JP6791381B2 - Electric power steering device - Google Patents
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Description
本発明は、車両の操舵制御において舵角制御モード(駐車支援等の自動操舵制御モード)及びアシスト制御モード(手動操舵制御モード)の切換機能を有し、モータ電流指令値によりモータを駆動し、車両の操舵系にアシスト力を付与するようにした電動パワーステアリング装置に関し、特に舵角制御モードからアシスト制御モードへの切換及びアシスト制御モードから舵角制御モードへの切換を徐変ゲインで徐変すると共に、舵角制御モード中においても手入力の判定を誤判定なく行って、円滑かつ確実にアシスト制御モードに移行するようにし、モータ電流指令値に対して意図しないハンドルの変動を抑制し、運転者への違和感を低減する高機能な電動パワーステアリング装置に関する。 The present invention has a steering angle control mode (automatic steering control mode such as parking assistance) and an assist control mode (manual steering control mode) in steering control of a vehicle, and drives a motor according to a motor current command value. Regarding the electric power steering device that applies assist force to the steering system of the vehicle, in particular, the switching from the steering angle control mode to the assist control mode and the switching from the assist control mode to the steering angle control mode are gradually changed by the gradual change gain. At the same time, even in the rudder angle control mode, the manual input is judged without any erroneous judgment, the assist control mode is smoothly and surely shifted, and the unintended fluctuation of the steering wheel with respect to the motor current command value is suppressed. It relates to a high-performance electric power steering device that reduces discomfort to the driver.
車両のステアリング機構にモータの回転力で操舵補助力(アシスト力)を付与する電動パワーステアリング装置(EPS)は、モータの駆動力を減速機を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に操舵補助力を付与するようになっている。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、操舵補助力のトルクを正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、操舵補助指令値(電流指令値)とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にPWM(パルス幅変調)制御のデューティの調整で行っている。 An electric power steering device (EPS) that applies steering assist force (assist force) to the steering mechanism of a vehicle by the rotational force of the motor is a steering shaft that transmits the driving force of the motor via a speed reducer by a transmission mechanism such as a gear or a belt. Alternatively, a steering assist force is applied to the rack shaft. In such a conventional electric power steering device, feedback control of the motor current is performed in order to accurately generate the torque of the steering assist force. The feedback control adjusts the motor applied voltage so that the difference between the steering assist command value (current command value) and the motor current detection value becomes small, and the adjustment of the motor applied voltage is generally PWM (pulse width). Modulation) Control duty is adjusted.
電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図1に示して説明すると、ハンドル(ステアリングホイール)1のコラム軸(ステアリングシャフト、ハンドル軸)2は減速ギア3、ユニバーサルジョイント4a及び4b、ピニオンラック機構5、タイロッド6a,6bを経て、更にハブユニット7a,7bを介して操向車輪8L,8Rに連結されている。また、コラム軸2には、ハンドル1の舵角θrを検出する舵角センサ14及び操舵トルクThを検出するトルクセンサ10が設けられており、ハンドル1の操舵力を補助するモータ20が減速ギア3を介してコラム軸2に連結されている。電動パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット(ECU)30には、バッテリ13から電力が供給されると共に、イグニションキー11を経てイグニションキー信号IGが入力される。コントロールユニット30は、トルクセンサ10で検出された操舵トルクThと車速センサ12で検出された車速Vsとに基づいてアシスト制御の電流指令値の演算を行い、電流指令値に補償等を施した電圧制御指令値Vrefによってモータ20に供給する電流を制御する。なお、舵角センサ14からは舵角θrが検出されるが、モータ20に連結されたレゾルバ等の回転センサから得ることもできる。
The general configuration of the electric power steering device will be described with reference to FIG. 1. The column shaft (steering shaft, handle shaft) 2 of the handle (steering wheel) 1 has a
コントロールユニット30には、車両の各種情報を授受するCAN(Controller Area Network)40が接続されており、車速VsはCAN40から受信することも可能である。また、コントロールユニット30には、CAN40以外の通信、アナログ/ディジタル信号、電波等を授受する非CAN41も接続可能である。
A CAN (Controller Area Network) 40 for exchanging various information on the vehicle is connected to the
コントロールユニット30は主としてCPU(Central Processing Unit)(MPU(Micro Processor Unit)やMCU(Micro Controller Unit)も含む)で構成されるが、そのCPU内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと図2のようになる。
The
図2を参照してコントロールユニット30の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ10で検出された操舵トルクTh及び車速センサ12で検出された(若しくはCANからの)車速Vsは、電流指令値Iref1を演算する電流指令値演算部31に入力される。電流指令値演算部31は、入力された操舵トルクTh及び車速Vsに基づいてアシストマップ等を用いて、モータ20に供給する電流の制御目標値である電流指令値Iref1を演算する。電流指令値Iref1は加算部32Aを経て電流制限部33に入力され、過熱保護条件で最大電流を制限された電流指令値Iref3が減算部32Bに入力され、フィードバックされているモータ電流値Imとの偏差Iref4(=Iref3−Im)が演算され、その偏差Iref4が操舵動作の特性改善のためのPI制御部35に入力される。PI制御部35で特性改善された電圧制御指令値VrefがPWM制御部36に入力され、更に駆動部としてのインバータ37を介してモータ20がPWM駆動される。モータ20の電流値Imはモータ電流検出器38で検出され、減算部32Bにフィードバックされる。
Explaining the function and operation of the
また、モータ20にはレゾルバ等の回転センサ21が接続されており、実舵角θsが検出される。加算部32Aには補償部34からの補償信号CMが加算されており、補償信号CMの加算によってシステム系の補償を行い、収れん性や慣性特性等を改善するようになっている。補償部34は、セルフアライニングトルク(SAT)343と慣性342を加算部344で加算し、その加算結果に更に収れん性341を加算部345で加算し、加算部345の加算結果を補償信号CMとしている。
Further, a
このような電動パワーステアリング装置において、近年舵角制御モード(駐車支援等)及びアシスト制御モードを有し、これら制御モードの切換機能を有する車両が出現して来ており、自動操舵を実現する場合、舵角制御とアシスト制御を独立して保有し、これらの出力を切り換える構成が一般的である。舵角制御には、応答性や外乱抑圧性で優れた性能を持つ位置速度制御が用いられており、位置制御はP(比例)制御、速度制御はPI(比例積分)制御等で構成される。 In recent years, vehicles having a steering angle control mode (parking assistance, etc.) and an assist control mode, and having a switching function between these control modes have appeared in such an electric power steering device, and when automatic steering is realized. , The steering angle control and the assist control are independently possessed, and the configuration in which these outputs are switched is common. Position speed control, which has excellent performance in terms of responsiveness and disturbance suppression, is used for steering angle control. Position control is composed of P (proportional) control, and speed control is composed of PI (proportional integration) control. ..
舵角制御モード及びアシスト制御モードの制御機能を具備し、操舵制御モードを切り換える機能を有する一般的な電動パワーステアリング装置を図3について説明すると、モータ150にはモータ回転角θsを検出するためのレゾルバ等の回転センサ151が接続されており、モータ150は車両側ECU130及びEPS側ECU140を介して駆動制御される。車両側ECU130は、運転者の意思を示すボタン、スイッチ等に基づいて、舵角制御モード又はアシスト制御モードの切換指令SWを出力する切換指令部131と、カメラ(画像)やレーザレーダなどの信号に基づいて目標舵角θtとなる舵角指令値θrefを生成する舵角指令値生成部132とを具備している。また、コラム軸(ステアリングシャフト、ハンドル軸)に設けられた舵角センサ14で検出された実舵角θrは、ECU130を経てEPS側ECU140内の舵角制御部200に入力される。
A general electric power steering device having a control function of a steering angle control mode and an assist control mode and having a function of switching a steering control mode will be described with reference to FIG. 3. The
切換指令部131は、舵角制御モードに入ることを識別する信号、例えば運転者の意思をダッシュボードやハンドル周辺に設けたボタンやスイッチ、或いはシフトに設けた駐車モードなどによる車両状態の信号を基に切換指令SWを出力し、切換指令SWをEPS側ECU140内の切換部142に入力する。また、舵角指令値生成部132は、カメラ(画像)、レーザレーダなどのデータを基に公知の手法で舵角指令値θrefを生成し、生成された舵角指令値θrefを目標舵角θtとしてEPS側ECU140内の舵角制御部200に入力する。
The switching
EPS側ECU140は、操舵トルクTh及び車速Vsに基づいて演算されたアシスト制御指令値Itrefを出力するアシスト制御部141と、操舵トルクTh、目標舵角θt、実舵角θr及びモータ角速度ωrに基づいて舵角制御のための舵角制御指令値Imrefを演算して出力する舵角制御部200と、切換指令SWによってアシスト制御指令値Itref及び舵角制御指令値Imrefを切り換える切換部142と、切換部142からのモータ電流指令値Iref(=Itref又はImref)に基づいてモータ150を駆動制御する電流制御/駆動部143と、回転センサ151からのモータ回転角θsに基づいてモータ速度を求め、モータ速度とギア比を用いて実舵角速度(モータ角速度)ωrを演算するモータ角速度演算部144とを具備している。モータ角速度演算部144は、微分相当の演算の後段に高周波ノイズをカットするためのローパスフィルタ(LPF)を備えている。
The
舵角制御部200は図4に示すように、目標舵角θtに実舵角θrを追従させるように舵角速度指令値ωcを出力する位置制御部210と、舵角速度指令値ωcに実舵角速度ωrを追従させるように舵角制御指令値Imrefを出力する速度制御部220とで構成されている。また、切換部142は、車両側ECU130の切換指令部131からの切換指令SWに基づいて、アシスト制御部141によるアシスト制御モード(手動操舵制御)と、舵角制御部200による舵角制御モード(位置/速度制御モード)とを切り換え、アシスト制御ではアシスト制御指令値Itrefを出力し、舵角制御では舵角制御指令値Imrefを出力する。
As shown in FIG. 4, the steering
このような機能を備えた電動パワーステアリング装置において、操舵モードの切換時にスイッチなどにより急に切り換えてしまうとモータ電流指令値Irefが急変動し、ハンドル挙動が不自然になるため、運転者へ違和感を与える。 In an electric power steering device equipped with such a function, if the steering mode is suddenly switched by a switch or the like, the motor current command value Iref suddenly fluctuates and the steering wheel behavior becomes unnatural, which makes the driver feel uncomfortable. give.
