舵トルクの位相補償を行う位相補償部26と、位相補償部26にて位相補償された操舵トルクの共振周波数成分を除去する共振補償を行う共振補償部27とを有している。
Further, the target
Further, the target
位相補償部26は、トルクセンサ109からの出力値であるトルク信号Tdに対して位相補償のためのフィルタリング処理を施し、その処理後のトルク信号Tsを出力する。共振補償部27は、トルク信号Tsの共振周波数成分を除去し、共振周波数成分が除去されたトルク信号Tpを出力する。この共振補償部27については後で詳述する。
ベース電流算出部21は、トルクセンサ109にて検出された操舵トルクと車速センサ170にて検出された車速とに基づいてベース電流を算出する。より具体的には、共振補償部27からの出力値であるトルク信号Tpと、車速センサ170からの車速信号vとに基づいてベース電流を算出し、このベース電流の情報を含むベース電流信号Imsを出力する。なお、ベース電流算出部21は、例えば、予め経験則に基づいて作成しROMに記憶しておいた、トルク信号Tpおよび車速信号vとベース電流との対応を示すマップに、トルク信号Tpおよび車速信号vを代入することによりベース電流を算出する。
The
The base
イナーシャ補償電流算出部22は、トルク信号Tdと車速信号vとに基づいて電動モータ110およびシステムの慣性モーメントを打ち消すためのイナーシャ補償電流を算出し、この電流の情報を含むイナーシャ補償電流信号Isを出力する。なお、イナーシャ補償電流算出部22は、例えば、予め経験則に基づいて作成しROMに記憶しておいた、トルク信号Tdおよび車速信号vとイナーシャ補償電流との対応を示すマップに、トルク信号Tdおよび車速信号vを代入することによりイナーシャ補償電流を算出する。
The inertia compensation
ダンパー補償電流算出部23は、トルク信号Tdと、車速信号vと、電動モータ110の回転速度信号Nmとに基づいて、電動モータ110の回転を制限するダンパー補償電流を算出し、この電流の情報を含むダンパー補償電流信号Idを出力する。なお、ダンパー補償電流算出部23は、例えば、予め経験則に基づいて作成しROMに記憶しておいた、トルク信号Td、車速信号vおよび回転速度信号Nmと、ダンパー補償電流との対応を示すマップに、トルク信号Tdと車速信号vと回転速度信号Nmとを代入することによりダンパー補償電流を算出する。
モータ回転速度推定部24は、モータ電流検出部33にて検出された実電流と、モータ電圧検出部160にて検出された電圧とに基づいて電動モータ110の回転速度を推定する。詳しくは後で説明する。
The damper compensation
The motor rotation
最終目標電流決定部25は、ベース電流算出部21から出力されたベース電流信号Ims、イナーシャ補償電流算出部22から出力されたイナーシャ補償電流信号Isおよびダンパー補償電流算出部23から出力されたダンパー補償電流信号Idに基づいて最終的な目標電流を決定し、この電流の情報を含む目標電流信号ITを出力する。最終目標電流決定部25は、例えば、ベース電流に、イナーシャ補償電流を加算するとともにダンパー補償電流を減算して得た補償電流を、予め経験則に基づいて作成しROMに記憶しておいた、補償電流と最終的な目標電流との対応を示すマップに代入することにより最終的な目標電流を算出する。
このように、目標電流算出部20は、トルクセンサ109が検出した操舵トルクに基づいて電動モータ110に供給する目標電流を設定する目標電流設定手段の一例として機能する。
The final target
As described above, the target
次に、制御部30について詳述する。図4は、制御部30の概略構成図である。
制御部30は、電動モータ110の作動を制御するモータ駆動制御部31と、電動モータ110を駆動させるモータ駆動部32と、電動モータ110に実際に流れる実電流を検出するモータ電流検出部33とを有している。
Next, the
The
モータ駆動制御部31は、目標電流算出部20にて算出された目標電流と、モータ電流検出部33にて検出される電動モータ110へ供給される実電流との偏差に基づいてフィードバック制御を行うフィードバック(F/B)制御部40と、電動モータ110をPWM駆動するためのPWM(パルス幅変調)信号を生成するPWM信号生成部60とを有している。
The motor
フィードバック制御部40は、目標電流算出部20にて算出された目標電流とモータ電流検出部33にて検出された実電流との偏差を求める偏差演算部41と、その偏差がゼロとなるようにフィードバック処理を行うフィードバック(F/B)処理部42とを有している。
偏差演算部41は、目標電流算出部20からの出力値ITとモータ電流検出部33からの出力値Imとの偏差の値を偏差信号41aとして出力する。
The
The deviation calculation unit 41 outputs a deviation value between the output value IT from the target
フィードバック(F/B)処理部42は、目標電流と実電流とが一致するようにフィードバック制御を行うものであり、例えば、入力された偏差信号41aに対して、比例要素で比例処理した信号を出力し、積分要素で積分処理した信号を出力し、加算演算部でこれらの信号を加算してフィードバック処理信号42aを生成・出力する。
