JP7129004B2 - motor controller - Google Patents

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Description

この発明は、舵角制御用の電動モータの制御装置に関する。 The present invention relates to a controller for an electric motor for steering angle control.

電動パワーステアリングシステム（ＥＰＳ：electric power steering）、ステアバイワイヤシステムおよび後輪操舵システム等による自動運転や運転支援においては、電動モータによって転舵輪の転舵角が制御されている。この種のモータ制御には、目標転舵角と実転舵角との差に応じて、電動モータのモータトルクを制御する角度フィードバック制御が用いられている。角度フィードバック制御としては、一般的には、ＰＩＤ制御が用いられる。具体的には、目標転舵角と実転舵角との差の項、当該差の積分項および当該差の微分項にそれぞれ比例ゲイン、積分ゲインおよび微分ゲインが乗算された後、それらの項が加算されることにより目標トルクが演算される。そして、モータトルクが、目標トルクと等しくなるように電動モータが制御される。 BACKGROUND ART In automatic driving and driving assistance using an electric power steering system (EPS), a steer-by-wire system, a rear-wheel steering system, and the like, an electric motor controls the steering angle of steered wheels. For this type of motor control, angle feedback control is used to control the motor torque of the electric motor according to the difference between the target steering angle and the actual steering angle. PID control is generally used as angle feedback control. Specifically, the term of the difference between the target turning angle and the actual turning angle, the integral term of the difference, and the differential term of the difference are multiplied by the proportional gain, the integral gain, and the differential gain, respectively. is added to calculate the target torque. Then, the electric motor is controlled so that the motor torque becomes equal to the target torque.

特開２００４－２５６０７６号公報JP 2004-256076 A 国際公開第２０１４／１６２７６９号WO2014/162769

前述のＰＩＤ制御は、線形な制御アルゴリズムであるため、路面負荷トルク（ラック軸側外乱トルク）、ステアリングシステムの摩擦トルク、操舵トルク（ステアリング側外乱トルク）等の非線形な外乱トルクの変動によって、角度制御精度の低下やばらつきが発生する。
この発明の目的は、角度制御性能への外乱トルクの影響を抑制することができ、精度の高い角度制御が行えるモータ制御装置を提供することである。 Since the above-mentioned PID control is a linear control algorithm, the angle Decrease in control accuracy and variation occur.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a motor control device capable of suppressing the influence of disturbance torque on angle control performance and performing highly accurate angle control.

請求項１に記載の発明は、舵角制御用の電動モータ（１８）を駆動制御するためのモータ制御装置（４０）であって、操舵トルクを用いて手動操舵指令値を生成する手動操舵指令値生成部（４１）と、自動操舵指令値に前記手動操舵指令値を加算して、統合角度指令値を演算する統合角度指令値演算部（４２）と、前記統合角度指令値に基づいて、前記電動モータを角度制御する制御部（４３）とを含み、前記制御部は、前記統合角度指令値に基づいて、基本トルク指令値を演算する基本トルク指令値演算部（６１～６３，６５）と、前記電動モータの駆動対象に作用する前記電動モータのモータトルク以外の外乱トルクを推定する外乱トルク推定部（６４）と、前記基本トルク指令値を前記外乱トルクによって補正する外乱トルク補償部（６６）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が、むろん、この発明の範囲は当該実施形態に限定されない。 A first aspect of the present invention is a motor control device (40) for driving and controlling an electric motor (18) for steering angle control, wherein a manual steering command value is generated using a steering torque. a value generator (41), an integrated angle command value calculator (42) for adding the manual steering command value to the automatic steering command value to calculate an integrated angle command value, and based on the integrated angle command value, a control section (43) for controlling the angle of the electric motor, the control section being a basic torque command value calculation section (61 to 63, 65) for calculating a basic torque command value based on the integrated angle command value. a disturbance torque estimator (64) for estimating a disturbance torque other than the motor torque of the electric motor acting on the object to be driven by the electric motor; and a disturbance torque compensator (64) for correcting the basic torque command value by the disturbance torque ( 66). Note that alphanumeric characters in parentheses represent corresponding components and the like in embodiments described later, but the scope of the present invention is of course not limited to those embodiments.

