JP5440845B2 - Motor control device and vehicle steering device - Google Patents

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この発明は、ブラシレスモータを駆動するためのモータ制御装置およびそれを備えた車両用操舵装置に関する。車両用操舵装置の一例は、電動パワーステアリング装置である。   The present invention relates to a motor control apparatus for driving a brushless motor and a vehicle steering apparatus including the motor control apparatus. An example of a vehicle steering device is an electric power steering device.

ブラシレスモータを駆動制御するためのモータ制御装置は、一般に、ロータの回転角を検出するための回転角センサの出力に応じてモータ電流の供給を制御するように構成されている。回転角センサとしては、一般的には、ロータ回転角(電気角)に対応した正弦波信号および余弦波信号を出力するレゾルバが用いられる。しかし、レゾルバは、高価であり、配線数が多く、また、設置スペースも大きい。そのため、ブラシレスモータを備えた装置のコスト削減および小型化が阻害されるという課題がある。   A motor control device for driving and controlling a brushless motor is generally configured to control the supply of motor current in accordance with the output of a rotation angle sensor for detecting the rotation angle of the rotor. As the rotation angle sensor, a resolver that outputs a sine wave signal and a cosine wave signal corresponding to the rotor rotation angle (electrical angle) is generally used. However, the resolver is expensive, has a large number of wires, and has a large installation space. Therefore, there exists a subject that the cost reduction and size reduction of an apparatus provided with the brushless motor are inhibited.

そこで、回転角センサを用いることなくブラシレスモータを駆動するセンサレス駆動方式が提案されている。センサレス駆動方式は、ロータの回転に伴う誘起電圧を推定することによって、磁極の位相(ロータの電気角)を推定する方式である。ロータ停止時および極低速回転時には、誘起電圧を推定できないので、別の方式で磁極の位相が推定される。具体的には、ステータに対してセンシング信号を注入し、このセンシング信号に対するモータの応答が検出される。このモータ応答に基づいて、ロータ回転位置が推定される。   Therefore, a sensorless driving method for driving a brushless motor without using a rotation angle sensor has been proposed. The sensorless driving method is a method for estimating the phase of the magnetic pole (electrical angle of the rotor) by estimating the induced voltage accompanying the rotation of the rotor. Since the induced voltage cannot be estimated when the rotor is stopped and when rotating at a very low speed, the phase of the magnetic pole is estimated by another method. Specifically, a sensing signal is injected into the stator, and a motor response to the sensing signal is detected. Based on this motor response, the rotor rotational position is estimated.

特開平10-243699号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-243699

上記のセンサレス駆動方式は、誘起電圧やセンシング信号を用いてロータの回転位置を推定し、その推定によって得られた回転位置に基づいてモータを制御するものである。しかし、この駆動方式は、いずれの用途にも適しているわけではなく、たとえば、車両の舵取り機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置その他の車両用操舵装置の駆動源として用いられるブラシレスモータの制御に適用するための手法は未だ確立されていない。そのため、別の方式によるセンサレス制御の実現が望まれている。   The above sensorless driving method estimates the rotational position of the rotor using an induced voltage or a sensing signal, and controls the motor based on the rotational position obtained by the estimation. However, this drive system is not suitable for any use. For example, a brushless motor used as a drive source of an electric power steering apparatus or other vehicle steering apparatus that applies a steering assist force to a steering mechanism of a vehicle. A method for applying to control has not been established yet. Therefore, realization of sensorless control by another method is desired.

そこで、この発明の目的は、回転角センサを用いない新たな制御方式でモータを制御することができるモータ制御装置およびそれを備えた車両用操舵装置を提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a motor control device that can control a motor by a new control method that does not use a rotation angle sensor, and a vehicle steering device that includes the motor control device.

上記の目的を達成するための請求項1記載の発明は、ロータ(50)と、このロータに対向するステータ(55)とを備えたモータ(3)を制御するためのモータ制御装置(5)であって、制御上の回転角である制御角(θ)に従う回転座標系の軸電流値(Iγ )で前記モータを駆動する電流駆動手段(31〜36A,36B)と、前記制御角に加算すべき加算角(α)を演算する加算角演算手段(22,23)と、所定の演算周期毎に、前記加算角演算手段によって演算された加算角を制御角の前回値に加算することによって、制御角の今回値を求める制御角演算手段(26)と、前記モータの駆動値に基づいて、所定時間間隔毎に前記ロータの角速度を演算する角速度演算手段(43)と、前記モータの駆動値の変化量が所定値以上であるか否かを判定する判定手段(42,71)と、前記モータの駆動値の変化量が前記所定値以上になった場合には、前記駆動値の変化量が前記所定値以上になる直前に前記角速度演算手段によって演算されたロータ角速度(ω0)と、前記駆動値の変化量が前記所定値以上になった後に前記角速度演算手段によって演算されるロータ角速度(ωn)に応じて、最終的なロータ角速度(ωF)を演算する角速度補正手段(42,71〜75)と、前記角速度補正手段によって演算された最終的なロータ角速度に基づいて、前記加算角を補正する加算角補正手段(41)と、を含むモータ制御装置である。なお、括弧内の英数字は後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a motor control device (5) for controlling a motor (3) including a rotor (50) and a stator (55) facing the rotor. A current driving means (31-36A, 36B) for driving the motor with an axial current value (I γ * ) of a rotating coordinate system in accordance with a control angle (θ C ) which is a control rotation angle, and the control An addition angle calculation means (22, 23) for calculating an addition angle (α) to be added to the angle, and an addition angle calculated by the addition angle calculation means for each predetermined calculation cycle is added to the previous value of the control angle. A control angle calculation means (26) for obtaining a current value of the control angle, an angular speed calculation means (43) for calculating the angular speed of the rotor at predetermined time intervals based on the drive value of the motor, The amount of change in the motor drive value When the change amount of the drive value of the motor becomes equal to or greater than the predetermined value, the change amount of the drive value becomes equal to or greater than the predetermined value. According to the rotor angular speed (ω0) calculated immediately before by the angular speed calculating means and the rotor angular speed (ωn) calculated by the angular speed calculating means after the amount of change in the drive value exceeds the predetermined value, Angular velocity correction means (42, 71 to 75) for calculating a typical rotor angular velocity (ωF), and addition angle correction means for correcting the addition angle based on the final rotor angular velocity calculated by the angular velocity correction means ( 41). The alphanumeric characters in parentheses indicate corresponding components in the embodiments described later. The same applies hereinafter.

この構成によれば、制御角に従う回転座標系(γδ座標系。以下「仮想回転座標系」といい、この仮想回転座標系の座標軸を「仮想軸」という。)の軸電流値(以下「仮想軸電流値」という。)によってモータが駆動される一方で、制御角は、演算周期毎に加算角を加算することによって更新される。これにより、制御角を更新しながら、すなわち、仮想回転座標系の座標軸(仮想軸)を更新しながら、仮想軸電流値でモータを駆動することによって、必要なトルクを発生させることができる。こうして、回転角センサを用いることなく、モータから適切なトルクを発生させることができる。   According to this configuration, the axis current value (hereinafter referred to as “virtual axis”) of the rotational coordinate system (γδ coordinate system, hereinafter referred to as “virtual rotational coordinate system”, which is referred to as “virtual axis”) according to the control angle. While the motor is driven by the "shaft current value"), the control angle is updated by adding the addition angle every calculation cycle. Thus, the necessary torque can be generated by driving the motor with the virtual axis current value while updating the control angle, that is, while updating the coordinate axis (virtual axis) of the virtual rotation coordinate system. Thus, an appropriate torque can be generated from the motor without using a rotation angle sensor.

さらに、この発明では、角速度演算手段によって、モータの駆動値に基づいて、所定時間間隔毎にロータの角速度が演算される。また、モータの駆動値の変化が所定値以上であるか否かが判定される。つまり、モータの駆動値が急変したか否かが判別される。モータの駆動値の変化量が所定値以上になった場合には、駆動値の変化量が所定値以上になる直前に角速度演算手段によって演算されたロータ角速度と、駆動値の変化量が所定値以上になった後に角速度演算手段によって演算されるロータ角速度に応じて、最終的なロータ角速度が演算される。そして、最終的なロータ角速度に基づいて、加算角が補正される。   Further, according to the present invention, the angular velocity calculating means calculates the angular velocity of the rotor at predetermined time intervals based on the driving value of the motor. Further, it is determined whether or not the change in the motor drive value is equal to or greater than a predetermined value. That is, it is determined whether or not the motor drive value has suddenly changed. When the amount of change in the drive value of the motor exceeds a predetermined value, the rotor angular velocity calculated by the angular velocity calculating means immediately before the amount of change in the drive value exceeds the predetermined value and the amount of change in the drive value are the predetermined value. After that, the final rotor angular speed is calculated according to the rotor angular speed calculated by the angular speed calculating means. Then, the addition angle is corrected based on the final rotor angular velocity.

モータの駆動値の変化が所定値以上になった場合、つまり、モータの駆動値が急変した場合には、角速度演算手段によって演算されるロータ角速度の精度が低下するおそれがある。この発明では、モータの駆動値の変化量が所定値以上になった場合には、駆動値の変化量が所定値以上になる直前に角速度演算手段によって演算されたロータ角速度と、駆動値の変化量が所定値以上になった後に角速度演算手段によって演算されるロータ角速度に応じて、最終的なロータ角速度が演算される。これにより、最終的なロータ角速度として精度の高いロータ角速度を求めることができる。そして、精度の高いロータ角速度に基づいて、加算角が補正されるので、モータの制御性能を向上させることができる。   When the change in the motor drive value exceeds a predetermined value, that is, when the motor drive value changes suddenly, the accuracy of the rotor angular speed calculated by the angular speed calculating means may be reduced. In this invention, when the amount of change in the drive value of the motor exceeds a predetermined value, the rotor angular velocity calculated by the angular velocity calculating means immediately before the amount of change in the drive value exceeds the predetermined value and the change in the drive value. The final rotor angular velocity is calculated according to the rotor angular velocity calculated by the angular velocity calculating means after the amount becomes equal to or greater than the predetermined value. As a result, a highly accurate rotor angular velocity can be obtained as the final rotor angular velocity. Since the addition angle is corrected based on the highly accurate rotor angular speed, the motor control performance can be improved.

請求項2記載の発明は、前記角速度補正手段は、前記駆動値の変化量が前記所定値以上になる直前に前記角速度演算手段によって演算されたロータ角速度をω0、前記駆動値の変化量が前記所定値以上になった後に前記角速度演算手段によって演算されるロータ角速度をωn、前記駆動値が所定値以上になった時点で0に設定され、その後1まで漸増される重みをξとして、最終的なロータ角速度ωFを、次式(a)に基づいて演算するものである、請求項1に記載のモータ制御装置である。   According to a second aspect of the present invention, the angular velocity correction unit is configured such that the rotor angular velocity calculated by the angular velocity calculating unit immediately before the change amount of the drive value becomes equal to or greater than the predetermined value is ω0, and the change amount of the drive value is the The rotor angular velocity calculated by the angular velocity calculating means after reaching a predetermined value or more is set to ωn, and when the drive value becomes a predetermined value or more, it is set to 0, and then the weight gradually increased to 1 is finally set as ξ. The motor control device according to claim 1, wherein the rotor angular velocity ωF is calculated based on the following equation (a).

ωF=ω0・(1−ξ)+ωn・ξ …(a)
この構成では、駆動値の変化量が所定値以上になった場合には、その直後においては、駆動値の変化量が所定値以上になる直前に角速度演算手段によって演算されたロータ角速度ω0に大きな重みを置いて最終的なロータ角速度ωFが求められ、その後は徐々に、角速度演算手段によって演算されるロータ角速度ωnの重みを大きくして最終的なロータ角速度ωFが求められる。このような最終的なロータ角速度ωFの演算方法は、角速度演算手段によって演算されるロータ角速度ωnの精度が、駆動値が急変したときに一時的に悪化するものの、その後は、徐々に回復していくことに適合している。このため、角速度補正手段によって演算される最終的なロータ角速度ωFは、角速度演算手段によって演算されるロータ角速度ωnに比べて精度の高いものとなる。
ωF = ω0 · (1-ξ) + ωn · ξ (a)
In this configuration, when the change amount of the drive value becomes equal to or greater than the predetermined value, immediately after that, the rotor angular velocity ω0 calculated by the angular velocity calculating means immediately before the change amount of the drive value becomes equal to or greater than the predetermined value is large. The final rotor angular velocity ωF is obtained by assigning a weight, and thereafter, the final rotor angular velocity ωF is obtained by gradually increasing the weight of the rotor angular velocity ωn calculated by the angular velocity calculating means. In such a final method of calculating the rotor angular velocity ωF, the accuracy of the rotor angular velocity ωn calculated by the angular velocity calculating means temporarily deteriorates when the drive value changes suddenly, but thereafter gradually recovers. It is suitable to go. For this reason, the final rotor angular velocity ωF calculated by the angular velocity correcting means is higher in accuracy than the rotor angular speed ωn calculated by the angular velocity calculating means.

請求項3記載の発明は、車両の舵取り機構に駆動力を付与するモータと、前記モータを制御する請求項1または2記載のモータ制御装置とを含む、車両用操舵装置である。この構成によれば、モータの駆動値が急変した場合においても、精度の高いロータ角速度を求めることができるから、車両の舵取り機構に駆動力を付与するモータの制御性能を向上させることができる車両用操舵装置が得られる。これにより、操舵フィーリングのよい車両用操舵装置を提供できる。   A third aspect of the present invention is a vehicle steering apparatus including a motor that applies a driving force to a steering mechanism of a vehicle and the motor control apparatus according to the first or second aspect that controls the motor. According to this configuration, even when the driving value of the motor changes suddenly, a highly accurate rotor angular velocity can be obtained, so that the vehicle can improve the control performance of the motor that applies the driving force to the steering mechanism of the vehicle. A steering device is obtained. Thereby, the steering apparatus for vehicles with a good steering feeling can be provided.

前記モータ制御装置は、モータによって駆動される駆動対象に加えられる、モータトルク以外のトルク(T)を検出するためのトルク検出手段(1)と、前記駆動対象に加えられるべき指示トルク(T:モータトルク以外のトルクの指示値)を設定する指示トルク設定手段(21)とをさらに含んでいてもよい。この場合、前記加算角演算手段は、たとえば、トルク検出手段によって検出されるトルクを指示トルクに一致させるべく、加算角を演算するように動作する。これにより、指示トルクに応じたトルク(モータトルク以外のトルク)が駆動対象に加えられる状態となるように、モータトルクが制御される。モータトルクは、ロータの磁極方向に従う回転座標系(dq座標系)の座標軸と前記仮想軸とのずれ量である負荷角に対応する。負荷角は、制御角とロータ角との差で表される。モータトルクの制御は、負荷角を調整することによって達成され、この負荷角の調整が加算角を制御することによって達成される。 The motor control device includes a torque detection means (1) for detecting a torque (T) other than the motor torque applied to a drive target driven by the motor, and an instruction torque (T * ) to be applied to the drive target . : Command torque setting means (21) for setting torque command value other than motor torque). In this case, for example, the addition angle calculation means operates to calculate the addition angle so that the torque detected by the torque detection means matches the indicated torque. As a result, the motor torque is controlled such that a torque (torque other than the motor torque) corresponding to the command torque is applied to the drive target. The motor torque corresponds to a load angle that is a deviation amount between the coordinate axis of the rotating coordinate system (dq coordinate system) according to the magnetic pole direction of the rotor and the virtual axis. The load angle is represented by the difference between the control angle and the rotor angle. Control of the motor torque is achieved by adjusting the load angle, and this adjustment of the load angle is achieved by controlling the addition angle.

前記モータ制御装置は、前記モータのステータ巻線に流れる電流を検出する電流検出手段(13)をさらに含み、前記電流駆動手段は、仮想軸に流すべき電流値を指示電流値として生成する指示電流値生成手段(31)と、前記電流検出手段によって検出される検出電流値と前記指示電流値生成手段によって生成される指示電流値と前記制御角とに応じて、モータのステータ巻線に印加すべき指示電圧を生成する指示電圧生成手段(32,33,34A,34B,36A,36B)とを含むものであってもよい。指示電流値生成手段は、たとえば、トルク検出手段によって検出されるトルクに基づいて、指示電流値を生成するものであってもよい。   The motor control device further includes a current detection means (13) for detecting a current flowing in the stator winding of the motor, and the current driving means generates an instruction current that generates a current value to be passed through the virtual axis as an instruction current value. Depending on the value generation means (31), the detected current value detected by the current detection means, the indicated current value generated by the indicated current value generation means, and the control angle, the value is applied to the stator winding of the motor. It may include instruction voltage generation means (32, 33, 34A, 34B, 36A, 36B) for generating a power instruction voltage. The command current value generation unit may generate a command current value based on the torque detected by the torque detection unit, for example.

