JP6768003B2 - パワーステアリング制御の安定性の設定から手動ステアリングの設定を分離するための位相進みフィルタの使用 - Google Patents

Description

本発明は、パワーステアリング装置を操作できるサーボ制御方法に関する。

本発明は、より具体的に、ハンドルトルク、すなわち運転者によってハンドルに及ぼされるトルクをサーボ制御量として用いるサーボ制御方法に関する。

車両の動的状態（速度、横加速度、など）やステアリング装置の構成（ステアリング角度、ハンドルの回転角速度、など）に応じて、ハンドルトルク設定値を規定することを含む方法が既に知られている。当該ハンドルトルク設定値は、考慮される時点において実際に運転者によってハンドルに及ぼされる実ハンドルトルクの測定値と比較され、その後、運転者が感じる実ハンドルトルクが上記ハンドルトルク設定値に追従するように補助モータがステアリング機構に作用するために、当該補助モータに適用されるモータトルク設定値が決定される。

一般に、モータトルク設定値は、（補助構成によってはゼロであり得る）ハンドルトルク設定値と実ハンドルトルクとの間の差、すなわちハンドルトルク誤差に所定の補助ゲインを乗じることによって比例的に得られる。

そのようなサーボ制御の実装における第１の困難は、補助ゲイン値の設定に関連する。

確かに、特に車両が停止している場合（例えば、運転者が駐車場を出るために大きなステアリングを行っている場合）または車両が低速で走行している場合、ステアリング機構、より具体的にはタイヤによるステアリング操作への抵抗が比較的大きく、そのような場合に良好な操作快適性を実現するためには、運転者がハンドルに大きなトルクを及ぼす必要なくして補助モータに大トルクを発生させ得る大きな補助ゲインを提供することが好ましい。

しかし、ステアリングのサーボ制御の安定性を実現するため、よって特にハンドルの振動の発生を回避するために、その逆に補助ゲインを制限する、すなわち（ナイキスト基準の意味での）十分なゲインマージンに対応する最大許容値以下に当該補助ゲインを維持する必要がある。

また、ステアリング装置の機械部は、様々な物理現象、特に（乾燥および／または粘性）摩擦現象または当該機械部を構成する種々の部材（補助モータのシャフト、ラック、ハンドル、車輪、など）の質量に関連する慣性現象にさらされる。

そして、これらの様々な現象は、ハンドル操作の感覚に関して、すなわち運転者がハンドルを介して便宜的にステアリング挙動を感知するに際して、よってより広くは運転者が車両の挙動を直感的に感じ取るに際して副次的作用を及ぼすおそれがある。

とりわけ、摩擦および慣性は、例えば、ステアリング操作が開始された時、すなわち運転者がハンドルを回し始めた時にステアリングが応答していないという感覚を与える場合があり、それにより運転者に重たい印象や応答性に欠ける印象を与える。

逆に、運転者がハンドル操作において乾燥静的摩擦に打ち勝つのに十分な力に達するとすぐ、ステアリングが急に緩むおそれがある。この突然の離脱効果（「スティックスリップ」としても知られる）は、ガタついた運転の不快な感覚を与える。

そのような突然の離脱効果は、「ゼロ出力」の間において、すなわち運転者がハンドルを実質的な中央起点の角度位置から（左へまたは右へ）回して、ステアリング装置を、典型的には直線経路に対応するゼロステアリング角度から曲線経路に対応する非ゼロステアリング角度に切り替える場合に、またはステアリング反転の間において、すなわち運転者がハンドルの回転方向を反転させる場合（右ステアリングから左ステアリングに切り替えるか、もしくはその逆）に、特に生じやすい。

そのような効果を抑えるため、モータトルク設定値の決定において、ハンドルトルク微分フィードバック、すなわち実ハンドルトルク（すなわち、運転者によってハンドルに実際に及ぼされるハンドルトルクの値）を測定して、この実ハンドルトルクの時間微分を計算し、それによりモータトルク設定値の生成においてこの微分を微分ゲインによって重み付けして考慮に入れることを可能とするフィードバックブランチ（「フィードバック」）を利用することができるかも知れない。

しかしながら、ステアリング装置のサーボ制御ループに微分フィードバックを導入することは、不安定性の原因になり得る。

特に、サーボ制御の安定性の全体的な状態に影響する補助ゲインおよび微分ゲインの両方に関して、これらの２つのパラメータは実際には相互に依存するものであり、そのため、微分ゲインの設定は補助ゲインの値によって定まる範囲内でのみ実行可能であり、その逆も同様である。

そのような構成においては、サーボ制御の安定性を確保するのに十分なゲインマージンを常に維持することの必要性に関連して、例えば、微分ゲインを極大化することで微分フィードバックの作用によってもたらされる感覚の改善の利点をフルに活かすことも、逆に補助ゲインを極大化することで補助モータの動作を最適化してステアリング操作中の補助の効率や快適性を得ることも不可能である。