このため、舵角制御指令値とアシスト制御指令値に徐変ゲインを乗じ、徐々に操舵モードを切り換えることによって、モータ電流指令値の急変動を抑制する手法が用いられる。しかし、この手法では、切換中は舵角制御指令値が徐変ゲインで制限されてモータ電流指令値へ出力されるため、舵角制御指令値に対し電流指令値が制限された分だけ出力が小さくなってしまう。この制限により、舵角速度指令値に対し、モータの実舵角速度が遅くなるため、舵角速度指令値と実舵角速度に偏差が発生し、速度制御内のI制御の積分値が蓄積してしまうことで、速度制御から更に大きな舵角制御指令値が出力されてしまう。この結果、徐変ゲインが徐々に大きくなっていく状態では、徐変ゲインによる制限が緩和されていくため、徐変ゲインが大きくなるに従って舵角制御指令値が過剰な値となり、ハンドルが舵角速度指令値に対して過剰に応答し、運転者へ違和感を与えてしまう。 Therefore, a method of suppressing sudden fluctuations in the motor current command value is used by multiplying the steering angle control command value and the assist control command value by a gradual change gain and gradually switching the steering mode. However, in this method, the steering angle control command value is limited by the gradual gain and output to the motor current command value during switching, so the output is limited by the current command value with respect to the steering angle control command value. It gets smaller. Due to this limitation, the actual steering angular velocity of the motor becomes slower than the steering angular velocity command value, so that a deviation occurs between the steering angular velocity command value and the actual steering angular velocity, and the integrated value of I control in the speed control accumulates. Therefore, a larger steering angle control command value is output from the speed control. As a result, in a state where the gradual change gain gradually increases, the limitation due to the gradual change gain is relaxed, so that the steering angle control command value becomes an excessive value as the gradual change gain increases, and the steering wheel has a steering angular velocity. It responds excessively to the command value, giving the driver a sense of discomfort.
例えば特許第3912279号公報(特許文献1)では、舵角制御開始時に徐々に舵角速度を増加させるよう制御し、開始時のハンドル急変動による運転者への違和感を低減する手法が提案されている。しかし、特許文献1の手法では、徐変が始まると上限値に達するまで増加し続けるため、I制御の積分値が過剰に蓄積してしまう問題がある。
For example, Japanese Patent No. 391279 (Patent Document 1) proposes a method of controlling the steering angular velocity so as to gradually increase at the start of steering angle control to reduce discomfort to the driver due to sudden changes in the steering wheel at the start. .. However, in the method of
また、従来の装置は舵角制御モード中に運転者がハンドルを操作し、その操舵トルクが予め設定した所定値を越えたと判断されると舵角制御を中止するようになっている。しかしながら、トルクセンサの出力を所定値と比較するだけでその判断を行うと、トルクセンサのノイズにより、或いはタイヤが小石を踏んだような場合やモータによる舵角制御が行われた場合のハンドルの慣性トルクにより、トルクセンサの出力が一時的に所定値を越えることがあり、その度に舵角制御が中止されてしまう問題がある。このような不都合を回避するために所定値を高めに設定すると、舵角制御モードとアシスト制御モードとが干渉し合って運転者に違和感を与えるだけでなく、舵角制御中に運転者がハンドルを操作しても舵角制御が直ちに中止されなくなる可能性がある。 Further, in the conventional device, the driver operates the steering wheel during the steering angle control mode, and when it is determined that the steering torque exceeds a predetermined value set in advance, the steering angle control is stopped. However, if the judgment is made only by comparing the output of the torque sensor with a predetermined value, the steering wheel of the handle is controlled by the noise of the torque sensor, when the tire steps on a pebble, or when the steering angle is controlled by the motor. Due to the inertial torque, the output of the torque sensor may temporarily exceed a predetermined value, and there is a problem that the steering angle control is stopped each time. If the predetermined value is set higher to avoid such inconvenience, not only the steering angle control mode and the assist control mode interfere with each other to give the driver a sense of discomfort, but also the driver handles the steering wheel during steering angle control. There is a possibility that the steering angle control will not be stopped immediately even if you operate.
このような問題を解決する自動操舵装置として、例えば特許第3845188号公報(特許文献2)が提案されている。特許文献2に開示された装置は、目標位置までの車両の移動軌跡を記憶又は算出する移動軌跡設定手段と、車輪を転舵するアクチュエータ(モータ)と、運転者がハンドルに加える操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段(トルクセンサ)と、移動軌跡設定手段により設定された移動軌跡に基づいてアクチュエータの駆動を制御すると共に、予め設定された所定値以上の操舵トルクが所定時間以上に亘って検出されたときに移動軌跡に基づくアクチュエータの制御を中止するアクチュエータ制御手段とを備えた車両の自動操舵装置において、所定値を複数種類設定し、各所定値に対応して所定時間を変更するようになっている。
As an automatic steering device that solves such a problem, for example, Japanese Patent No. 3845188 (Patent Document 2) has been proposed. The device disclosed in
しかしながら、特許文献2に開示された装置では、運転者の操舵トルクに応じた所定時間を経過すると、舵角制御を中止するようになっている。所定値を複数種類設定し、各所定値に対応して所定時間を変更する煩雑さがあり、演算負荷が大きいといった問題がある。
However, in the device disclosed in
また、特許文献3には、従来の自動操舵技術の適用範囲を低速域に拡大すると共に、運転中の操舵操作に係わる操作性、安全性及び快適性を確保することが示され、角度制御方式に従って据え切りした後、操舵トルク閾値判定手段によりトルク制御方式に切り換えることが開示されている。しかしながら、特許文献3における切り換え条件は、操舵トルクτの値が連続N+1回だけ定数τ0(操舵トルク判定閾値)を上回った時であり、操舵トルクの絶対値をとり、その絶対値をトルク閾値で判定する点及び絶対値の積分値を積分閾値と比較する場合の優位性に関する言及や示唆はない。
Further,
更に特許文献4は、運転者の操舵力がアシスト操舵力に対抗して保舵する力を超えたことを検出したときに、自車両のアシスト操舵力の解除と判定する障害物回避支援装置であり、特許文献4には、操舵トルクが予め決められた基準閾値を超えてからの操舵トルクの積分値を算出することが開示されている。しかしながら、特許文献4は基準閾値を超えた部分の操舵トルクの積分であり、また、操舵トルクの絶対値に関するものではない。また、特許文献5は、車輪を転舵するモータの制御状態が切り換わった瞬間にハンドルが急激に軽くなるのを防止する自動操舵装置に関するものであり、操舵トルクの変化に対して2つの閾値が設定されている。しかしながら、特許文献5の積分は、車速とヨーレートに関するものであり、操舵トルクの積分と異なり、しかも、第2の閾値は不感帯領域に設定される必要がある。
Further,
本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、舵角制御モードからアシスト制御モードへの切換及びアシスト制御モードから舵角制御モードへの切換をそれぞれ徐変ゲインを用いて徐変すると共に、絶対値と信号全体の積分を用いて、舵角制御モード中においても手入力の判定を行って円滑にアシスト制御モードに移行するようにし、モータ電流指令値に対して意図しないハンドルの変動を抑制し、運転者への違和感を低減する高機能な電動パワーステアリング装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to gradually change the gain for switching from the steering angle control mode to the assist control mode and switching from the assist control mode to the steering angle control mode. In addition to gradually changing by using, by using the integration of the absolute value and the entire signal, the manual input is judged even in the steering angle control mode so that the assist control mode can be smoothly transitioned to the motor current command value. The purpose of the present invention is to provide a high-performance electric power steering device that suppresses unintended fluctuations in the steering wheel and reduces discomfort to the driver.
本発明は、アシスト制御モードと舵角制御モードを切換指令により切り換える機能を有し、アシスト制御部で演算された第1のアシスト制御指令値と、舵角制御部で演算された第1の舵角制御指令値とでモータ電流指令値を生成し、前記モータ電流指令値によりモータを駆動して車両の操舵系をアシスト制御する電動パワーステアリング装置に関し、本発明の上記目的は、操舵トルク及び前記切換指令に基づいて、舵角制御の位置速度制御で用いる速度指令徐変ゲイン及び速度制御徐変ゲインと、制御モードの切換時に用いる舵角制御出力徐変ゲイン及びアシスト制御出力徐変ゲインとを生成する切換判定/徐変ゲイン生成部を備え、前記舵角制御部は、舵角指令値を目標舵角として入力し、前記目標舵角及び実舵角の角度偏差に基づいて舵角速度指令値を出力する位置制御部と、前記舵角速度指令値を前記速度指令徐変ゲインに応じて徐変すると共に、上下限値を制限して出力する徐変制限部と、前記徐変制限部から出力される目標舵角速度を、実舵角速度及び前記速度徐変ゲインに基づいて処理する舵角速度制御部と、前記舵角速度制御部から出力される速度制御電流値を前記舵角制御出力徐変ゲインで徐変して第2の舵角制御指令値を出力する第1の徐変出力部とで構成され、前記アシスト制御部から出力される前記第1のアシスト制御指令値を前記アシスト制御出力徐変ゲインで徐変し、第2のアシスト制御指令値を出力する第2の徐変出力部を備え、前記第2の舵角制御指令値及び前記第2のアシスト制御指令値に基づいて前記モータ電流指令値を生成し、前記切換判定/徐変ゲイン生成部は手入力判定部を有し、前記手入力判定部は、前記操舵トルクをフィルタ処理するLPFと、前記LPFを経た操舵トルクの絶対値をトルク閾値と比較すると共に、出力信号として出力するトルク値比較部と、前記出力信号の全体を積分して前記積分出力値を出力する積分演算部と、前記積分演算部からの前記積分出力値と積分閾値を比較することにより、操舵トルク判定信号を出力する切換判定部とで構成されていることにより達成される。 The present invention has a function of switching between the assist control mode and the rudder angle control mode by a switching command, and the first assist control command value calculated by the assist control unit and the first rudder calculated by the rudder angle control unit. Regarding an electric power steering device that generates a motor current command value with an angle control command value and drives a motor according to the motor current command value to assist and control the steering system of a vehicle, the above object of the present invention is steering torque and the above. Based on the switching command, the speed command gradual change gain and speed control gradual change gain used in the position speed control of the rudder angle control, and the rudder angle control output gradual change gain and the assist control output gradual change gain used when switching the control mode A switching determination / gradual change gain generation unit is provided, and the steering angle control unit inputs a steering angle command value as a target steering angle, and a steering angle speed command value based on the angle deviation between the target steering angle and the actual steering angle. The position control unit that outputs the rudder angle, the rudder angle speed command value is gradually changed according to the speed command gradual change gain, and the upper and lower limit values are limited and output. The rudder angle speed control unit that processes the target rudder angle speed to be processed based on the actual rudder angle speed and the speed gradual change gain, and the speed control current value output from the rudder angle speed control unit with the rudder angle control output gradual change gain. It is composed of a first gradually changing output unit that gradually changes and outputs a second steering angle control command value, and the first assist control command value output from the assist control unit is gradually changed to the assist control output. The motor current is provided with a second gradual change output unit that gradually changes with a gain and outputs a second assist control command value, and is based on the second rudder angle control command value and the second assist control command value. The switching determination / gradual change gain generation unit has a manual input determination unit that generates a command value, and the manual input determination unit has an LPF that filters the steering torque and an absolute value of the steering torque that has passed through the LPF. To the torque threshold, a torque value comparison unit that outputs as an output signal, an integration calculation unit that integrates the entire output signal and outputs the integrated output value, and the integrated output value from the integration calculation unit. It is achieved by being composed of a switching determination unit that outputs a steering torque determination signal by comparing with and the integration threshold.