この場合、前記モータの駆動値には、たとえば、指示電流値、検出電流値、指示電圧値などが含まれる。モータのステータ巻線に印加されている電圧を検出するための電圧検出手段が設けられている場合には、前記モータの駆動値には、電圧検出手段によって検出される検出電圧値も含まれる。前記角速度演算手段は、たとえば、検出電流値と指示電圧値とに基づいて、所定時間間隔毎にロータの角速度を演算するものであってもよいし、検出電流値と検出電圧値とに基づいて、所定時間間隔毎にロータの角速度を演算するものであってもよい。   In this case, the drive value of the motor includes, for example, an instruction current value, a detected current value, an instruction voltage value, and the like. When voltage detection means for detecting the voltage applied to the stator winding of the motor is provided, the drive value of the motor includes a detected voltage value detected by the voltage detection means. The angular velocity calculation means may calculate the angular velocity of the rotor at predetermined time intervals based on the detected current value and the command voltage value, or based on the detected current value and the detected voltage value, for example. The angular velocity of the rotor may be calculated every predetermined time interval.

前記判定手段は、たとえば、指示電流値の変化量が所定値以上であるか否かを判定するものであってもよいし、検出電流値の変化量が所定値以上であるか否かを判定するものであってもよい。あるいは、前記判定手段は、指示電流値および検出電流値の両方の変化量を監視し、いずれか一方の変化量が所定値以上となったときに、モータの駆動値の変化量が所定値以上であると判定するものであってもよい。   The determination means may determine, for example, whether the change amount of the indicated current value is equal to or greater than a predetermined value, or determine whether the change amount of the detected current value is equal to or greater than a predetermined value. You may do. Alternatively, the determination means monitors the amount of change in both the indicated current value and the detected current value, and when the amount of change in either one becomes equal to or greater than a predetermined value, the amount of change in the motor drive value is equal to or greater than the predetermined value. It may be determined that

前記加算角補正手段は、たとえば、前記角速度補正手段によって演算された最終的なロータ角速度に基づいて定められる所定範囲内の値となるように加算角を補正するものであってもよい。さらに、前記加算角補正手段は、指示トルクと検出トルクとを比較し、その比較結果に応じて加算角を増減する手段を含んでいてもよい。
制御角は、演算周期間で加算角だけ変化する。つまり、演算周期当たりの制御角の変化は加算角に等しい。前記角速度演算手段が演算周期当たりのロータの角変位をロータ角速度として演算するものであるとすると、加算角がロータ角速度よりも大きいとき、負荷角が増加する。したがって、負荷角とモータトルクとに正の相関がある場合、負荷角の増加に応じてモータトルクが増加する。また、負荷角とモータトルクとに負の相関がある場合には、負荷角の増加に応じてモータトルクが減少する。このように、負荷角とモータトルクとの間には相関関係がある。
For example, the addition angle correction unit may correct the addition angle so as to be a value within a predetermined range determined based on a final rotor angular velocity calculated by the angular velocity correction unit. Further, the addition angle correction means may include means for comparing the instruction torque and the detected torque and increasing or decreasing the addition angle according to the comparison result.
The control angle changes by the addition angle between calculation cycles. That is, the change in the control angle per calculation cycle is equal to the addition angle. Assuming that the angular velocity calculation means calculates the angular displacement of the rotor per calculation cycle as the rotor angular velocity, the load angle increases when the addition angle is larger than the rotor angular velocity. Therefore, when there is a positive correlation between the load angle and the motor torque, the motor torque increases as the load angle increases. Further, when there is a negative correlation between the load angle and the motor torque, the motor torque decreases as the load angle increases. Thus, there is a correlation between the load angle and the motor torque.

駆動対象に対して全体として或るトルクを作用させるべき場合(たとえば、モータトルクによって不足のトルクが補われる場合)、モータトルクが増加することによって、駆動対象に加えられるモータトルク以外のトルクが減少するので、検出トルクが減少することになる。一方、モータトルクが減少すれば、駆動対象に加えられるモータトルク以外のトルクが増加するので、検出トルクが増加することになる。したがって、指示トルクと検出トルクとの大小関係と、ロータ角速度と加算角との大小関係とが適切であれば、検出トルクを指示トルクへと近づけることができる。そこで、加算角補正手段は、検出トルクが指示トルクとの比較結果に応じて、ロータ角速度に基づいて定められる所定範囲の値となるように加算角を補正する。   When a certain torque is to be applied to the drive target as a whole (for example, when the insufficient torque is compensated for by the motor torque), the torque other than the motor torque applied to the drive target decreases as the motor torque increases. Therefore, the detected torque is reduced. On the other hand, if the motor torque decreases, the torque other than the motor torque applied to the drive target increases, so the detected torque increases. Therefore, if the magnitude relationship between the command torque and the detected torque and the magnitude relationship between the rotor angular velocity and the addition angle are appropriate, the detected torque can be brought close to the command torque. Therefore, the addition angle correction means corrects the addition angle so that the detected torque becomes a value within a predetermined range determined based on the rotor angular velocity according to the comparison result with the instruction torque.

より具体的には、負荷角とモータトルクとに正の相関がある場合、前記加算角補正手段は、前記検出トルクが前記指示トルクよりも大きいときには、前記加算角を前記角速度補正手段によって演算された最終的なロータ角速度以上の値に補正し、前記検出トルクが前記指示トルクよりも小さいときには、前記加算角を前記角速度補正手段によって演算された最終的なロータ角速度以下の値に補正することが好ましい。   More specifically, when there is a positive correlation between the load angle and the motor torque, the addition angle correction means calculates the addition angle by the angular velocity correction means when the detected torque is larger than the command torque. When the detected torque is smaller than the indicated torque, the added angle is corrected to a value less than the final rotor angular speed calculated by the angular speed correcting means. preferable.

負荷角とモータトルクとに正の相関がある場合には、検出トルクが指示トルクよりも大きい場合には、演算周期当たりのロータ角変位(ロータ角速度)よりも加算角が大きければ、検出トルクを指示トルクへと近づけることができる。そこで、加算角補正手段は、検出トルクが指示トルクよりも大きい場合において、加算角がロータ角速度よりも小さいときには、加算角をロータ角速度以上の値に補正する。また、検出トルクが指示トルクよりも小さい場合には、ロータ角速度よりも加算角が小さければ、検出トルクを指示トルクへと近づけることができる。そこで、加算角補正手段は、検出トルクが指示トルクよりも小さい場合において、加算角がロータ角速度よりも大きいときには、加算角をロータ角速度以下の値に補正する。   When there is a positive correlation between the load angle and the motor torque, if the detected torque is greater than the command torque, the detected torque is reduced if the added angle is larger than the rotor angular displacement (rotor angular velocity) per calculation cycle. It is possible to approach the indicated torque. Therefore, the addition angle correction means corrects the addition angle to a value greater than or equal to the rotor angular velocity when the detected torque is larger than the command torque and the addition angle is smaller than the rotor angular velocity. When the detected torque is smaller than the command torque, the detected torque can be brought close to the command torque if the addition angle is smaller than the rotor angular velocity. Therefore, the addition angle correction means corrects the addition angle to a value equal to or less than the rotor angular velocity when the detected torque is smaller than the command torque and the addition angle is larger than the rotor angular velocity.

このようにして、検出トルクと指示トルクとの大小関係に応じて、加算角を妥当な値に補正することができるので、検出トルクを指示トルクに近づけるように、妥当な制御を行うことができる。
また、負荷角とモータトルクとに正の相関がある場合に、検出トルクが指示トルクよりも大きいときに、ロータ角速度よりも加算角が過度に大きいと、加算角を適値に収束させるのに時間がかかる。また、検出トルクが指示トルクよりも小さいときに、ロータ角速度よりも加算角が過度に小さいと、加算角を適値に収束させるのに時間がかかる。そこで、前記加算角補正手段は、前記検出トルクが前記指示トルクよりも大きいときには、前記加算角を前記角速度補正手段によって演算された最終的なロータ角速度よりも所定の変化制限値だけ大きい値以下の値に補正し、前記検出トルクが前記指示トルクよりも小さいときには、前記加算角を前記角速度補正手段によって演算された最終的なロータ角速度よりも所定の変化制限値だけ小さい値以上の値に補正することが好ましい。これにより、加算角が適値に収束しやすくなるので、制御の安定化を図ることができ、制御異常が生じたときでも正常状態への復帰を効果的に促すことができる。
In this way, since the addition angle can be corrected to an appropriate value in accordance with the magnitude relationship between the detected torque and the command torque, it is possible to perform appropriate control so that the detected torque approaches the command torque. .
Also, when there is a positive correlation between the load angle and the motor torque, when the detected torque is larger than the command torque and the added angle is excessively larger than the rotor angular speed, the added angle converges to an appropriate value. take time. Further, when the detected torque is smaller than the command torque, if the added angle is excessively smaller than the rotor angular speed, it takes time to converge the added angle to an appropriate value. Therefore, when the detected torque is greater than the command torque, the addition angle correction means has a value equal to or less than a value larger than the final rotor angular speed calculated by the angular speed correction means by a predetermined change limit value. When the detected torque is smaller than the command torque, the added angle is corrected to a value equal to or larger than a value smaller than the final rotor angular velocity calculated by the angular velocity correcting means by a predetermined change limit value. It is preferable. As a result, the addition angle easily converges to an appropriate value, so that the control can be stabilized and the return to the normal state can be effectively promoted even when a control abnormality occurs.

一方、負荷角とモータトルクとに負の相関がある場合、前記加算角補正手段は、前記検出トルクが前記指示トルクよりも小さいときには、前記加算角を前記角速度補正手段によって演算された最終的なロータ角速度以上の値に補正し、前記検出トルクが前記指示トルクよりも大きいときには、前記加算角を前記角速度補正手段によって演算された最終的なロータ角速度以下の値に補正することが好ましい。   On the other hand, when there is a negative correlation between the load angle and the motor torque, the addition angle correction means, when the detected torque is smaller than the command torque, the final calculation result of the addition angle calculated by the angular velocity correction means. Preferably, the value is corrected to a value equal to or higher than the rotor angular velocity, and when the detected torque is larger than the command torque, the added angle is preferably corrected to a value equal to or smaller than the final rotor angular velocity calculated by the angular velocity correcting means.

負荷角とモータトルクとに負の相関がある場合には、検出トルクが指示トルクよりも小さい場合に、演算周期当たりのロータ角変位(ロータ角速度)よりも加算角が大きければ、検出トルクを指示トルクへと近づけることができる。そこで、加算角補正手段は、検出トルクが指示トルクよりも小さい場合において、加算角がロータ角速度よりも小さいときには、加算角をロータ角速度以上の値に補正する。また、検出トルクが指示トルクよりも大きい場合に、ロータ角速度よりも加算角が小さければ、検出トルクを指示トルクへと近づけることができる。そこで、加算角補正手段は、検出トルクが指示トルクよりも大きい場合において、加算角がロータ角速度よりも大きいときには、加算角をロータ角速度以下の値に補正する。   If there is a negative correlation between the load angle and the motor torque, if the detected torque is smaller than the command torque, the detected torque is commanded if the added angle is larger than the rotor angular displacement (rotor angular velocity) per calculation cycle. It can be close to torque. Therefore, the addition angle correction means corrects the addition angle to a value greater than or equal to the rotor angular velocity when the detected torque is smaller than the command torque and the addition angle is smaller than the rotor angular velocity. Further, when the detected torque is larger than the command torque, the detected torque can be brought close to the command torque if the addition angle is smaller than the rotor angular velocity. Accordingly, the addition angle correction means corrects the addition angle to a value equal to or less than the rotor angular velocity when the detected torque is larger than the command torque and the addition angle is larger than the rotor angular velocity.

このようにして、検出トルクと指示トルクとの大小関係に応じて、加算角を妥当な値に補正することができるので、検出トルクを指示トルクに近づけるように、妥当な制御を行うことができる。
また、負荷角とモータトルクとに負の相関がある場合に、検出トルクが指示トルクよりも小さいときに、ロータ角速度よりも加算角が過度に大きいと、加算角を適値に収束させるのに時間がかかる。また、検出トルクが指示トルクよりも大きいときに、ロータ角速度よりも加算角が過度に小さいと、加算角を適値に収束させるのに時間がかかる。そこで、前記加算角補正手段は、前記検出トルクが前記指示トルクよりも小さいときには、前記加算角を前記角速度補正手段によって演算された最終的なロータ角速度よりも所定の変化制限値だけ大きい値以下の値に補正し、前記検出トルクが前記指示トルクよりも大きいときには、前記加算角を前記角速度補正手段によって演算された最終的なロータ角速度よりも所定の変化制限値だけ小さい値以上の値に補正することが好ましい。これにより、加算角が適値に収束しやすくなるので、制御の安定化を図ることができ、制御異常が生じたときでも正常状態への復帰を効果的に促すことができる。
In this way, since the addition angle can be corrected to an appropriate value in accordance with the magnitude relationship between the detected torque and the command torque, it is possible to perform appropriate control so that the detected torque approaches the command torque. .
In addition, when the load angle and the motor torque have a negative correlation, and the detected torque is smaller than the command torque, if the added angle is excessively larger than the rotor angular speed, the added angle converges to an appropriate value. take time. Further, when the detected torque is larger than the command torque, if the addition angle is excessively smaller than the rotor angular speed, it takes time to converge the addition angle to an appropriate value. Therefore, when the detected torque is smaller than the command torque, the addition angle correction means has a value equal to or less than a value larger than the final rotor angular speed calculated by the angular speed correction means by a predetermined change limit value. When the detected torque is larger than the command torque, the added angle is corrected to a value equal to or greater than a value smaller than the final rotor angular speed calculated by the angular speed correcting means by a predetermined change limit value. It is preferable. As a result, the addition angle easily converges to an appropriate value, so that the control can be stabilized and the return to the normal state can be effectively promoted even when a control abnormality occurs.

前記モータ制御装置は、前記加算角を所定の制限値(ωmax)で制限する加算角制限手段をさらに含んでいてもよい。加算角に適切な制限を加えることによって、実際のロータの回転に比して過大な加算角が制御角に加算されることを抑制できる。これにより、適切にモータを制御することができる。
前記制限値は、たとえば、次式によって定められた値であってもよい。ただし、次式における「最大ロータ角速度」とは、電気角でのロータ角速度の最大値である。
The motor control device may further include addition angle limiting means for limiting the addition angle with a predetermined limit value (ω max ). By adding an appropriate limit to the addition angle, it is possible to suppress an excessive addition angle from being added to the control angle as compared to the actual rotation of the rotor. Thereby, a motor can be controlled appropriately.
The limit value may be a value determined by the following equation, for example. However, the “maximum rotor angular velocity” in the following equation is the maximum value of the rotor angular velocity in electrical angle.

制限値=最大ロータ角速度×演算周期
たとえば、モータの回転を所定の減速比の減速機構を介して車両用操舵装置の操舵軸に伝達している場合には、最大ロータ角速度は、最大操舵角速度(操舵軸の最大回転角速度)×減速比×極対数で与えられる。「極対数」とは、ロータが有する磁極対(N極とS極との対)の数である。
Limit value = Maximum rotor angular velocity × Calculation cycle For example, when the rotation of the motor is transmitted to the steering shaft of the vehicle steering device via a reduction mechanism having a predetermined reduction ratio, the maximum rotor angular velocity is the maximum steering angular velocity ( Steering shaft maximum rotation angular velocity) × reduction ratio × pole pair number. The “number of pole pairs” is the number of magnetic pole pairs (pairs of N poles and S poles) that the rotor has.

前記加算角演算手段は、前記検出トルクを前記指示トルクに近づけるように前記加算角を演算するフィードバック制御手段(22,23)を含むものであってもよい。
前記モータは、車両の舵取り機構(2)に駆動力を付与するものであってもよい。この場合に、前記トルク検出手段は、前記車両の操向のために操作される操作部材(10)に加えられる操舵トルクを検出するものであってもよい。また、前記指示トルク設定手段は、操舵トルクの目標値としての指示操舵トルクを設定するものであってもよい。そして、前記加算角演算手段は、前記指示トルク設定手段によって設定される指示操舵トルクと前記トルク検出手段によって検出される操舵トルクとの偏差に応じて前記加算角を演算するものであってもよい。
The addition angle calculation means may include feedback control means (22, 23) for calculating the addition angle so that the detected torque approaches the command torque.
The motor may provide a driving force to the steering mechanism (2) of the vehicle. In this case, the torque detection means may detect a steering torque applied to the operation member (10) operated for steering the vehicle. The command torque setting means may set command steering torque as a target value of steering torque. The addition angle calculation means may calculate the addition angle in accordance with a deviation between the instruction steering torque set by the instruction torque setting means and the steering torque detected by the torque detection means. .