PWM信号生成部60は、フィードバック制御部40からの出力値に基づいてPWM信号60aを生成し、生成したPWM信号60aを出力する。
The feedback (F /
The PWM
モータ駆動部32は、4個の電力用電界効果トランジスタをH型ブリッジ回路の構成で接続したモータ駆動回路70と、4個の中から選択した2個の電界効果トランジスタのゲートを駆動してこれらの電界効果トランジスタをスイッチング動作させるゲート駆動回路部80とを有している。ゲート駆動回路部80は、PWM信号生成部60から出力された駆動制御信号(PWM信号)60aに基づいて、ステアリングホイール101の操舵方向に応じて2個の電界効果トランジスタを選択し、選択した2個の電界効果トランジスタをスイッチング動作させる。
The
モータ電流検出部33は、モータ駆動回路70に直列に接続されたシャント抵抗71の両端に生じる電圧から電動モータ110に流れるモータ電流(電機子電流)の値を検出してモータ電流信号Imを出力する。
The motor
次に、共振補償部27について説明する。
ステアリング装置100は、操舵トルクの検出に用いるトーションバー(不図示)をバネ要素とし、電動モータ110、ピニオンシャフト106およびラック軸105を慣性要素として含む制御系である。そのため、例えば、フィードバック処理部42が比例要素と積分要素とを含んでいる場合に、フィードバック処理部42の比例ゲインおよび積分ゲインの値をシステム全体の応答性を上げるべく高くすると、その制御系の共振周波数の近傍でシステムが不安定(振動的)となりやすくなる。
Next, the
The
共振補償部27は、制御系の共振周波数帯域でのピークを除去又は抑制するために設けている。
共振補償部27の特性を示す伝達関数H1(s)は、ステアリング装置100の制御系の特性を示す伝達関数G1(s)に対して以下のように定義する。すなわち、H1(s)は、G1(s)の分母と同じ要素を分子に有するとともに、分母の次数を、共振補償部27の実現性を確保するため、分子以上である2次の次数とする。言い換えれば、共振補償部27は、制御系の反共振要素を持つフィルタ機能とローパスフィルタ機能とを有するように、その伝達関数を定める。
The
The transfer function H 1 (s) indicating the characteristic of the
先ず、伝達関数G1(s)について考える。
ステアリング装置100の減速機構111は、ピニオンシャフト106に取り付けられたウォームホイール(不図示)と、電動モータ110の出力軸に取り付けられたウォームギヤ(不図示)とから構成されている。
かかる場合、電動モータ110のトルクをτm(N・m)、回転角度をθ1(rad)、ウォームギヤのトルクをτ1(N・m)、モータ軸イナーシャをJ1(kg・m2)とすると、電動モータ110についての運動方程式は以下に示す式(1)で表される。
First, consider the transfer function G 1 (s).
The
In this case, the torque of the
また、ピニオンシャフト106の回転角度をθ2(rad)、ウォームホイールのトルクをτ2(N・m)、ピニオン106aのトルクをτ3(N・m)、ピニオン軸イナーシャをJ2(kg・m2)、トーションバーのバネ定数をktb(N・m/rad)とすると、ピニオンシャフト106についての運動方程式は以下に示す式(2)で表される。
The rotation angle of the
また、ラック軸105の変位をx(m)、質量をm(kg)、ピニオン106aの回転半径をr(m)とすると、ラック軸105についての運動方程式は以下に示す式(3)で表される。
Further, assuming that the displacement of the
x=r・θ2・・・(4)
x = r · θ 2 (4)
また、ウォーム減速比をγ1、ラック・ピニオンレシオをγ2(m/rev)とすると、それぞれ以下の式(5)、(6)で表される。
γ1=θ1/θ2=τ2/τ1・・・(5)
γ2=2・π・r・・・(6)
Further, when the worm reduction ratio is γ 1 and the rack and pinion ratio is γ 2 (m / rev), they are expressed by the following equations (5) and (6), respectively.
γ 1 = θ 1 / θ 2 = τ 2 / τ 1 (5)
γ 2 = 2 · π · r (6)
式(3)、(4)、(6)より、式(7)を導き出せる。 Expression (7) can be derived from Expressions (3), (4), and (6).
式(10)により、上述した伝達関数G1(s)は式(11)で表される。
From the equation (10), the above-described transfer function G 1 (s) is represented by the equation (11).