本発明の電動パワーステアリング装置によれば、舵角制御指令値を舵角制御出力徐変ゲインで徐変し、アシスト制御指令値をアシスト制御出力徐変ゲインで徐変し、舵角制御における舵角速度指令値及び舵角制御電流値をそれぞれ速度指令徐変ゲイン及び速度制御徐変ゲインで徐変し、ハンドル制振処理をした制振信号を舵角制御指令値に加味しているので、円滑なモード切換が可能であり、モータ電流指令値に対して意図しないハンドルの変動を抑制し、運転者への違和感を低減することができる。 According to the electric power steering device of the present invention, the steering angle control command value is gradually changed by the steering angle control output gradual change gain, the assist control command value is gradually changed by the assist control output gradual change gain, and the steering in the steering angle control. The angular speed command value and the rudder angle control current value are gradually changed by the speed command gradual change gain and the speed control gradual change gain, respectively, and the vibration damping signal that has undergone steering wheel vibration suppression processing is added to the steering angle control command value, so it is smooth. Mode switching is possible, unintended fluctuations in the steering wheel with respect to the motor current command value can be suppressed, and discomfort to the driver can be reduced.
また、操舵トルクの絶対値に基づく手入力の判定を行い、徐変ゲインを生成する切換判定/徐変ゲイン生成部を設けているので、速度制御内の積分制御の積分値が過剰に蓄積することもなく、モータ電流指令値に対して意図しないハンドルの変動を抑制することができる。 Further, since the switching judgment / gradual gain generation unit that makes a manual input judgment based on the absolute value of the steering torque and generates the gradual change gain is provided, the integrated value of the integral control in the speed control is excessively accumulated. Without this, it is possible to suppress unintended fluctuations in the handle with respect to the motor current command value.
本発明は、舵角制御指令値を舵角制御出力徐変ゲインで徐変し、アシスト制御指令値をアシスト制御出力徐変ゲインで徐変し、舵角制御部内の位置制御部からの舵角速度指令値を速度指令徐変ゲインで徐変し、徐変後の舵角速度指令値の上下限値を、速度指令徐変ゲインに応じてリミッタで制限した目標舵角速度を舵角速度制御部に入力する。舵角速度制御部では更に、目標舵角速度及び実舵角速度に基づいた制御演算を行うと共に、速度制御徐変ゲインで徐変して速度制御電流値を出力し、ハンドル制振部からの制振信号を速度制御電流値に加算して舵角制御指令値を出力している。 In the present invention, the steering angle control command value is gradually changed by the steering angle control output gradual change gain, the assist control command value is gradually changed by the assist control output gradual change gain, and the steering angular velocity from the position control unit in the steering angle control unit. The command value is gradually changed by the speed command slow change gain, and the upper and lower limits of the rudder angular velocity command value after the slow change are input to the rudder angular velocity control unit by limiting the target steering angular velocity with a limiter according to the speed command slow change gain. .. The rudder angular velocity control unit further performs control calculations based on the target steering angular velocity and the actual rudder angular velocity, and gradually changes with the speed control gradual change gain to output the speed control current value, and the vibration suppression signal from the handle vibration suppression unit. Is added to the speed control current value to output the steering angle control command value.
また、本発明では操舵トルク及び切換指令を入力する切換判定/徐変ゲイン生成部を設けており、切換判定/徐変ゲイン生成部は操舵トルク及び切換指令に基づいて速度指令徐変ゲイン、速度制御徐変ゲイン、舵角制御出力徐変ゲイン及びアシスト制御出力徐変ゲインを生成している。速度指令徐変ゲイン及び速度制御徐変ゲインは舵角制御部にける位置速度制御で用いられ、舵角制御出力徐変ゲイン及びアシスト制御出力徐変ゲインは制御モードの切換時に用いられる。これら各徐変ゲインの生成では、操舵トルクに基づいて手入力の判定を行う手入力判定部を用いており、手入力判定部はLPFを経て操舵トルクの絶対値を求め、操舵方向に関連しない絶対値の全体を積分し、絶対値をトルク閾値と比較すると共に、絶対値がトルク閾値以上となったときに絶対値全体の積分演算を開始し、その積分値を積分閾値と比較してトルク判定信号を得ている。これにより、舵角制御モード中にハンドル操舵が開始された場合、外乱トルク(ノイズ)に影響を受けることなく確実にかつ円滑にアシスト制御モードに移行することができる。 Further, in the present invention, a switching determination / gradual gain generation unit for inputting the steering torque and the switching command is provided, and the switching determination / gradual gain generation unit is based on the steering torque and the switching command to obtain the speed command gradual gain and speed. The control gradual change gain, the rudder angle control output gradual change gain, and the assist control output gradual change gain are generated. The speed command gradual change gain and the speed control gradual change gain are used for position speed control in the steering angle control unit, and the steering angle control output gradual change gain and the assist control output gradual change gain are used when switching the control mode. In the generation of each of these gradual gains, a manual input determination unit that determines manual input based on the steering torque is used, and the manual input determination unit obtains the absolute value of the steering torque via the LPF and is not related to the steering direction. Integrate the entire absolute value, compare the absolute value with the torque threshold, start the integration calculation of the entire absolute value when the absolute value is equal to or greater than the torque threshold, compare the integrated value with the integration threshold, and compare the torque. The judgment signal is obtained. As a result, when the steering wheel steering is started during the steering angle control mode, it is possible to reliably and smoothly shift to the assist control mode without being affected by the disturbance torque (noise).
更に、本発明では舵角制御部の前段(若しくは舵角制御部内)に、舵角指令値に対してリミット処理及びレートリミット処理を行うと共に、ハンドル振動を除去する前処理部を設けており、前処理された目標舵角に対して位置速度制御を実施しているので、急なハンドル操舵に対しても違和感を与えることはない。また、舵角制御部内の位置制御部にハンドル振動除去部及びフィードフォワード(FF)フィルタを設けている実施形態では、ハンドル振動(10Hz前後)を抑制した舵角制御指令値を生成できる。 Further, in the present invention, the front stage (or inside the steering angle control unit) of the steering angle control unit is provided with a preprocessing unit that performs limit processing and rate limit processing on the steering angle command value and eliminates steering wheel vibration. Since the position and speed are controlled for the pre-processed target steering angle, it does not give a sense of discomfort even to sudden steering. Further, in the embodiment in which the steering wheel vibration removing unit and the feedforward (FF) filter are provided in the position control unit in the steering angle control unit, the steering angle control command value in which the steering wheel vibration (around 10 Hz) is suppressed can be generated.
舵角制御部からの舵角制御指令値に対しては、舵角制御出力徐変ゲインを乗じて徐変し、アシスト制御部からのアシスト制御指令値に対しては、アシスト制御出力徐変ゲインを乗じて徐変し、舵角制御出力徐変ゲインとアシスト制御出力徐変ゲインを逆の増加減特性としている。つまり、舵角制御出力徐変ゲインとアシスト制御出力徐変ゲインは制御モードの切換時に、各割合(舵角制御出力徐変ゲインは0.0(0%)〜1.0(100%)、アシスト制御出力徐変ゲインは1.0(100%)〜0.0(%))の合計値が原則的に1.0、つまり100%の関係で、かつ逆の関係で増加減(線形若しくは非線形)する特性となっている。モードの切換時には舵角制御出力徐変ゲインとアシスト制御出力徐変ゲインは逆の関係で増加減するが、舵角制御モード中においては、両者の合計値は1.0(100%)の関係でなくても良い。 The steering angle control command value from the steering angle control unit is gradually changed by multiplying the steering angle control output gradual change gain, and the assist control output gradual change gain is applied to the assist control command value from the assist control unit. The rudder angle control output gradual change gain and the assist control output gradual change gain are set to the opposite increase / decrease characteristics by multiplying by. That is, the steering angle control output gradual change gain and the assist control output gradual change gain are each ratio (the steering angle control output gradual change gain is 0.0 (0%) to 1.0 (100%) when the control mode is switched. The total value of the assist control output gradual change gain of 1.0 (100%) to 0.0 (%) is 1.0 in principle, that is, 100%, and the opposite relationship increases or decreases (linear or It has a characteristic of being non-linear). When the mode is switched, the steering angle control output gradual change gain and the assist control output gradual change gain increase or decrease in the opposite relationship, but in the steering angle control mode, the total value of both is 1.0 (100%). It does not have to be.