この構成によれば、指示操舵トルクが設定され、この指示操舵トルクと操舵トルク(検出値)との偏差に応じて前記加算角が演算される。これにより、操舵トルクが当該指示操舵トルクとなるように加算角が定められ、それに応じた制御角が定められることになる。したがって、指示操舵トルクを適切に定めておくことによって、モータから適切な駆動力を発生させて、これを舵取り機構に付与することができる。すなわち、ロータの磁極方向に従う回転座標系(dq座標系)の座標軸と前記仮想軸とのずれ量(負荷角)が指示操舵トルクに応じた値に導かれる。その結果、適切なトルクがモータから発生され、運転者の操舵意図に応じた駆動力を舵取り機構に付与できる。   According to this configuration, the command steering torque is set, and the addition angle is calculated according to the deviation between the command steering torque and the steering torque (detected value). Thus, the addition angle is determined so that the steering torque becomes the command steering torque, and the control angle corresponding to the addition angle is determined. Therefore, by appropriately determining the instruction steering torque, it is possible to generate an appropriate driving force from the motor and apply it to the steering mechanism. That is, the deviation (load angle) between the coordinate axis of the rotating coordinate system (dq coordinate system) and the virtual axis according to the magnetic pole direction of the rotor is led to a value corresponding to the command steering torque. As a result, an appropriate torque is generated from the motor, and a driving force according to the driver's steering intention can be applied to the steering mechanism.

前記モータ制御装置または前記車両用操舵装置は、前記操作部材の操舵角を検出する操舵角検出手段(4)をさらに含み、前記指示トルク設定手段は、前記操舵角検出手段によって検出される操舵角に応じて指示操舵トルクを設定するものであることが好ましい。この構成によれば、操作部材の操舵角に応じて指示操舵トルクが設定されるので、操舵角に応じた適切なトルクをモータから発生させることができ、運転者が操作部材に加える操舵トルクを操舵角に応じた値へと導くことができる。これにより、良好な操舵感を得ることができる。   The motor control device or the vehicle steering device further includes steering angle detection means (4) for detecting a steering angle of the operation member, and the command torque setting means is a steering angle detected by the steering angle detection means. It is preferable that the command steering torque is set according to the above. According to this configuration, since the instruction steering torque is set according to the steering angle of the operation member, an appropriate torque according to the steering angle can be generated from the motor, and the steering torque applied to the operation member by the driver can be increased. The value can be derived according to the steering angle. Thereby, a favorable steering feeling can be obtained.

前記指示トルク設定手段は、前記車両の車速を検出する車速検出手段(6)によって検出される当該車速に応じて指示操舵トルクを設定するものであってもよい。この構成によれば、車速に応じて指示操舵トルクが設定されるので、いわゆる車速感応制御を行うことができる。その結果、良好な操舵感を実現できる。たとえば、車速が大きいほど、すなわち、高速走行時ほど指示操舵トルクを小さく設定することより、すぐれた操舵感が得られる。   The command torque setting means may set the command steering torque according to the vehicle speed detected by the vehicle speed detection means (6) for detecting the vehicle speed of the vehicle. According to this configuration, since the command steering torque is set according to the vehicle speed, so-called vehicle speed sensitive control can be performed. As a result, a good steering feeling can be realized. For example, an excellent steering feeling can be obtained by setting the command steering torque to be smaller as the vehicle speed is higher, that is, at higher speeds.

この発明の一実施形態に係るモータ制御装置を適用した電動パワーステアリング装置の電気的構成を説明するためのブロック図である。1 is a block diagram for explaining an electrical configuration of an electric power steering device to which a motor control device according to an embodiment of the present invention is applied. FIG. モータの構成を説明するための図解図である。It is an illustration figure for demonstrating the structure of a motor. 前記電動パワーステアリング装置の制御ブロック図である。It is a control block diagram of the electric power steering device. 操舵角に対する指示操舵トルクの特性例を示す図である。It is a figure which shows the example of a characteristic of the instruction | indication steering torque with respect to a steering angle. 操舵トルクリミッタの働きを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect | action of a steering torque limiter. γ軸指示電流値の設定例を示す図である。It is a figure which shows the example of a setting of (gamma) axis instruction | indication electric current value. 加算角リミッタの働きを説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the effect | action of an addition angle limiter. 加算角ガードの働きを説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the function of an addition angle guard. 加算角ガードの働きを説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the function of an addition angle guard. 誘起電圧推定部および回転角推定部の構成を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the structure of an induced voltage estimation part and a rotation angle estimation part. ロータ角速度補正部の構成を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the structure of a rotor angular velocity correction | amendment part. ロータ角速度補正部によるロータ角速度補正処理を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the rotor angular velocity correction process by a rotor angular velocity correction | amendment part. ロータ角速度補正部の働きを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the function of a rotor angular velocity correction | amendment part.

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、この発明の一実施形態に係るモータ制御装置を適用した電動パワーステアリング装置(車両用操舵装置の一例)の電気的構成を説明するためのブロック図である。この電動パワーステアリング装置は、車両を操向するための操作部材としてのステアリングホイール10に加えられる操舵トルクTを検出するトルクセンサ1と、車両の舵取り機構2に減速機構7を介して操舵補助力を与えるモータ3(ブラシレスモータ)と、ステアリングホイール10の回転角である操舵角を検出する舵角センサ4と、モータ3を駆動制御するモータ制御装置5と、当該電動パワーステアリング装置が搭載された車両の速度を検出する車速センサ6とを備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a block diagram for explaining an electrical configuration of an electric power steering device (an example of a vehicle steering device) to which a motor control device according to an embodiment of the present invention is applied. This electric power steering apparatus includes a torque sensor 1 for detecting a steering torque T applied to a steering wheel 10 as an operation member for steering the vehicle, and a steering assist force via a speed reduction mechanism 7 to the steering mechanism 2 of the vehicle. The motor 3 (brushless motor) that gives the power, the steering angle sensor 4 that detects the steering angle that is the rotation angle of the steering wheel 10, the motor control device 5 that drives and controls the motor 3, and the electric power steering device are mounted. And a vehicle speed sensor 6 for detecting the speed of the vehicle.

モータ制御装置5は、トルクセンサ1が検出する操舵トルク、舵角センサ4が検出する操舵角および車速センサ6が検出する車速に応じてモータ3を駆動することによって、操舵状況および車速に応じた適切な操舵補助を実現する。
モータ3は、この実施形態では、三相ブラシレスモータであり、図2に図解的に示すように、界磁としてのロータ50と、このロータ50に対向するステータ55に配置されたU相、V相およびW相のステータ巻線51,52,53とを備えている。モータ3は、ロータの外部にステータを対向配置したインナーロータ型のものであってもよいし、筒状のロータの内部にステータを対向配置したアウターロータ型のものであってもよい。
The motor control device 5 drives the motor 3 according to the steering torque detected by the torque sensor 1, the steering angle detected by the steering angle sensor 4, and the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 6, thereby responding to the steering situation and the vehicle speed. Realize appropriate steering assistance.
In this embodiment, the motor 3 is a three-phase brushless motor. As schematically shown in FIG. 2, the rotor 50 as a field and a U-phase, V arranged in a stator 55 facing the rotor 50, V Phase and W phase stator windings 51, 52, 53. The motor 3 may be of an inner rotor type in which a stator is disposed facing the outside of the rotor, or may be of an outer rotor type in which a stator is disposed facing the inside of a cylindrical rotor.

各相のステータ巻線51,52,53の方向にU軸、V軸およびW軸をとった三相固定座標(UVW座標系)が定義される。また、ロータ50の磁極方向にd軸(磁極軸)をとり、ロータ50の回転平面内においてd軸と直角な方向にq軸(トルク軸)をとった二相回転座標系(dq座標系。実回転座標系)が定義される。dq座標系は、ロータ50とともに回転する回転座標系である。dq座標系では、q軸電流のみがロータ50のトルク発生に寄与するので、d軸電流を零とし、q軸電流を所望のトルクに応じて制御すればよい。ロータ50の回転角(ロータ角)θは、U軸に対するd軸の回転角である。dq座標系は、ロータ角θに従う実回転座標系である。このロータ角θを用いることによって、UVW座標系とdq座標系との間での座標変換を行うことができる。 Three-phase fixed coordinates (UVW coordinate system) are defined in which the U, V, and W axes are taken in the direction of the stator windings 51, 52, and 53 of each phase. Also, a two-phase rotational coordinate system (dq coordinate system) in which the d axis (magnetic pole axis) is taken in the magnetic pole direction of the rotor 50 and the q axis (torque axis) is taken in the direction perpendicular to the d axis in the rotation plane of the rotor 50. The actual rotating coordinate system) is defined. The dq coordinate system is a rotating coordinate system that rotates with the rotor 50. In the dq coordinate system, since only the q-axis current contributes to the torque generation of the rotor 50, the d-axis current may be set to zero and the q-axis current may be controlled according to the desired torque. A rotation angle (rotor angle) θ M of the rotor 50 is a rotation angle of the d-axis with respect to the U-axis. dq coordinate system is an actual rotating coordinate system that rotates in accordance with the rotor angle theta M. With the use of the rotor angle theta M, coordinate conversion may be made between the UVW coordinate system and the dq coordinate system.

一方、この実施形態では、制御上の回転角を表す制御角θが導入される。制御角θは、U軸に対する仮想的な回転角である。この制御角θに対応する仮想的な軸をγ軸とし、このγ軸に対して90°進んだ軸をδ軸として、仮想二相回転座標系(γδ座標系。仮想回転座標系)を定義する。制御角θがロータ角θに等しいとき、仮想回転座標系であるγδ座標系と実回転座標系であるdq座標系とが一致する。すなわち、仮想軸としてのγ軸は実軸としてのd軸と一致し、仮想軸としてのδ軸は実軸としてのq軸と一致する。γδ座標系は、制御角θに従う仮想回転座標系である。UVW座標系とγδ座標系との座標変換は、制御角θを用いて行うことができる。 On the other hand, in this embodiment, a control angle θ C representing a control rotation angle is introduced. The control angle θ C is a virtual rotation angle with respect to the U axis. A virtual axis corresponding to the control angle θ C is a γ axis, and an axis advanced by 90 ° with respect to the γ axis is a δ axis, and a virtual two-phase rotational coordinate system (γδ coordinate system, virtual rotational coordinate system) is defined. Define. When the control angle θ C is equal to the rotor angle θ M , the γδ coordinate system, which is a virtual rotation coordinate system, matches the dq coordinate system, which is an actual rotation coordinate system. That is, the γ-axis as the virtual axis matches the d-axis as the real axis, and the δ-axis as the virtual axis matches the q-axis as the real axis. γδ coordinate system is an imaginary rotating coordinate system that rotates in accordance with the control angle theta C. Coordinate conversion between the UVW coordinate system and the γδ coordinate system can be performed using the control angle θ C.

制御角θとロータ角θとの差を負荷角θ(=θ−θ)と定義する。
制御角θに従ってγ軸電流Iγをモータ3に供給すると、このγ軸電流Iγのq軸成分(q軸への正射影)がロータ50のトルク発生に寄与するq軸電流Iとなる。すなわち、γ軸電流Iγとq軸電流Iとの間に、次式(1)の関係が成立する。
=Iγ・sinθ …(1)
再び図1を参照する。モータ制御装置5は、マイクロコンピュータ11と、このマイクロコンピュータ11によって制御され、モータ3に電力を供給する駆動回路(インバータ回路)12と、モータ3の各相のステータ巻線に流れる電流を検出する電流検出部13とを備えている。
A difference between the control angle θ C and the rotor angle θ M is defined as a load angle θ L (= θ C −θ M ).
When the γ-axis current I γ is supplied to the motor 3 according to the control angle θ C, the q-axis component of the γ-axis current I γ (orthographic projection onto the q-axis) contributes to the q-axis current I q that contributes to the torque generation of the rotor 50. Become. That is, the relationship of the following formula (1) is established between the γ-axis current I γ and the q-axis current I q .
I q = I γ · sin θ L (1)
Refer to FIG. 1 again. The motor control device 5 detects a current flowing in a microcomputer 11, a drive circuit (inverter circuit) 12 that is controlled by the microcomputer 11 and supplies electric power to the motor 3, and a stator winding of each phase of the motor 3. And a current detection unit 13.

電流検出部13は、モータ3の各相のステータ巻線51,52,53に流れる相電流I,I,I(以下、総称するときには「三相検出電流IUVW」という。)を検出する。これらは、UVW座標系における各座標軸方向の電流値である。
マイクロコンピュータ11は、CPUおよびメモリ(ROMおよびRAMなど)を備えており、所定のプログラムを実行することによって、複数の機能処理部として機能するようになっている。この複数の機能処理部には、操舵トルクリミッタ20と、指示操舵トルク設定部21と、トルク偏差演算部22と、PI(比例積分)制御部23と、加算角リミッタ24と、制御角演算部26と、誘起電圧推定部28と、回転角推定部29と、ロータ角変位演算部30と、指示電流値生成部31と、電流偏差演算部32と、PI制御部33と、γδ/αβ変換部34Aと、αβ/UVW変換部34Bと、PWM(Pulse Width Modulation)制御部35と、UVW/αβ変換部36Aと、αβ/γδ変換部36Bと、トルク偏差監視部40と、加算角ガード41、ロータ角速度補正部42とが含まれている。誘起電圧推定部28と、回転角推定部29と、ロータ角変位演算部30とによって、ロータ50の角速度を推定するための速度推定用オブザーバ(角速度演算手段)43が構成されている。
The current detection unit 13 uses phase currents I U , I V , I W (hereinafter, collectively referred to as “three-phase detection current I UVW ”) flowing through the stator windings 51, 52, 53 of each phase of the motor 3. To detect. These are current values in the coordinate axis directions in the UVW coordinate system.
The microcomputer 11 includes a CPU and a memory (such as a ROM and a RAM), and functions as a plurality of function processing units by executing a predetermined program. The plurality of function processing units include a steering torque limiter 20, an instruction steering torque setting unit 21, a torque deviation calculation unit 22, a PI (proportional integration) control unit 23, an addition angle limiter 24, and a control angle calculation unit. 26, induced voltage estimation unit 28, rotation angle estimation unit 29, rotor angular displacement calculation unit 30, command current value generation unit 31, current deviation calculation unit 32, PI control unit 33, and γδ / αβ conversion. 34A, αβ / UVW converter 34B, PWM (Pulse Width Modulation) controller 35, UVW / αβ converter 36A, αβ / γδ converter 36B, torque deviation monitoring unit 40, and addition angle guard 41 The rotor angular velocity correction unit 42 is included. The induced voltage estimation unit 28, the rotation angle estimation unit 29, and the rotor angular displacement calculation unit 30 constitute a speed estimation observer (angular velocity calculation means) 43 for estimating the angular velocity of the rotor 50.

指示操舵トルク設定部21は、舵角センサ4によって検出される操舵角と、車速センサ6によって検出される車速とに基づいて、指示操舵トルクTを設定する。たとえば、図4に示すように、操舵角が正の値(右方向へ操舵した状態)のとき指示操舵トルクTは正の値(右方向へのトルク)に設定され、操舵角が負の値(左方向へ操舵した状態)のとき指示操舵トルクTは負の値(左方向へのトルク)に設定される。そして、操舵角の絶対値が大きくなるに従って、その絶対値が大きくなるように(図4の例では非線型に大きくなるように)指示操舵トルクTが設定される。ただし、所定の上限値(正の値。たとえば、+6Nm)および下限値(負の値。たとえば−6Nm)の範囲内で指示操舵トルクTの設定が行われる。また、指示操舵トルクTは、車速が大きいほど、その絶対値が小さくなるように設定される。すなわち、車速感応制御が行われる。 The command steering torque setting unit 21 sets the command steering torque T * based on the steering angle detected by the steering angle sensor 4 and the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 6. For example, as shown in FIG. 4, when the steering angle is a positive value (a state of steering to the right), the command steering torque T * is set to a positive value (torque to the right), and the steering angle is negative. The instruction steering torque T * is set to a negative value (torque in the left direction) when the value is in the state (steered in the left direction). Then, the command steering torque T * is set so that the absolute value of the steering angle increases as the absolute value of the steering angle increases (in a non-linear manner in the example of FIG. 4). However, the command steering torque T * is set within a predetermined upper limit value (positive value, for example, +6 Nm) and lower limit value (negative value, for example, −6 Nm). Further, the command steering torque T * is set such that the absolute value thereof decreases as the vehicle speed increases. That is, vehicle speed sensitive control is performed.