したがって、本発明の課題は、効率的で力強い補助と、正確で快適なステアリング挙動の感覚と、サーボ制御の優れた安定性とを並立させることができるよう、公知のパワーステアリングサーボ制御方法を改良することである。

本発明の課題は、補助モータと、運転者が「ハンドルトルク」と呼ばれる力を及ぼし得るハンドルとを備えたパワーステアリング装置のサーボ制御方法であって、ハンドルトルク設定値を規定するステップ（ａ）であって、到達されるべきハンドルトルク値を表すハンドルトルク設定値を生成することを含むステップ（ａ）と、実ハンドルトルクを測定するステップ（ｂ）であって、「実ハンドルトルク」と呼ばれる、運転者によって上記ハンドルに実際に及ぼされるハンドルトルクの値を測定するステップ（ｂ）と、「ハンドルトルク誤差」と呼ばれる、上記ハンドルトルク設定値と上記実ハンドルトルクとの間の差を求めることを含む比較ステップ（ｃ）と、モータトルク設定値を決定するステップ（ｄ）であって、上記補助モータが上記ハンドルトルク誤差を低減するように作用するために上記補助モータに適用されるモータトルク設定値を生成することを含むステップ（ｄ）とを含んでおり、上記モータトルク設定値を決定する上記ステップ（ｄ）において、上記モータトルク設定値を、一方では、「補助ゲイン」と呼ばれる第１ゲインにより重み付けされた上記ハンドルトルク誤差を位相進みフィルタによってフィルタ処理することで得られる「フィルタ処理比例成分」と呼ばれる第１成分から、他方では、上記実ハンドルトルクの時間微分を計算し、上記実ハンドルトルクの上記時間微分を「微分ゲイン」と呼ばれる第２ゲインにより重み付けすることで得られる「微分フィードバック成分」と呼ばれる第２成分から生成することを特徴とする方法によって解決される。

有利には、位相進みフィルタによってフィルタ処理された比例成分と、微分フィードバック成分とを組み合わせて使用することにより、位相進みフィルタに基づいたサーボ制御の全体的な安定性を実現することができ、それにより、ほぼ独立した態様で、補助ゲインおよび微分ゲインの各々を非常に自由に設定すること、特に大きな値まで増大させることが可能となる。この場合、一方では、補助ゲインによってもたらされる、モータ設定値の増幅、したがってステアリング操作力の増幅の機能からの利益を、他方では、微分ゲインによってもたらされるステアリング挙動の感覚を改善する（滑らかにする）機能からの利益を完全かつ同時に享受することができる。

確かに、サーボ制御の安定性が位相進みフィルタの存在によって確保され、当該位相進みフィルタが補助ゲインの比例動作を完全なものにするため、サーボ制御の安定性は、所与の補助ゲインに対して、もはや微分ゲインの値の選択にほとんど依存せず、そのため微分ゲインの設定、したがって感覚の改良の質は、安定性の設定と相互関係を有しない。

よって、本発明によると、位相進みフィルタによって実現される安定性の設定機能を、微分ゲインの選択に基づく感覚の設定機能から分離することができる。

結果として、微分ゲイン設定がもはやサーボ制御の安定性の設定、特に低周波域（典型的には２５Ｈｚ以下）での安定性の設定に干渉しないため、あらゆる状況において、微分ゲインを時間と共に自由に変更してステアリング挙動の感覚を最適化する一方、補助ゲインを時間と共に自由に選択および変更できるままにして、補助モータによって提供される補助のレベルをいつでも適応および最適化することが可能である。

よって、位相進みフィルタによる安定性の設定、補助ゲインを介した補助のレベル（強度）の設定、および微分ゲインを介したステアリング挙動の感覚の設定といった各設定が、位相進みフィルタの存在によってこれらの設定が互いに分離されるおかげで、シンプル化および最適化される。

本発明の他の主題、特徴、および利点は、以下の説明と、説明のための非限定的な添付図面とに目を通すことにより、より詳細に明らかになるだろう。

図１は、ステアリング装置における本発明に係るサーボ制御方法の実施を示す概略図である。 図２Ａは、本発明に係る方法によって使用され得る位相進みフィルタのボード線図のうちゲイン線図である。 図２Ｂは、本発明に係る方法によって使用され得る位相進みフィルタのボード線図のうち位相線図である。

本発明は、パワーステアリング装置１のサーボ制御方法に関する。

図１に示すように、パワーステアリング装置１は、補助モータ２と、運転者が力を、より具体的には「ハンドルトルク」Ｔ３と呼ばれるトルクを及ぼし得るハンドル３とを備える。

