JP5842482B2 - モータ制御装置および電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
上記構成によれば、ラックエンド端付近で、ローパスフィルタのゲインが大きくなるので、モータ回転角速度の応答性および追従性が向上する。その結果、非干渉制御の応答性および追従性が向上し、ラックエンド端への衝突が緩和される。
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100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100は、車両のステアリングホイール(図示せず)に加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサ7と、車両の速度を検出する車速センサ8と、車両の舵取り機構3に操舵補助力を与えるモータ1と、このモータ1を駆動制御するモータ制御装置10とを備えている。モータ制御装置10は、トルクセンサ7が検出する操舵トルクおよび車速センサ8が検出する車速に応じてモータ1を駆動することによって、操舵状況に応じた適切な操舵補助を実現する。モータ1は、たとえば、3相ブラシレスDCモータである。
電流検出部11はモータ1の電機子巻線を流れる電流を検出する。本実施形態の電流検出部11は、3相の電機子巻線における相電流をそれぞれ検出する電流検出器11u,11v,11wと、電流検出器11u,11v,11wによる電流検出信号をA/D(アナログ/デジタル)変換するA/D変換器11u′,11v′,11w′を有する。
基本目標電流演算部15は、トルクセンサ7により検知される操舵トルクと、車速センサ8により検出される車速とに基づいて、モータ1の基本目標電流I*を演算する。基本目標電流I*は、たとえば、操舵トルクの大きさが大きいほど大きく、車速が小さいほど大きくなるように定められる。
dq軸電圧指令値演算部19は、d軸偏差ΔIdに対応するd軸電圧指令値Vd*とq軸偏差ΔIqに対応するq軸電圧指令値Vq*とを求める。
dq軸電圧指令値演算部19は、d軸PI演算部50、q軸PI演算部51、非干渉化演算部52、d軸減算部55、q軸加算部56、d軸リミッタ57、q軸リミッタ58、およびモータ回転角速度演算部59を有する。dq軸電圧指令値演算部19は、d軸偏差ΔIdを低減するように、d軸電流のPI演算(以下、d軸PI演算という)等に基づいてd軸電圧指令値Vd*を求めるとともに、q軸偏差ΔIqを低減するように、q軸電流のPI演算(以下、q軸PI演算という)等に基づいてq軸電圧指令値Vq*を求める。
そして、q軸PI演算部51は、q軸電流のPI演算によりq軸PI演算値Vq_piを演算し、このq軸PI演算値Vq_piをq軸加算部56に出力する。
まず、モータ回転角度θは、モータ回転角度/ローパスフィルタゲインマップ61に入力され、モータ回転角度θの大きさに応じて、ローパスフィルタゲインG0の値がマップ61から読み出される。そして、読み出されたローパスフィルタゲインG0の値は後段のローパスフィルタ63のゲインG0(80)となる。
また、モータ回転角度/ローパスフィルタゲインマップ61は、モータ回転角度θが所定値(ラックエンド端θ0)よりかなり離れた位置(ラック中点方向)では、小さなローパスフィルタゲインとなり、モータ回転角度θがラックエンド端θ0に近づくにつれて大きなローパスフィルタゲインとなる。
ローパスフィルタ63に入力されたモータ回転角速度ωβは、ローパスフィルタ63のゲインG0を乗算され、モータの回転角速度ω0となって、非干渉化演算部52に入力される。即ち、モータ回転角度θがラックエンド端θ0に近いほど、ローパスフィルタ63のゲインG0も大きくなり、ローパスフィルタ63の出力であるモータの回転角速度ω0の応答性および追従性は向上する。
また、ローパスフィルタ63は、下記1)式で表される。
y(n)=x(n-1)+G0*(x(n)-y(n-1)) 1)式
但し、y(n)はローパスフィルタ63の今回の出力値
y(n-1)はローパスフィルタ63の前回の出力値