以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図5は本発明の構成例を図3に対応させて示しており、本発明では新たに、操舵トルクTh及び切換指令SWを入力して切換判定を行うと共に、舵角制御における速度徐変用の徐変ゲインSG(SG1,SG2)及び制御モード切換徐変用の徐変ゲインSWG(SWG1,SWG2)を出力して管理する切換判定/徐変ゲイン生成部400と、車両側ECU130内の舵角指令値生成部132からの舵角指令値θrefを処理して、目標舵角θtを出力する前処理部500とが設けられている。速度徐変用の徐変ゲインSG(SG1,SG2)は舵角制御部200に入力され、モード切換徐変用の徐変ゲインSWG(SWG1,SWG2)は切換部142に入力される。
FIG. 5 shows a configuration example of the present invention corresponding to FIG. 3, and in the present invention, a steering torque Th and a switching command SW are newly input to make a switching determination, and for speed gradual change in steering angle control. Switching determination / gradual
切換判定/徐変ゲイン生成部400は例えば図6に示すような構成であり、操舵トルクThを入力して後述するトルク判定信号TDを出力する手入力判定部410と、操舵トルクTh、トルク判定信号TD及び切換指令SWに基づいて速度指令徐変ゲインSG1及び速度制御徐変ゲインSG2を生成して出力する徐変ゲイン生成部430と、トルク判定信号TD及び切換指令SWに基づいて舵角制御出力徐変ゲインSWG1及びアシスト制御出力徐変ゲインSWG2を演算して出力する徐変ゲイン切換生成部420とで構成されている。切換指令SWは舵角制御モードからアシスト制御モードへの切換、若しくはアシスト制御モードから舵角制御モードへの切換を指示し、トルク判定信号TDは舵角制御モード中にハンドルが操舵された時に、アシスト制御モードへの切換を指示する。
The switching determination / gradual change
手入力判定部410は図7に示すような構成となっており、操舵トルクThの外乱トルク(ノイズ)を除去するためのLPF(ローパスフィルタ)411と、LPF411から出力される操舵トルクThaの絶対値|Tha|を求める絶対値部412と、操舵トルクThaの絶対値|Tha|を所定のトルク閾値Tthと比較して出力信号Ct又は過去値初期化信号Piを出力するトルク値比較部413と、出力信号Ctの上下限値を制限し、過大な信号を入力しないようにするリミッタ414と、リミッタ414からの積分入力値Ctaの全体を積分する積分演算部415と、積分演算部415で積分された積分出力値Ioutを所定の積分閾値Sthと比較して操舵トルク判定信号TDを出力する切換判定部416とで構成されている。積分演算部415は純積分でも、1次LPFで構成される擬似積分でも良い。積分演算部415はリミッタ414からの積分入力値Ctaの全体、つまり値0からの積分入力値Cta(=Cta−0)を時系列に沿って積分演算し、積分演算部415から出力される積分出力値Ioutを積分閾値Sthと比較することで、外乱トルクの影響を受け難くしている。
The manual
タイヤが縁石や石等に衝突した場合、ハンドルの慣性トルクにより操舵トルクThが一時的に所定値を超えたり、或いは操舵トルクThが所定値に満たない場合に、自動操舵制御が切り換わってしまったり、切り換わり難くなるのを回避するために、操舵トルクThの外乱トルク(ノイズ)を除去するLPF411を設けている。LPF411は1次でも、2次以上でも良く、また、IIR(Infinite Impulse Response)型若しくはFIR(Finite Impulse Response)型の外乱トルク(ノイズ)を除去するフィルタで、実装可能なものであれば良い。LPF411の効果については、具体例をもって後述する。
When the tire collides with a curb or stone, the steering torque Th temporarily exceeds the predetermined value due to the inertial torque of the handle, or the steering torque Th is less than the predetermined value, the automatic steering control is switched. The
トルク値比較部413は、操舵トルクThaの絶対値|Tha|をトルク閾値Tthと比較し、絶対値|Tha|がトルク閾値Tth以上となったときに、積分演算部415は、リミッタ414からの積分入力値Ctaの積分動作を開始して積分を継続し、絶対値|Tha|がトルク閾値Tthよりも小さくなったときに、積分演算部415はトルク値比較部413からの過去値初期化信号Piによって積分値を0に初期化される。即ち、トルク値比較部413は下記のような動作を行う。操舵トルクThaの絶対値|Tha|を用いて比較しているので、ハンドルの操舵方向を考慮することなく、大きさのみで判定を行うことができる。
(数1)
|Tha|≧Tthのとき、出力信号Ct=|Tha|
|Tha|<Tthのとき、出力信号Ct=0、過去値初期化信号Pi出力
トルク値比較部413から過去値初期化信号Piが出力されると、積分演算部415内の過去値保持部(Z−1)が0に初期化される。また、切換判定部416は、積分演算部415からの積分出力値Ioutを積分閾値Sthと比較し、積分出力値Ioutが積分閾値Sth以上のときに切換条件が成立し、舵角制御モードからアシスト制御モードに切り換え、積分出力値Ioutが積分閾値Sthよりも小さいときに切換条件不成立とし、舵角制御モードを継続する。即ち、切換判定部416は下記のような動作を行う。
(数2)
Iout≧Sthのとき、切換条件成立の操舵トルク判定信号TD
Iout<Sthのとき、切換条件不成立の操舵トルク判定信号TD
手入力判定部410からの操舵トルク判定信号TDは、操舵トルクTh及び切換指令SWと共に徐変ゲイン生成部430に入力され、徐変ゲイン生成部430は速度指令徐変ゲインSG1及び速度制御徐変ゲインSG2を生成する。速度指令徐変ゲインSG1は、 主にアシスト制御から舵角制御への切換時に、円滑な切換を実現するために用いられ、位置制御部(210)から出力される舵角速度指令値ωcに対して徐変と上下限値の設定に使用される。また、速度制御徐変ゲインSG2は、切換時の舵角速度制御部(220)内の積分値の蓄積の影響を緩和するために、舵角速度制御部(220)の中の積分関係の信号(例えば積分出力値(Iout))に乗算され、円滑な切換を実現するために用いられる。The torque
(Number 1)
When | The | ≧ Tth, the output signal Ct = | The |
When | Th | <Tth, output signal Ct = 0, past value initialization signal Pi output
When the past value initialization signal Pi is output from the torque
(Number 2)
When Iout ≥ Sth, the steering torque judgment signal TD that satisfies the switching condition
When Iout <Sth, the steering torque judgment signal TD for which the switching condition is not satisfied
The steering torque determination signal TD from the manual
また、操舵トルク判定信号TDは切換指令SWと共に徐変ゲイン切換生成部420に入力され、徐変ゲイン切換生成部420で舵角制御出力徐変ゲインSWG1及びアシスト制御出力徐変ゲインSWG2が生成され、舵角制御出力徐変ゲインSWG1及びアシスト制御出力徐変ゲインSWG2は切換部142に入力される。舵角制御出力徐変ゲインSWG1は、 舵角制御部200のリミッタ203から出力される舵角制御指令値(電流指令値)Imrefと乗算されて徐変され、 アシスト制御と舵角制御の切換動作を円滑に行い、運転者への違和感、安全性等を実現するために用いられる。アシスト制御出力徐変ゲインSWG2はアシスト制御部141から出力されるアシスト制御指令値(電流指令値)Itrefと乗算されて徐変され、舵角制御とアシスト制御の切換動作を円滑にするのと、自動運転中の運転者による操舵介入を実現するために用いられる。
Further, the steering torque determination signal TD is input to the gradual change gain
一方、舵角制御部200、切換部142及び前処理部500の構成例は図8であり、前処理部500は、舵角指令値生成部132からの自動運転などのための舵角指令値θrefに対して、通信エラー等による異常な値、過剰な値が舵角制御部200に入力するのを防止するため上下限値を制限するリミッタ510と、リミッタ510からの舵角指令値θref1の急変によって舵角制御出力としての舵角制御電流指令値が急激に変動することを避けるため、舵角指令値θref1をレートリミット処理するレートリミッタ520と、レートリミット後の舵角指令値θref2に含まれるハンドル振動周波数成分を低減するためのハンドル振動除去部530とで構成されている。
On the other hand, a configuration example of the steering
レートリミッタ520は、急なハンドル挙動による巻き込み等の、運転者への安全性向上にも繋がる。また、アシスト制御モードから舵角制御モードへの切換時に、レートリミッタ過去値を実舵角θrに初期化する。これにより、切換時にハンドル振動除去部530から出力される目標舵角θtと実舵角θrとがほぼ一致することで、舵角制御電流指令値の急変の発生を抑え、結果的にハンドルの急変動を防止することができる。
The
レートリミッタ520は例えば図9に示すような構成となっており、舵角指令値θref1は減算部520−1に加算入力され、過去値との減算結果である舵角指令値θt1が変化分設定部520−2で変化分θt2の設定をされる。変化分設定部520−2は、保持部(Z-1)520−4からの過去値と入力(θref1)の差分θt1を設定し、加算部520−3での変化分θt2と過去値との加算結果を新たな舵角指令値θref2として出力する。変化分設定部520−2は、変化分が設定された上限及び下限を超えないようにするものであり、その特性は演算周期T毎に入力(舵角指令値)θref1との差分を求め、変化分設定部520−2の上限及び下限の範囲外の場合には、差分を過去値に加算することを繰返し行うことにより、図10に示すような階段状に出力θref2を変化させて、最終的に出力θref2を舵角指令値θref1に一致させる。また、入力(舵角指令値)θref1との差分が変化分設定部520−2の上限及び下限の範囲内の場合には、変化分θt2=差分θt1を出力し、過去値に加算するので、その結果出力θref2と入力(舵角指令値)θref1は一致する。これらの結果、舵角指令値θreftが急激に変化しても、急激に変化する舵角指令値θref2を滑らかに変化させることができ、急激な電流変化を防止し、運転者の自動運転の不安感を低減させる機能を果たしている。The
レートリミッタ520の後段のハンドル振動除去部530は、ローパスフィルタ(LPF)、ノッチフィルタ、或いは位相遅れ補償により、操舵トルクThに含まれる振動周波数成分を低減させる。ハンドル振動除去部530からは、上述のように前処理された目標舵角θtが出力される。
The steering wheel
前処理部500からの目標舵角θtは、図11に詳細構成を示す舵角制御部200の位置制御部210内の減算部210−1に加算入力される。減算部210−1には実舵角θrが減算入力されており、減算部210−1で目標舵角θt及び実舵角θrの角度偏差θeが求められ、角度偏差θeは比例部210−2で比例処理(ゲインKpp)され、位置制御部210から舵角速度指令値ωcが出力される。舵角速度指令値ωcは乗算部201に入力され、乗算部201で速度指令徐変ゲインSG1で徐変され、徐変された舵角速度指令値ωcaは上下限値を速度指令徐変ゲインSG1に応じて制限するリミッタ202に入力される。リミッタ202は例えば図12に示すように、速度指令徐変ゲインSG1に応じて正負の上下限値が制限される。即ち、速度指令徐変ゲインSG1が小さくなるに従って、リミッタ202の制限値も小さくなるように制限され、速度指令徐変ゲインSG1が大きくなればリミッタ202の制限値も大きく制限される。また、リミッタ202の動作に関しては、例を挙げて後述する。
The target steering angle θt from the
リミッタ202で上下限値を制限された目標舵角速度ωcbは、実舵角速度ωr及び速度制御徐変ゲインSG2と共に舵角速度制御部220に入力される。舵角速度制御部220は図11に詳細を示すように、目標舵角速度ωcbから実舵角速度ωrを減算する減算部221と、減算部221の減算結果である速度偏差Dfを積分処理(Kvi/s)して補償する積分部222と、実舵角速度ωrを比例処理(Kvp)して補償する比例部225と、積分部222の積分結果である舵角制御電流値Ir1から比例部225の比例結果である舵角制御電流値Ir2を減算する減算部223と、減算部223の減算結果である速度制御電流値Imref0を速度制御徐変ゲインSG2により徐変し、速度制御電流値Imref1を出力する乗算部224とで構成されている。乗算部224からの速度制御電流値Imref1は加算部204に入力され、ハンドル制振部440からの制振処理された制振信号(電流値)Thdと加算され、加算結果である舵角制御指令値Imref2が、過出力防止のためのリミッタ203で上下限値を制限され、舵角制御指令値Imrefが出力される。
The target steering angular velocity ωcb whose upper and lower limits are limited by the
ハンドル制振部440は、コラム軸の トーションバーに基づく操舵トルクThを制振処理し、自動操舵中のハンドル振動の制振効果を一層向上するために設けられている。 ハンドル制振部440の構成は例えば図13であり、操舵トルクThをゲイン(Kv)するゲイン部441と、ゲイン部441からの操舵トルクKv・Thを位相補償する位相補償部442とで構成されている。位相補償部442は例えば1次フィルタで構成され、トーションバーの捩れを解消する方向に制振信号Thdが出力される。 また、1次フィルタ以外にも、ハンドルの制振効果が出るものであれば適用可能である。
The steering wheel
切換部142は図8に示すように、舵角制御指令値Imrefに舵角制御出力徐変ゲインSWG1を乗算する乗算部142−1と、アシスト制御指令値Itrefにアシスト制御出力徐変ゲインSWG2を乗算する乗算部142−2と、乗算部142−1からの舵角制御指令値Imrefg及び乗算部142−2からのアシスト制御指令値Itrefgを加算してモータ電流指令値Irefを出力する加算部142−3とで構成されている。
As shown in FIG. 8, the
このような構成において、先ず切換判定/徐変ゲイン生成部400の動作例を図14のフローチャートを参照して説明する。