パワーステアリング装置１は、また好ましくは、公知の態様で、車両のフレームに固定されたステアリングケースにスライド可能に取り付けられたラック４を備える。

ラックは、左タイロッド５および右タイロッド６によって、左操舵輪７および右操舵輪８に接続されており、そのためラック４が並進移動すると当該操舵輪７，８のステアリング角度（ヨー方向）が変化する。

ハンドル３は、好ましくは、ステアリングコラム１０の一端部に固定されており、当該ステアリングコラム１０の他端部にはラック４に噛み合う駆動ピニオン１１が設けられている。

補助モータ２は、好ましくは、双方向動作を伴う電気モータ、例えば「ブラシレス」モータである。

補助モータ２は、任意の適当な伝達機構を介して、ラック４に補助力を、より具体的には補助トルクＴ２を及ぼすことができるように構成されている。

このために、補助モータ２は、例えば、ウォームホイール減速機やウォームねじ減速機といった減速機１２を介してステアリングコラム１０に噛み合っており、それにより、図１に示すように、「シングルピニオン」機構と呼ばれる機構が形成されている。

変形例（図示せず）によると、モータは、「ダブルピニオン」機構と呼ばれる機構において、例えばステアリングコラム１０に固定された駆動ピニオン１１とは別個のボールねじまたは第２ピニオンによって、ラック４に直接的に噛み合っていてもよい。

もちろん、本発明に係る方法は、特に補助モータ２によるラック４の駆動構成がどんなものであれ、より広くは補助モータ２が操舵輪７，８の向きを変えられるようにする機構の構成がどんなものであれ、任意のタイプのパワーステアリング１に適用可能である。

本発明によると、当該方法は、ハンドルトルク設定値を規定するステップ（ａ）であって、到達されるべきハンドルトルク値を表すハンドルトルク設定値Ｔ３_ｓｅｔを生成することを含むステップ（ａ）を含む。

方法におけるサーボ制御量は、実際にはハンドルトルクＴ３である。

「パッシブな従来的サーボ制御」と呼ばれる特にシンプルな第１の実施可能性によると、ハンドルトルク設定値を規定するステップ（ａ）は、一義的に前もって、工場での設定において、またはサーボ制御方法に対応するプログラムのコーディングにおいて実施されるだろう。そして、ハンドルトルク設定値Ｔ３_ｓｅｔは固定され、無作為にゼロに選択される。

しかしながら、「アクティブサーボ制御」と呼ばれる特に好ましい第２の実施可能性によると、ハンドルトルク設定値を規定するステップ（ａ）は、自動的に周期的に繰り返され、ハンドルトルク設定値Ｔ３_ｓｅｔを、車両の使用状況に応じて、時間と共に更新ないし変更することを可能とする。

この第２の実施可能性によると、図１に示すように、ハンドルトルク設定値は、ハンドルトルク設定値生成モジュール１３によって、典型的にはマッピングまたは「マップ」であり得る所定の補助規則にしたがって、リアルタイムに生成されるだろう。ここで、当該補助規則は、車両の各使用状況に対して、所与の考慮される時点においてハンドル操作で感じるハンドルトルクＴ３に対応するハンドルトルク設定値Ｔ３_ｓｅｔを車両の当該使用状況と関連付ける。

この目的のために、トルク設定値生成モジュール１３は、入力として、一方では、考慮される時点における車両の動的状態（例えば、当該車両の縦速度、当該車両の横加速度、など）を表す「車両データ」を、他方では、考慮される時点におけるステアリング装置１の構成（例えば、ステアリング角度、ハンドル３の回転速度、など）を表す「方向データ」を使用し、当該データからハンドルトルク設定値Ｔ３_ｓｅｔを決定する。

方法は、また、実ハンドルトルクを測定するステップ（ｂ）であって、「実ハンドルトルク」Ｔ３_ｍｅａｓと呼ばれる、運転者によってハンドル３に実際に及ぼされるハンドルトルクの値を測定することを含むステップ（ｂ）を含む。

このために、任意の適当なトルクセンサ１４、例えばハンドル３を担持するステアリングコラム１０の上流部と、駆動ピニオン１１を担持するステアリングコラム１０の下流部との間に介在するトーションバーのねじれ弾性変形を測定する磁気トルクセンサが用いられてもよい。

そして、方法は、また、「ハンドルトルク誤差」ΔＴ３と呼ばれる、ハンドルトルク設定値Ｔ３_ｓｅｔと実ハンドルトルクＴ３_ｍｅａｓとの間の差を求めることを含む比較ステップ（ｃ）を含む。ここで、ΔＴ３＝Ｔ３_ｓｅｔ−Ｔ３_ｍｅａｓ（保持符号規則によっては、この逆の場合もあり）である。