この構成では、統合角度指令値に基づいて基本トルク指令値が演算され、外乱トルク推定部によって推定された外乱トルクによって基本トルク指令値が補正されているので、角度制御性能への外乱トルクの影響を抑制することができる。これにより、精度の高い角度制御が行えるようになる。
また、この構成では、自動操舵指令に手動操舵指令値が加算されて、統合角度指令値が演算され、この統合角度指令値に基づいて電動モータが角度制御される。これにより、手動操舵制御と自動操舵制御との間で切り替えを行うことなく、自動操舵制御主体での操舵制御を行いながら手動操舵が可能な協調制御を実現できる。これにより、手動操舵制御と自動操舵制御との間での移行をシームレスに行うことができるので、運転者の違和感を低減することができる。 In this configuration, the basic torque command value is calculated based on the integrated angle command value, and the basic torque command value is corrected by the disturbance torque estimated by the disturbance torque estimator. Therefore, the influence of the disturbance torque on the angle control performance can be suppressed. This enables highly accurate angle control.
Further, in this configuration, the manual steering command value is added to the automatic steering command to calculate the integrated angle command value, and the angle of the electric motor is controlled based on this integrated angle command value. As a result, without switching between manual steering control and automatic steering control, it is possible to realize cooperative control that enables manual steering while performing steering control based on automatic steering control. As a result, the transition between the manual steering control and the automatic steering control can be performed seamlessly, so that the driver's sense of discomfort can be reduced.

請求項２に記載の発明は、前記手動操舵指令値生成部は、前記操舵トルクと、路面負荷トルクを生成するためのばね定数および粘性減衰係数とを用いて、前記手動操舵指令値を生成するように構成されている、請求項１に記載のモータ制御装置である。
請求項３に記載の発明は、前記ばね定数が前記外乱トルク推定部によって推定される前記外乱トルクに応じて設定され、前記粘性減衰係数が予め所定値に設定される、請求項２に記載のモータ制御装置である。 In the second aspect of the present invention, the manual steering command value generator generates the manual steering command value using the steering torque and a spring constant and a viscous damping coefficient for generating road load torque. The motor control device according to claim 1, which is configured as follows.
According to a third aspect of the invention, the spring constant is set according to the disturbance torque estimated by the disturbance torque estimator, and the viscous damping coefficient is preset to a predetermined value. It is a motor controller.

この構成では、手動操舵時に実際の路面負荷に応じた操舵感を得ることが可能となる。
請求項４に記載の発明は、前記ばね定数および前記粘性減衰係数が、前記外乱トルク推定部によって推定される前記外乱トルクに応じて設定演算される、請求項２に記載のモータ制御装置である。
この構成では、手動操舵時に実際の路面負荷に応じた操舵感を得ることが可能となる。 With this configuration, it is possible to obtain a steering feel corresponding to the actual road load during manual steering.
The invention according to claim 4 is the motor control device according to claim 2, wherein the spring constant and the viscous damping coefficient are set and calculated according to the disturbance torque estimated by the disturbance torque estimator. .
With this configuration, it is possible to obtain a steering feel corresponding to the actual road load during manual steering.

請求項５に記載の発明は、前記外乱トルク補償部による補正後の前記基本トルク指令値または前記電動モータが発生しているモータトルクと、前記電動モータの回転角とに基づいて、前記外乱トルクおよび前記駆動対象の回転角を推定するように構成されており、前記基本トルク指令値演算部は、前記統合角度指令値と、前記駆動対象の回転角との差である角度偏差を演算する角度偏差演算部（６２Ａ）と、前記角度偏差に対して所定のフィードバック演算を行うことにより、前記基本トルク指令値を演算するフィードバック演算部（６２Ｂ）とを含む、請求項１～４のいずれか一項に記載のモータ制御装置である。 According to a fifth aspect of the invention, the disturbance torque is calculated based on the basic torque command value corrected by the disturbance torque compensator or the motor torque generated by the electric motor and the rotation angle of the electric motor. and the rotation angle of the driven object, wherein the basic torque command value calculation unit calculates an angle deviation that is a difference between the integrated angle command value and the rotation angle of the driven object 5. The engine according to any one of claims 1 to 4, comprising a deviation computing section (62A) and a feedback computing section (62B) that computes the basic torque command value by performing a predetermined feedback computation on the angular deviation. 10. A motor control device according to claim 1.