In such a configuration, first, an operation example of the switching determination / gradual
先ず切換指令部131から切換指令SWが入力された否かが判定され(ステップS1)、切換指令SWが入力されていない場合には、舵角制御モードにおいて運転者によりハンドルが操舵(左右)されると、操舵トルクThが手入力判定部410に入力され(ステップS2)、手入力判定部410は前述の数2及び後述するような手入力の判定を行い(ステップS10)、判定の結果、制御モードの切換となるトルク判定信号TDが出力されない場合は(ステップS20)、切換判定/徐変ゲイン生成部400で速度指令徐変ゲインSG1及び速度制御徐変ゲインSG2、舵角制御出力徐変ゲインSWG1及びアシスト制御出力徐変ゲインSWG2を生成して舵角制御モードの値に遷移し(ステップS21)、速度指令徐変ゲインSG1及び速度制御徐変ゲインSG2は舵角制御部200に入力され(ステップS22)、舵角制御出力徐変ゲインSWG1及びアシスト制御出力徐変ゲインSWG2は切換部142に入力される(ステップS25)。これにより、舵角制御部200による舵角制御が継続される。
First, it is determined from the switching
また、上記ステップS1において切換指令SWが入力されている場合、或いは上記ステップS20において操舵トルク判定信号TDにより制御モードの切換と判断された場合、切換判定/徐変ゲイン生成部400で速度指令徐変ゲインSG1及び速度制御徐変ゲインSG2、舵角制御出力徐変ゲインSWG1及びアシスト制御出力徐変ゲインSWG2を生成してアシスト制御モードの値に遷移し(ステップS24)、速度指令徐変ゲインSG1及び速度制御徐変ゲインSG2は舵角制御部200に入力され(ステップS22)、舵角制御出力徐変ゲインSWG1及びアシスト制御出力徐変ゲインSWG2は切換部142に入力される(ステップS25)。これにより、アシスト制御部141によるアシスト制御が実施される。
Further, when the switching command SW is input in step S1 or when the steering torque determination signal TD determines that the control mode is switched in step S20, the switching determination / gradual change
ここで、本発明で使用する各徐変ゲインに関して、自動運転状態(舵角制御とアシスト制御の両方が介在している状態)中に、運転者による手入力の検知後の各徐変ゲインについて、アシスト制御モードに移行する実施例を図15に示して説明する。図15(A)は舵角制御出力徐変ゲインSWG1、速度指令徐変ゲインSG1及び速度制御徐変ゲインSG2の徐変動作を示しており、図15(B)はアシスト制御出力徐変ゲインSWG2の徐変動作を示している。時点t10において手入力判定が完了し、舵角制御モードからアシスト制御モードへ移行する状態を示し、時点t11に移行が完了してアシスト制御モードに切り換わる様子である。徐変ゲインSG1,SG2及びSWG1については、手入力判定後、図15(A)に示すように100%から徐々に減少していき、0%に遷移する。本実施形態では直線的に変化させているが、切換動作を円滑にするために、クロソイド曲線などによるS字曲線で遷移させても良いし、1次のLPF(カットオフ周波2[Hz])を通した値を各徐変ゲインとしても良い。ただし、徐変ゲインSG1,SG2,SWG1は同じ特性で連動させる必要はなく、アシスト制御出力徐変ゲインSWG2も含めてそれぞれ独立させた特性にしても良い。また、アシスト制御出力徐変ゲインSWG2については、自動運転状態においては常に0%である必要はなく、0%より大きい値、例えば図15(B)に示すように50%としても良い。アシスト制御出力徐変ゲインSWG2を調整要素として、例えば50%に設定することで、舵角制御モードにおける操舵介入時の引っ掛かり感を抑えることが可能となる。手入力判定後は、50%から100%へ遷移する。Here, regarding each gradual change gain used in the present invention, about each gradual change gain after detection of manual input by the driver during the automatic driving state (a state in which both steering angle control and assist control are intervened). An embodiment of shifting to the assist control mode will be described with reference to FIG. FIG. 15 (A) shows the gradual change operation of the steering angle control output gradual change gain SWG1, the speed command gradual change gain SG1, and the speed control gradual change gain SG2, and FIG. 15 (B) shows the accelerating control output gradual change gain SWG2. It shows the gradual change operation of. Manual input determination is completed at time t 10, shows a state of transition from the steering angle control mode to the assist control mode is a state in which the switches are shifted to time t 11 is finished to assist control mode. After the manual input determination, the gradual gains SG1, SG2 and SWG1 gradually decrease from 100% and transition to 0% as shown in FIG. 15 (A). In the present embodiment, the frequency is changed linearly, but in order to facilitate the switching operation, the transition may be made with an S-shaped curve such as a clothoid curve, or a first-order LPF (cutoff frequency 2 [Hz]). The value passed through may be used as each gradual change gain. However, the gradual change gains SG1, SG2, and SWG1 do not have to be interlocked with the same characteristics, and the assist control output gradual change gains SWG2 may be included and have independent characteristics. Further, the assist control output gradual change gain SWG2 does not always have to be 0% in the automatic operation state, and may be a value larger than 0%, for example, 50% as shown in FIG. 15 (B). By setting the assist control output gradual change gain SWG2 as an adjustment element to, for example, 50%, it is possible to suppress the feeling of being caught during steering intervention in the steering angle control mode. After the manual input determination, the transition from 50% to 100%.
次に、図7に示す手入力判定部410の動作例(図14のステップS10)を図16のフローチャートを参照して説明する。
Next, an operation example of the manual
操舵トルクThが入力されると(ステップS10−1)、LPF411で外乱トルク(ノイズ)の除去を行い(ステップS10−2)、絶対値部412でLPF411からの操舵トルクThaの絶対値|Tha|を求める(ステップS10−3)。トルク値比較部413にはトルク閾値Tthが予め入力されており、トルク値比較部413は絶対値|Tha|がトルク閾値Tth以上であるか否かを判定し(ステップS10−4)、絶対値|Tha|がトルク閾値Tth以上である場合には、出力信号Ctを絶対値|Tha|として積分演算部415に入力し、積分演算部415で積分動作を行う(ステップS10−5)。また、絶対値|Tha|がトルク閾値Tthよりも小さい場合には、出力信号Ctを0にして積分しないようにすると共に、過去値初期化信号Piを出力して積分演算部415を初期化して0にする(ステップS10−6)。初期化は積分演算部415内の過去値保持部(Z−1)を0にリセットすることにより行われる。When the steering torque Th is input (step S10-1), the disturbance torque (noise) is removed by the LPF411 (step S10-2), and the
積分演算部415からの積分出力値Ioutは切換判定部416に入力され、切換判定部416において積分出力値Ioutが積分閾値Sth以上であるか否かが判定される(ステップS10−7)。積分出力値Ioutが積分閾値Sth以上である場合には数2の切換条件が成立し(ステップS10−8)、操舵トルク判定信号TDにより各徐変ゲインSG1,SG2,SWG1,SWG2を更新し(ステップS10−9)、舵角制御モードからアシスト制御モードに切り換える(ステップS10−10)。また、積分出力値Ioutが積分閾値Sthよりも小さい場合には数2の切換条件が不成立であり、制御モードの切換は行われない(ステップS10−11)。
The integrated output value Iout from the
図17は、LPF411で外乱トルク(ノイズ)を除去された操舵トルクTh(Tha)のトルク閾値Tthに対する時間変化の一例を積分動作の関連で示しており、スタートから時点t1までは操舵トルクThがトルク閾値Tthよりも小さいので積分は行われない。時点t1から時点t2までの間は、操舵トルクThがトルク閾値Tth以上であるので入力信号全体の積分が行われるが、全体の積分値が積分閾値Sthよりも小さいので切換条件は不成立となっている。積分出力値Ioutは図17における斜線部の面積に相当しており、操舵トルクTh(絶対値)の総計となっている。そして、時点t2から時点t3までは操舵トルクThがトルク閾値Tthよりも小さいので積分は行われず、時点t3以降は操舵トルクThがトルク閾値Tth以上であるので積分が行われる。時点t4において積分値が所定値(積分閾値Sth)以上となり、切換条件が成立する様子を示している。つまり、図17の斜線部の面積が積分値相当となっているが、時点t2においては積分値が積分閾値Sthよりも小さくて切換条件は不成立、時点t4において積分値が積分閾値Sth以上となり、切換条件が成立する例を示している。Figure 17 shows the context of the integration operation of an example of a temporal change with respect to the torque threshold value Tth of the disturbance torque steering torque Th removed (noise) (Tha) in LPF411, from the start to the time point t 1 is the steering torque Th Is smaller than the torque threshold Tth, so no integration is performed. From the time point t 1 to the time point t 2 , since the steering torque Th is equal to or higher than the torque threshold value Tth, the entire input signal is integrated, but since the total integrated value is smaller than the integration threshold value Sth, the switching condition is not satisfied. It has become. The integrated output value Iout corresponds to the area of the shaded area in FIG. 17, and is the total of the steering torque Th (absolute value). Then, from the time point t 2 to the time point t 3 , the steering torque Th is smaller than the torque threshold value Tth, so integration is not performed, and after the time point t 3, the steering torque Th is equal to or higher than the torque threshold value Tth, so integration is performed. Integrated value becomes a predetermined value (integration threshold Sth) above at time t 4, shows how the switching condition is satisfied. That is, although the area of the hatched portion in FIG. 17 has a integral value equivalent, the integral value at time t 2 is switching condition smaller than the integral threshold value Sth is not satisfied, the integrated value at time t 4 the integral threshold Sth or An example is shown in which the switching condition is satisfied.