図5は、共振補償部27を設ける場合と設けない場合の制御系の周波数特性を比較したボード線図である。
図5は、ステアリングホイール101の操作を入力、ピニオン106aの回転角を出力とする制御系のシミュレーション(数値実験)の結果を示す図であり、(a)はゲイン特性図、(b)は位相特性図である。図5において、共振補償部27を設ける場合を実線で、共振補償部27を設けない場合を破線で示した。なお、伝達関数H1(s)の分母は、カットオフ周波数が100(Hz)であるローパスフィルタを2段重ねるのに相当する値にした。
FIG. 5 is a Bode diagram comparing the frequency characteristics of the control system with and without the
5A and 5B are diagrams showing the results of a simulation (numerical experiment) of the control system in which the operation of the
図5(a)に示すように、共振補償部27を設けることにより、共振周波数成分のピークを低減または打ち消すことができる。また、図5(b)に示すように、共振補償部27を設けない場合と比較して位相遅れを大幅に改善することができる。これらにより、共振補償部27を設けることで安定性が向上することがわかる。また、共振補償部27を設けることにより、ゲイン交差周波数を高くすることができるので、応答性も向上させることができる。
As shown in FIG. 5A, by providing the
なお、これまではピニオン式の電動パワーステアリング装置100について述べたが、コラム式の電動パワーステアリング装置においても、同様に、伝達関数が上記したH1(s)となる共振補償部を有することが好適である。
Although the pinion type electric
<第2の実施形態>
図6は、第2の実施形態に係る電動パワーステアリング装置200の概略構成を示す図である。
以下では、第1の実施形態との差異点について述べ、同じ構成要素については同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
第2の実施形態に係る電動パワーステアリング装置200(以下、単に「ステアリング装置200」と称する場合もある。)は、いわゆるラックアシストタイプの電動パワーステアリング装置であり、電動モータ201の発生トルクをラック軸105に付与する点に特徴がある。
<Second Embodiment>
FIG. 6 is a diagram illustrating a schematic configuration of an electric
Hereinafter, differences from the first embodiment will be described, and the same components will be denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.
The electric
すなわち、第2の実施形態に係る電動モータ201は、ハウジング(不図示)に組み付けられたステータ(不図示)と、ラック軸105の軸心を回転中心としてハウジングに対して回転可能かつラック軸105の軸方向には移動不能に組み付けられたロータ(不図示)とを有している。ロータは、ボールスクリューナットに弾性体を介して係合されており、ロータは弾性体を介してボールスクリューナットを回転させてラック軸105を軸方向に移動させるアシスト力を発生させる。また、その出力は、第2の実施形態に係る制御装置210によって制御されるようになっている。これにより、制御装置210の制御の下、電動モータ201の発生トルクが、ラック軸105に伝達され、ステアリングホイール101に加える運転者の操舵力がアシストされる。
That is, the
図7は、第2の実施形態に係る制御装置210の概略構成図である。
制御装置210は、第1の実施形態に係る制御装置10と同様に、トルク信号Tdに基づいて目標補助トルクを算出し、この目標補助トルクを電動モータ201が供給するのに必要となる目標電流を算出する目標電流算出部220と、目標電流算出部220が算出した目標電流に基づいてフィードバック制御などを行う制御部230とを有している。
制御部230は、第1の実施形態に係る制御装置10の制御部30と同じ機能・構成である。目標電流算出部220は、第1の実施形態に係る目標電流算出部20に対して、共振補償部27とは異なる共振補償部271を有する点が異なり、その他は第1の実施形態に係る目標電流算出部20と同じ機能・構成である。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of the
Similar to the
The
共振補償部271は、第2の実施形態に係るパワーステアリング装置200の、トーションバー(不図示)をバネ要素とし、電動モータ201、ピニオンシャフト106およびラック軸105を慣性要素として含む制御系の共振周波数の近傍でのピークを除去又は抑制するために設けている。それゆえ、共振補償部271の特性を示す伝達関数H2(s)は、ステアリング装置200の制御系の特性を示す伝達関数G2(s)に対して以下のように定義する。すなわち、H2(s)は、G2(s)の分母と同じ要素を分子に有するとともに、分母の次数を、共振補償部271の実現性を確保する最低の次数である2次の次数とし、LPFの2段重ねとする。
The
先ず、伝達関数G2(s)について考える。
電動モータ201のトルクをτm(N・m)、回転角度をθ1(rad)、ボールスクリューナットのトルクをτ1(N・m)、モータ軸イナーシャをJ1(kg・m2)とすると、電動モータ201についての運動方程式は以下に示す式(14)で表される。
First, consider the transfer function G 2 (s).
The torque of the
また、ピニオンシャフト106のトルクをτ2(N・m)、回転角度をθ2(rad)、ピニオン軸イナーシャをJ2(kg・m2)、トーションバーのバネ定数をktb(N・m/rad)とすると、ピニオンシャフト106についての運動方程式は以下に示す式(15)で表される。
Further, the torque of the
また、ラック軸105の変位をx(m)、質量をm(kg)、ボールスクリューナットの回転半径をr1、ピニオン106aの回転半径をr2(m)とすると、ラック軸105についての運動方程式は以下に示す式(16)で表される。
Further, if the displacement of the
x=r1・θ1=γ1/(2・π)×θ1・・・(17)
x=r2・θ2=γ2/(2・π)×θ2・・・(18)
なお、γ1は、ボールスクリューナットが1回転する間のラック軸105の移動距離を示すレシオ(m/rev)であり、γ1=2・π・r1で表される。また、γ2は、ピニオンシャフト106が1回転する間のラック軸105の移動距離を示すレシオ(m/rev)であり、γ2=2・π・r2で表される。
また、式(17)、(18)より、式(19)を導き出せる。
θ1=γ2/γ1×θ2・・・(19)
また、式(16)、(17)より、式(20)を導き出せる。
x = r 1 · θ 1 = γ 1 / (2 · π) × θ 1 (17)
x = r 2 · θ 2 = γ 2 / (2 · π) × θ 2 (18)
In addition, γ 1 is a ratio (m / rev) indicating a moving distance of the
Further, equation (19) can be derived from equations (17) and (18).