請求項６に記載の発明は、前記外乱トルク推定部は、前記外乱トルク補償部による補正後の前記基本トルク指令または前記電動モータが発生しているモータトルクと、前記電動モータの回転角とに基づいて、前記外乱トルクおよび前記駆動対象の回転角を推定するように構成されており、前記基本トルク指令値演算部は、前記統合角度指令値と、前記駆動対象の回転角との差である角度偏差を演算する角度偏差演算部（６２Ａ）と、前記角度偏差に対して所定のフィードバック演算を行うことにより、フィードバック制御トルクを演算するフィードバッ演算部（６２Ｂ）と、前記統合角度指令値の二階微分値に所定値を乗算することにより、フィードフォワード制御トルクを演算するフィードフォワード演算部（６３）と、前記フィードバック制御トルクに前記フィードフォワード制御トルクを加算することによって、前記基本トルク指令値を演算する加算部（６５）とを含む、請求項１～４のいずれか一項に記載のモータ制御装置である。 According to a sixth aspect of the present invention, the disturbance torque estimator calculates a value between the basic torque command corrected by the disturbance torque compensator or the motor torque generated by the electric motor and the rotation angle of the electric motor. the disturbance torque and the rotation angle of the driven object are estimated based on An angle deviation calculation section (62A) for calculating an angle deviation, a feedback calculation section (62B) for calculating a feedback control torque by performing a predetermined feedback calculation on the angle deviation, and a feedback calculation section (62B) for calculating the integrated angle command value. A feedforward calculation unit (63) for calculating a feedforward control torque by multiplying a second-order differential value by a predetermined value, and adding the feedforward control torque to the feedback control torque to calculate the basic torque command value. The motor control device according to any one of claims 1 to 4, further comprising an adding section (65) for calculating.

請求項７に記載の発明は、所定の第１の情報に応じて、前記自動操舵指令値に対して重み付け処理を行う第１の重み付け部（４６）をさらに備え、前記統合角度指令値演算部は、前記第１の重み付け部による重み付け処理後の自動操舵指令値に前記手動操舵指令値を加算して、統合角度指令値を演算するように構成されている、請求項１～６のいずれか一項に記載のモータ制御装置である。 The invention according to claim 7 further comprises a first weighting section (46) for weighting the automatic steering command value according to predetermined first information, and the integrated angle command value calculating section. is configured to calculate an integrated angle command value by adding the manual steering command value to the automatic steering command value after weighting processing by the first weighting unit. 1. A motor control device according to claim 1.

請求項８に記載の発明は、所定の第２の情報に応じて、前記手動操舵指令値に対して重み付け処理を行う第２の重み付け部（４９）をさらに備え、前記統合角度指令値演算部は、前記自動操舵指令値に前記第２の重み付け部による重み付け処理後の前記手動操舵指令値を加算して、統合角度指令値を演算するように構成されている、請求項１～６のいずれか一項に記載のモータ制御装置である。 The invention according to claim 8 further comprises a second weighting section (49) for weighting the manual steering command value according to predetermined second information, wherein the integrated angle command value computing section is configured to calculate an integrated angle command value by adding the manual steering command value after weighting processing by the second weighting unit to the automatic steering command value. 1. The motor control device according to claim 1.

請求項９に記載の発明は、所定の第３の情報に応じて、前記自動操舵指令値に対して重み付け処理を行う第３の重み付け部（４７）と、所定の第４の情報に応じて、前記手動操舵指令値に対して重み付け処理を行う第４の重み付け部（４８）とをさらに備え、前記統合角度指令値演算部は、前記第３の重み付け部による重み付け処理後の自動操舵指令値に、前記第４の重み付け部による重み付け処理後の前記手動操舵指令値を加算して、統合角度指令値を演算するように構成されている、請求項１～６のいずれか一項に記載のモータ制御装置である。 According to the ninth aspect of the invention, a third weighting section (47) performs weighting processing on the automatic steering command value according to predetermined third information, and a third weighting section (47) performs weighting processing according to predetermined fourth information. and a fourth weighting section (48) for weighting the manual steering command value, wherein the integrated angle command value calculating section calculates the automatic steering command value after the weighting processing by the third weighting section. The manual steering command value after weighting processing by the fourth weighting unit is added to calculate the integrated angle command value, according to any one of claims 1 to 6. It is a motor controller.