留意すべきこととして、簡単な表示の慣習により、図１では、実ハンドルトルクＴ３_ｍｅａｓは正符号で示される一方、ハンドルトルク設定値Ｔ３_ｓｅｔは（暗黙的に）逆の符号、すなわち負符号で示されている（そのため、ΔＴ３＝Ｔ３_ｍｅａｓ−Ｔ３_ｓｅｔが形式的に示されている）。もちろん、これらの符号の正負が逆であっても、本発明の範囲を逸脱することはない。

そして、方法は、モータトルク設定値を決定するステップ（ｄ）であって、補助モータ２がハンドルトルク誤差ΔＴ３を低減するように作用するために当該補助モータ２に適用されるモータトルク設定値Ｔ２_ｓｅｔを生成することを含むステップ（ｄ）を含む。

換言すれば、モータトルク設定値Ｔ２_ｓｅｔの適用において、補助モータ２は、実ハンドルトルクＴ３_ｍｅａｓを、ハンドルトルク設定値Ｔ３_ｓｅｔを構成する目標値に収束させることを可能とする補助トルクＴ２を出力するだろう。それにより、トルク誤差ΔＴ３が低減されるだろう（すなわち、トルク誤差ΔＴ３がゼロに近づくだろう）。

本発明によると、モータトルク設定値を決定するステップ（ｄ）において、モータトルク設定値Ｔ２_ｓｅｔは、一方では、「補助ゲイン」Ｋ_Pと呼ばれる第１ゲインにより重み付けされたハンドルトルク誤差ΔＴ３を位相進みフィルタ１５によってフィルタ処理することで得られる「フィルタ処理比例成分」Ｃ_PFと呼ばれる第１成分から、他方では、実ハンドルトルクの（一階）時間微分、すなわちｄ（Ｔ３_ｍｅａｓ）／ｄｔを計算し、当該実ハンドルトルクの時間微分を「微分ゲイン」Ｋ_Dと呼ばれる第２ゲインにより重み付けすることで得られる「微分フィードバック成分」Ｃ_Dと呼ばれる第２成分から生成される。

補助ゲインＫ_Pは、ここではトルク誤差ΔＴ３の（比例）増幅係数に相当し、有利には、適当なマッピングによって与えられてもよく、また必要に応じて、車両の各使用状況に対して補助量を適応させるように、特にトルク誤差ΔＴ３の増幅の程度や、したがって補助モータ２によって出力される補助トルクＴ２の最終強度を適応させるようにリアルタイムで変化してもよい。

補助ゲインＫ_Pの設定（選択）により、所望の補助レベルを規定すること、すなわちステアリング１の全操縦動作における（運転者によって及ぼされる手動力Ｔ３に対する）補助モータ２の介入レベルの量を定めることが可能となる。

同様に、微分ゲインＫ_Dによると、実ハンドルトルクの時間微分ｄ（Ｔ３_ｍｅａｓ）／ｄｔの値に対する比例動作により、ステアリング挙動の感覚を規定すること、より具体的にはステアリング挙動の感覚の滑らかさの程度を選択することが可能となる。

上記微分ゲインＫ_Dは、また、適当なマッピングによって規定されてもよく、さらに車両の使用状況に応じて時間と共に変化してもよい。

方法を実施するための構成やプログラミング規則にしたがって単一の補助ゲインＫ_Pまたは単一の微分ゲインＫ_Dを用いることが排除される訳ではないが、当該ゲインＫ_P，Ｋ_Dは、好ましくは単一的なものではなく、また有利には、必要に応じて、特に車両の使用状況に応じて設定されるものであってもよい。

また、留意すべきこととして、本発明によって提示されるサーボ制御、特に上述した微分フィードバック成分Ｃ_Dとハンドルトルク誤差ΔＴ３に適用される位相進みフィルタ１５との組合せ使用は、ハンドルトルク設定値Ｔ３_ｓｅｔが固定されかつほぼゼロである（したがって、ハンドルトルク誤差ΔＴ３が単純に実ハンドルトルクＴ３_ｍｅａｓの測定値に等しい）従来のパッシブサーボ制御と、変化するハンドルトルク設定値Ｔ３_ｓｅｔ（たいてい非ゼロである）がリアルタイムに決定されるアクティブサーボ制御との両方に適用可能である。

パッシブな従来的サーボ制御の場合、（非ゼロの）ハンドルトルク設定値Ｔ３_ｓｅｔが存在せず、本発明はシンプルに、一方では、実ハンドルトルクＴ３_ｍｅａｓの微分から算出される上述した微分フィードバック成分Ｃ_Dと、他方では、実ハンドルトルクＴ３_ｍｅａｓの測定値に（補助ゲインＫ_Pを介して）シンプルかつ直接的に比例する値に適用される位相進みフィルタ１５とを組み合わせて使用することになる。