次に、図8及び図11に示す舵角制御部200の動作例を、図18のフローチャートを参照して説明する。本例では舵角指令値θrefは前処理部500で前処理され、前処理された目標舵角θtが舵角制御部200に入力されているが、前処理部500を舵角制御部200に含めた構成でも良い。
Next, an operation example of the steering
目標舵角θt、実舵角θr、実舵角速度ωr、操舵トルクTh、速度指令徐変ゲインSG1、速度制御徐変ゲインSG2が入力され(ステップS30)、位置制御部210で位置制御される(ステップS31)。即ち、目標舵角θtと実舵角θrの角度偏差θeが減算部211で求められ、角度偏差θeが比例部212で比例処理される。位置制御部210で位置制御された舵角速度指令値ωcは乗算部201において速度指令徐変ゲインSG1で徐変され(ステップS32)、徐変された舵角速度指令値ωcaはリミッタ202において、速度指令徐変ゲインSG1に応じてリミット処理される(ステップS33)。リミット処理された目標舵角速度ωcbは舵角速度制御部220内の減算部221に入力され、実舵角速度ωrとの速度偏差Dfが演算される(ステップS34)。速度偏差Dfは積分部222に入力されて積分処理され(ステップS35)、実舵角速度ωrは比例部225で比例処理され(ステップS36)、積分処理された舵角制御電流値Ir1から比例処理された舵角制御電流値Ir2が減算部223で減算され(ステップS37)、減算で求められた速度制御電流値Imref0が乗算部224に入力され、速度制御徐変ゲインSG2で徐変される(ステップS40)。徐変された速度制御電流値Imref1は加算部204に入力される。
The target steering angle θt, the actual steering angle θr, the actual steering angular velocity ωr, the steering torque Th, the speed command gradual change gain SG1 and the speed control gradual change gain SG2 are input (step S30), and the position is controlled by the position control unit 210 (step S30). Step S31). That is, the angle deviation θe between the target steering angle θt and the actual steering angle θr is obtained by the
また、操舵トルクThはハンドル制振部440に入力されて制振処理され(ステップS41)、制振処理された制振信号Thdは加算部204に入力されて速度制御電流値Imref1と加算される(ステップS42)。加算された舵角制御指令値Imref2はリミッタ203で上下限値を制限され(ステップS43)、舵角制御指令値Imrefが出力される(ステップS44)。
Further, the steering torque Th is input to the handle
なお、目標舵角θt、実舵角θr、実舵角速度ωr、操舵トルクTh、速度指令徐変ゲインSG1、速度制御徐変ゲインSG2の入力順番は適宜変更可能である。 The input order of the target rudder angle θt, the actual rudder angle θr, the actual rudder angular velocity ωr, the steering torque Th, the speed command gradual change gain SG1, and the speed control gradual change gain SG2 can be changed as appropriate.
上述の実施形態では前処理部500内にハンドル振動除去部530を設けているが、図19に示すようにハンドル振動除去部530を削除した前処理部500Aとし、図20に示すような位置制御部200Aの構成としても良い。即ち、前処理部500Aは、リミッタ410及びレートリミッタ420で構成されており、位置制御部200Aは、ハンドル振動除去部211、減算部212、フィードフォワード(FF)フィルタ213、ゲイン(Kpp)部214及び加算部215で構成されている。
In the above-described embodiment, the handle
前処理部500Aからの目標舵角θtは、位置制御部210A内のハンドル振動除去部211及びFFフィルタ213に入力される。自動操舵中、舵角指令が変化しているときに、舵角指令値θrefに、トーションバーのバネ性やハンドルの慣性モーメントによる振動を励起する周波数(約10Hz前後)成分が発生する。 舵角指令値θrefの前処理部500A(リミッタ510、レートリミッタ520)の後の舵角指令値である目標舵角θtに含まれるハンドル振動周波数成分を低減するために、ハンドル振動除去部211が設けられている。ハンドル振動除去部211はLPF、ノッチフィルタ又は位相遅れ補償により、振動周波数成分を低減させる。ハンドル振動除去部211からの舵角信号θt1は減算部212に加算入力される。また、FFフィルタ213は、舵角制御の追従性を向上させる舵角速度指令値を演算するために用いられているが、擬似的な微分演算とゲイン部を直列に組み合わせて設定しても良い。この場合、微分演算によるノイズ除去のために、LPFを微分演算の後ろに配置する。更に後退差分やHPF(ハイパスフィルタ)によるものでも良く、ハンドル振動除去部211同様に、目標舵角θtに含まれる、ンドル振動の周波数成分(10Hz前後)を低減するフィルタを含ませても良い。例えば1次LPF(カットオフ周波数2Hz)、ノッチフィルタ(中心周波数10Hz)、位相遅れ補償フィルタなどを直列に接続した構成である。
The target steering angle θt from the
このような構成において、前処理部500A及び位置制御部210Aの動作例を、図21のフローチャートを参照して説明する。
In such a configuration, an operation example of the
先ず舵角指令値θrefが入力され(ステップS30−1)、前処理部500Aはリミッタ510及びレートリミッタ520で前処理され(ステップS30−2)、前処理された目標舵角θtが出力される(ステップS30−3)。目標舵角θtは位置制御部210A内のハンドル振動除去部211に入力され、目標舵角θtのハンドル振動周波数成分がハンドル振動除去部211で除去され(ステップS31−1)、減算部212でハンドル振動除去部211からの舵角信号θt1と実舵角θtとの角度偏差θeが求められ(ステップS31−2)、角度偏差θeは比例部214で比例処理(ゲインKpp)される(ステップS31−3)。比例処理された角度偏差θegは加算部215に入力される。また、目標舵角θtはFFフィルタ213に入力されフィルタリング処理され(ステップS31−4)、フィルタリング処理された角度信号θt2が加算部215に入力されて角度偏差θegと加算され(ステップS31−5)、加算された舵角速度指令値ωcが出力される(ステップS31−6)。
First, the steering angle command value θref is input (step S30-1), the
以上では各部の詳細動作例を説明したが、本発明の全体動作を、図5の構成図及び図22のフローチャートを参照して説明する。 Although detailed operation examples of each part have been described above, the overall operation of the present invention will be described with reference to the configuration diagram of FIG. 5 and the flowchart of FIG. 22.
操舵系の動作がスタートすると、アシスト制御部141によるアシスト制御が実施され(ステップS100)、アシスト制御指令値Itrefを用いて電流制御/駆動部143によりモータ150が駆動される(ステップS101)。上記動作は切換指令部131より切換指令SWが出力されるまで繰り返される(ステップS102)。切換指令SWは、操舵トルクThと共に切換判定/徐変ゲイン生成部400に入力される。
When the operation of the steering system is started, the assist control by the
舵角制御モードとなり、切換指令部131より切換指令SWが出力されると、舵角指令値生成部132から前処理部500(若しくは500A)に舵角指令値θrefが入力され(ステップS103)、前処理部500で前処理された目標舵角θtが舵角制御部200に入力され(ステップS104)、舵角センサ14から実舵角θrが、車両側ECU130を経由して舵角制御部200に入力され(ステップS105)、モータ角速度演算部144からの実舵角速度ωrが舵角制御部200に入力される(ステップS106)。また、操舵トルクThは切換判定/徐変ゲイン生成部400へ入力され(ステップS107)、切換判定/徐変ゲイン生成部400は上述した手法で速度指令徐変ゲインSG1、速度制御徐変ゲインSG2、舵角制御出力徐変ゲインSWG1及びアシスト制御出力徐変ゲインSWG2を生成し(ステップS108)、速度指令徐変ゲインSG1及び速度制御徐変ゲインSG2を舵角制御部200に入力し、舵角制御出力徐変ゲインSWG1及びアシスト制御出力徐変ゲインSWG2を切換部142に入力する。舵角制御部200は上述した演算処理で舵角制御指令値Imrefを生成し(ステップS110)、舵角制御指令値Imrefは切換部142に入力される。
When the steering angle control mode is set and the switching command SW is output from the switching
切換部142には、アシスト制御部141からのアシスト制御指令値Itref及び舵角制御部200からの舵角制御指令値Imrefが入力されていると共に、舵角制御出力徐変ゲインSWG1及びアシスト制御出力徐変ゲインSWG2が入力されており、前述した関係で徐変されてアシスト制御から舵角制御に切り換えられる(ステップS111)。そして、舵角制御に切り換えられ、舵角制御の操舵が実施され(ステップS112)、前述した手入力の判定が行われ(ステップS113)、積分値が積分閾値Sthに達するまで上記動作が繰り返される(ステップS114)。積分値が積分閾値Sthに達すると、舵角制御出力徐変ゲインSWG1及びアシスト制御出力徐変ゲインSWG2による徐変により、舵角制御からアシスト制御に切り換えられる(ステップS120)。
The assist control command value Itref from the
上記動作の更に詳細な動作例、特にリミッタ202及び切換部142の動作例を図23のフローチャートを参照して説明する。ここでは、前処理部500(若しくは500A)及び切換判定/徐変ゲイン生成部400の動作は、上述の説明と重複しているので省略している。図15の例では、舵角制御状態でのアシスト制御出力徐変ゲインSWG2を50%として説明しているが、図23では0%として説明する。
A more detailed operation example of the above operation, particularly an operation example of the
先ず目標舵角θt、実舵角θr、実舵角速度ωrが入力され(ステップS200)、次いで速度指令徐変ゲインSG1、速度制御徐変ゲインSG2、舵角制御出力徐変ゲインSWG1、アシスト制御出力徐変ゲインSWG2が入力される(ステップS201)。これら入力の順序は適宜変更可能である。位置制御部210は目標舵角θtに実舵角θrを追従するように位置制御され、位置制御部210から舵角速度指令値ωcが出力される(ステップS202)。舵角速度指令値ωcは乗算部201に入力され、乗算部201からの舵角速度指令値ωcaがリミッタ202に入力される。舵角速度指令値ωcaはリミッタ202に入力され、以下のようにリミッタ202で上下限値を制限される。即ち、リミッタ202には速度指令徐変ゲインSG1が入力されており、速度指令徐変ゲインSG1を先ず前回値から加算(演算初回の前回値=0%)し(ステップS203)(後述する図24及び図25のように時系列に対して線形に速度指令徐変ゲインSG1を変化させる場合、加算値は一定値で良い。)、速度指令徐変ゲインSG1が100%以上の場合は、100%に制限する(ステップS204、S205)。速度指令徐変ゲインSG1が閾値以上であるか否かを判定し(ステップS206)、速度指令徐変ゲインSG1が閾値以上である場合には、リミッタ制限値を前回値から加算し(ステップS207)(後述する図24及び図25のように時系列に対して線形に速度指令徐変ゲインSG1を変化させる場合、加算値は一定値で良い。)、リミッタ制限値が制限値2以上であるか否かを判定する(ステップS208)。リミッタ制限値が制限値2以上である場合には、リミッタ制限値を制限値2とする(ステップS209)。
First, the target rudder angle θt, the actual rudder angle θr, and the actual rudder angular velocity ωr are input (step S200), and then the speed command gradual change gain SG1, the speed control gradual change gain SG2, the steering angle control output gradual change gain SWG1, and the assist control output. The gradual gain SWG2 is input (step S201). The order of these inputs can be changed as appropriate. The
その後、乗算部201において速度指令徐変ゲインSG1で徐変する(ステップS210)。乗算部201からの徐変後の舵角速度指令値ωcaはリミッタ202に入力されて上下限値を制限される(ステップS211)。リミッタ202からの目標舵角速度ωcbは、実舵角速度ωrと共に舵角速度制御部220に入力され、実舵角速度ωrを目標舵角速度ωcbに追従させる速度制御が実施される。
After that, the
舵角速度制御部220では速度偏差Dfが演算されると共に、前述のように積分補償された舵角制御電流値Ir1及び比例補償された舵角制御電流値Ir2が演算され、その偏差である速度制御電流値Imref0が演算される(ステップS212)。速度制御電流値Imref0は速度制御徐変ゲインSG2により乗算部224で徐変され、徐変された速度制御電流値Imref1が出力され、速度制御電流値Imref1は加算部204に入力される(ステップS213)。また、操舵トルクThに基づく制振処理が実施され、制振処理後の制振信号Thdが加算部204で速度制御電流値Imref1と加算され、加算された舵角制御指令値Imref2がリミッタ203でリミット処理され、舵角制御指令値Imrefが出力される(ステップS214)。舵角制御指令値Imrefは乗算部142−1において舵角制御出力徐変ゲインSWG1で徐変され(ステップS215)、徐変された舵角制御指令値Imrefgは加算部142−3に入力される。
The steering angle
切換部142にはアシスト制御出力徐変ゲインSWG2が入力されており、アシスト制御出力徐変ゲインSWG2を前回値から減算(演算初回の前回値=100%)し(ステップS220)、アシスト制御出力徐変ゲインSWG2が0%以下の場合は、0%に制限する(ステップS221、S222)。アシスト制御指令値Itrefを演算すると共に、乗算部142−2においてアシスト制御出力徐変ゲインSWG2で徐変し、アシスト制御指令値Itrefgを出力する(ステップS223)。