本発明の一実施形態に係るモータ制御装置が適用された電動パワーステアリングシステムの概略構成を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an electric power steering system to which a motor control device according to an embodiment of the invention is applied; FIG. モータ制御用ＥＣＵの電気的構成を説明するためのブロック図である。FIG. 2 is a block diagram for explaining the electrical configuration of a motor control ECU; FIG. 手動操舵指令値生成部の構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of a manual steering command value generator; 操舵トルクＴｄに対するアシストトルク指令値Ｔａｃの設定例を示すグラフである。7 is a graph showing a setting example of an assist torque command value Tac with respect to a steering torque Td . 指令値設定部で用いられるリファレンスＥＰＳモデルの一例を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of a reference EPS model used in a command value setting unit; 角度制御部の構成を示すブロック図である。4 is a block diagram showing the configuration of an angle control section; FIG. 電動パワーステアリングシステムの物理モデルの構成例を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing a configuration example of a physical model of an electric power steering system; FIG. 外乱トルク推定部の構成を示すブロック図である。4 is a block diagram showing the configuration of a disturbance torque estimator; FIG. トルク制御部の構成を示す模式図である。4 is a schematic diagram showing the configuration of a torque control unit; FIG. Ａは、自動操舵指令値θａｄａｃを示すグラフであり、Ｂは、手動操舵によってステアリングホイールに加えられた操舵トルクＴｄを示すグラフである。A is a graph showing the automatic steering command value θ adac , and B is a graph showing the steering torque Td applied to the steering wheel by manual steering. 自動操舵指令値および操舵トルクがそれぞれ図１０Ａおよび図１０Ｂのように変化した場合の、手動操舵指令値θｍｄａｃおよび統合角度指令値θａｃｍｄの変化を示すグラフである。FIG. 10B is a graph showing changes in the manual steering command value θ mdac and the integrated angle command value θ acmd when the automatic steering command value and the steering torque change as shown in FIGS. 10A and 10B, respectively; 手動操舵指令値生成部の第１変形例を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing a first modified example of a manual steering command value generator; 手動操舵指令値生成部の第２変形例を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing a second modification of the manual steering command value generator; モータ制御用ＥＣＵの第１変形例を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing a first modified example of a motor control ECU; 手動操舵指令値θｍｄａｃに対する重みＷａｄの設定例を示すグラフである。4 is a graph showing a setting example of a weight W ad with respect to a manual steering command value θ mdac ; モータ制御用ＥＣＵの第２変形例を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing a second modification of the motor control ECU; 各モード設定信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３が入力されたときに設定される第１重みＷａｄの設定例を示すグラフである。4 is a graph showing a setting example of a first weight Wad that is set when each mode setting signal S1, S2, S3 is input; 各モード設定信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３が入力されたときに設定される第２重みＷｍｄの設定例を示すグラフである。7 is a graph showing a setting example of a second weight Wmd that is set when each mode setting signal S1, S2, S3 is input; モータ制御用ＥＣＵの第３変形例を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing a third modification of the motor control ECU;

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、本発明の一実施形態に係るモータ制御装置が適用された電動パワーステアリングシステムの概略構成を示す模式図である。
電動パワーステアリングシステム１は、車両を操向するための操舵部材としてのステアリングホイール（ハンドル）２と、このステアリングホイール２の回転に連動して転舵輪３を転舵する転舵機構４と、運転者の操舵を補助するための操舵補助機構５とを備えている。ステアリングホイール２と転舵機構４とは、ステアリングシャフト６および中間軸７を介して機械的に連結されている。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Below, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an electric power steering system to which a motor control device according to an embodiment of the invention is applied.
An electric power steering system 1 includes a steering wheel (steering wheel) 2 as a steering member for steering a vehicle, a steering mechanism 4 for steering steered wheels 3 in conjunction with the rotation of the steering wheel 2, and a driving mechanism. and a steering assist mechanism 5 for assisting a person's steering. The steering wheel 2 and steering mechanism 4 are mechanically connected via a steering shaft 6 and an intermediate shaft 7 .

ステアリングシャフト６は、ステアリングホイール２に連結された入力軸８と、中間軸７に連結された出力軸９とを含む。入力軸８と出力軸９とは、トーションバー１０を介して相対回転可能に連結されている。
トーションバー１０の近傍には、トルクセンサ１２が配置されている。トルクセンサ１２は、入力軸８および出力軸９の相対回転変位量に基づいて、ステアリングホイール２に与えられた操舵トルク（トーションバートルク）Ｔｄを検出する。この実施形態では、トルクセンサ１２によって検出される操舵トルクＴｄは、例えば、左方向への操舵のためのトルクが正の値として検出され、右方向への操舵のためのトルクが負の値として検出され、その絶対値が大きいほど操舵トルクＴｄの大きさが大きくなるものとする。 Steering shaft 6 includes an input shaft 8 connected to steering wheel 2 and an output shaft 9 connected to intermediate shaft 7 . The input shaft 8 and the output shaft 9 are connected via a torsion bar 10 so as to be relatively rotatable.
A torque sensor 12 is arranged near the torsion bar 10 . The torque sensor 12 detects steering torque (torsion bar torque) Td applied to the steering wheel 2 based on relative rotational displacement amounts of the input shaft 8 and the output shaft 9 . In this embodiment, the steering torque Td detected by the torque sensor 12 is, for example, a positive value for torque for steering to the left and a negative value for torque for steering to the right. , and the larger the absolute value, the larger the magnitude of the steering torque Td .