θ 1 = γ 2 / γ 1 × θ 2 (19)
Further, equation (20) can be derived from equations (16) and (17).
式(22)により、上述した伝達関数G2(s)は式(23)で表される。
From the equation (22), the above-described transfer function G 2 (s) is represented by the equation (23).
したがって、共振補償部271の特性を示す伝達関数H2(s)の分母の次数を共振補償部271の実現性を確保する最低の次数である2次の次数とし、LPFの2段重ねとする。すなわち、「H2(s)=a2・((2πfc1)・(2πfc2))/((s+2πfc1)・(s+2πfc2))」とする。なお、a2は、式(25)で表される値である。また、fc1、fc2はLPFのカットオフ周波数である。
Therefore, the order of the denominator of the transfer function H 2 (s) indicating the characteristics of the
そして、伝達関数がH2(s)である共振補償部271を設けることにより、本実施形態に係るパワーステアリング装置200においても、共振周波数成分のピークを低減または打ち消すことができる。また、共振補償部271を設けない場合と比較して位相遅れを大幅に改善することができる。これらにより、共振補償部271を設けることで安定性を向上させることができる。また、共振補償部271を設けることにより、ゲイン交差周波数を高くすることができるので、応答性も向上させることができる。
By providing the
<第3の実施形態>
図8は、第3の実施形態に係る電動パワーステアリング装置300の概略構成を示す図である。
以下では、第1の実施形態との差異点について述べ、同じ構成要素については同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
第3の実施形態に係る電動パワーステアリング装置300(以下、単に「ステアリング装置300」と称する場合もある。)は、いわゆるダブルピニオンタイプの電動パワーステアリング装置であり、電動モータ301の発生トルクを、第2のピニオンシャフト302のピニオン302aを介してラック軸105に付与する点に特徴がある。第2のピニオンシャフト302は、図8に示すように、トーションバーを介してステアリングホイール101と連結されたピニオンシャフト106とは別に設けられた部材である。
<Third Embodiment>
FIG. 8 is a diagram illustrating a schematic configuration of an electric
Hereinafter, differences from the first embodiment will be described, and the same components will be denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.
The electric
このように、第3の実施形態に係るステアリング装置300は、第2のピニオンシャフト302を有しており、第2のピニオンシャフト302に取り付けられたウォームホイール303と、電動モータ301の出力軸に取り付けられたウォームギヤ(不図示)とが連結されている。そして、電動モータ301の出力は、第3の実施形態に係る制御装置310によって制御されるようになっている。これにより、制御装置310の制御の下、電動モータ301の発生トルクが、ラック軸105に伝達され、ステアリングホイール101に加える運転者の操舵力がアシストされる。
As described above, the
図9は、第3の実施形態に係る制御装置310の概略構成図である。
制御装置310は、第1の実施形態に係る制御装置10と同様に、トルク信号Tdに基づいて目標補助トルクを算出し、この目標補助トルクを電動モータ301が供給するのに必要となる目標電流を算出する目標電流算出部320と、目標電流算出部320が算出した目標電流に基づいてフィードバック制御などを行う制御部330とを有している。
制御部330は、第1の実施形態に係る制御装置10の制御部30と同じ機能・構成である。目標電流算出部320は、第1の実施形態に係る目標電流算出部20に対して、共振補償部27とは異なる共振補償部272を有する点が異なり、その他は第1の実施形態に係る目標電流算出部20と同じ機能・構成である。
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a
Similar to the
The
共振補償部272は、第3の実施形態に係るパワーステアリング装置300の、トーションバー(不図示)をバネ要素とし、電動モータ301、ピニオンシャフト106、第2のピニオンシャフト302およびラック軸105を慣性要素として含む制御系の共振周波数の近傍でのピークを除去又は抑制するために設けている。それゆえ、共振補償部272の特性を示す伝達関数H3(s)は、ステアリング装置300の機械的な共振系の特性を示す伝達関数G3(s)に対して以下のように定義する。すなわち、H3(s)は、G3(s)の分母と同じ要素を分子に有するとともに、分母の次数を、共振補償部272の実現性を確保する最低の次数である2次の次数とし、LPFの2段重ねとする。
The
先ず、伝達関数G3(s)について考える。
電動モータ301のトルクをτm(N・m)、回転角度をθ1(rad)、ウォームギヤのトルクをτ1(N・m)、モータ軸イナーシャをJ1(kg・m2)とすると、電動モータ301についての運動方程式は以下に示す式(26)で表される。
First, consider the transfer function G 3 (s).
If the torque of the
また、第2のピニオンシャフト302の回転角度をθ2(rad)、ウォームホイール303のトルクをτ2(N・m)、第2のピニオンシャフト302のピニオン302aのトルクをτ3(N・m)、ピニオン軸イナーシャをJ2(kg・m2)とすると、第2のピニオンシャフト302についての運動方程式は以下に示す式(27)で表される。 Further, the rotation angle of the second pinion shaft 302 is θ 2 (rad), the torque of the worm wheel 303 is τ 2 (N · m), and the torque of the pinion 302a of the second pinion shaft 302 is τ 3 (N · m). ), Where the pinion shaft inertia is J 2 (kg · m 2 ), the equation of motion for the second pinion shaft 302 is expressed by the following equation (27).