操舵トルクリミッタ20は、トルクセンサ1の出力を所定の上限飽和値+Tmax(+Tmax>0。たとえば+Tmax=7Nm)と下限飽和値−Tmax(−Tmax<0。たとえば−Tmax=−7Nm)との間に制限する。具体的には、操舵トルクリミッタ20は、図5に示すように、上限飽和値+Tmaxと下限飽和値−Tmaxの間では、トルクセンサ1の検出操舵トルクTをそのまま出力する。また、操舵トルクリミッタ20は、トルクセンサ1の検出操舵トルクTが上限飽和値+Tmax以上であれば、上限飽和値+Tmaxを出力する。そして、操舵トルクリミッタ20は、トルクセンサ1の検出操舵トルクTが下限飽和値−Tmax以下であれば、下限飽和値−Tmaxを出力する。飽和値+Tmaxおよび−Tmaxは、トルクセンサ1の出力信号が安定な領域(信頼性のある領域)の境界を画定するものである。つまり、トルクセンサ1の出力信号は、上限飽和値Tmaxを超える区間、および下限飽和値−Tmaxを下回る区間では不安定であり、実際の操舵トルクに対応しなくなる。換言すれば、飽和値+Tmax,−Tmaxは、トルクセンサ1の出力特性に応じて定められる。 The steering torque limiter 20 outputs the output of the torque sensor 1 to a predetermined upper limit saturation value + T max (+ T max > 0. For example, + T max = 7 Nm) and a lower limit saturation value −T max (−T max <0. For example, −T max = -7 Nm). Specifically, as shown in FIG. 5, the steering torque limiter 20 outputs the detected steering torque T of the torque sensor 1 as it is between the upper limit saturation value + T max and the lower limit saturation value −T max . Further, the steering torque limiter 20 outputs the upper limit saturation value + T max when the detected steering torque T of the torque sensor 1 is equal to or higher than the upper limit saturation value + T max . Then, the steering torque limiter 20, the detected steering torque T from the torque sensor 1 is equal to or lower than the lower saturation value -T max, and outputs the lower saturation value -T max. The saturation values + T max and −T max define the boundary of the region (reliable region) where the output signal of the torque sensor 1 is stable. That is, the output signal of the torque sensor 1 is unstable in a section exceeding the upper limit saturation value T max and a section lower than the lower limit saturation value −T max and does not correspond to the actual steering torque. In other words, the saturation values + T max and −T max are determined according to the output characteristics of the torque sensor 1.

トルク偏差演算部22は、指示操舵トルク設定部21によって設定される指示操舵トルクTと、トルクセンサ1によって検出され、操舵トルクリミッタ20による制限処理を受けた操舵トルクT(以下、区別するために「検出操舵トルクT」という。)との偏差(トルク偏差)ΔT(=T−T)を求める。PI制御部23は、このトルク偏差ΔTに対するPI演算を行う。すなわち、トルク偏差演算部22およびPI制御部23によって、検出操舵トルクTを指示操舵トルクTに導くためのトルクフィードバック制御手段が構成されている。PI制御部23は、トルク偏差ΔTに対するPI演算を行うことで、制御角θに対する加算角αを演算する。したがって、前記トルクフィードバック制御手段は、加算角αを演算する加算角演算手段を構成している。 The torque deviation calculation unit 22 is a command steering torque T * set by the command steering torque setting unit 21 and a steering torque T detected by the torque sensor 1 and subjected to a limiting process by the steering torque limiter 20 (hereinafter, for distinction). A deviation (torque deviation) ΔT (= T * −T) from “detected steering torque T” is obtained. The PI control unit 23 performs a PI calculation on the torque deviation ΔT. That is, the torque deviation calculation unit 22 and the PI control unit 23 constitute torque feedback control means for guiding the detected steering torque T to the command steering torque T * . The PI control unit 23 calculates the addition angle α for the control angle θ C by performing PI calculation for the torque deviation ΔT. Therefore, the torque feedback control means constitutes an addition angle calculation means for calculating the addition angle α.

より具体的には、PI制御部23は、比例要素23aと、積分要素23bと、加算器23cとを備えている。ただし、Kは比例ゲイン、Kは積分ゲイン、1/sは積分演算子である。比例要素23aによって比例積分演算の比例項(比例演算値)が求められ、積分要素23bによって比例積分演算の積分項(積分演算値)が求められる。これらの演算結果(比例項および積分項)が加算器23cで加算されることによって、加算角αが求められる。 More specifically, the PI control unit 23 includes a proportional element 23a, an integral element 23b, and an adder 23c. However, K P is a proportional gain, K I is an integral gain, 1 / s is an integration operator. The proportional element (proportional calculation value) of the proportional integral calculation is obtained by the proportional element 23a, and the integral term (integral calculation value) of the proportional integral calculation is obtained by the integral element 23b. These calculation results (proportional term and integral term) are added by the adder 23c, whereby the addition angle α is obtained.

加算角リミッタ24は、PI制御部23によって求められた加算角αに対して制限を加える加算角制限手段である。より具体的には、加算角リミッタ24は、所定の上限値UL(正の値)と下限値LL(負の値)との間の値に加算角αを制限する。上限値ULおよび下限値LLは、所定の制限値ωmax(ωmax>0。たとえばωmax=45度)に基づいて定められる。この所定の制限値ωmaxは、たとえば、最大操舵角速度に基づいて定められる。最大操舵角速度とは、ステアリングホイール10の操舵角速度として想定され得る最大値であり、たとえば、800deg/sec程度である。 The addition angle limiter 24 is addition angle limiting means for limiting the addition angle α obtained by the PI control unit 23. More specifically, the addition angle limiter 24 limits the addition angle α to a value between a predetermined upper limit value UL (positive value) and a lower limit value LL (negative value). The upper limit value UL and the lower limit value LL are determined based on a predetermined limit value ω maxmax > 0, for example, ω max = 45 degrees). The predetermined limit value ω max is determined based on, for example, the maximum steering angular velocity. The maximum steering angular velocity is a maximum value that can be assumed as the steering angular velocity of the steering wheel 10 and is, for example, about 800 deg / sec.

最大操舵角速度のときのロータ50の電気角の変化速度(電気角での角速度。最大ロータ角速度)は、次式(2)のとおり、最大操舵角速度と、減速機構7の減速比と、ロータ50の極対数との積で与えられる。極対数とは、ロータ50が有する磁極対(N極とS極との対)の個数である。
最大ロータ角速度=最大操舵角速度×減速比×極対数 …(2)
制御角θの演算間(演算周期)におけるロータ50の電気角変化量の最大値(ロータ角変化量最大値)は、次式(3)のとおり、最大ロータ角速度に演算周期を乗じた値となる。
The change speed of the electrical angle of the rotor 50 at the maximum steering angular speed (the angular speed at the electrical angle. The maximum rotor angular speed) is the maximum steering angular speed, the reduction ratio of the speed reduction mechanism 7, and the rotor 50 as shown in the following equation (2). Given by the product of the number of pole pairs. The number of pole pairs is the number of magnetic pole pairs (pairs of N poles and S poles) that the rotor 50 has.
Maximum rotor angular speed = Maximum steering angular speed x Reduction ratio x Number of pole pairs (2)
The maximum value of the electrical angle change amount of the rotor 50 (the maximum value of the rotor angle change amount) during the calculation (control cycle) of the control angle θ C is a value obtained by multiplying the maximum rotor angular velocity by the calculation cycle as shown in the following equation (3). It becomes.

ロータ角変化量最大値=最大ロータ角速度×演算周期
=最大操舵角速度×減速比×極対数×演算周期 …(3)
このロータ角変化量最大値が一演算周期間で許容される制御角θの最大変化量である。そこで、前記ロータ角変化量最大値を制限値ωmaxとすればよい。この制限値ωmaxを用いて、加算角αの上限値ULおよび下限値LLは、それぞれ次式(4)(5)で表すことができる。
Maximum value of rotor angle change = Maximum rotor angular speed x Calculation cycle
= Maximum steering angular velocity x reduction ratio x number of pole pairs x calculation cycle (3)
The rotor angle variation maximum value is the maximum variation of the control angle theta C that is permitted within one calculation cycle. Therefore, the maximum value of the rotor angle change may be set to the limit value ω max . Using the limit value ω max , the upper limit value UL and the lower limit value LL of the addition angle α can be expressed by the following equations (4) and (5), respectively.

UL=+ωmax …(4)
LL=−ωmax …(5)
加算角リミッタ24による制限処理後の加算角αが、制御角演算部26の加算器26Aにおいて、制御角θの前回値θ(n-1)(nは今演算周期の番号)に加算される(Z−1は信号の前回値を表す)。ただし、制御角θの初期値は予め定められた値(たとえば零)である。
UL = + ω max (4)
LL = −ω max (5)
The addition angle α after the limit processing by the addition angle limiter 24 is added to the previous value θ C (n−1) (n is the number of the current calculation cycle) of the control angle θ C in the adder 26A of the control angle calculation unit 26. (Z- 1 represents the previous value of the signal). However, the initial value of the control angle θ C is a predetermined value (for example, zero).

制御角演算部26は、制御角θの前回値θ(n-1)に加算角リミッタ24から与えられる加算角αを加算する加算器26Aを含む。すなわち、制御角演算部26は、所定の演算周期毎に制御角θを演算する。そして、前演算周期における制御角θを前回値θ(n-1)とし、これを用いて今演算周期における制御角θである今回値θ(n)を求める。
誘起電圧推定部28は、モータ3の回転によって生じる誘起電圧を推定するものである。そして、回転角推定部29は、誘起電圧推定部28によって推定された誘起電圧に基づいて、ロータ50の回転角の推定値(推定回転角)θを演算するものである。誘起電圧推定部28および回転角推定部29の具体例については、後述する。
The control angle calculation unit 26 includes an adder 26A that adds the addition angle α given from the addition angle limiter 24 to the previous value θ C (n−1) of the control angle θ C. That is, the control angle calculation unit 26 calculates the control angle θ C every predetermined calculation cycle. Then, the control angle θ C in the previous calculation cycle is set as the previous value θ C (n−1), and the current value θ C (n), which is the control angle θ C in the current calculation cycle, is obtained.
The induced voltage estimation unit 28 estimates an induced voltage generated by the rotation of the motor 3. Then, the rotational angle estimation unit 29, based on the induced voltage estimated by the induced voltage estimation unit 28, and thereby calculates the estimated value of the rotation angle of the rotor 50 (the estimated rotation angle) theta E. Specific examples of the induced voltage estimation unit 28 and the rotation angle estimation unit 29 will be described later.

ロータ角変位演算部30は、演算周期間の推定回転角θの変化量を求めることによって、演算周期当たりのロータ50の角変位Δθ(回転角速度ωnに相当する値)を求める。つまり、誘起電圧推定部28、回転角推定部29およびロータ角変位演算部30から構成される速度推定用オブザーバ43は、演算周期毎にロータ50の回転角速度ωn(演算周期当たりのロータ50の角変位Δθ)を演算する。速度推定用オブザーバ43によって演算されるロータ50の回転角速度(以下、「ロータ角速度」という)ωnは、加算角αを補正するために用いられる。 The rotor angular displacement calculation unit 30, by determining the amount of change in the estimated rotational angle theta E between calculation cycle to obtain the angular displacement Δθ of the rotor 50 in the calculation cycle (a value corresponding to the rotational angular velocity .omega.n). That is, the speed estimation observer 43 including the induced voltage estimation unit 28, the rotation angle estimation unit 29, and the rotor angular displacement calculation unit 30 has a rotation angular velocity ωn of the rotor 50 for each calculation cycle (the angle of the rotor 50 per calculation cycle). Displacement Δθ) is calculated. The rotational angular speed (hereinafter referred to as “rotor angular speed”) ωn of the rotor 50 calculated by the speed estimation observer 43 is used to correct the addition angle α.

指示電流値生成部31は、制御上の回転角である前記制御角θに対応する仮想回転座標系であるγδ座標系の座標軸(仮想軸)に流すべき電流値を指示電流値として生成するものである。具体的には、γ軸指示電流値Iγ およびδ軸指示電流値Iδ (以下、これらを総称するときには「二相指示電流値Iγδ 」という。)を生成する。指示電流値生成部31は、γ軸指示電流値Iγ を有意値とする一方で、δ軸指示電流値Iδ を零とする。より具体的には、指示電流値生成部31は、トルクセンサ1によって検出される検出操舵トルクTに基づいてγ軸指示電流値Iγ を設定する。 The command current value generation unit 31 generates a current value to be passed through the coordinate axis (virtual axis) of the γδ coordinate system, which is a virtual rotation coordinate system corresponding to the control angle θ C that is a control rotation angle, as the command current value. Is. Specifically, a γ-axis command current value I γ * and a δ-axis command current value I δ * (hereinafter referred to as “two-phase command current value I γδ * ”) are generated. The command current value generation unit 31 sets the γ-axis command current value I γ * to a significant value, and sets the δ-axis command current value I δ * to zero. More specifically, the command current value generation unit 31 sets the γ-axis command current value I γ * based on the detected steering torque T detected by the torque sensor 1.

検出操舵トルクTに対するγ軸指示電流値Iγ の設定例は、図6に示されている。検出操舵トルクTが零付近の領域には不感帯NRが設定されている。γ軸指示電流値Iγ は、不感帯NRの外側の領域で急峻に立ち上がり、所定のトルク以上でほぼ一定値となるように設定される。これにより、運転者がステアリングホイール10を操作していないときには、モータ3への通電が停止され、不必要な電力消費が抑制される。 A setting example of the γ-axis command current value I γ * with respect to the detected steering torque T is shown in FIG. A dead zone NR is set in a region where the detected steering torque T is near zero. The γ-axis command current value I γ * rises steeply in a region outside the dead zone NR, and is set to be a substantially constant value above a predetermined torque. Thereby, when the driver is not operating the steering wheel 10, the energization to the motor 3 is stopped, and unnecessary power consumption is suppressed.

電流偏差演算部32は、指示電流値生成部31によって生成されるγ軸指示電流値Iγ に対するγ軸検出電流Iγの偏差Iγ −Iγと、δ軸指示電流値Iδ (=0)に対するδ軸検出電流Iδの偏差Iδ −Iδとを演算する。γ軸検出電流Iγおよびδ軸検出電流Iδは、αβ/γδ変換部36Bから偏差演算部32に与えられるようになっている。 The current deviation calculation unit 32 includes a deviation I γ * −I γ of the γ-axis detection current I γ with respect to the γ-axis command current value I γ * generated by the command current value generation unit 31 and a δ-axis command current value I δ *. A deviation I δ * −I δ of the δ-axis detection current I δ with respect to (= 0) is calculated. The γ-axis detection current I γ and the δ-axis detection current I δ are supplied from the αβ / γδ conversion unit 36B to the deviation calculation unit 32.

UVW/αβ変換部36Aは、電流検出部13によって検出されるUVW座標系の三相検出電流IUVW(U相検出電流I、V相検出電流IおよびW相検出電流I)を二相固定座標系であるαβ座標系の二相検出電流IαおよびIβ(以下総称するときには「二相検出電流Iαβ」という。)に変換する。αβ座標系は、図2に示すように、ロータ50の回転中心を原点として、ロータ50の回転平面内にα軸およびこれに直交するβ軸(図2の例ではU軸と同軸)を定めた固定座標系である。αβ/γδ変換部36Bは、二相検出電流Iαβをγδ座標系の二相検出電流IγおよびIδ(以下総称するときには「二相検出電流Iγδ」という。)に変換する。これらが電流偏差演算部32に与えられるようになっている。αβ/γδ変換部36Bにおける座標変換には、制御角演算部26で演算される制御角θが用いられる。 The UVW / αβ conversion unit 36A outputs the three-phase detection current I UVW (the U-phase detection current I U , the V-phase detection current I V and the W-phase detection current I W ) of the UVW coordinate system detected by the current detection unit 13. The two-phase detection currents I α and I β (hereinafter collectively referred to as “two-phase detection current I αβ ”) in the αβ coordinate system, which is a phase-fixed coordinate system, are converted. As shown in FIG. 2, the αβ coordinate system defines the α axis and the β axis (in the example of FIG. 2, coaxial with the U axis) orthogonal to the rotation axis of the rotor 50 with the rotation center of the rotor 50 as the origin. It is a fixed coordinate system. The αβ / γδ converter 36B converts the two-phase detection current I αβ into two-phase detection currents I γ and I δ (hereinafter collectively referred to as “two-phase detection current I γδ ”) in the γδ coordinate system. These are supplied to the current deviation calculation unit 32. For the coordinate conversion in the αβ / γδ conversion unit 36B, the control angle θ C calculated by the control angle calculation unit 26 is used.

PI制御部33は、電流偏差演算部32によって演算された電流偏差に対するPI演算を行うことにより、モータ3に印加すべき二相指示電圧Vγδ (γ軸指示電圧Vγ およびδ軸指示電圧Vδ )を生成する。この二相指示電圧Vγδ が、γδ/αβ変換部34Aに与えられる。
γδ/αβ変換部34Aは、二相指示電圧Vγδ をαβ座標系の二相指示電圧Vαβ に変換する。この座標変換には、制御角演算部26で演算された制御角θが用いられる。二相指示電圧Vαβ は、α軸指示電圧Vα およびβ軸指示電圧Vβ からなる。αβ/UVW変換部34Bは、二相指示電圧Vαβ に対して座標変換演算を行うことによって、三相指示電圧VUVW を生成する。三相指示電圧VUVW は、U相指示電圧V 、V相指示電圧V およびW相指示電圧V からなる。この三相指示電圧VUVW は、PWM制御部35に与えられる。
The PI control unit 33 performs a PI calculation on the current deviation calculated by the current deviation calculation unit 32 to thereby provide a two-phase command voltage V γδ * (γ-axis command voltage V γ * and δ-axis command to be applied to the motor 3. Voltage V δ * ). This two-phase command voltage V γδ * is supplied to the γδ / αβ conversion unit 34A.
The γδ / αβ converter 34A converts the two-phase command voltage V γδ * into a two-phase command voltage V αβ * in the αβ coordinate system. For this coordinate conversion, the control angle θ C calculated by the control angle calculation unit 26 is used. The two-phase command voltage V αβ * is composed of an α-axis command voltage V α * and a β-axis command voltage V β * . The αβ / UVW conversion unit 34B generates a three-phase instruction voltage V UVW * by performing a coordinate conversion operation on the two-phase instruction voltage V αβ * . The three-phase command voltage V UVW * includes a U-phase command voltage V U * , a V-phase command voltage V V *, and a W-phase command voltage V W * . The three-phase instruction voltage V UVW * is given to the PWM control unit 35.