転舵機構４は、ピニオン軸１３と、転舵軸としてのラック軸１４とを含むラックアンドピニオン機構からなる。ラック軸１４の各端部には、タイロッド１５およびナックルアーム（図示略）を介して転舵輪３が連結されている。ピニオン軸１３は、中間軸７に連結されている。ピニオン軸１３は、ステアリングホイール２の操舵に連動して回転するようになっている。ピニオン軸１３の先端には、ピニオン１６が連結されている。 The steering mechanism 4 is a rack and pinion mechanism including a pinion shaft 13 and a rack shaft 14 as a steering shaft. The steered wheels 3 are connected to each end of the rack shaft 14 via tie rods 15 and knuckle arms (not shown). The pinion shaft 13 is connected to the intermediate shaft 7 . The pinion shaft 13 rotates in conjunction with steering of the steering wheel 2 . A pinion 16 is connected to the tip of the pinion shaft 13 .

ラック軸１４は、車両の左右方向に沿って直線状に延びている。ラック軸１４の軸方向の中間部には、ピニオン１６に噛み合うラック１７が形成されている。このピニオン１６およびラック１７によって、ピニオン軸１３の回転がラック軸１４の軸方向移動に変換される。ラック軸１４を軸方向に移動させることによって、転舵輪３を転舵することができる。 The rack shaft 14 extends linearly along the left-right direction of the vehicle. A rack 17 that meshes with the pinion 16 is formed in the axially intermediate portion of the rack shaft 14 . The pinion 16 and rack 17 convert the rotation of the pinion shaft 13 into axial movement of the rack shaft 14 . By moving the rack shaft 14 in the axial direction, the steerable wheels 3 can be steered.

ステアリングホイール２が操舵（回転）されると、この回転が、ステアリングシャフト６および中間軸７を介して、ピニオン軸１３に伝達される。そして、ピニオン軸１３の回転は、ピニオン１６およびラック１７によって、ラック軸１４の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪３が転舵される。
操舵補助機構５は、操舵補助力（アシストトルク）を発生するための電動モータ１８と、電動モータ１８の出力トルクを増幅して転舵機構４に伝達するための減速機１９とを含む。減速機１９は、ウォームギヤ２０と、このウォームギヤ２０と噛み合うウォームホイール２１とを含むウォームギヤ機構からなる。減速機１９は、伝達機構ハウジングとしてのギヤハウジング２２内に収容されている。以下において、減速機１９の減速比（ギヤ比）をＮで表す場合がある。減速比Ｎは、ウォームホイール２１の角速度ωｗｗに対するウォームギヤ２０の角速度ωｗｇの比ωｗｇ／ωｗｗとして定義される。 When the steering wheel 2 is steered (rotated), this rotation is transmitted to the pinion shaft 13 via the steering shaft 6 and intermediate shaft 7 . Rotation of the pinion shaft 13 is converted into axial movement of the rack shaft 14 by the pinion 16 and the rack 17 . As a result, the steerable wheels 3 are steered.
The steering assist mechanism 5 includes an electric motor 18 for generating a steering assist force (assist torque) and a speed reducer 19 for amplifying the output torque of the electric motor 18 and transmitting it to the steering mechanism 4 . The speed reducer 19 comprises a worm gear mechanism including a worm gear 20 and a worm wheel 21 meshing with the worm gear 20 . The speed reducer 19 is accommodated in a gear housing 22 as a transmission mechanism housing. In the following, the reduction ratio (gear ratio) of the speed reducer 19 may be represented by N. The reduction ratio N is defined as the ratio ω wg /ω ww of the angular velocity ω wg of the worm gear 20 to the angular velocity ω ww of the worm wheel 21 .