また、ピニオンシャフト106の回転角度をθ3(rad)、ピニオンシャフト106のピニオン106aのトルクをτ4(N・m)、ピニオン軸イナーシャをJ3(kg・m2)、トーションバーのバネ定数をktb(N・m/rad)とすると、ピニオンシャフト106についての運動方程式は以下に示す式(28)で表される。
The rotation angle of the
また、ラック軸105の変位をx(m)、質量をm(kg)、第2のピニオンシャフト302のピニオン302aの回転半径をr1(m)、ピニオンシャフト106のピニオン106aの回転半径をr2(m)、とすると、ラック軸105についての運動方程式は以下に示す式(29)で表される。
Further, the displacement of the
x=r1・θ2=r2・θ3・・・(30)
また、ウォーム減速比をγ1、第2のピニオンシャフト302が1回転する間のラック軸105の移動距離を示すレシオをγ2(m/rev)、ピニオンシャフト106が1回転する間のラック軸105の移動距離を示すレシオをγ3(m/rev)とすると、それぞれ以下の式(31)、(32)、(33)で表される。
γ1=θ1/θ2=τ2/τ1・・・(31)
γ2=2・π・r1・・・(32)
γ3=2・π・r2・・・(33)
式(26)、(30)、(31)より、式(34)を導き出せる。
x = r 1 · θ 2 = r 2 · θ 3 (30)
Further, the worm reduction ratio is γ 1 , the ratio indicating the movement distance of the
γ 1 = θ 1 / θ 2 = τ 2 / τ 1 (31)
γ 2 = 2 · π · r 1 (32)
γ 3 = 2 · π · r 2 (33)
Expression (34) can be derived from Expressions (26), (30), and (31).
式(39)により、上述した伝達関数G3(s)は式(40)で表される。
From the equation (39), the above-described transfer function G 3 (s) is represented by the equation (40).
そして、共振補償部272の特性を示す伝達関数H3(s)の分母の次数を共振補償部272の実現性を確保する最低の次数である2次の次数とし、LPFの2段重ねとする。すなわち、「H3(s)=a3・((2πfc1)・(2πfc2))/((s+2πfc1)・(s+2πfc2))」とする。なお、a3は、式(42)で表される値である。また、fc1、fc2はLPFのカットオフ周波数である。
Then, the order of the denominator of the transfer function H 3 (s) indicating the characteristics of the
そして、伝達関数がH3(s)である共振補償部272を設けることにより、本実施形態に係るパワーステアリング装置300においても、共振周波数成分のピークを低減または打ち消すことができる。また、共振補償部272を設けない場合と比して位相遅れを大幅に改善することができる。これらにより、共振補償部272を設けることで安定性を向上させることができる。また、共振補償部272を設けることにより、ゲイン交差周波数を高くすることができるので、応答性も向上させることができる。
Then, by providing the
なお、上述した第1〜第3の実施形態における共振補償部27,271,272の伝達関数を、状況に応じて変化する補正係数を用いて補正することが好適である。
すなわち、補正係数をαとして、上述した第1〜第3の実施形態における共振補償部27,271,272の伝達関数Hn(s)=an・((2πfc1)・(2πfc2))/((s+2πfc1)・(s+2πfc2))、n=1,2,3において、anの中のラプラス変換の演算子「s」を「α×s」と置き換えて、共振補償部27,271,272の伝達関数として用いることが好適である。
In addition, it is preferable to correct the transfer functions of the
That is, the correction coefficient alpha, the transfer function H n of the resonance compensator 27,271,272 in the first to third embodiments described above (s) = a n · ( (2πf c1) · (2πf c2)) / ((s + 2πf c1) · (s + 2πf c2)), the n = 1, 2, 3, the operator "s" in the Laplace transform in a n by replacing the "alpha × s", the
例えば、第1の実施形態における共振補償部27の伝達関数H1(s)を式(43)に示すように補正する。
For example, the transfer function H 1 (s) of the
図10は、補正係数αと、前輪150の重さの基準値に対する変化量(重くなった場合はプラスの変化量、軽くなった場合はマイナスの変化量とする)との関係を示す図である。例えば、予め経験則に基づいて前輪150の重さの変化量に応じた最適な補正係数αを図10に示すように導き出しておく。そして、共振補償部27,271,272は、予め作成しROMに記憶しておいた、前輪150の重さの変化量と補正係数αとの対応を示すマップ、あるいは前輪150の重さの変化量と補正係数αとの関係式に、前輪150の重さの変化量を代入することにより補正係数αを算出し、伝達関数に用いる。
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the correction coefficient α and the amount of change with respect to the reference value of the weight of the front wheels 150 (a positive change amount when the weight is heavy, and a negative change amount when the weight is light). is there. For example, an optimal correction coefficient α corresponding to the amount of change in the weight of the
なお、前輪150の重さが基準値に対して重くなった場合には、ステアリング装置100を車両に搭載した状態での前輪150をも含めた制御系の共振周波数がωn(n=1,2,3)よりも低くなり、前輪150の重さが基準値に対して軽くなった場合には共振周波数がωnよりも高くなる。それゆえ、図10に示すように、補正係数αは、前輪150の重さが基準値である場合には1であり、重くなるにつれて0.8まで減少し、重さがある重さ以上重い場合には0.8とする。また、前輪150の重さが基準値よりも軽くなるにつれて1.2まで増加し、重さがある重さ以上軽い場合には1.2とすることが好適である。
When the weight of the
また、補正係数αを車速に応じて変化させることも好適である。図11は、補正係数αと車速との関係を示す図である。例えば、予め経験則に基づいて車速に応じた最適な補正係数αを図11に示すように導き出しておく。そして、共振補償部27,271,272は、予め作成しROMに記憶しておいた、車速信号vと補正係数αとの対応を示すマップ、あるいは車速信号vと補正係数αとの関係式に、車速信号vを代入することにより補正係数αを算出し、伝達関数に用いる。
