JP6287767B2 - モータ制御装置 - Google Patents
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Description
[本実施形態の構成]
<全体構成>
本実施形態の電動ステアリングシステム1は、ドライバによるハンドル(ステアリング)2の操作をモータ6によってアシストするアシスト制御、および走行レーンに設定された目標コースに沿った自動操舵をモータ6によって実現する目標追従制御(ここではレーンキープ制御や自動走行時の操舵制御等)を実行するものである。
EPS−ECU15は、図2に示すように、アシスト制御演算部20、目標追従制御演算部30、振動抑制制御演算部40、加算器50、減算器55、モータ駆動回路60を備えている。アシスト制御演算部20は、アシスト指令ACを生成する。
減算器55は、追従指令TCから補正指令CCを減算した補正後の追従指令TCを生成する。加算器50は、アシスト指令ACと補正後の追従指令TCを加算することによりモータを駆動するための電流指令値となる駆動指令DCを生成する。
モータ駆動回路60は、駆動指令DCに基づき、駆動指令DCに対応したトルク(アシストトルクおよび自動操舵トルク)が操舵軸に付与されるようにモータ6へ駆動電圧Vdを印加する。具体的には、駆動指令DCを目標電流とし、モータ6に流れる通電電流Imが目標電流と一致するように駆動電圧Vdをフィードバック制御することで、操舵軸に対して所望のトルクを発生させる。なお、このようなモータ駆動回路60は公知の技術(例えば、特開2013−52793号公報参照)であるため、その詳細についての説明は省略する。
アシスト制御演算部20は、操舵トルクTs、モータ回転角速度ω、車速Vに基づき、アシスト指令ACを生成する。アシスト指令ACは、路面反力(路面負荷)に応じた伝達感や、操舵状態に応じたフィール等が実現されるようにハンドル2の操作をアシストするためのトルクである。
目標追従制御演算部30は、目標角度θ*、モータ回転角(以下「実角度」ともいう)θに基づき、追従指令TCを生成する。追従指令TCとは、実角度θを目標角度θ*に追従させるのに必要な自動操舵トルクを発生させるための電流指令値を表す。
<<振動抑制制御演算部>>
振動抑制制御演算部40は、図3に示すように、共振抑制演算部41と、ねじれ抑制演算部43と、加算部45とを備えている。共振抑制演算部41は、操舵トルクTsの振動を抑制することで、制御対象100のステアメカ共振によるステアリング振動を抑制する。
なお、アシストトルクTaの周波数特性は、図7に示すように、操舵トルクTsの共振周波数よりも高い周波数帯域においてゲインが極大となる共振点([B]参照)を有するようにしてもよい。また、アシストトルクTaの周波数特性は、図8に示すように、操舵トルクTsの共振周波数よりも低い周波数帯域においてゲインが極大となる共振点([C]参照)を有するようにしてもよい。
次に、加算部45は、共振抑制演算部41により出力された補正トルクC1と、ねじれ抑制演算部43により出力された補正トルクC2とを加算した、補正トルクCCを生成し、出力する。
本発明の電動ステアリングシステム1において、アシスト制御演算部20は、操舵トルクの検出値に応じてドライバの操舵負荷を軽減するアシストトルクを発生させるためのアシスト指令を生成する。また、目標追従制御演算部30は、操舵に関わる物理量の目標値を取得し、この目標値に物理量の検出値を追従させる自動操舵トルクを発生させるための追従指令を生成する。
このような電動ステアリングシステム1によれば、操舵トルクを用いたフィードバック制御によってステアリングの共振を抑制することができる。
また、電動ステアリングシステム1において振動抑制制御演算部40は、伝達特性の共振周波数よりも低周波側に1または複数の共振点を有するよう振動補正トルクを設定する。
また、電動ステアリングシステム1において振動抑制制御演算部40(ねじれ抑制演算部43)は、伝達特性に基づいて出力トルクにより生じる操舵トルクを抑制するための操舵補正トルクを演算し、この操舵補正トルクを発生させるための操舵補正指令を生成する。そして、モータ駆動回路60は、アシスト指令、追従指令、振動補正指令および操舵補正指令の加算値に従って、モータ6を駆動させる。
また、電動ステアリングシステム1において振動抑制制御演算部40は、モータの回転角、モータの角速度、モータの角加速度の少なくとも何れかを表すモータ状態を用いて、振動補正トルクを演算する。
このような電動ステアリングシステム1によれば、操舵補正トルクを演算する際に車両の特性も用いるので、より適切な操舵補正トルクを求めることができる。
本発明は、上記の実施形態によって何ら限定して解釈されない。また、上記の実施形態の説明で用いる符号を特許請求の範囲にも適宜使用しているが、各請求項に係る発明の理解を容易にする目的で使用しており、各請求項に係る発明の技術的範囲を限定する意図ではない。上記実施形態における1つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を1つの構成要素に統合させたりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を、課題を解決できる限りにおいて省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加または置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。