換言すれば、特にシンプルな従来のパッシブサーボ制御では、実ハンドルトルクＴ３_ｍｅａｓの測定値によって構成されるフィードバックのみからフィルタ処理比例成分Ｃ_PFが算出される。

いずれにせよ、特にゼロ固定のハンドルトルク設定値Ｔ３_ｓｅｔであろうと、あるいは逆に可変で（場合によっては）非ゼロのハンドルトルク設定値Ｔ３_ｓｅｔであろうと、上述したようにハンドルトルク誤差ΔＴ３に関連する位相進みフィルタ１５と実ハンドルトルクＴ３_ｍｅａｓの微分フィードバックを実現するバイパスモジュール１６とを組み合わせて使用することにより、一方では、（フィルタ処理比例成分Ｃ_PFによって）自由に選択される補助増幅、特に補助の大きな増幅の有利な効果と、他方では、（微分成分Ｃ_Dによって）自由に選択される、特に効率的に滑らかにされて急変動や重たいまたは遅い他の印象が制限され、さらには「除去」されるステアリング１の挙動の感覚レベルとを累積する一方で、（位相進みフィルタ１５のおかげで）サーボ制御の安定性、特に低周波域での安定性を実現することが可能となる。

したがって、留意すべきこととして、ステアリング装置１の機械部は、特にハンドル３、ステアリングコラム１０、当該ステアリングコラム１０に挿入されたトルクセンサ１４のトーションバー、駆動ピニオン１１、ラック４、タイロッド５，６、および操舵輪７，８といった様々な部材を含むものであって、質量−ばね系、あるいは質量−ばね−ダンパに概して同化され得る。

特に、ばね効果は、機械的部材、特にトルクセンサ１４のトーションバーやホイール７，８に嵌められたタイヤなどの容易に変形可能な機械的部材の固有弾性に由来していてもよい。

しかし、そのような質量−ばね系（または質量−ばね−ダンパ）は、（少なくとも）１つの固有振動数（共振振動数）ｆ₀を有しており、それは実際には一般に１２〜２０Ｈｚの範囲に含まれる。

この低振動数域（この例では、２５Ｈｚ以下または２２Ｈｚ以下、より具体的には２０Ｈｚ以下）では、したがって、ステアリング機構１が作動する場合に不安定（振動）モードに切り替わるリスクがないようにサーボ制御の（全体）ゲインを規定する必要がある。

このために、したがって、特に補助ゲインＫ_Pが何であれ、十分なゲインマージン（系を安定限界にもっていくために加えられるべきゲイン値）を、すなわち線図においてナイキストプロット（複素平面上で開ループサーボ制御の伝達関数を表す）と座標点（−１，０）との間の十分な距離を維持する必要がある。

この役割は、位相進みフィルタ１５によって果たされる。

位相進みフィルタ１５は、当該フィルタ１５が処理する信号（ここでは、補助ゲインによって重み付けされたハンドルトルク誤差）に位相進みを与える、すなわち当該信号に正の位相シフトΔφを適用することができるものであれば、任意の適当なタイプのものであってもよい。

好ましくは、位相進みフィルタ１５は、一次フィルタである。

そのような選択によって、シンプルかつ高速でわずかな計算リソースしか必要としない一方、特に補助ゲインＫ_Pの増大による不安定化効果を相殺することで十分な安定性を効率的に実現可能なフィルタ処理を実行することができる。

もちろん、位相進みフィルタ１５は、１以上の任意の次数ｎから選択されてもよく、例えば二次または三次フィルタを形成していてもよい。

保持される次数ｎが何であれ、ｎ次位相進みフィルタにしたがって得られる（最大）位相シフトΔφ、すなわちこの場合それに応じて導かれる（最大）位相進みΔφは、特に図２Ｂに示すように、＋ｎ×９０°であるだろう。

同様に、上記位相進みフィルタ１５の最大増幅ゲインＧ［ｄＢ］は、＋ｎ×２０ｄＢであるだろう。

好ましくは、位相進みフィルタ１５は、Ｈ（ｓ）＝（１＋Ｔ₁ｓ）／（１＋Ｔ₂ｓ）の形式である。ここで、Ｔ₁＝１／（２πｆ₁）（ｆ₁：第１カットオフ周波数）であり、Ｔ₂＝１／（２πｆ₂）（ｆ₂：第２カットオフ周波数（第１カットオフ周波数ｆ₁よりも高い））であり、ｓはラプラス演算子である。

そのようなフィルタ１５は、図２Ａおよび図２Ｂに示す線図に対応する。

有利には、カットオフ周波数ｆ₁，ｆ₂間において、位相進みトレイ（un plateau d'avance de phase）Δφは＋ｎ×９０°であり、またゲイン傾斜（第１カットオフ周波数ｆ₁から始まり、そして第２カットオフ周波数ｆ₂から、および超えて漸近的にピークに達する）が存在する。