なお、車速が大きくなるにつれて共振周波数は低くなると考えられることから、図11に示すように、補正係数αは、車速がゼロのときには1であり、車速が大きくなるにつれて0.8まで減少し、車速がある速度以上である場合には0.8であることが好適である。
It is also preferable to change the correction coefficient α according to the vehicle speed. FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the correction coefficient α and the vehicle speed. For example, an optimum correction coefficient α corresponding to the vehicle speed is derived in advance as shown in FIG. The resonance compensators 27, 271, and 272 are based on a map that indicates the correspondence between the vehicle speed signal v and the correction coefficient α, or a relational expression between the vehicle speed signal v and the correction coefficient α that is created in advance and stored in the ROM. Then, the correction coefficient α is calculated by substituting the vehicle speed signal v and used for the transfer function.
Since the resonance frequency is considered to decrease as the vehicle speed increases, as shown in FIG. 11, the correction coefficient α is 1 when the vehicle speed is zero, and decreases to 0.8 as the vehicle speed increases. When the vehicle speed is equal to or higher than a certain speed, 0.8 is preferable.
また、補正係数αをステアリングホイール101の回転角度(舵角)に応じて変化させることが好適である。図12は、補正係数αと舵角の絶対値との関係を示す図である。例えば、予め経験則に基づいて舵角の絶対値に応じた最適な補正係数αを図12に示すように導き出しておく。そして、共振補償部27,271,272は、予め作成しROMに記憶しておいた、舵角の絶対値と補正係数αとの対応を示すマップ、あるいは舵角の絶対値と補正係数αとの関係式に、検出した舵角を代入することにより補正係数αを算出し、伝達関数に用いる。
なお、舵角の絶対値が大きくなるにつれて共振周波数は低くなると考えられることから、図12に示すように、補正係数αは、舵角の絶対値がゼロのときには1であり、舵角の絶対値が大きくなるにつれて0.8まで減少し、舵角の絶対値がある値以上である場合には0.8であることが好適である。
In addition, it is preferable to change the correction coefficient α according to the rotation angle (steering angle) of the
Since the resonance frequency is considered to decrease as the absolute value of the steering angle increases, the correction coefficient α is 1 when the absolute value of the steering angle is zero, as shown in FIG. As the value increases, the value decreases to 0.8. When the absolute value of the steering angle is greater than or equal to a certain value, 0.8 is preferable.
そして、このように、状況に応じて補正した共振角周波数を、共振補償部27,271,272の伝達関数に用いることでより精度高く安定性を向上させることができるとともに応答性をも向上させることができる。
Then, by using the resonance angular frequency corrected in accordance with the situation in the transfer function of the
また、補正係数をβとして、上述した第1〜第3の実施形態における共振補償部27,271,272の伝達関数Hn(s)、(n=1,2,3)にβを乗じて補正した伝達関数をそれぞれの伝達関数として用いることが好適である。すなわち、Hng(s)=β×Hn(s)、(n=1,2,3)と補正して用いる。
Further, assuming that the correction coefficient is β, the transfer functions H n (s) and (n = 1, 2, 3) of the
図13は、補正係数βと、前輪150の重さの基準値に対する変化量(重くなった場合はプラスの変化量、軽くなった場合はマイナスの変化量とする)との関係を示す図である。例えば、予め経験則に基づいて前輪150の重さの変化量に応じた最適な補正係数βを図13に示すように導き出しておく。そして、共振補償部27,271,272は、予め作成しROMに記憶しておいた、前輪150の重さの変化量と補正係数βとの対応を示すマップ、あるいは前輪150の重さの変化量と補正係数βとの関係式に、前輪150の重さの変化量を代入することにより補正係数βを算出し、伝達関数に用いる。
FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the correction coefficient β and the amount of change with respect to the reference value of the weight of the front wheel 150 (a positive change amount when the weight is heavy, and a negative change amount when the weight is light). is there. For example, an optimum correction coefficient β corresponding to the amount of change in the weight of the
なお、前輪150の重さが基準値に対して重くなった場合には、ステアリング装置100を車両に搭載した状態での振動が大きくなり、前輪150の重さが基準値に対して軽くなった場合には振動が小さくなる。それゆえ、図13に示すように、補正係数βは、前輪150の重さが基準値である場合には1であり、重くなるにつれて1.2まで増加し、重さがある重さ以上重い場合には1.2とする。また、前輪150の重さが基準値よりも軽くなるにつれて0.8まで減少し、重さがある重さ以上軽い場合には0.8とすることが好適である。