PWM制御部35は、U相指示電圧V 、V相指示電圧V およびW相指示電圧V にそれぞれ対応するデューティのU相PWM制御信号、V相PWM制御信号およびW相PWM制御信号を生成し、駆動回路12に供給する。
駆動回路12は、U相、V相およびW相に対応した三相インバータ回路からなる。このインバータ回路を構成するパワー素子がPWM制御部35から与えられるPWM制御信号によって制御されることにより、三相指示電圧VUVW に相当する電圧がモータ3の各相のステータ巻線51,52、53に印加されることになる。
The PWM control unit 35 includes a U-phase PWM control signal, a V-phase PWM control signal, and a W-phase PWM having a duty corresponding to the U-phase instruction voltage V U * , the V-phase instruction voltage V V *, and the W-phase instruction voltage V W * , respectively. A control signal is generated and supplied to the drive circuit 12.
The drive circuit 12 includes a three-phase inverter circuit corresponding to the U phase, the V phase, and the W phase. The power elements constituting the inverter circuit are controlled by a PWM control signal supplied from the PWM control unit 35, so that a voltage corresponding to the three-phase instruction voltage V UVW * becomes a stator winding 51, 52 for each phase of the motor 3. , 53 is applied.

電流偏差演算部32およびPI制御部33は、電流フィードバック制御手段を構成している。この電流フィードバック制御手段の働きによって、モータ3に流れるモータ電流が、指示電流値生成部31によって設定される二相指示電流値Iγδ に近づくように制御される。
トルク偏差監視部40は、トルク偏差演算部22によって演算されるトルク偏差ΔTの符号を監視することにより、指示操舵トルクTと検出操舵トルクTとの大小関係を判定する。その判定結果は、加算角ガード41に与えられるようになっている。
The current deviation calculation unit 32 and the PI control unit 33 constitute a current feedback control unit. By the function of this current feedback control means, the motor current flowing through the motor 3 is controlled so as to approach the two-phase command current value I γδ * set by the command current value generation unit 31.
The torque deviation monitoring unit 40 determines the magnitude relationship between the command steering torque T * and the detected steering torque T by monitoring the sign of the torque deviation ΔT calculated by the torque deviation calculation unit 22. The determination result is given to the addition angle guard 41.

ロータ角速度補正部42は、速度推定用オブザーバ43によって演算されるロータ角速度ωn(演算周期当たりのロータ50の角変位Δθ)を補正する。指示電流値生成部31によって生成される指示電流値(二相指示電流値Iγδ )が急変した場合には、速度推定用オブザーバ43の速度推定精度が一時的に低下することが判明している。指示電流値の急変は、具体的には、検出操舵トルクTの変化により、γ軸指示電流値Iγ が、図6の不感帯NRの内側の領域から外側の領域に変化したり、あるいは不感帯NRの外側の領域から内側の領域に変化する場合に生じる。より具体的には、γ軸指示電流値Iγ は、中立位置にあるステアリングホイール10を操舵した場合や、中立位置以外の位置にあるステアリングホイール10を中立位置に戻した場合に、急変する。 The rotor angular speed correction unit 42 corrects the rotor angular speed ωn (angular displacement Δθ of the rotor 50 per calculation period) calculated by the speed estimation observer 43. When the command current value (two-phase command current value I γδ * ) generated by the command current value generation unit 31 changes suddenly, it has been found that the speed estimation accuracy of the speed estimation observer 43 temporarily decreases. Yes. Specifically, the sudden change in the command current value is caused by the change in the detected steering torque T, so that the γ-axis command current value I γ * changes from the inner region to the outer region of the dead zone NR in FIG. This occurs when the region changes from the outer region to the inner region. More specifically, the γ-axis command current value I γ * changes suddenly when the steering wheel 10 at the neutral position is steered or when the steering wheel 10 at a position other than the neutral position is returned to the neutral position. .

指示電流値Iγ が急変した場合には、速度推定用オブザーバ43の速度推定精度が低下するため、速度推定用オブザーバ43によって演算されるロータ角速度ωnを、加算角補正のためにそのまま用いることは好ましくない。そこで、ロータ角速度補正部42は、指示電流値Iγ が急変した場合には、所要期間(一定または可変の期間)、指示電流値の急変前に速度推定用オブザーバ43によって演算されていたロータ角速度と、指示電流値の急変後に速度推定用オブザーバ43によって演算されるロータ角速度とに基づいて、最終的なロータ角速度ωFを演算する。ロータ角速度補正部42の具体例については、後述する。 When the command current value I γ * changes suddenly, the speed estimation accuracy of the speed estimation observer 43 decreases, so the rotor angular speed ωn calculated by the speed estimation observer 43 is used as it is for correcting the addition angle. Is not preferred. Therefore, when the command current value I γ * changes suddenly, the rotor angular velocity correction unit 42 performs the required period (a constant or variable period), and the rotor calculated by the speed estimation observer 43 before the command current value suddenly changes. The final rotor angular speed ωF is calculated based on the angular speed and the rotor angular speed calculated by the speed estimation observer 43 after a sudden change in the command current value. A specific example of the rotor angular velocity correction unit 42 will be described later.

加算角ガード41は、PI制御部23が生成する加算角αに対して加算角ガード処理を施すためのものである。加算角ガード処理とは、PI制御部23によって生成された加算角αが、指示操舵トルクTと検出操舵トルクTとの大小関係と矛盾する場合に、この矛盾を解消するように加算角αを補正する処理である。より具体的には、加算角ガード41は、必要時において、ロータ角速度補正部42によって演算される最終的なロータ角速度ωF(演算周期当たりのロータ50の角変位に相当する)に基づいて加算角αを補正する。 The addition angle guard 41 is for performing an addition angle guard process on the addition angle α generated by the PI control unit 23. In the addition angle guard process, when the addition angle α generated by the PI control unit 23 conflicts with the magnitude relationship between the command steering torque T * and the detected steering torque T, the addition angle α is set so as to eliminate this contradiction. Is a process of correcting the above. More specifically, the addition angle guard 41 is based on the final rotor angular velocity ωF (corresponding to the angular displacement of the rotor 50 per calculation period) calculated by the rotor angular velocity correction unit 42 when necessary. α is corrected.

図3は、前記電動パワーステアリング装置の制御ブロック図である。ただし、説明を簡単にするために、加算角ガード41および加算角リミッタ24の機能は省略してある。
指示操舵トルクTと検出操舵トルクTとの偏差(トルク偏差)ΔTに対するPI制御(Kは比例係数、Kは積分係数、1/sは積分演算子である。)によって、加算角αが生成される。この加算角αが制御角θの前回値θ(n-1)に対して加算されることによって、制御角θの今回値θ(n)=θ(n-1)+αが求められる。このとき、制御角θとロータ50の実際のロータ角θとの偏差が負荷角θ=θ−θとなる。
FIG. 3 is a control block diagram of the electric power steering apparatus. However, for the sake of simplicity, the functions of the addition angle guard 41 and the addition angle limiter 24 are omitted.
Command steering torque T * and the deviation (torque deviation) of the detected steering torque T PI control for the [Delta] T (K P is a proportionality coefficient, K I is an integration coefficient, 1 / s is an integration operator.) By the addition angle α Is generated. It is obtained by adding the addition the addition angle alpha control angle theta previous value of C θ C (n-1) , the current value of the control angle θ C θ C (n) = θ C (n-1) + α is Desired. At this time, the deviation between the control angle θ C and the actual rotor angle θ M of the rotor 50 is the load angle θ L = θ C −θ M.

したがって、制御角θに従うγδ座標系(仮想回転座標系)のγ軸(仮想軸)にγ軸指示電流値Iγ に従ってγ軸電流Iγが供給されると、q軸電流I=Iγsinθとなる。このq軸電流Iがロータ50の発生トルクに寄与する。すなわち、モータ3のトルク定数Kをq軸電流I(=Iγsinθ)に乗じた値が、アシストトルクT(=K・Iγsinθ)として、減速機構7を介して、舵取り機構2に伝達される。このアシストトルクTを舵取り機構2からの負荷トルクTから減じた値が、運転者がステアリングホイール10に与えるべき操舵トルクTである。この操舵トルクTがフィードバックされることによって、この操舵トルクTを指示操舵トルクTに導くように系が動作する。つまり、検出操舵トルクTを指示操舵トルクTに一致させるべく、加算角αが求められ、それに応じて制御角θが制御される。 Accordingly, when the γ-axis current I γ is supplied according to the γ-axis command current value I γ * to the γ-axis (virtual axis) of the γδ coordinate system (virtual rotation coordinate system) according to the control angle θ C , the q-axis current I q = I γ sinθ L This q-axis current I q contributes to the torque generated by the rotor 50. That is, the value obtained by multiplying the torque constant K T of the motor 3 to the q-axis current I q (= I γ sinθ L ) is, as the assist torque T A (= K T · I γ sinθ L), via a speed reduction mechanism 7 And transmitted to the steering mechanism 2. A value obtained by subtracting the assist torque TA from the load torque TL from the steering mechanism 2 is the steering torque T that the driver should apply to the steering wheel 10. As the steering torque T is fed back, the system operates so as to guide the steering torque T to the command steering torque T * . That is, in order to make the detected steering torque T coincide with the command steering torque T * , the addition angle α is obtained, and the control angle θ C is controlled accordingly.

このように制御上の仮想軸であるγ軸に電流を流す一方で、指示操舵トルクTと検出操舵トルクTとの偏差ΔTに応じて求められる加算角αで制御角θを更新していくことにより、負荷角θが変化し、この負荷角θに応じたトルクがモータ3から発生するようになっている。これにより、操舵角および車速に基づいて設定される指示操舵トルクTに応じたトルクをモータ3から発生させることができるので、操舵角および車速に対応した適切な操舵補助力を舵取り機構2に与えることができる。すなわち、操舵角の絶対値が大きいほど操舵トルクが大きく、かつ、車速が大きいほど操舵トルクが小さくなるように、操舵補助制御が実行される。 In this way, while a current is passed through the γ axis, which is a virtual axis for control, the control angle θ C is updated with the addition angle α obtained according to the deviation ΔT between the command steering torque T * and the detected steering torque T. by going, the load angle theta L is changed, the torque corresponding to the load angle theta L is adapted to generate from the motor 3. As a result, a torque corresponding to the command steering torque T * set based on the steering angle and the vehicle speed can be generated from the motor 3, so that an appropriate steering assist force corresponding to the steering angle and the vehicle speed can be applied to the steering mechanism 2. Can be given. That is, the steering assist control is executed such that the steering torque increases as the absolute value of the steering angle increases, and the steering torque decreases as the vehicle speed increases.

このようにして、回転角センサを用いることなくモータ3を適切に制御して、適切な操舵補助を行うことができる電動パワーステアリング装置を実現できる。これにより、構成を簡単にすることができ、コストの削減を図ることができる。
この実施形態では、負荷角θとモータトルク(アシストトルク)とが正の相関を有する領域で負荷角θが調整されるように、加算角αが制御される。具体的には、q軸電流I=Iγsinθであるから、−90°≦θ≦90°となるように、加算角αが制御される。むろん、負荷角θとモータトルク(アシストトルク)とが負の相関を有する領域で負荷角θが調整されるように、加算角αを制御することもできる。この場合、90°≦θ≦270°となるように、加算角αが制御される。PI制御部23のゲインを正にすれば正の相関領域での制御となり、PI制御部23のゲインを負にすれば負の相関領域での制御となる。
In this way, an electric power steering apparatus that can appropriately control the motor 3 without using a rotation angle sensor and perform appropriate steering assistance can be realized. Thereby, a structure can be simplified and cost reduction can be aimed at.
In this embodiment, as the load angle theta L is adjusted in a region having a load angle theta L and the motor torque (assist torque) Tadashi Toga correlation, the addition angle α is controlled. Specifically, since the q-axis current I q = I γ sinθ L , the addition angle α is controlled so that −90 ° ≦ θ L ≦ 90 °. Of course, as the load angle theta L in a region where the load angle theta L and the motor torque (assist torque) has a negative correlation is adjusted, it is also possible to control the addition angle alpha. In this case, the addition angle α is controlled so that 90 ° ≦ θ L ≦ 270 °. When the gain of the PI control unit 23 is positive, control is performed in a positive correlation region, and when the gain of the PI control unit 23 is negative, control is performed in a negative correlation region.

図7は、加算角リミッタ24の働きを説明するためのフローチャートである。加算角リミッタ24は、PI制御部23によって生成され、加算角ガード41によって補正された加算角αを上限値ULと比較し(ステップS1)、加算角αが上限値ULを超えている場合(ステップS1:YES)には、上限値ULを加算角αに代入する(ステップS2)。したがって、制御角θに対して上限値UL(=+ωmax)が加算されることになる。 FIG. 7 is a flowchart for explaining the operation of the addition angle limiter 24. The addition angle limiter 24 compares the addition angle α generated by the PI control unit 23 and corrected by the addition angle guard 41 with the upper limit value UL (step S1), and when the addition angle α exceeds the upper limit value UL ( In step S1: YES, the upper limit value UL is substituted for the addition angle α (step S2). Therefore, the upper limit value UL (= + ω max ) is added to the control angle θ C.

PI制御部23によって生成され、加算角ガード41によって補正された加算角αが上限値UL以下であれば(ステップS1:NO)、加算角リミッタ24は、さらに、その加算角αを下限値LLと比較する(ステップS3)。そして、その加算角αが下限値未満であれば(ステップS3:YES)、下限値LLを加算角αに代入する(ステップS4)。したがって、制御角θに対して下限値LL(=−ωmax)が加算されることになる。 If the addition angle α generated by the PI control unit 23 and corrected by the addition angle guard 41 is equal to or less than the upper limit value UL (step S1: NO), the addition angle limiter 24 further sets the addition angle α to the lower limit value LL. (Step S3). If the addition angle α is less than the lower limit value (step S3: YES), the lower limit value LL is substituted for the addition angle α (step S4). Therefore, the lower limit LL (= −ω max ) is added to the control angle θ C.

PI制御部23によって生成され、加算角ガード41によって補正された加算角αが下限値LL以上上限値UL以下(ステップS3:NO)であれば、その加算角αがそのまま制御角θへの加算のために用いられる。
このようにして、加算角αを上限値ULと下限値LLとの間に制限することができるので、制御の安定化を図ることができる。より具体的には、電流不足時や制御開始時に制御不安定状態(アシスト力が不安定な状態)が発生しても、この状態から安定な制御状態への遷移を促すことができる。
If the addition angle α generated by the PI control unit 23 and corrected by the addition angle guard 41 is not less than the lower limit value LL and not more than the upper limit value UL (step S3: NO), the addition angle α is directly applied to the control angle θ C. Used for addition.
In this way, the addition angle α can be limited between the upper limit value UL and the lower limit value LL, so that the control can be stabilized. More specifically, even if a control unstable state (a state where the assist force is unstable) occurs when the current is insufficient or the control is started, the transition from this state to the stable control state can be promoted.

図8Aは、加算角ガード処理を説明するためのフローチャートである。ただし、負荷角θとモータトルク(アシストトルク)とが正の相関を有する領域で負荷角θが調整されるように、加算角αが制御される場合の処理例が示されている。
トルク偏差監視部40は、トルク偏差演算部22によって演算されるトルク偏差ΔTの符号を監視しており、指示操舵トルクTと検出操舵トルクTとの大小関係に関する情報を加算角ガード41に与える。
FIG. 8A is a flowchart for explaining the addition angle guard process. However, as the load angle theta L and the motor torque (assist torque) load angle theta L in the area having a positive correlation transgressions are adjusted, the addition angle α is processing example is shown if you controlled.
The torque deviation monitoring unit 40 monitors the sign of the torque deviation ΔT calculated by the torque deviation calculation unit 22, and provides the addition angle guard 41 with information regarding the magnitude relationship between the command steering torque T * and the detected steering torque T. .