The assist control output gradual change gain SWG2 is input to the
その後、徐変されたアシスト制御指令値Itrefgが加算部142−3に入力され、舵角制御指令値Imrefgと加算されてモータ電流指令値Irefが演算される(ステップS224)。モータ電流指令値Irefによりモータが駆動される。そして、舵角制御出力徐変ゲインSWG1の前回値を舵角制御出力徐変ゲインSWG1に更新し、アシスト制御出力徐変ゲインSWG2の前回値をアシスト制御出力徐変ゲインSWG2に更新すると共に、速度指令徐変ゲインSG1の前回値を速度指令徐変ゲインSG1に更新し、速度制御徐変ゲインSG2の前回値を速度指令徐変ゲインSG2に更新し、更にリミッタ202のリミッタ制限値の前回値をリミッタ制限値に更新する(ステップS225)。速度指令徐変ゲインSG1及び速度制御徐変ゲインSG2についても同様に、前回値を更新する。
After that, the gradually changed assist control command value Itrefg is input to the addition unit 142-3, and is added to the steering angle control command value Imrefg to calculate the motor current command value Iref (step S224). The motor is driven by the motor current command value Iref. Then, the previous value of the steering angle control output gradual change gain SWG1 is updated to the steering angle control output gradual change gain SWG1, the previous value of the assist control output gradual change gain SWG2 is updated to the assist control output gradual change gain SWG2, and the speed is changed. The previous value of the commanded gradual change gain SG1 is updated to the speed command gradual change gain SG1, the previous value of the speed control gradual change gain SG2 is updated to the speed command gradual change gain SG2, and the previous value of the limiter limit value of the
図24及び図25は、リミッタ202後の目標舵角速度ωcb、舵角制御出力徐変ゲインSWG1、アシスト制御出力徐変ゲインSWG2及びリミッタ202の制限値1、制限値2の関係を示すタイムチャートである。図15の例では、舵角制御状態でのアシスト制御出力徐変ゲインSWG2を50%として説明しているが、図24及び図25では0%として説明する。図24の例では、時点t0でアシスト制御から舵角制御に移行し、時点t3に完全に舵角制御になる様子を示している。リミッタ202の制限値は、完全に舵角制御になる時点t3より少し前の時点t2(閾値により設定)から、時点t3以降の時点t4の間に制限値1から制限値2(>制限値1)に徐々に変わるようになっている。図25の例も、時点t10でアシスト制御から舵角制御に移行し、時点t12に完全に舵角制御になる様子を示している。本例では、リミッタ202の制限値は、完全に舵角制御になった時点12から以降時点t13の間に、制限値1から制限値2に変わるようになっている。
24 and 25 are time charts showing the relationship between the target steering angular velocity ωcc after the
図24(B)及び(C)の時点t0〜t3に示すように、また、図25(B)及び(C)の時点t10〜t12に示すように、舵角制御出力徐変ゲインSWG1とアシスト制御出力徐変ゲインSWG2はその割合の合計値が原則的に1.0(100%)の関係で、かつ逆の関係で増加減するようになっている。増加減の波形(特性)は任意であり、線形であっても、非線形であっても良い。 As shown at the time points t0 to t3 of FIGS. 24 (B) and 24 (C), and as shown at the time points t10 to t12 of FIGS. 25 (B) and (C), the steering angle control output gradually changing gain SWG1 and the assist The control output gradual change gain SWG2 increases or decreases in a relationship that the total value of the ratio is 1.0 (100%) in principle and vice versa. The increase / decrease waveform (characteristic) is arbitrary and may be linear or non-linear.
舵角制御開始時(アシスト制御からの切換時)は、位置制御部210の出力の舵角速度指令値ωcに対して速度指令徐変ゲインSG1を乗じる。この徐変ゲインSG1は、舵角制御指令値Imrefに乗じる舵角制御出力徐変ゲインSWG1と同期している(完全に同期でなくても良い)。加えて、速度指令徐変ゲインSG1の乗算後の舵角速度指令値ωcaに対して上下限可変のリミッタ202を設けている。このリミッタ202は舵角速度指令値ωcaの制限値を逐次切換え可能で、この制限値を徐変ゲインSG1が設定閾値未満では小さい値で固定し、閾値以上で徐々に大きくすることにより、舵角速度指令値ωcaが制限され、目標舵角速度ωcbとして舵角速度制御部220に入力される。さらに、速度制御部220内の信号に速度制御徐変ゲインSG2(SG1と同期でも良い)を乗じる。結果的に、舵角速度制御部220内の積分値の過剰な蓄積を抑制し、運転者への違和感を生じる舵角制御出力としての電流指令値を低減する。また、徐変完了後は、速度指令徐変ゲインSG1と上下限可変リミッタ202により舵角速度指令値ωcaが制限されず、速度制御徐変ゲインSG2により舵角速度制御部220内の信号が制限されないため、通常の舵角制御にシフトすることができる。ただし、本実施形態では、速度制御徐変ゲインSG2、速度指令徐変ゲインSG1は図24及び図25には表示せず、舵角制御出力徐変ゲインSWG1と一致させている。また、舵角制御モードへの切換時の初回の演算で、舵角指令値のレートリミッタの過去値Z−1の値を検出した実操舵角で上書きする。これにより、切換時にハンドル振動除去部430の段後の目標舵角θtと実舵角θrがほぼ一致することで、舵角制御電流指令値の発生を抑え、結果的にハンドルの急変動を防止する。At the start of steering angle control (when switching from assist control), the speed command gradual change gain SG1 is multiplied by the steering angular velocity command value ωc of the output of the
本発明では、手入力判定部410の入力部にLPF411(1次フィルタでカットオフ周波数2Hz)を用いると共に、操舵トルクThの絶対値|Tha|を求める絶対値部412を備え、操舵トルクThの絶対値|Tha|をトルク閾値Tthと比較し、更に積分値を積分閾値Sthと比較しており、これらの要素に基づく効果を以下に説明する。
In the present invention, LPF411 (
図26は模式的に示したものであり、特許文献3で示されるように、絶対値とトルク閾値のみで手入力を判定する場合の問題を示しており、悪路などを走行中に過渡的な大きな路面外乱の影響により、コラム軸周りに図26(A)に示すような外乱トルクTdが発生する。路面外乱(外乱トルク)の影響により、操舵トルク(トーションバートルク)にその外乱成分が乗ってしまい、図26(B)に示すように、一瞬でもトルク閾値以上になると、手入力「有り」の判定になってしまう問題がある。つまり、路面外乱の影響を受け易く、誤判定し易い機能である。
FIG. 26 is schematically shown, and as shown in
また、絶対値を用いないで、特許文献4で示されるようにトルク閾値と積分閾値のみで手入力を判定する場合には、図27(A)に示すように操舵トルクThに対して正負のトルク閾値を設定する必要があると共に、図27(B)に示すように積分出力値Ioutに対して正負の積分閾値を設定する必要がある。本発明のように操舵トルクThの絶対値|Tha|を求め、絶対値|Tha|をトルク閾値Tthと比較し、更に積分出力値を積分閾値Sthと比較することにより、図28(A)に示すように路面外乱が発生し、トルク閾値Tthを超えた場合においても、トルクに対する積分出力値Ioutは積分閾値Sthに到達しない。つまり、本発明は路面外乱の影響を受け難く、誤判定を起こし難い利点がある。
Further, when the manual input is determined only by the torque threshold value and the integration threshold value as shown in
図29は本発明が特許文献4に示される装置よりも優れていることを示しており、本発明では図29(A)に示すように操舵トルクThに対して1個のトルク閾値Tthを設定すれば良く、絶対値化しない場合と比べ、分岐処理を簡略化できる。また、積分演算部415の入力は絶対値であるため、操舵トルクThが負(細線)であっても、図29(B)に示すように積分出力値Ioutは必ず0以上の値となり、積分出力値Ioutに対して1個の積分閾値Sthを設定すれば良い。絶対値化しない場合と比べ、分岐処理を簡略化できる利点がある。本発明の絶対値化はトルク値比較部413の前段であることで、トルク閾値Tth及び積分閾値Sthはそれぞれ1個で良くなる。
FIG. 29 shows that the present invention is superior to the apparatus shown in
シミュレーションの図30に示すように、舵角制御中に舵角指令値が発生した場合の操舵トルクThに対して外乱トルクTd(コラム軸のトルク換算)を入力した場合、トーションバー検出トルク(操舵トルクTh)は図31(シミュレーション)の太線に示すようになり、LPF411を経た操舵トルクThaは図31の細線のように振幅幅が減衰される。図31には、積分(積算)演算を実行する条件に使用されるトルク閾値Tthも示されている。そして、図31のLPF411の有無に対応する信号を積分演算部415で同一の時間軸で積分した結果を、シミュレーションの図29に示す。図32の細線はLPF無しの操舵トルクTh(絶対値)の積算値で、太線はLPF後(絶対値)の積算値である。積算演算は、演算周期0.001[s]と操舵トルクTh(絶対値)を乗算したものを前回値に加算しており、積分閾値Sthは3.5[Nm]と設定した。外乱トルクTdの影響で操舵トルクThが変動し、操舵トルクTh(Tha)の絶対値が、トルク閾値Tthを下回ることで積算値が0にリセットされ積算閾値Sthに到達するまでに遅れが発生している。結果的に、LPF411を介挿したものの方が、外乱トルクTdの影響を緩和し、積分閾値Sthに早く到達し、手入力判定が速くされている。
As shown in FIG. 30 of the simulation, when the disturbance torque Td (torque conversion of the column shaft) is input to the steering torque Th when the steering angle command value is generated during the steering angle control, the torsion bar detection torque (steering). Torque Th) is shown by the thick line in FIG. 31 (simulation), and the steering torque Th after passing through LPF411 is attenuated in amplitude width as shown by the thin line in FIG. FIG. 31 also shows the torque threshold Tth used in the condition for executing the integration (integration) operation. Then, the result of integrating the signals corresponding to the presence / absence of LPF411 in FIG. 31 by the
操舵トルクThの絶対値が一時的なメモリ異常などにより、異常な過大値となった場合に、異常な過大値の積分入力値Ioutを積分演算し、積分出力値Ioutが積分閾値Sthを超えて誤判定を起こす場合がある。そこで、本発明では積分入力値Cta前にリミッタ414を設けることによって、操舵トルクThの絶対値が異常な過大値となった場合でも、積分出力値Ioutが積分閾値Sthを超えず、手入力の誤判定を防ぐようにしている。リミッタ無しの場合、模式的に示す図33に示すように、操舵トルクThの絶対値|Tha|がトルク閾値Tthより小さい場合においては、積分値は0にリセット処理され続けるため、積分出力値Ioutは0である。当然、積分出力値Ioutは積分閾値Sthより小さいため、手入力「無し」の判定となる。しかし、メモリ異常などにより、図33(A)のように操舵トルクThの絶対値|Tha|が異常に過大な値となった場合にトルク閾値Tthを超え、異常に過大な値に対して積分演算を実施する。このため、図33(C)のように積分出力値Ioutが積分閾値Sthを超え、手入力「有り」の判定となってしまう。
When the absolute value of the steering torque Th becomes an abnormal excessive value due to a temporary memory abnormality or the like, the integral input value Iout of the abnormal excessive value is integrated and the integrated output value Iout exceeds the integration threshold Sth. It may cause a false judgment. Therefore, in the present invention, by providing the
これに対し、リミッタ有りの場合、模式的に示す図34に示すように操舵トルクThの絶対値|Tha|が異常に過大な値となった場合にトルク閾値を超え(図34(A))、異常に過大な値に対して積分演算を実施する。しかし、リミッタ414で図34(B)に示すように積分入力値Ctaを制限することにより、異常に過大な値に対して積分演算を行わなくて済む。このため、図34(C)に示すように積分出力値Ioutが過大な値とならなくなり、手入力の誤判定を防ぐことが可能となる。