In addition, when the weight of the
また、補正係数βを車速に応じて変化させることも好適である。図14は、補正係数βと車速との関係を示す図である。例えば、予め経験則に基づいて車速に応じた最適な補正係数βを図14に示すように導き出しておく。そして、共振補償部27,271,272は、予め作成しROMに記憶しておいた、車速信号vと補正係数βとの対応を示すマップ、あるいは車速信号vと補正係数βとの関係式に、車速信号vを代入することにより補正係数βを算出し、伝達関数に用いる。
なお、車速が小さいときほど振動を抑制すべきであることから、図14に示すように、補正係数βは、車速がゼロのときには1.2であり、車速が大きくなるにつれて1まで減少し、車速がある速度以上である場合には1であることが好適である。
It is also preferable to change the correction coefficient β according to the vehicle speed. FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the correction coefficient β and the vehicle speed. For example, an optimal correction coefficient β corresponding to the vehicle speed is derived in advance as shown in FIG. Then, the
Since the vibration should be suppressed as the vehicle speed becomes smaller, as shown in FIG. 14, the correction coefficient β is 1.2 when the vehicle speed is zero, and decreases to 1 as the vehicle speed increases. When the vehicle speed is higher than a certain speed, 1 is preferable.
また、補正係数βをステアリングホイール101の回転角度(舵角)に応じて変化させることが好適である。図15は、補正係数βと舵角の絶対値との関係を示す図である。例えば、予め経験則に基づいて舵角の絶対値に応じた最適な補正係数βを図15に示すように導き出しておく。そして、共振補償部27,271,272は、予め作成しROMに記憶しておいた、舵角の絶対値と補正係数βとの対応を示すマップ、あるいは舵角の絶対値と補正係数βとの関係式に、検出した舵角を代入することにより補正係数βを算出し、伝達関数に用いる。
なお、舵角の絶対値が小さいときほど振動を抑制すべきであることから、図15に示すように、補正係数βは、舵角の絶対値がゼロのときには1.2であり、舵角の絶対値が大きくなるにつれて1まで減少し、舵角の絶対値がある値以上である場合には1であることが好適である。
In addition, it is preferable to change the correction coefficient β according to the rotation angle (steering angle) of the
Since the vibration should be suppressed as the absolute value of the rudder angle is smaller, the correction coefficient β is 1.2 when the absolute value of the rudder angle is zero, as shown in FIG. It decreases to 1 as the absolute value of becomes larger, and is preferably 1 when the absolute value of the steering angle is greater than or equal to a certain value.
また、上述した補正係数をα,βを共に用いることも好適である。すなわち、上述した第1〜第3の実施形態における共振補償部27,271,272の伝達関数Hn(s)=an・((2πfc1)・(2πfc2))/((s+2πfc1)・(s+2πfc2))、n=1,2,3において、anのβを乗じるとともにanの中のラプラス変換の演算子「s」を「α×s」と置き換えて、共振補償部27,271,272の伝達関数として用いることが好適である。
It is also preferable to use both the correction coefficients α and β described above. That is, the transfer functions H n (s) = a n · ((2πf c1 ) · (2πf c2 )) / ((s + 2πf c1 ) of the
かかる場合も、共振補償部27,271,272は、予め作成しROMに記憶しておいた、前輪150の重さの変化量と補正係数α,βとの対応を示すマップ、あるいは前輪150の重さの変化量と補正係数α,βとの関係式に、前輪150の重さの変化量を代入することにより補正係数α,βを算出し、伝達関数に用いる。なお、補正係数α,βは、それぞれ図10,図13に示す関係であることが好適である。
Also in such a case, the
また、共振補償部27,271,272は、予め作成しROMに記憶しておいた、車速信号vと補正係数α,βとの対応を示すマップ、あるいは車速信号vと補正係数α,βとの関係式に、車速信号vを代入することにより補正係数α,βを算出し、伝達関数に用いる。なお、補正係数α,βは、それぞれ図11,図14に示す関係であることが好適である。
また、共振補償部27,271,272は、予め作成しROMに記憶しておいた、舵角の絶対値と補正係数α,βとの対応を示すマップ、あるいは舵角の絶対値と補正係数α,βとの関係式に、検出した舵角を代入することにより補正係数α,βを算出し、伝達関数に用いる。なお、補正係数α,βは、それぞれ図12,図15に示す関係であることが好適である。
The resonance compensators 27, 271, and 272 are maps prepared in advance and stored in the ROM that indicate the correspondence between the vehicle speed signal v and the correction coefficients α and β, or the vehicle speed signal v and the correction coefficients α and β. By substituting the vehicle speed signal v into the relational expression, the correction coefficients α and β are calculated and used for the transfer function. It is preferable that the correction coefficients α and β have the relationships shown in FIGS. 11 and 14, respectively.