検出操舵トルクTが指示操舵トルクTよりも大きいとき(ステップS11:YES)、加算角ガード41は、PI制御部23によって求められた加算角αが、ロータ角速度補正部42によって演算された最終的なロータ角速度ωF(演算周期当たりのロータ角変位に相当する)よりも小さいかどうかを判断する(ステップS12)。この判断が肯定されると、加算角ガード41は、加算角αにロータ角速度ωFを代入する(ステップS13)。すなわち、加算角αがロータ角速度ωFに補正される。加算角αがロータ角速度ωF以上であれば(ステップS12:NO)、加算角ガード41は、さらに、加算角αを、ロータ角速度ωFよりも所定の変化制限値A(A>0。たとえばA=7deg)だけ大きな値(ωF+A)と比較する(ステップS14)。加算角αが当該値(ωF+A)よりも大きいときには(ステップS14:YES)、加算角ガード41は、加算角αに当該値(ωF+A)を代入する(ステップS15)。加算角αが当該値(ωF+A)以下であれば(ステップS14:NO)、加算角αの補正は行われない。 When the detected steering torque T is larger than the command steering torque T * (step S11: YES), the addition angle guard 41 is the final one in which the addition angle α obtained by the PI control unit 23 is calculated by the rotor angular velocity correction unit 42. It is determined whether it is smaller than the typical rotor angular velocity ωF (corresponding to the rotor angular displacement per calculation cycle) (step S12). If this determination is affirmed, the addition angle guard 41 substitutes the rotor angular velocity ωF for the addition angle α (step S13). That is, the addition angle α is corrected to the rotor angular speed ωF. If the addition angle α is greater than or equal to the rotor angular velocity ωF (step S12: NO), the addition angle guard 41 further sets the addition angle α to a predetermined change limit value A (A> 0 from the rotor angular velocity ωF, for example A = It is compared with a larger value (ωF + A) by 7 deg) (step S14). When the addition angle α is larger than the value (ωF + A) (step S14: YES), the addition angle guard 41 substitutes the value (ωF + A) for the addition angle α (step S15). If the addition angle α is equal to or smaller than the value (ωF + A) (step S14: NO), the addition angle α is not corrected.

一方、検出操舵トルクTが指示操舵トルクTよりも小さいとき(ステップS11:NO。ステップS16:YES)、加算角ガード41は、PI制御部23によって求められた加算角αがロータ角速度ωFよりも大きいかどうかを判断する(ステップS17)。この判断が肯定されると、加算角ガード41は、加算角αにロータ角速度ωFを代入し(ステップS13)、加算角αをロータ角速度ωFに補正する。加算角αがロータ角速度ωF以下であれば(ステップS17:NO)、加算角ガード41は、さらに、加算角αを、ロータ角速度ωFよりも前記変化制限値Aだけ小さな値(ωF−A)と比較する(ステップS18)。加算角αが当該値(ωF−A)よりも小さいときには(ステップS18:YES)、加算角ガード41は、加算角αに当該値(ωF−A)を代入する(ステップS19)。加算角αが当該値(ωF−A)以上であれば(ステップS18:NO)、加算角αの補正は行われない。 On the other hand, when the detected steering torque T is smaller than the command steering torque T * (step S11: NO, step S16: YES), the addition angle guard 41 has the addition angle α obtained by the PI control unit 23 based on the rotor angular velocity ωF. Is also larger (step S17). If this determination is affirmative, the addition angle guard 41 substitutes the rotor angular velocity ωF for the addition angle α (step S13), and corrects the addition angle α to the rotor angular velocity ωF. If the addition angle α is equal to or less than the rotor angular velocity ωF (step S17: NO), the addition angle guard 41 further sets the addition angle α to a value (ωF−A) smaller than the rotor angular velocity ωF by the change limit value A. Compare (step S18). When the addition angle α is smaller than the value (ωF−A) (step S18: YES), the addition angle guard 41 substitutes the value (ωF−A) for the addition angle α (step S19). If the addition angle α is equal to or greater than the value (ωF−A) (step S18: NO), the addition angle α is not corrected.

また、検出操舵トルクTが指示操舵トルクTに等しいとき(ステップS11およびステップS16の判断がいずれも否定)、加算角αの補正は行われない。
加算角αは、演算周期間の制御角θの変化量であり、γδ座標軸の演算周期当たりの角変位(回転速度に相当する。)に等しい。よって、加算角αが、演算周期当たりのロータ角変位に相当するロータ角速度ωFよりも大きければ負荷角θが大きくなり、加算角αがロータ角速度ωFよりも小さければ負荷角θが小さくなる。そして、負荷角θとモータトルク(アシストトルク)とに正の相関がある場合には、負荷角θが大きくなればモータトルクが大きくなり、負荷角θが小さくなればモータトルクが小さくなる。
Further, when the detected steering torque T is equal to the command steering torque T * (determinations in steps S11 and S16 are both negative), the addition angle α is not corrected.
The addition angle α is the amount of change in the control angle θ C during the calculation cycle, and is equal to the angular displacement (corresponding to the rotation speed) per calculation cycle of the γδ coordinate axis. Therefore, the addition angle α is larger if the load angle theta L than the rotor angular velocity ωF corresponding to the rotor angular displacement calculation cycle is increased, if smaller load angle theta L is smaller than the addition angle α is rotor angular velocity ωF . When there is a positive correlation to the load angle theta L and the motor torque (assist torque), the motor torque becomes larger the larger the load angle theta L is smaller motor torque becomes smaller load angle theta L is Become.

一方、検出操舵トルクTが指示操舵トルクTよりも大きい場合とは、モータトルク(アシストトルク)が不足している状態である。したがって、モータトルクを増加させるために、負荷角θを増加させればよい。つまり、加算角αがロータ角速度ωF以上であれば、検出操舵トルクTを指示操舵トルクTに近づけることができる。そこで、この実施形態では、図8AのステップS11〜S13の処理によって、検出操舵トルクTが指示操舵トルクTよりも大きい場合に、加算角αをロータ角速度ωF以上に制限する加算角ガード処理が行われる。換言すれば、検出操舵トルクTが指示操舵トルクTよりも大きいにも拘わらず、加算角αがロータ角速度ωF未満であれば、制御の目的に合致せず、矛盾が生じている。たとえば、PI制御部23の応答性によっては、このような状況が生じ得る。そこで、このような場合には、加算角αをロータ角速度ωF以上の値(この実施形態ではロータ角速度ωFに等しい値)に補正することとしている。むろん、加算角αをロータ角速度ωFよりも大きい値(たとえば所定値(変化制限値Aよりも小さな値)だけ大きな値)に補正してもよい。 On the other hand, the case where the detected steering torque T is larger than the command steering torque T * is a state where the motor torque (assist torque) is insufficient. Therefore, in order to increase the motor torque by increasing the load angle theta L. That is, if the addition angle α is equal to or greater than the rotor angular velocity ωF, the detected steering torque T can be brought close to the command steering torque T * . Therefore, in this embodiment, when the detected steering torque T is larger than the command steering torque T * by the processing of steps S11 to S13 in FIG. 8A, the addition angle guard processing is performed to limit the addition angle α to the rotor angular velocity ωF or more. Done. In other words, even if the detected steering torque T is larger than the command steering torque T * , if the addition angle α is less than the rotor angular velocity ωF, it does not match the purpose of the control and a contradiction occurs. For example, such a situation may occur depending on the responsiveness of the PI control unit 23. In such a case, the addition angle α is corrected to a value equal to or greater than the rotor angular velocity ωF (in this embodiment, a value equal to the rotor angular velocity ωF). Of course, the addition angle α may be corrected to a value larger than the rotor angular velocity ωF (for example, a value larger by a predetermined value (a value smaller than the change limit value A)).

同様に考察すると、検出操舵トルクTが指示操舵トルクTよりも小さい場合とは、モータトルク(アシストトルク)が過剰となっている状態である。したがって、モータトルクを減少させるために、負荷角θを減少させればよい。つまり、加算角αがロータ角速度ωF以下であれば、検出操舵トルクTを指示操舵トルクTに近づけることができる。そこで、この実施形態では、図8AのステップS16,S17およびS13の処理によって、検出操舵トルクTが指示操舵トルクTよりも小さい場合に、加算角αをロータ角速度ωF以下に制限する加算角ガード処理が行われる。換言すれば、検出操舵トルクTが指示操舵トルクTよりも小さいにも拘わらず、加算角αがロータ角速度ωFを超えていれば、制御の目的に合致せず、矛盾が生じている。たとえば、PI制御部23の応答性によっては、このような状況が生じ得る。そこで、このような場合には、加算角αをロータ角速度ωF以下の値(この実施形態ではロータ角速度ωFに等しい値)に補正することとしている。むろん、加算角αをロータ角速度ωFよりも小さい値(たとえば所定値(変化制限値Aよりも小さな値)だけ小さな値)に補正してもよい。 Similarly, when the detected steering torque T is smaller than the instruction steering torque T * , the motor torque (assist torque) is excessive. Therefore, in order to reduce the motor torque, it is sufficient to reduce the load angle theta L. That is, if the addition angle α is equal to or less than the rotor angular velocity ωF, the detected steering torque T can be brought close to the command steering torque T * . Therefore, in this embodiment, when the detected steering torque T is smaller than the command steering torque T * by the processing of steps S16, S17, and S13 in FIG. 8A, the addition angle guard that limits the addition angle α to the rotor angular velocity ωF or less. Processing is performed. In other words, even if the detected steering torque T is smaller than the command steering torque T * , if the addition angle α exceeds the rotor angular velocity ωF, it does not match the purpose of the control and a contradiction occurs. For example, such a situation may occur depending on the responsiveness of the PI control unit 23. Therefore, in such a case, the addition angle α is corrected to a value equal to or less than the rotor angular velocity ωF (in this embodiment, a value equal to the rotor angular velocity ωF). Of course, the addition angle α may be corrected to a value smaller than the rotor angular velocity ωF (for example, a value smaller by a predetermined value (a value smaller than the change limit value A)).

さらにこの実施形態では、検出操舵トルクTが指示操舵トルクTよりも大きい場合(ステップS11:YES)において、加算角αがロータ角速度ωFに変化制限値Aを加算した値よりも大きいときは(ステップS12:NO。ステップS14:YES)、加算角αをωF+Aに補正することとしている(ステップS15)。これは、演算周期当たりのロータ角変位に相当するロータ角速度ωFよりも加算角αが過度に大きいと、加算角αを適値に収束させるのに時間がかかるからである。また、検出トルクTが指示トルクTよりも小さい場合において、(ステップS16:YES)において、加算角αがロータ角速度ωFから変化制限値Aを減算した値よりも小さいときは(ステップS17:NO。ステップS18:YES)、加算角αをωF−Aに補正することとしている(ステップS19)。これは、演算周期当たりのロータ角変位に相当するロータ角速度ωFよりも加算角αが過度に小さいと、加算角を適値に収束させるのに時間がかかる。このような補正を行うことにより、加算角αが適値に収束しやすくなるから、制御の安定化を図ることができ、制御異常が生じたときでも正常状態への復帰を効果的に促すことができる。 Further, in this embodiment, when the detected steering torque T is larger than the command steering torque T * (step S11: YES), when the addition angle α is larger than the value obtained by adding the change limit value A to the rotor angular velocity ωF ( Step S12: NO, Step S14: YES), the addition angle α is corrected to ωF + A (Step S15). This is because if the addition angle α is excessively larger than the rotor angular velocity ωF corresponding to the rotor angular displacement per calculation cycle, it takes time to converge the addition angle α to an appropriate value. When the detected torque T is smaller than the command torque T * (step S16: YES), if the addition angle α is smaller than the value obtained by subtracting the change limit value A from the rotor angular velocity ωF (step S17: NO) (Step S18: YES), the addition angle α is corrected to ωF-A (Step S19). This takes time to converge the addition angle to an appropriate value if the addition angle α is excessively smaller than the rotor angular velocity ωF corresponding to the rotor angular displacement per calculation cycle. By performing such correction, the addition angle α easily converges to an appropriate value, so that the control can be stabilized and the return to the normal state can be effectively promoted even when a control abnormality occurs. Can do.

このように、図8Aのガード処理では、検出操舵トルクTが指示操舵トルクTよりも大きいときには、ωF+A≧α≧ωFの範囲に加算角αが制限され、検出操舵トルクTが指示操舵トルクTよりも小さいときには、ωF≧α≧ωF−Aの範囲に加算角αが制限される。こうして、加算角αは、ロータ角速度ωFに応じた妥当な値をとることができる。 8A, when the detected steering torque T is greater than the command steering torque T * , the addition angle α is limited to the range of ωF + A ≧ α ≧ ωF, and the detected steering torque T becomes the command steering torque T. When smaller than * , the addition angle α is limited to a range of ωF ≧ α ≧ ωF−A. Thus, the addition angle α can take a reasonable value according to the rotor angular velocity ωF.

負荷角θとモータトルク(アシストトルク)とが負の相関を有する領域で負荷角θが調整されるように、加算角αが制御される場合の加算角ガード処理の例を図8Bに示す。図8Bにおいて、図8Aに示された各ステップと同様の処理が行われるステップには、図8A中と同一参照符号を付して示す。
図8Bに示す処理では、検出操舵トルクTと指示操舵トルクTとの大小関係に応じた処理が、図8Aの処理とは逆になっている。すなわち、検出操舵トルクTが指示操舵トルクTよりも小さいとき(ステップS11A:YES)、加算角ガード41は、加算角αが、ロータ角速度補正部42によって演算された最終的なロータ角速度ωFよりも小さいかどうかを判断する(ステップS12)。この判断が肯定されると、加算角ガード41は、加算角αにロータ角速度ωFを代入する(ステップS13)。すなわち、加算角αがロータ角速度ωFに補正される。加算角αがロータ角速度ωF以上であれば(ステップS12:NO)、加算角ガード41は、さらに、加算角αを、ロータ角速度ωFよりも変化制限値Aだけ大きな値(ωF+A)と比較する(ステップS14)。加算角αが当該値(ωF+A)よりも大きいときには(ステップS14:YES)、加算角ガード41は、加算角αに当該値(ωF+A)を代入する(ステップS15)。加算角αが当該値(ωF+A)以下であれば(ステップS14:NO)、加算角αの補正は行われない。
As the load angle theta L and the motor torque and (assist torque) is the load angle theta L in the area having a negative correlation is adjusted, the example of the addition angle guard process when the addition angle α is controlled in FIG. 8B Show. In FIG. 8B, steps in which the same processing as that shown in FIG. 8A is performed are denoted by the same reference numerals as in FIG. 8A.
In the process shown in FIG. 8B, the process according to the magnitude relationship between the detected steering torque T and the command steering torque T * is opposite to the process in FIG. 8A. That is, when the detected steering torque T is smaller than the command steering torque T * (step S11A: YES), the addition angle guard 41 has an addition angle α that is greater than the final rotor angular velocity ωF calculated by the rotor angular velocity correction unit 42. Is also smaller (step S12). If this determination is affirmed, the addition angle guard 41 substitutes the rotor angular velocity ωF for the addition angle α (step S13). That is, the addition angle α is corrected to the rotor angular speed ωF. If the addition angle α is greater than or equal to the rotor angular velocity ωF (step S12: NO), the addition angle guard 41 further compares the addition angle α with a value (ωF + A) that is larger than the rotor angular velocity ωF by the change limit value A (ωF + A) ( Step S14). When the addition angle α is larger than the value (ωF + A) (step S14: YES), the addition angle guard 41 substitutes the value (ωF + A) for the addition angle α (step S15). If the addition angle α is equal to or smaller than the value (ωF + A) (step S14: NO), the addition angle α is not corrected.

一方、検出操舵トルクTが指示操舵トルクTよりも大きいとき(ステップS11A:NO。ステップS16A:YES)、加算角ガード41は、加算角αがロータ角速度ωFよりも大きいかどうかを判断する(ステップS17)。この判断が肯定されると、加算角ガード41は、加算角αにロータ角速度ωFを代入し(ステップS13)、加算角αをロータ角速度ωFに補正する。加算角αがロータ角速度ωF以下であれば(ステップS17:NO)、加算角ガード41は、さらに、加算角αを、ロータ角速度ωFよりも前記変化制限値Aだけ小さな値(ωF−A)と比較する(ステップS18)。加算角αが当該値(ωF−A)よりも小さいときには(ステップS18:YES)、加算角ガード41は、加算角αに当該値(ωF−A)を代入する(ステップS19)。加算角αが当該値(ωF−A)以上であれば(ステップS18:NO)、加算角αの補正は行われない。 On the other hand, when the detected steering torque T is larger than the command steering torque T * (step S11A: NO, step S16A: YES), the addition angle guard 41 determines whether or not the addition angle α is larger than the rotor angular velocity ωF ( Step S17). If this determination is affirmative, the addition angle guard 41 substitutes the rotor angular velocity ωF for the addition angle α (step S13), and corrects the addition angle α to the rotor angular velocity ωF. If the addition angle α is equal to or less than the rotor angular velocity ωF (step S17: NO), the addition angle guard 41 further sets the addition angle α to a value (ωF−A) smaller than the rotor angular velocity ωF by the change limit value A. Compare (step S18). When the addition angle α is smaller than the value (ωF−A) (step S18: YES), the addition angle guard 41 substitutes the value (ωF−A) for the addition angle α (step S19). If the addition angle α is equal to or greater than the value (ωF−A) (step S18: NO), the addition angle α is not corrected.

また、検出操舵トルクTが指示操舵トルクTに等しいとき(ステップS11AおよびステップS16Aの判断がいずれも否定)、加算角αの補正は行われない。
負荷角θとモータトルク(アシストトルク)とに負の相関がある場合には、負荷角θが大きくなればモータトルクが小さくなり、負荷角θが小さくなればモータトルクが大きくなる。
Further, when the detected steering torque T is equal to the command steering torque T * (the determinations in steps S11A and S16A are both negative), the addition angle α is not corrected.
If there is a negative correlation to the load angle theta L and the motor torque (assist torque), the motor torque is decreased the greater the load angle theta L is the load angle theta L is familiar motor torque increases if smaller.