そのようなフィルタ１５によると、有利には、わずかな計算リソースしか必要としないシンプルな態様で、当該フィルタ１５が能動的に位相を進め、よって能動的に作用してサーボ制御を安定化させる区間［ｆ₁；ｆ₂］を規定することができる。

実際には、カットオフ周波数ｆ₁，ｆ₂は、ステアリング機構の固有振動数ｆ₀をその間に含むように選択されるのが好ましい。

目安として、第１（最小）カットオフ周波数ｆ₁は実質的に６Ｈｚであってもよい一方、第２（最大）カットオフ周波数ｆ₂は実質的に２２Ｈｚであってもよい。

好ましくは、位相進みフィルタ１５は、少なくとも第１カットオフ周波数ｆ₁を、好ましくは第１および第２カットオフ周波数ｆ₁，ｆ₂を有しており、当該カットオフ周波数、好ましくは複数のカットオフ周波数ｆ₁，ｆ₂は、図１に示すように、パワーステアリング装置１を備える車両の縦速度Ｖ_vehicに応じて設定される。

よって、車両が停止している場合（ゼロ速度Ｖ_vehic）と走行している場合（非ゼロ速度Ｖ_vehic）とで安定マージン（典型的にはゲインマージン）が異なり得るという事実を考慮に入れることが有利である。

確かに、例えば、タイヤの弾性は、車両が停止している場合よりも走行している場合により大きく影響し得、よってステアリング機構の固有振動数ｆ₀が変化する。

同様に、ステアリング１の操縦補助の必要性は、停車している場合（実質的にゼロ速度）や低速運転時（典型的には０〜５０ｋｍ／ｈ）において、高速運転時よりも大きくなる。よって、特に速度Ｖ_vehicがゼロに近づいている場合に、低速補助ゲインＫ_Pを大きくすることが考えられるが、それは安定性に対して悪影響を及ぼしかねず、よってこの点において位相進みフィルタ１５によるより広範な補償が必要である。

より具体的に、第１カットオフ周波数ｆ₁は第２カットオフ周波数ｆ₂よりも厳密に低く、車両の縦速度Ｖ_vehicが増大する場合に第１カットオフ周波数ｆ₁を増大させ、および／または第２カットオフ周波数ｆ₂を低減させ、それにより第１カットオフ周波数ｆ₁と第２カットオフ周波数ｆ₂との間の区間［ｆ₁；ｆ₂］を小さくすることが考えられる。

よって、車速Ｖ_vehicが増大する場合、特に車両が停止状態（ゼロ速度）から走行状態（非ゼロ速度）へ移行する場合、および／または車速Ｖ_vehicが低速域、典型的には０〜５０ｋｍ／ｈで増大する場合に、位相進みトレイΔφの幅に（実質的に）相当する周波数区間［ｆ₁；ｆ₂］を小さくすることが考えられる。

その逆に、車速が低下する場合、特に当該速度が５０ｋｍ／ｈを下回る場合、とりわけ当該速度が打ち消される場合に、区間［ｆ₁；ｆ₂］を大きくしてもよい。

好ましくは、区間［ｆ₁；ｆ₂］の幅を変更する間において、当該区間［ｆ₁；ｆ₂］は同じ一定の中心周波数、すなわち１／２（ｆ₁＋ｆ₂）を実質的に中央値としたままである。当該中心周波数は、必要に応じて、車両が停止している場合のステアリング機構の固有振動数ｆ₀に対応していてもよい。

また、好ましくは、微分フィードバック成分Ｃ_Dを計算する場合に、（高周波）デジタルノイズを低減するためにローパスフィルタ１７が適用される。

図１に示すように、上記ローパスフィルタ１７は、好ましくは、微分係数Ｋ_Dによって重み付けされた後に適用され、当該重み付けはバイパスモジュール１６に続くものである。

ローパスフィルタ１７は、好ましくは、とりわけサーボ制御の更新、特に実ハンドルトルクＴ３_ｍｅａｓの測定値の更新および当該実ハンドルトルクの微分の計算が実行されるサンプリング周波数が実質的に１ｋＨｚである場合（１μ秒のサンプリング周期に相当する）に、１５０〜２００Ｈｚの範囲に含まれるカットオフ周波数ｆｃを有する。

上記ローパスフィルタ１７のおかげで、上記カットオフ周波数ｆｃよりも高い周波数のデジタルノイズが除去され得る。

留意すべきこととして、モータトルク設定値を決定するステップ（ｄ）において、フィルタ処理比例成分Ｃ_PFと微分フィードバック成分Ｃ_Dとの代数和が求められることが好ましい。