The resonance compensators 27, 271, and 272 are maps prepared in advance and stored in the ROM that indicate the correspondence between the absolute value of the steering angle and the correction coefficients α and β, or the absolute value of the steering angle and the correction coefficient. The correction coefficients α and β are calculated by substituting the detected steering angle into the relational expression with α and β, and used for the transfer function. The correction coefficients α and β preferably have the relationships shown in FIGS. 12 and 15, respectively.
なお、上述した第1,第2,第3の実施形態においては、共振補償部27,271,272は、位相補償部26にて位相補償された後の信号であるトルク信号Tsの共振周波数成分を除去し、共振周波数成分が除去されたトルク信号Tpを出力する構成について説明したが、特にかかる構成に限定されるものではない。
In the first, second, and third embodiments described above, the
例えば、共振補償部27,271,272は、トルクセンサ109からの出力値であるトルク信号Tdの共振周波数成分を除去してトルク信号Tpを出力し、位相補償部26は、共振周波数成分が除去されたトルク信号Tpに対して位相補償のためのフィルタリング処理を施し、トルク信号Tsを出力してもよい。かかる場合、ベース電流算出部21は、位相補償部26からの出力値であるトルク信号Tsと、車速センサ170からの車速信号vとに基づいてベース電流を算出するようにする。
For example, the
10,210,310…制御装置、20,220,320…目標電流算出部、26…位相補償部、27,271,272…共振補償部、30,230,330…制御部、33…モータ電流検出部、40…フィードバック制御部、100,200,300…電動パワーステアリング装置、101…ステアリングホイール、102…ステアリングシャフト、109…トルクセンサ、110,201,301…電動モータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,210,310 ... Control apparatus 20,220,320 ... Target
Claims (6)
直線移動によって転舵輪を転舵させるラック軸と、
前記ラック軸を直線移動させる第2の回転軸と、
前記第1の回転軸と前記第2の回転軸とを連結し、前記ステアリングホイールの操作によって捩れるトーションバーと、
前記ステアリングホイールの操作に対するアシスト力を付与する電動モータと、
前記ステアリングホイールの操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
前記操舵トルク検出手段が検出した操舵トルクに基づいて前記電動モータに供給する目標電流を設定する目標電流設定手段と、
を備えた電動パワーステアリング装置において、
前記目標電流設定手段は、
前記トーションバーをバネ要素として、前記電動モータ、前記第2の回転軸および前記ラック軸を慣性要素として含む制御系の共振周波数成分を抑制する共振補償手段を前記操舵トルク検出手段の出力側に有し、
前記共振補償手段にて共振周波数成分が抑制された操舵トルクに応じて前記目標電流を設定することを特徴とする電動パワーステアリング装置。 A first rotating shaft coupled to the steering wheel;
A rack shaft that steers the steered wheels by linear movement;
A second rotating shaft for linearly moving the rack shaft;
A torsion bar that connects the first rotating shaft and the second rotating shaft and is twisted by operation of the steering wheel;
An electric motor for providing an assisting force for the operation of the steering wheel;
Steering torque detection means for detecting steering torque of the steering wheel;
Target current setting means for setting a target current to be supplied to the electric motor based on the steering torque detected by the steering torque detection means;
In the electric power steering apparatus with
The target current setting means includes
Resonance compensation means for suppressing a resonance frequency component of a control system including the torsion bar as a spring element and the electric motor, the second rotating shaft and the rack shaft as inertia elements is provided on the output side of the steering torque detecting means. And
The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the target current is set according to a steering torque whose resonance frequency component is suppressed by the resonance compensator.
直線移動によって転舵輪を転舵させるラック軸と、
前記ラック軸を直線移動させる第2の回転軸と、
前記第1の回転軸と前記第2の回転軸とを連結し、前記ステアリングホイールの操作によって捩れるトーションバーと、
前記ステアリングホイールの操作に対するアシスト力を付与する電動モータと、
を備えた電動パワーステアリング装置の制御方法であって、
前記ステアリングホイールの操舵トルクを検出し、
検出した操舵トルクにおける、前記トーションバーをバネ要素として、前記電動モータ、前記第2の回転軸および前記ラック軸を慣性要素として含む制御系の共振周波数成分を抑制し、
共振周波数成分が抑制された操舵トルクに応じて前記電動モータに供給する目標電流を設定することを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御方法。 A first rotating shaft coupled to the steering wheel;
A rack shaft that steers the steered wheels by linear movement;
A second rotating shaft for linearly moving the rack shaft;
A torsion bar that connects the first rotating shaft and the second rotating shaft and is twisted by operation of the steering wheel;
An electric motor for providing an assisting force for the operation of the steering wheel;
A method for controlling an electric power steering apparatus comprising:
Detecting the steering torque of the steering wheel;
In the detected steering torque, the torsion bar as a spring element, the resonance frequency component of the control system including the electric motor, the second rotating shaft and the rack shaft as inertia elements is suppressed,
A control method for an electric power steering apparatus, wherein a target current to be supplied to the electric motor is set according to a steering torque in which a resonance frequency component is suppressed.
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