一方、検出操舵トルクTが指示操舵トルクTよりも小さい場合とは、モータトルク(アシストトルク)が過剰な状態である。したがって、モータトルクを減少させるために、負荷角θを増加させればよい。つまり、加算角αがロータ角速度ωF以上であれば、検出操舵トルクTを指示操舵トルクTに近づけることができる。そこで、この実施形態では、図8BのステップS11A〜S13の処理によって、検出操舵トルクTが指示操舵トルクTよりも小さい場合に、加算角αをロータ角速度ωF以上に制限する加算角ガード処理が行われる。換言すれば、検出操舵トルクTが指示操舵トルクTよりも小さいにも拘わらず、加算角αがロータ角速度ωF未満であれば、制御の目的に合致せず、矛盾が生じている。そこで、このような場合には、加算角αをロータ角速度ωF以上の値(この実施形態ではロータ角速度ωFに等しい値)に補正することとしている。むろん、加算角αをロータ角速度ωFよりも大きい値(たとえば所定値(変化制限値Aよりも小さな値)だけ大きな値)に補正してもよい。 On the other hand, when the detected steering torque T is smaller than the command steering torque T * , the motor torque (assist torque) is excessive. Therefore, in order to reduce the motor torque by increasing the load angle theta L. That is, if the addition angle α is equal to or greater than the rotor angular velocity ωF, the detected steering torque T can be brought close to the command steering torque T * . Therefore, in this embodiment, when the detected steering torque T is smaller than the instructed steering torque T * by the processing in steps S11A to S13 in FIG. 8B, the addition angle guard process for limiting the addition angle α to the rotor angular speed ωF or more is performed. Done. In other words, even if the detected steering torque T is smaller than the command steering torque T * , if the addition angle α is less than the rotor angular velocity ωF, it does not match the purpose of the control and a contradiction occurs. In such a case, the addition angle α is corrected to a value equal to or greater than the rotor angular velocity ωF (in this embodiment, a value equal to the rotor angular velocity ωF). Of course, the addition angle α may be corrected to a value larger than the rotor angular velocity ωF (for example, a value larger by a predetermined value (a value smaller than the change limit value A)).

同様に考察すると、検出操舵トルクTが指示操舵トルクTよりも大きい場合とは、モータトルク(アシストトルク)が不足している状態である。したがって、モータトルクを増加させるために、負荷角θを減少させればよい。つまり、加算角αがロータ角速度ωF以下であれば、検出操舵トルクTを指示操舵トルクTに近づけることができる。そこで、この実施形態では、図8BのステップS16A,S17およびS13の処理によって、検出操舵トルクTが指示操舵トルクTよりも大きい場合に、加算角αをロータ角速度ωF以下に制限する加算角ガード処理が行われる。換言すれば、検出操舵トルクTが指示操舵トルクTよりも大きいにも拘わらず、加算角αがロータ角速度ωFを超えていれば、制御の目的に合致せず、矛盾が生じている。そこで、このような場合には、加算角αをロータ角速度ωF以下の値(この実施形態ではロータ角速度ωFに等しい値)に補正することとしている。むろん、加算角αをロータ角速度ωFよりも小さい値(たとえば所定値(変化制限値Aよりも小さな値)だけ小さな値)に補正してもよい。 Similarly, when the detected steering torque T is larger than the command steering torque T * , the motor torque (assist torque) is insufficient. Therefore, in order to increase the motor torque, it is sufficient to reduce the load angle theta L. That is, if the addition angle α is equal to or less than the rotor angular velocity ωF, the detected steering torque T can be brought close to the command steering torque T * . Therefore, in this embodiment, the addition angle guard that limits the addition angle α to the rotor angular velocity ωF or less when the detected steering torque T is larger than the command steering torque T * by the processing of steps S16A, S17, and S13 in FIG. 8B. Processing is performed. In other words, even if the detected steering torque T is greater than the command steering torque T * , if the addition angle α exceeds the rotor angular velocity ωF, the control purpose is not met and a contradiction occurs. Therefore, in such a case, the addition angle α is corrected to a value equal to or less than the rotor angular velocity ωF (in this embodiment, a value equal to the rotor angular velocity ωF). Of course, the addition angle α may be corrected to a value smaller than the rotor angular velocity ωF (for example, a value smaller by a predetermined value (a value smaller than the change limit value A)).

さらに図8Bの処理では、検出操舵トルクTが指示操舵トルクTよりも小さい場合(ステップS11A:YES)において、加算角αがロータ角速度ωFに変化制限値Aを加算した値よりも大きいときは(ステップS12:NO。ステップS14:YES)、加算角αを速度ωF+Aに補正することとしている(ステップS15)。これは、演算周期当たりのロータ角速度ωFよりも加算角αが過度に大きいと、加算角αを適値に収束させるのに時間がかかるからである。また、検出トルクTが指示トルクTよりも大きい場合において、(ステップS16A:YES)において、加算角αがロータ角速度ωFから変化制限値Aを減算した値よりも小さいときは(ステップS17:NO。ステップS18:YES)、加算角αをωF−Aに補正することとしている(ステップS19)。これは、演算周期当たりのロータ角変位に相当する速度ωFよりも加算角αが過度に小さいと、加算角を適値に収束させるのに時間がかかる。このような補正を行うことにより、加算角αが適値に収束しやすくなるから、制御の安定化を図ることができ、制御異常が生じたときでも正常状態への復帰を効果的に促すことができる。 Further, in the process of FIG. 8B, when the detected steering torque T is smaller than the command steering torque T * (step S11A: YES), when the addition angle α is larger than the value obtained by adding the change limit value A to the rotor angular velocity ωF. (Step S12: NO. Step S14: YES), the addition angle α is corrected to the speed ωF + A (step S15). This is because if the addition angle α is excessively larger than the rotor angular velocity ωF per calculation cycle, it takes time to converge the addition angle α to an appropriate value. When the detected torque T is larger than the command torque T * (step S16A: YES), if the addition angle α is smaller than the value obtained by subtracting the change limit value A from the rotor angular velocity ωF (step S17: NO) (Step S18: YES), the addition angle α is corrected to ωF-A (Step S19). This is because if the addition angle α is excessively smaller than the speed ωF corresponding to the rotor angular displacement per calculation cycle, it takes time to converge the addition angle to an appropriate value. By performing such correction, the addition angle α easily converges to an appropriate value, so that the control can be stabilized and the return to the normal state can be effectively promoted even when a control abnormality occurs. Can do.

このような処理が行われることによって、検出操舵トルクTが指示操舵トルクTよりも小さいときには、ωF+A≧α≧ωFの範囲に加算角αが制限され、検出操舵トルクTが指示操舵トルクTよりも大きいときには、ωF≧α≧ωF−Aの範囲に加算角αが制限される。こうして、加算角αは、ロータ角速度ωFに応じた妥当な値をとることができる。 By performing such processing, when the detected steering torque T is smaller than the commanded steering torque T * , the addition angle α is limited to the range of ωF + A ≧ α ≧ ωF, and the detected steering torque T becomes the commanded steering torque T *. Is larger, the addition angle α is limited to a range of ωF ≧ α ≧ ωF−A. Thus, the addition angle α can take a reasonable value according to the rotor angular velocity ωF.

図9は、誘起電圧推定部28および回転角推定部29の構成を説明するためのブロック図である。誘起電圧推定部28は、二相検出電流Iαβと二相指示電圧Vαβ とに基づいて、モータ3の誘起電圧を推定する。より具体的には、誘起電圧推定部28は、モータ3の数学モデルであるモータモデルに基づき、モータ3の誘起電圧を外乱として推定する外乱オブザーバとしての形態を有している。モータモデルは、たとえば、(R+pL)−1と表すことができる。ただし、Rは電機子巻線抵抗、Lはαβ軸インダクタンス、pは微分演算子である。モータ3には、二相指示電圧Vαβ と誘起電圧Eαβ(α軸誘起電圧Eαおよびβ軸誘起電圧Eβ)とが印加されると考えることができる。 FIG. 9 is a block diagram for explaining the configuration of the induced voltage estimation unit 28 and the rotation angle estimation unit 29. The induced voltage estimation unit 28 estimates the induced voltage of the motor 3 based on the two-phase detection current I αβ and the two-phase command voltage V αβ * . More specifically, the induced voltage estimation unit 28 has a form as a disturbance observer that estimates the induced voltage of the motor 3 as a disturbance based on a motor model that is a mathematical model of the motor 3. The motor model can be expressed as, for example, (R + pL) −1 . Here, R is an armature winding resistance, L is an αβ axis inductance, and p is a differential operator. It can be considered that the two-phase command voltage V αβ * and the induced voltage E αβ (α-axis induced voltage E α and β-axis induced voltage E β ) are applied to the motor 3.

誘起電圧推定部28は、二相検出電流Iαβを入力としてモータ電圧を推定する逆モータモデル(モータモデルの逆モデル)65と、この逆モータモデル65によって推定されるモータ電圧と二相指示電圧Vαβ との偏差を求める電圧偏差演算部66とで構成することができる。電圧偏差演算部66は、二相指示電圧Vαβ に対する外乱を求めることになるが、図9から明らかなとおり、この外乱は誘起電圧Eαβに相当する推定値E^αβ(α軸誘起電圧推定値E^αおよびβ軸誘起電圧推定値E^β(以下、まとめて「推定誘起電圧E^αβ」という。)になる。逆モータモデル65は、たとえば、R+pLで表される。 The induced voltage estimation unit 28 receives the two-phase detection current I αβ as an input and estimates a motor voltage, which is an inverse motor model (inverse model of the motor model) 65, a motor voltage estimated by the inverse motor model 65, and a two-phase indication voltage A voltage deviation calculation unit 66 for obtaining a deviation from V αβ * may be used. The voltage deviation calculator 66 obtains a disturbance with respect to the two-phase indicating voltage V αβ * . As is apparent from FIG. 9, this disturbance is an estimated value E ^ αβ (α-axis induced voltage corresponding to the induced voltage E αβ. The estimated value E ^ α and the β-axis induced voltage estimated value E ^ β (hereinafter collectively referred to as “estimated induced voltage E ^ αβ ”) The reverse motor model 65 is represented by R + pL, for example.

誘起電圧Eαβは、次の(6)式で表すことができる。ただし、Kは誘起電圧定数、θはロータ角、ωはロータ回転角速度である。 The induced voltage E αβ can be expressed by the following equation (6). However, K E is the induced voltage constant, the theta M rotor angle, omega is the rotor rotational angular speed.

Figure 0005440845
Figure 0005440845

したがって、推定誘起電圧E^αβが求まれば、次の(7)式に従って、推定回転角θが求まる。この演算が、回転角推定部29によって行われる。 Therefore, if the estimated induced voltage E ^ .alpha..beta is determined, according to the following equation (7), it is obtained estimated rotational angle theta E. This calculation is performed by the rotation angle estimation unit 29.

Figure 0005440845
Figure 0005440845

図10は、ロータ角速度補正部42の構成を説明するためのブロック図である。ロータ角速度補正部42は、指示電流値監視部71と、電流急変前推定速度保持部72と、第1の乗算部73と、第2の乗算部74と、加算部75とを備えている。
指示電流値監視部71は、γ軸指示電流値Iγ の演算周期当たりの変化量ΔIγ を監視し、電流急変前推定速度保持部72、第1の乗算部73および第2の乗算部74を制御する。電流急変前推定速度保持部72は、指示電流値監視部71によってγ軸指示電流値Iγ が急変したことが検出されたときに、その直前に速度推定用オブザーバ43によって演算されたロータ角速度ωnを、電流急変前推定速度ω0として保持する。第1の乗算部73は、速度推定用オブザーバ43によって演算されたロータ角速度ωnに、指示電流値監視部71によって制御される重み係数ξ(0≦ξ≦1)を乗算する。第2の乗算部74は、電流急変前推定速度保持部72に保持されている電流急変前推定速度ω0に、重み(1−ξ)を乗算する。加算部75は、第1の乗算部73の乗算結果と、第2の乗算部74の乗算結果とを加算することにより、最終的なロータ角速度ωFを算出する。なお、指示電流値監視部71は、γ軸指示電流値Iγ の変化量ΔIγ が所定のしきい値Th以上となったときに、γ軸指示電流値Iγ が急変したことを検出する。
FIG. 10 is a block diagram for explaining the configuration of the rotor angular velocity correction unit 42. The rotor angular velocity correction unit 42 includes an instruction current value monitoring unit 71, a pre-current sudden change estimated speed holding unit 72, a first multiplication unit 73, a second multiplication unit 74, and an addition unit 75.
The command current value monitoring unit 71 monitors the amount of change ΔI γ * per calculation cycle of the γ-axis command current value I γ * , and the estimated speed holding unit 72 before the sudden current change, the first multiplication unit 73, and the second multiplication. The unit 74 is controlled. The pre-current sudden change estimated speed holding unit 72, when the command current value monitoring unit 71 detects that the γ-axis command current value I γ * has suddenly changed, the rotor angular speed calculated by the speed estimation observer 43 immediately before that. ωn is held as the pre-current sudden change estimated speed ω0. The first multiplication unit 73 multiplies the rotor angular velocity ωn calculated by the speed estimation observer 43 by a weighting coefficient ξ (0 ≦ ξ ≦ 1) controlled by the command current value monitoring unit 71. The second multiplying unit 74 multiplies the estimated speed before current sudden change ω0 held in the estimated speed holding part before sudden current change 72 by the weight (1-ξ). The adding unit 75 calculates the final rotor angular velocity ωF by adding the multiplication result of the first multiplication unit 73 and the multiplication result of the second multiplication unit 74. Note that the command current value monitoring unit 71, gamma when * -axis command current value I gamma * change amount [Delta] I gamma is equal to or greater than a predetermined threshold value Th, gamma that * -axis command current value I gamma is suddenly changed Is detected.

つまり、ロータ角速度補正部42は、γ軸指示電流値Iγ が急変する直前に速度推定用オブザーバ43によって演算されたロータ角速度をω0、γ軸指示電流値Iγ が急変した後に速度推定用オブザーバ43によって演算されたロータ角速度をωn、重み係数をξとすると、最終的なロータ角速度ωFを、次の(8)式に基づいて演算する。
ωF=ω0・(1−ξ)+ωn・ξ …(8)
重み係数ξは、通常は1に設定されている。γ軸指示電流値Iγ が急変したことが検出されたときには、重み係数ξは0に設定された後、1となるまで漸増される。
In other words, the rotor angular velocity correction unit 42, the speed estimated rotor angular velocity calculated by the velocity estimation observer 43 just before the gamma -axis command current value I gamma * suddenly changed .omega.0, after * gamma -axis command current value I gamma is suddenly changed If the rotor angular velocity calculated by the observer 43 is ωn and the weighting coefficient is ξ, the final rotor angular velocity ωF is calculated based on the following equation (8).
ωF = ω0 · (1-ξ) + ωn · ξ (8)
The weighting coefficient ξ is normally set to 1. When it is detected that the γ-axis command current value I γ * has suddenly changed, the weighting coefficient ξ is set to 0 and then gradually increased to 1.

図11は、ロータ角速度補正部42によるロータ角速度補正処理を説明するためのフローチャートである。このロータ角速度補正処理は、演算周期毎に繰り返される。重み係数ξの初期値は、1である。
まず、γ軸指示電流値Iγ の急変に基づく補正処理が実行中であることを記憶するためのフラグFがセット(F=1)されているか否かが判別される(ステップS21)。このフラグFの初期値は0である。フラグFがセットされてないときには(ステップS21:NO)、γ軸指示電流値Iγ の演算周期当たりの変化量ΔIγ が所定のしきい値Th以上であるか否かが判別される(ステップS22)。変化量ΔIγ がしきい値Th未満である場合には(ステップS22:NO)、前記式(8)に基づいて、最終的なロータ角速度ωFが算出される(ステップS23)。この場合には、重み係数ξは1となっているため、ωF=ωnとなる。つまり、速度推定用オブザーバ43によって演算されたロータ角速度ωnが、そのまま最終的なロータ角速度ωFとして出力される。ステップS23の処理が行なわれると、今演算周期での処理が終了する。
FIG. 11 is a flowchart for explaining the rotor angular velocity correction processing by the rotor angular velocity correction unit 42. This rotor angular velocity correction process is repeated every calculation cycle. The initial value of the weighting coefficient ξ is 1.
First, it is determined whether or not a flag F for storing that correction processing based on a sudden change in the γ-axis command current value I γ * is being executed is set (F = 1) (step S21). The initial value of this flag F is 0. When the flag F is not set (step S21: NO), it is determined whether or not the change amount ΔI γ * per calculation cycle of the γ-axis command current value I γ * is greater than or equal to a predetermined threshold Th. (Step S22). When the change amount ΔI γ * is less than the threshold value Th (step S22: NO), the final rotor angular speed ωF is calculated based on the equation (8) (step S23). In this case, since the weight coefficient ξ is 1, ωF = ωn. That is, the rotor angular speed ωn calculated by the speed estimation observer 43 is output as it is as the final rotor angular speed ωF. When the process of step S23 is performed, the process in the current calculation cycle ends.