これらの成分Ｃ_PF，Ｃ_Dの他の組合せの形態も考えられるが、代数和が特に高いシンプルさを提供する。

フィルタ処理比例成分Ｃ_PFおよび微分フィードバック成分Ｃ_D、ならびにそれらの代数和は、したがってモータトルク設定値Ｔ２_ｓｅｔにおいて同次である。

必要ならば、フィルタ処理比例成分Ｃ_PFと微分フィードバックＣ_Dとの上記代数和は、例えばモータトルク設定値Ｔ２_ｓｅｔとして使用されてもよい。

しかしながら、可能な実施変形例によると、フィルタ処理比例Ｃ_PFと微分フィードバックＣ_Dとの上記代数和に、例えば前処理および／または補償成分などの他の補正成分を加え、最後に、補助モータ２に適用されるモータトルク設定値Ｔ２_ｓｅｔを形成することも考えられる。

「前処理成分」は、「前置成分」とも呼ばれ、モータトルク設定値Ｔ２_ｓｅｔに最初から導入されるオフセット式の補正成分であって、典型的には、モータトルク設定値Ｔ２_ｓｅｔが補助モータ２に適用される前にでも、ステアリングシステムが望まれるように正しく動作しないであろうことが予めわかっている場合に、当該モータトルク設定値Ｔ２_ｓｅｔの大きさを増大させるものである。

例として、その値がわかる非ゼロの静的誤差の発生が系統的に確認された場合、前処理成分によって、フィルタ処理比例成分Ｃ_PFと微分フィードバック成分Ｃ_Dとの代数和を、当該静的誤差に対応する（オフセット）値だけ増大させることができる。

次に、「補償成分」は、例えばステアリング機構における乾燥摩擦または慣性の影響を補償するためのものである。

乾燥摩擦の場合、任意の適当な手段によって当該摩擦の推定値を計算し、摩擦の当該推定値に対応する値を有する摩擦補償成分を適用することが可能である。

システムの反応に遅れを生じさせる傾向にある慣性の場合、例えば、慣性を表すゲイン（「二階微分ゲイン」と呼ばれる）とハンドルの角度位置の二階時間微分（すなわち、ハンドルの角加速度）との積に等しい値を有する慣性補償成分を算出することが可能である。

もちろん、本発明は、また例えば、ハンドルトルク設定値Ｔ３_ｓｅｔの生成モジュール１３と、実ハンドルトルクＴ３_ｍｅａｓの測定モジュール（センサ）１４と、ハウジング誤差ΔＴ３からフィルタ処理比例成分Ｃ_PFを生成することのできる増幅モジュール２１と、測定された実ハンドルトルクＴ３_ｍｅａｓから微分フィードバック成分Ｃ_Dを生成することのできる微分フィードバックモジュール２２とを備えた、パワーステアリング装置１のためのサーボ制御モジュール２０に関する。

増幅モジュール２１は、有利には、内部でハンドルトルク誤差ΔＴ３に補助ゲインＫ_Pを乗じて処理前の比例成分が得られる第１重み付けモジュール２３と、当該処理前の比例成分に適用されてフィルタ処理比例成分Ｃ_PFが得られる位相進みフィルタ１５とを有する「比例ブランチ」と呼ばれる第１ブランチを形成している。

次に、微分フィードバックモジュール２２は、第１比例ブランチとは別個であって、実ハンドルトルクの一階時間微分ｄ（Ｔ３_ｍｅａｓ）／ｄｔを計算するバイパスモジュール１６と、実ハンドルトルクの一階時間微分に微分ゲインＫ_Dを乗じる第２重み付けモジュール２４と、デジタルノイズを除去するローパスフィルタ１７とを連続して有する「微分フィードバックブランチ」と呼ばれる第２ブランチを形成している。

そして、２つのブランチ２１，２２は、（それらの各下流部を、すなわち特に、第１比例ブランチ２１における位相進みフィルタ１５の下流側と、第２微分フィードバックブランチ２２におけるバイパスモジュール１６の下流側、より具体的にはローパスフィルタ１７の下流側とを介して）代数和へと合流する。当該代数和は、フィルタ処理比例Ｃ_PFと微分フィードバックＣ_Dとを結び付けるものであって、モータトルク設定値Ｔ２_ｓｅｔのベースとして機能する。

上述した任意のモジュール１６，２０，２１，２２，２３，２４および任意のフィルタ１５，１７、特にサーボ制御モジュール２０全体、位相進みフィルタ１５、バイパスモジュール１６、およびより一般的に微分フィードバックモジュール２２は、任意の計算機、コンピュータ、電子基板、または適当なプログラム可能な論理制御器によって構成されていてもよく、モジュールおよびフィルタの構造は、電子的な配線によって規定される物理的なものであってもよく、および／またはコンピュータプログラムによって得られる仮想コンポーネントであってもよい。

本発明は、上述した実施形態の変形例に限定されるものでは全くなく、当業者であれば特に、上述した特徴のいずれかを自由に単離もしくは結合させたり、またはそれらを等価物と置換したりすることができるだろう。