On the other hand, when there is a limiter, the torque threshold value is exceeded when the absolute value | The | of the steering torque Th | becomes an abnormally excessive value as shown in FIG. 34 schematically shown (FIG. 34 (A)). , Perform an integral operation on an abnormally excessive value. However, by limiting the integral input value Cta with the
また、上述では対象を速度制御としているが、要求舵角などの入力を蓄積し、電流指令値などの出力へ利用する構成を持つ制御方式に対しても有効であり、位置制御及び速度制御に前記機能が組み込まれていれば、その他の構成は適宜変更可能である。更に、実舵角速度はモータ速度と減速比から求めても良く、ハンドル舵角センサから求めても良い。 Further, although the target is speed control in the above, it is also effective for a control method having a configuration in which inputs such as required rudder angles are accumulated and used for output such as current command values, and is effective for position control and speed control. If the above function is incorporated, other configurations can be changed as appropriate. Further, the actual steering angular velocity may be obtained from the motor speed and the reduction ratio, or may be obtained from the steering wheel steering angle sensor.
上述では前処理部と舵角制御部を分けた構成としているが、舵角制御部内に前処理部を含むようにしても良い。図10、図12、図15、図17、図24〜図29、図33、図34はいずれも模式図であり、分かり易く説明するための図である。 In the above description, the pre-processing unit and the steering angle control unit are separated, but the pre-processing unit may be included in the steering angle control unit. 10, FIG. 12, FIG. 15, FIG. 17, FIG. 24 to FIG. 29, FIG. 33, and FIG. 34 are all schematic views for easy understanding.
1 ハンドル(ステアリングホイール)
2 コラム軸(ステアリングシャフト、ハンドル軸)
10 トルクセンサ
20、150 モータ
30 コントロールユニット(ECU)
31 電流指令値演算部
130 車両側ECU
140 EPS側ECU
141 アシスト制御部
142 切換部
200 舵角制御部
202 リミッタ
210、210A 位置制御部
220 舵角速度制御部
400 切換判定/徐変ゲイン生成部
410 手入力判定部
420 徐変ゲイン切換生成部
440 ハンドル制振部
500、500A 前処理部1 Handle (steering wheel)
2 Column shaft (steering shaft, steering wheel shaft)
10
31 Current command
140 EPS side ECU
141
Claims (5)
操舵トルク及び前記切換指令に基づいて、舵角制御の位置速度制御で用いる速度指令徐変ゲイン及び速度制御徐変ゲインと、制御モードの切換時に用いる舵角制御出力徐変ゲイン及びアシスト制御出力徐変ゲインとを生成する切換判定/徐変ゲイン生成部を備え、
前記舵角制御部は、
舵角指令値を目標舵角として入力し、前記目標舵角及び実舵角の角度偏差に基づいて舵角速度指令値を出力する位置制御部と、前記舵角速度指令値を前記速度指令徐変ゲインに応じて徐変すると共に、上下限値を制限して出力する徐変制限部と、前記徐変制限部から出力される目標舵角速度と、実舵角速度とに基づいて決定される値を、前記速度制御徐変ゲインにより徐変して速度制御電流値を出力する舵角速度制御部と、前記操舵トルクのハンドル制振を行うハンドル制振部と、前記舵角速度制御部から出力される速度制御電流値に前記ハンドル制振部から出力される制振信号を加算する加算部と、前記加算部から出力される前記加算された速度制御電流値を前記舵角制御出力徐変ゲインで徐変して第2の舵角制御指令値を出力する第1の徐変出力部と、前記アシスト制御部から出力される前記第1のアシスト制御指令値を前記アシスト制御出力徐変ゲインで徐変し、第2のアシスト制御指令値を出力する第2の徐変出力部を備え、
前記第2の舵角制御指令値及び前記第2のアシスト制御指令値に基づいて前記モータ電流指令値を生成し、
前記切換判定/徐変ゲイン生成部は手入力判定部を有し、
前記手入力判定部は、前記操舵トルクをフィルタ処理するLPFと、前記LPFを経た操舵トルクの絶対値をトルク閾値と比較すると共に、出力信号として出力するトルク値比較部と、前記出力信号の全体を積分して前記積分出力値を出力する積分演算部と、前記積分演算部からの前記積分出力値と積分閾値を比較することにより、操舵トルク判定信号を出力する切換判定部とで構成され、
前記位置制御部が、前記目標舵角に含まれるハンドル振動周波数成分を除去するハンドル振動除去部と、前記ハンドル振動除去部からの第1の舵角信号及び前記実舵角の第1の角度偏差を求める減算部と、前記第1の角度偏差を比例処理して第2の角度偏差を求める比例部と、前記目標舵角の振動成分を低減するフィードフォワード(FF)フィルタと、前記第2の角度偏差及び前記FFフィルタからの第2の舵角信号を加算して前記舵角速度指令値を出力する加算部とを備える、
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。 It has a function to switch between the assist control mode and the steering angle control mode by a switching command, and the first assist control command value calculated by the assist control unit and the first steering angle control command value calculated by the steering angle control unit. In an electric power steering device that generates a motor current command value and drives the motor according to the motor current command value to assist and control the steering system of the vehicle.
Based on the steering torque and the switching command, the speed command gradual change gain and the speed control gradual change gain used in the position speed control of the rudder angle control, and the steering angle control output gradual change gain and the assist control output gradual change used when switching the control mode. Equipped with a switching judgment / gradual gain generator that generates variable gain
The rudder angle control unit
A position control unit that inputs a rudder angle command value as a target rudder angle and outputs a rudder angle speed command value based on the angle deviation between the target rudder angle and the actual rudder angle, and the rudder angle speed command value is the speed command gradual change gain. A value determined based on a gradual change limiting unit that limits the upper and lower limit values and outputs a gradual change limiting unit, a target rudder angle speed output from the gradual change limiting unit, and an actual rudder angle speed. A rudder angle speed control unit that gradually changes according to the speed control gradual change gain and outputs a speed control current value, a handle vibration control unit that controls the steering torque, and a speed control unit that outputs the steering angle speed control unit. The addition unit that adds the vibration suppression signal output from the handle vibration suppression unit to the current value, and the added speed control current value output from the addition unit are gradually changed by the steering angle control output gradual change gain. The first gradual change output unit that outputs the second rudder angle control command value and the first assist control command value output from the assist control unit are gradually changed by the assist control output gradual change gain. It is equipped with a second gradual change output unit that outputs a second assist control command value.
The motor current command value is generated based on the second steering angle control command value and the second assist control command value.
The switching determination / gradual gain generation unit has a manual input determination unit.
The manual input determination unit compares the LPF that filters the steering torque with the absolute value of the steering torque that has passed through the LPF with the torque threshold value, and outputs the torque value comparison unit as an output signal, and the entire output signal. It is composed of an integration calculation unit that integrates and outputs the integration output value, and a switching determination unit that outputs a steering torque determination signal by comparing the integration output value from the integration calculation unit with the integration threshold.
The position control unit removes the handle vibration frequency component included in the target steering angle, the first steering angle signal from the handle vibration removing portion, and the first angle deviation of the actual steering angle. A subtraction unit for obtaining the first angle deviation, a proportional part for obtaining the second angle deviation by proportionally processing the first angle deviation, a feed forward (FF) filter for reducing the vibration component of the target rudder angle, and the second It includes an adder that adds the angle deviation and the second rudder angle signal from the FF filter and outputs the rudder angle speed command value.
An electric power steering device characterized by this.
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