このような電動ステアリングシステム1によれば、車両の走行状態に応じて値を変化させるので、車両の走行状態に対応した適切な操舵補正トルクを求めることができる。また、車速、路面反力、路面抵抗、外気温の何れかの変化に応じて適切な操舵補正トルクを求めることができる。
上記実施形態におけるアシスト制御演算部20は本発明でいうアシスト制御手段に相当し、上記実施形態における目標追従制御演算部30は本発明でいう追従制御手段に相当する。また、上記実施形態における振動抑制制御演算部40(共振抑制演算部41)は本発明でいう振動補正制御手段に相当し、上記実施形態における振動抑制制御演算部40(ねじれ抑制演算部43)は本発明でいうトルク補正制御手段に相当する。
Claims (13)
- 指令値に従って駆動され、舵角を変位させるモータ(6)により出力される出力トルクを制御対象(100)に入力し、前記制御対象から出力される操舵トルクに基づいて、前記指令値を生成するモータ制御装置であって、
前記操舵トルクの検出値に応じて操舵負荷を軽減するアシストトルクを前記モータに発生させるためのアシスト指令を生成するアシスト制御手段(20)と、
操舵に関わる物理量の目標値を取得し、該目標値に前記物理量の検出値を追従させる自動操舵トルクを前記モータに発生させるための追従指令を生成する追従制御手段(30)と、
前記制御対象に入力される前記出力トルクと前記制御対象から出力される前記操舵トルクとの関係を表す伝達特性に基づいて演算した結果である前記出力トルクに応じた大きさの振動を抑制する振動補正トルクを前記モータが発生させるための振動補正指令を生成する振動補正制御手段(40:41)と、
前記アシスト指令、前記追従指令、および前記振動補正指令により算出される前記指令値に従って、前記モータを駆動させるモータ駆動手段(60)と、
を備えたことを特徴とする、モータ制御装置。 - 請求項1に記載のモータ制御装置であって、
前記振動補正制御手段は、前記操舵トルクを用いて、前記振動補正トルクを演算すること
を特徴とするモータ制御装置。 - 請求項1または請求項2に記載のモータ制御装置であって、
前記振動補正制御手段は、前記操舵トルクから変換特性を用いて前記振動補正トルクを演算し、
前記変換特性は、前記伝達特性の共振周波数において反共振点を有すること
を特徴とするモータ制御装置。 - 請求項3に記載のモータ制御装置であって、
前記変換特性は、更に前記伝達特性の共振周波数よりも高周波側に1または複数の共振点を有すること
を特徴とするモータ制御装置。 - 請求項3または請求項4に記載のモータ制御装置であって、
前記変換特性は、更に前記伝達特性の共振周波数よりも低周波側に1または複数の共振点を有すること
を特徴とするモータ制御装置。 - 請求項1〜請求項5の何れか1項に記載のモータ制御装置であって、
前記伝達特性に基づいて、前記制御対象に入力された前記出力トルクに応じて生じる前記操舵トルクを抑制するための操舵補正トルクを演算し、該操舵補正トルクを発生させるための操舵補正指令を生成するトルク補正制御手段(40:43)、
を備え、
前記モータ駆動手段は、前記アシスト指令、前記追従指令、前記振動補正指令および前記操舵補正指令に基づいて算出される前記指令値に従って、前記モータを駆動させること
を特徴とするモータ制御装置。 - 請求項6に記載のモータ制御装置であって、
前記トルク補正制御手段は、前記モータの回転角、前記モータの角速度、前記モータの角加速度の少なくとも何れかを表すモータ状態を用いて、前記操舵補正トルクを演算すること
を特徴とするモータ制御装置。 - 請求項7に記載のモータ制御装置であって、
前記トルク補正制御手段は、前記モータ状態に加えて、車両の特性を示す物理パラメータを用いて、前記操舵補正トルクを演算すること
を特徴とするモータ制御装置。 - 請求項8に記載のモータ制御装置であって、
前記物理パラメータには、前記モータの角加速度に付与される値であり、モータを含めた操舵トルクを検出する部位よりもタイヤ側の慣性モーメントを含むこと
を特徴とするモータ制御装置。 - 請求項8または請求項9に記載のモータ制御装置であって、
前記物理パラメータには、前記モータの角速度に付与される値であり、モータを含めた操舵トルクを検出する部位よりもタイヤ側の粘性摩擦係数を含むこと
を特徴とするモータ制御装置。 - 請求項8〜請求項10の何れか1項に記載のモータ制御装置であって、
前記物理パラメータには、前記モータの回転角に付与される値であり、モータを含めた操舵トルクを検出する部位よりもタイヤ側の慣性体と路面との間の負荷バネ定数を含むこと
を特徴とするモータ制御装置。 - 請求項8〜請求項11の何れか1項に記載のモータ制御装置であって、
前記物理パラメータには、車両の走行状態に応じて変化する値を含むこと
を特徴とするモータ制御装置。 - 請求項12に記載のモータ制御装置であって、
前記物理パラメータには、車速、路面反力、路面抵抗、外気温の少なくとも何れかを含むこと
を特徴とするモータ制御装置。
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