x(n)はローパスフィルタ63の今回の入力値
x(n-1)はローパスフィルタ63の前回の入力値
G0はローパスフィルタ63のゲインである。
ローパスフィルタ63は、ゲインK1(62)から出力されたモータ回転角速度ωβを入力する。そして、ローパスフィルタ63は、入力されたモータ回転角速度ωβと、1次遅れ系74を経由したローパスフィルタ63の出力であるモータの回転角速度ω0を減算器75で減算する。次に、減算器75で減算された値には、モータ回転角度/ローパスフィルタゲインマップ61から出力されたゲインG0が乗算されて、1次遅れ系72を経由したローパスフィルタ63に入力されたモータ回転角速度ωβと、加算器73で加算される。そして、加算器73で加算された値がモータの回転角速度ω0として、非干渉化演算部52に出力される。
また、前述の実施形態では、電動パワーステアリング装置の駆動源としてのモータに本発明が適用された例について説明したが、この発明は、電動パワーステアリング装置以外の用途のモータの制御に対しても適用が可能である。とくに、サーボ系で応答性や追従性が要求される用途でのモータトルク制御に応用すると効果的である。
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。
10:モータ制御装置、11:電流検出部、12:CPU、13:駆動回路、
15:基本目標電流演算部、16:dq軸目標電流演算部、17:dq軸電流演算部、
18d:d軸偏差演算部、18q:q軸偏差演算部、19:dq軸電圧指令値演算部、
20:電圧指令値座標変換部、21:PWM変換部、
50:d軸PI演算部、51:q軸PI演算部、52:非干渉化演算部、
55:d軸減算部、56:q軸加算部、57:d軸リミッタ、58:q軸リミッタ、
59:モータ回転角速度演算部、60:微分器、
61:モータ回転角度/ローパスフィルタゲインマップ、62:ゲインK1、
63:ローパスフィルタ、70、72、74:1次遅れ系、71、75:減算器、
73:加算器、80:ゲインG0、100:電動パワーステアリング装置、
I*:基本目標電流、Iu,Iv,Iw:相電流、Id:d軸電流、Iq:q軸電流、
Id*:d軸目標電流、Iq*:q軸目標電流、ΔId:d軸偏差、ΔIq:q軸偏差、
Vd*:d軸電圧指令値、Vq*:q軸電圧指令値、印加電圧指令値:Vu*,Vv*,Vw*、Vd_pi:d軸PI演算値、Vq_pi:q軸PI演算値、
Vd_dc:d軸非干渉化制御量、Vq_dc:q軸非干渉化制御量、
θ:モータ回転角度、ωα、ωβ、ω0:モータ回転角速度、
Lq:q軸自己インダクタンス、Ld:d軸自己インダクタンス、
Φ:ロータの界磁の電機子巻線鎖交磁束数
Claims (1)
- モータ電圧指令値に基づいてモータを制御するモータ制御装置であって、
前記モータの回転角度を検出するモータ回転角度検出手段と、
前記モータ回転角度検出手段により検出されたモータ回転角度を微分してモータ回転角速度を演算するモータ回転角速度演算手段と、
前記モータ回転角速度演算手段により演算されたモータ回転角速度を信号処理するローパスフィルタと、
前記モータ回転角度検出手段により検出されたモータの回転角度と、前記ローパスフィルタのゲインの関係を示すマップと、
前記モータの回転角度に対応した前記ローパスフィルタのゲインの関係を示すマップにより演算された値により、前記ローパスフィルタのゲインを変更するローパスフィルタゲイン変更手段と、
前記マップは、前記モータの回転角度がラックエンド端よりかなり離れたラック中点方向では、小さな前記ローパスフィルタのゲインとなり、前記モータの回転角度がラックエンド端に近づくにつれて大きな前記ローパスフィルタのゲインとなっており、
前記ローパスフィルタゲイン変更手段によりゲインが変更されたローパスフィルタに基づいて出力されるモータ回転角速度に基づき、前記モータの速度起電力により発生する電流を相殺するように、前記モータ電圧指令値を定める非干渉制御を実行すること、を特徴とするモータ制御装置を備えた電動パワーステアリング装置。
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