とりわけ、比例ブランチ２１における補助ゲインＫ_Pと位相進みフィルタ１５との適用順序、または微分フィードバックブランチ２２におけるバイパスモジュール１６と微分ゲインＫ_Dとローパスフィルタ１７との適用順序を変更することは除外されない。

Claims (7)

1. 補助モータ（２）と、運転者が「ハンドルトルク」（Ｔ３）と呼ばれる力を及ぼし得るハンドル（３）とを備えたパワーステアリング装置（１）のサーボ制御方法であって、
   ハンドルトルク設定値を規定するステップ（ａ）であって、到達されるべきハンドルトルク値を表すハンドルトルク設定値（Ｔ３_ｓｅｔ）を生成することを含むステップ（ａ）と、
   実ハンドルトルクを測定するステップ（ｂ）であって、「実ハンドルトルク」（Ｔ３_ｍｅａｓ）と呼ばれる、運転者によって上記ハンドル（３）に実際に及ぼされるハンドルトルクの値を測定するステップ（ｂ）と、
   「ハンドルトルク誤差」（ΔＴ３）と呼ばれる、上記ハンドルトルク設定値（Ｔ３_ｓｅｔ）と上記実ハンドルトルク（Ｔ３_ｍｅａｓ）との間の差を求めることを含む比較ステップ（ｃ）と、
   モータトルク設定値を決定するステップ（ｄ）であって、上記補助モータが上記ハンドルトルク誤差（ΔＴ３）を低減するように作用するために上記補助モータ（２）に適用されるモータトルク設定値（Ｔ２_ｓｅｔ）を生成することを含むステップ（ｄ）とを含んでおり、
   上記モータトルク設定値を決定する上記ステップ（ｄ）において、上記モータトルク設定値（Ｔ２_ｓｅｔ）を、一方では、「補助ゲイン」（Ｋ_P）と呼ばれる第１ゲインにより重み付けされた上記ハンドルトルク誤差（ΔＴ３）を位相進みフィルタ（１５）によってフィルタ処理することで得られる「フィルタ処理比例成分」（Ｃ_PF）と呼ばれる第１成分から、他方では、上記実ハンドルトルクの時間微分（ｄ（Ｔ３_ｍｅａｓ）／ｄｔ）を計算し、上記実ハンドルトルクの上記時間微分を「微分ゲイン」（Ｋ_D）と呼ばれる第２ゲインにより重み付けすることで得られる「微分フィードバック成分」（Ｃ_D）と呼ばれる第２成分から生成する
   ことを特徴とする方法。
2. 請求項１において、
   上記位相進みフィルタ（１５）は、一次フィルタである
   ことを特徴とする方法。
3. 請求項１または２において、
   上記位相進みフィルタは、Ｈ（ｓ）＝（１＋Ｔ₁ｓ）／（１＋Ｔ₂ｓ）の形式であり、
   Ｔ₁＝１／（２πｆ₁）（ｆ₁：第１カットオフ周波数）であり、
   Ｔ₂＝１／（２πｆ₂）（ｆ₂：第２カットオフ周波数）であり、
   ｓはラプラス演算子である
   ことを特徴とする方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１項において、
   上記位相進みフィルタ（１５）は、少なくとも第１カットオフ周波数（Ｆ₁）を、好ましくは第１および第２カットオフ周波数（ｆ₁，ｆ₂）を有し、
   上記カットオフ周波数、好ましくは複数の上記カットオフ周波数を、上記パワーステアリング装置（１）を備えた車両の縦速度（Ｖ_vehic）にしたがって設定する
   ことを特徴とする方法。
5. 請求項３または４において、
   上記第１カットオフ周波数（ｆ₁）は、上記第２カットオフ周波数（ｆ₂）よりも厳密に低く、
   車両の縦速度（Ｖ_vehic）が増大する場合に、上記第１カットオフ周波数（ｆ₁）を増大させ、および／または上記第２カットオフ周波数（ｆ₂）を低減させ、それにより上記第１カットオフ周波数と上記第２カットオフ周波数との間に含まれる区間（［ｆ₁；ｆ₂］）を小さくする
   ことを特徴とする方法。
6. 請求項１〜５のいずれか１項において、
   上記微分フィードバック成分（Ｃ_D）の計算において、ローパスフィルタ（１７）を適用してデジタルノイズを低減する
   ことを特徴とする方法。
7. 請求項１〜６のいずれか１項において、
   上記モータトルク設定値（Ｔ２_ｓｅｔ）を決定する上記ステップ（ｄ）において、上記フィルタ処理比例成分（Ｃ_PF）と上記微分フィードバック成分（Ｃ_D）との代数和を求める
   ことを特徴とする方法。
   

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