前記ステップS22において、γ軸指示電流値Iγ の演算周期当たりの変化量ΔIγ がしきい値Th以上であると判別された場合には(ステップS22:YES)、γ軸指示電流値Iγ が急変したと判別され、フラグFがセット(F=1)される(ステップS24)。また、重み係数ξが0に設定される(ステップS25)。また、1演算周期前において速度推定用オブザーバ43によって演算されたロータ角速度ωnが、電流急変前推定速度ω0として設定される(ステップS26)。 When it is determined in step S22 that the change amount ΔI γ * per calculation cycle of the γ-axis command current value I γ * is equal to or greater than the threshold value Th (step S22: YES), the γ-axis command current value is determined. It is determined that I γ * has changed suddenly, and flag F is set (F = 1) (step S24). Further, the weight coefficient ξ is set to 0 (step S25). Further, the rotor angular speed ωn calculated by the speed estimation observer 43 before one calculation cycle is set as the pre-current sudden change estimated speed ω0 (step S26).

そして、前記式(8)に基づいて、最終的なロータ角速度ωFが算出される(ステップS27)。ステップS26からS27に移行した場合には、重み係数ξは0となっているため、ωF=ω0となる。つまり、ステップS26からS27に移行した場合には、1演算周期前において速度推定用オブザーバ43によって演算されたロータ角速度ωn(電流急変前推定速度ω0)が、最終的なロータ角速度ωFとして用いられる。   Then, the final rotor angular velocity ωF is calculated based on the equation (8) (step S27). When the process proceeds from step S26 to S27, the weighting coefficient ξ is 0, so ωF = ω0. That is, when the process proceeds from step S26 to S27, the rotor angular speed ωn (estimated speed ω0 before sudden current change) calculated by the speed estimation observer 43 one calculation period before is used as the final rotor angular speed ωF.

この後、重み係数ξが、所定の増分Δξ(0<Δξ<1)だけ増加される(ステップS28)。この際、重み係数ξが増分Δξだけ増加された結果、重み係数ξが1を超える場合には、ξ=1とされる。次に、重み係数ξが1に達したか否かが判別される(ステップS29)。そして、重み係数ξが1に達していなければ(ステップS29:NO)、今演算周期での処理が終了する。一方、重み係数ξが1に達していれば、フラグFがリセット(F=0)された後(ステップS30)、今演算周期での処理が終了する。   Thereafter, the weighting coefficient ξ is increased by a predetermined increment Δξ (0 <Δξ <1) (step S28). At this time, when the weighting coefficient ξ is increased by the increment Δξ and the weighting coefficient ξ exceeds 1, ξ = 1. Next, it is determined whether or not the weight coefficient ξ has reached 1 (step S29). If the weighting coefficient ξ has not reached 1 (step S29: NO), the processing in the current calculation cycle ends. On the other hand, if the weighting coefficient ξ has reached 1, after the flag F is reset (F = 0) (step S30), the processing in the current calculation cycle ends.

前記ステップS21において、フラグFがセットされていると判別された場合には(ステップS21:YES)、ステップS27に移行する。ステップS27では、前記式(8)に基づいて、最終的なロータ角速度ωFが算出される。ステップS21からS27に移行した場合には、重み係数ξは0<ξ<1となっているため、ωFは、ωnに重みξが乗算された値と、ω0に重み(1−ξ)が乗算された値との和となる。   If it is determined in step S21 that the flag F is set (step S21: YES), the process proceeds to step S27. In step S27, the final rotor angular velocity ωF is calculated based on the equation (8). When the process proceeds from step S21 to S27, since the weighting coefficient ξ is 0 <ξ <1, ωF is a value obtained by multiplying ωn by the weight ξ and ω0 by a weight (1-ξ). It is the sum of the calculated values.

なお、重み係数ξは、時間の経過に伴って1まで漸増されるため、ωnに乗算される重みξが漸増し、ω0に乗算される重み(1−ξ)が漸減する。つまり、γ軸指示電流値Iγ が急変した場合には、その直後においてはその急変前に速度推定用オブザーバ43によって演算されたロータ角速度ω0に大きな重みを置いて最終的なロータ角速度ωFが求められ、その後は徐々に、速度推定用オブザーバ43によって演算されるロータ角速度ωnの重みを大きくして最終的なロータ角速度ωFが求められる。このような最終的なロータ角速度ωFの演算方法は、速度推定用オブザーバ43によって演算されるロータ角速度ωnの精度(推定精度)が、γ軸指示電流値Iγ の急変時に一時的に悪化するものの、その後は、徐々に回復していくことに適合している。このため、ロータ角速度補正部42によって演算される最終的なロータ角速度ωFは、速度推定用オブザーバ43によって演算されるロータ角速度ωnに比べて精度の高いものとなる。 Since the weight coefficient ξ is gradually increased to 1 as time passes, the weight ξ multiplied by ωn is gradually increased and the weight (1-ξ) multiplied by ω0 is gradually decreased. That is, when the γ-axis command current value I γ * changes suddenly, immediately after that, the final rotor angular velocity ωF is set with a large weight on the rotor angular velocity ω0 calculated by the speed estimation observer 43 before the sudden change. After that, the weight of the rotor angular speed ωn calculated by the speed estimation observer 43 is gradually increased to obtain the final rotor angular speed ωF. In such a final calculation method of the rotor angular velocity ωF, the accuracy (estimation accuracy) of the rotor angular velocity ωn calculated by the speed estimation observer 43 temporarily deteriorates when the γ-axis command current value I γ * changes suddenly. However, after that, it is suitable for gradually recovering. Therefore, the final rotor angular speed ωF calculated by the rotor angular speed correction unit 42 is more accurate than the rotor angular speed ωn calculated by the speed estimation observer 43.

たとえば、図12(a)に示すように、時点t1においてγ軸指示電流値Iγ が急変したため、速度推定用オブザーバ43によって演算されたロータ角速度ωnが実線で示すように変化したとする。つまり、γ軸指示電流値Iγ が急変すると、速度推定用オブザーバ43の速度推定精度が悪化し、速度推定用オブザーバ43によって演算されたロータ角速度ωnは信頼性のないものとなる。 For example, as shown in FIG. 12A, it is assumed that the rotor angular speed ωn calculated by the speed estimation observer 43 changes as indicated by a solid line because the γ-axis command current value I γ * changes suddenly at time t1. That is, when the γ-axis command current value I γ * changes suddenly, the speed estimation accuracy of the speed estimation observer 43 deteriorates, and the rotor angular speed ωn calculated by the speed estimation observer 43 becomes unreliable.

この場合には、重み係数ξは、図12(b)に折れ線L1で示すように、時点t1において1から0に変化し、その後、漸増していき、時点t2で1となる。つまり、重み係数ξは、期間Tにわたって、0から1まで漸増する。したがって、ロータ角速度補正部42によって演算される最終的なロータ角速度ωFは、図12(a)に破線で示すように、時点t1では、その直前に速度推定用オブザーバ43によって演算されたロータ角速度ωnと等しくなり、その後に速度推定用オブザーバ43によって演算されるロータ角速度ωnに徐々に近づいていく。そして、時点t2では、最終的なロータ角速度ωFは、速度推定用オブザーバ43によって演算されるロータ角速度ωnと等しくなる。   In this case, the weighting coefficient ξ changes from 1 to 0 at time t1, as shown by a broken line L1 in FIG. 12B, and then gradually increases to 1 at time t2. That is, the weight coefficient ξ gradually increases from 0 to 1 over the period T. Accordingly, the final rotor angular speed ωF calculated by the rotor angular speed correction unit 42 is the rotor angular speed ωn calculated by the speed estimation observer 43 immediately before time t1, as shown by a broken line in FIG. And then gradually approaches the rotor angular speed ωn calculated by the speed estimation observer 43. At the time point t2, the final rotor angular speed ωF becomes equal to the rotor angular speed ωn calculated by the speed estimation observer 43.

なお、γ軸指示電流値Iγ が急変した後のロータ角速度ωnの最初の極値と急変直前のロータ角速度ω0との差の絶対値Dに基づいて、重み係数ξの演算周期当たりの増分Δξを可変制御するようにしてもよい。つまり、絶対値Dが大きいほど、ロータ角速度の補正期間が長くなるように、重み係数ξの演算周期当たりの増分Δξを小さくする。絶対値Dに応じて増分Δξが規定値(期間Tで0から1まで変化するときの増分Δξ)より小さくされると、重み係数ξは、たとえば、図12(b)に破線L2で示すように変化し、ロータ角速度の補正期間が長くなる。 In addition, based on the absolute value D of the difference between the first extreme value of the rotor angular velocity ωn after the γ-axis command current value I γ * suddenly changes and the rotor angular velocity ω0 immediately before the sudden change, the increment per operation cycle of the weighting coefficient ξ Δξ may be variably controlled. That is, as the absolute value D increases, the increment Δξ per operation period of the weighting coefficient ξ is reduced so that the rotor angular speed correction period becomes longer. When the increment Δξ is made smaller than the specified value (increment Δξ when changing from 0 to 1 in the period T) according to the absolute value D, the weighting coefficient ξ is, for example, as shown by the broken line L2 in FIG. The rotor angular speed correction period becomes longer.

以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。たとえば、前述の実施形態では、ロータ角速度補正部42は、指示電流値(γ軸指示電流値Iγ )を監視し、指示電流値が急変した場合に、速度推定用オブザーバ43によって演算されるロータ角速度ωnを補正している。しかし、ロータ角速度補正部42は、前述した補正に加えてまたはその補正に代えて、電流検出部13によって検出される検出電流値(モータ3の各相のステータ巻線51,52,53に流れる相電流IUVWの検出値またはその座標変換値Iαβ)を監視し、検出電流値が急変した場合に、速度推定用オブザーバ43によって演算されるロータ角速度ωnを補正するようにしてもよい。検出電流値は、たとえば、路面からの外乱によって急変する場合がある。 As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention can also be implemented with another form. For example, in the above-described embodiment, the rotor angular velocity correction unit 42 monitors the command current value (γ-axis command current value I γ * ), and is calculated by the speed estimation observer 43 when the command current value suddenly changes. The rotor angular velocity ωn is corrected. However, the rotor angular velocity correction unit 42, in addition to or instead of the above-described correction, detects the current value detected by the current detection unit 13 (flows through the stator windings 51, 52, 53 of each phase of the motor 3). The detected value of the phase current I UVW or its coordinate conversion value I αβ ) may be monitored, and the rotor angular speed ωn calculated by the speed estimation observer 43 may be corrected when the detected current value changes suddenly. The detected current value may change suddenly due to disturbance from the road surface, for example.

また、前述の実施形態では、回転角センサを備えずに、専らセンサレス制御によってモータ3を駆動する構成について説明したが、レゾルバ等の回転角センサを備え、この回転角センサの故障時に前述のようなセンサレス制御を行う構成としてもよい。これにより、回転角センサの故障時にもモータ3の駆動を継続できるから、操舵補助を継続できる。
この場合、回転角センサを用いるときには、指示電流値生成部31において、操舵トルクおよび車速に応じて、所定のアシスト特性に従ってδ軸指示電流値Iδ を発生させるようにすればよい。
In the above-described embodiment, the configuration in which the motor 3 is driven exclusively by sensorless control without the rotation angle sensor has been described. However, the rotation angle sensor such as a resolver is provided, and when the rotation angle sensor fails, as described above. It is good also as a structure which performs a sensorless control. Thereby, since the drive of the motor 3 can be continued even when the rotation angle sensor fails, the steering assist can be continued.
In this case, when using the rotation angle sensor, the command current value generation unit 31 may generate the δ-axis command current value I δ * according to the predetermined assist characteristic according to the steering torque and the vehicle speed.

さらに、前述の実施形態では、電動パワーステアリング装置にこの発明が適用された例について説明したが、この発明は、電動ポンプ式油圧パワーステアリング装置のためのモータの制御や、パワーステアリング装置以外にも、ステア・バイ・ワイヤ(SBW)システム、可変ギヤレシオ(VGR)ステアリングシステムその他の車両用操舵装置に備えられたブラシレスモータの制御のために用いることができる。むろん、車両用操舵装置に限らず、他の用途のモータの制御のためにも本発明のモータ制御装置を適用できる。   Further, in the above-described embodiment, the example in which the present invention is applied to the electric power steering apparatus has been described. However, the present invention is not limited to the motor control for the electric pump type hydraulic power steering apparatus or the power steering apparatus. It can be used for control of a brushless motor provided in a steer-by-wire (SBW) system, a variable gear ratio (VGR) steering system and other vehicle steering devices. Of course, the motor control device of the present invention can be applied not only to the vehicle steering device but also to control a motor for other purposes.

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。   In addition, various design changes can be made within the scope of matters described in the claims.

1…トルクセンサ、3…モータ、5…モータ制御装置、11…マイクロコンピュータ、26…制御角演算部、43…速度推定用オブザーバ、50…ロータ、51,52,53…ステータ巻線、55…ステータ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Torque sensor, 3 ... Motor, 5 ... Motor control apparatus, 11 ... Microcomputer, 26 ... Control angle calculating part, 43 ... Observer for speed estimation, 50 ... Rotor, 51, 52, 53 ... Stator winding, 55 ... Stator

Claims (3)

ロータと、このロータに対向するステータとを備えたモータを制御するためのモータ制御装置であって、
制御上の回転角である制御角に従う回転座標系の軸電流値で前記モータを駆動する電流駆動手段と、
前記制御角に加算すべき加算角を演算する加算角演算手段と、
所定の演算周期毎に、前記加算角演算手段によって演算された加算角を制御角の前回値に加算することによって制御角の今回値を求める制御角演算手段と、
前記モータの駆動値に基づいて、所定時間間隔毎に前記ロータの角速度を演算する角速度演算手段と、
前記モータの駆動値の変化量が所定値以上であるか否かを判定する判定手段と、
前記モータの駆動値の変化量が前記所定値以上になった場合には、前記駆動値の変化量が前記所定値以上になる直前に前記角速度演算手段によって演算されたロータ角速度と、前記駆動値の変化量が前記所定値以上になった後に前記角速度演算手段によって演算されるロータ角速度に応じて、最終的なロータ角速度を演算する角速度補正手段と、
前記角速度補正手段によって演算された最終的なロータ角速度に基づいて、前記加算角を補正する加算角補正手段と、を含むモータ制御装置。
A motor control device for controlling a motor including a rotor and a stator facing the rotor,
Current driving means for driving the motor with an axial current value of a rotating coordinate system according to a control angle that is a control rotation angle;
An addition angle calculation means for calculating an addition angle to be added to the control angle;
Control angle calculation means for obtaining the current value of the control angle by adding the addition angle calculated by the addition angle calculation means to the previous value of the control angle for each predetermined calculation cycle;
An angular velocity calculating means for calculating the angular velocity of the rotor at predetermined time intervals based on the driving value of the motor;
Determination means for determining whether or not the amount of change in the drive value of the motor is equal to or greater than a predetermined value;
When the change amount of the drive value of the motor becomes equal to or greater than the predetermined value, the rotor angular velocity calculated by the angular velocity calculation means immediately before the change amount of the drive value becomes equal to or greater than the predetermined value, and the drive value Angular velocity correction means for calculating a final rotor angular speed in accordance with the rotor angular speed calculated by the angular speed calculation means after the change amount of
A motor control device comprising: an addition angle correction unit that corrects the addition angle based on a final rotor angular velocity calculated by the angular velocity correction unit.
前記角速度補正手段は、前記駆動値の変化量が前記所定値以上になる直前に前記角速度演算手段によって演算されたロータ角速度をω0、前記駆動値の変化量が前記所定値以上になった後に前記角速度演算手段によって演算されるロータ角速度をωn、前記駆動値が所定値以上になった時点で0に設定され、その後1まで漸増される重みをξとして、最終的なロータ角速度ωFを、次式(a)に基づいて演算するものである、請求項1に記載のモータ制御装置。
ωF=ω0・(1−ξ)+ωn・ξ …(a)
The angular velocity correction means sets the angular velocity of the rotor calculated by the angular velocity calculation means to ω0 immediately before the change amount of the drive value becomes equal to or greater than the predetermined value, and the change amount of the drive value becomes equal to or greater than the predetermined value. The final rotor angular velocity ωF is expressed by the following equation, where ωn is the rotor angular velocity calculated by the angular velocity calculating means, 0 is set when the driving value becomes a predetermined value or more, and ξ is a weight gradually increased to 1. The motor control device according to claim 1, wherein the calculation is based on (a).
ωF = ω0 · (1-ξ) + ωn · ξ (a)
車両の舵取り機構に駆動力を付与するモータと、
前記モータを制御する請求項1または2記載のモータ制御装置とを含む、車両用操舵装置。
A motor for applying a driving force to the steering mechanism of the vehicle;
A vehicle steering apparatus, comprising: the motor control apparatus according to claim 1, which controls the motor.
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