ウォームギヤ２０は、電動モータ１８によって回転駆動される。また、ウォームホイール２１は、出力軸９に一体回転可能に連結されている。
電動モータ１８によってウォームギヤ２０が回転駆動されると、ウォームホイール２１が回転駆動され、ステアリングシャフト６にモータトルクが付与されるとともにステアリングシャフト６（出力軸９）が回転する。そして、ステアリングシャフト６の回転は、中間軸７を介してピニオン軸１３に伝達される。ピニオン軸１３の回転は、ラック軸１４の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪３が転舵される。すなわち、電動モータ１８によってウォームギヤ２０を回転駆動することによって、電動モータ１８による操舵補助や転舵輪３の転舵が可能となる。電動モータ１８には、電動モータ１８のロータの回転角を検出するための回転角センサ２３が設けられている。 The worm gear 20 is rotationally driven by the electric motor 18 . Also, the worm wheel 21 is connected to the output shaft 9 so as to be rotatable together.
When the worm gear 20 is rotationally driven by the electric motor 18, the worm wheel 21 is rotationally driven, motor torque is applied to the steering shaft 6, and the steering shaft 6 (output shaft 9) rotates. Rotation of the steering shaft 6 is transmitted to the pinion shaft 13 via the intermediate shaft 7 . Rotation of the pinion shaft 13 is converted into axial movement of the rack shaft 14 . As a result, the steerable wheels 3 are steered. That is, by rotationally driving the worm gear 20 with the electric motor 18, the steering assistance with the electric motor 18 and the steering of the steerable wheels 3 become possible. The electric motor 18 is provided with a rotation angle sensor 23 for detecting the rotation angle of the rotor of the electric motor 18 .

出力軸９（電動モータ１８の駆動対象の一例）に加えられるトルクとしては、電動モータ１８によるモータトルクと、モータトルク以外の外乱トルクとがある。モータトルク以外の外乱トルクＴｌｃには、操舵トルクＴｄ、路面負荷トルク（路面反力トルク）Ｔｒｌ、摩擦トルクＴｆ等が含まれる。
操舵トルクＴｄは、運転者によってステアリングホイール２に加えられる力や、ステアリング慣性によって発生する力等によって、ステアリングホイール２側から出力軸９に加えられるトルクである。 The torque applied to the output shaft 9 (an example of the object to be driven by the electric motor 18) includes motor torque by the electric motor 18 and disturbance torque other than the motor torque. The disturbance torque T lc other than the motor torque includes steering torque T d , road load torque (road surface reaction torque) T rl , friction torque T f and the like.
The steering torque Td is torque applied to the output shaft 9 from the steering wheel 2 side due to force applied to the steering wheel 2 by the driver, force generated by steering inertia, or the like.

路面負荷トルクＴｒｌは、タイヤに発生するセルフアライニングトルク、サスペンションやタイヤホイールアライメントによって発生する力、ラックアンドピニオン機構の摩擦力等によって、転舵輪３側からラック軸１４を介して出力軸９に加えられるトルクである。
車両には、車両の進行方向前方の道路を撮影するＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ２５、自車位置を検出するためのＧＰＳ（Global Positioning System）２６、道路形状や障害物を検出するためのレーダー２７および地図情報を記憶した地図情報メモリ２８が搭載されている。 The road load torque Trl is generated by the self-aligning torque generated in the tire, the force generated by the suspension and tire wheel alignment, the frictional force of the rack and pinion mechanism, and the like. is the torque applied to
The vehicle has a CCD (Charge Coupled Device) camera 25 that captures the road in front of the vehicle, a GPS (Global Positioning System) 26 that detects the position of the vehicle, and a radar that detects the shape of the road and obstacles. 27 and a map information memory 28 storing map information.

ＣＣＤカメラ２５、ＧＰＳ２６、レーダー２７および地図情報メモリ２８は、運転支援制御や自動運転制御を行うための上位ＥＣＵ（ECU：Electronic Control Unit）２０１に接続されている。上位ＥＣＵ２０１は、ＣＣＤカメラ２５、ＧＰＳ２６およびレーダー２７によって得られる情報および地図情報を元に、周辺環境認識、自車位置推定、経路計画等を行い、操舵や駆動アクチュエータの制御目標値の決定を行う。 The CCD camera 25, GPS 26, radar 27, and map information memory 28 are connected to a host ECU (Electronic Control Unit) 201 for driving support control and automatic driving control. Based on the information and map information obtained by the CCD camera 25, GPS 26 and radar 27, the host ECU 201 recognizes the surrounding environment, estimates the position of the vehicle, and plans routes, and determines control target values for steering and drive actuators. .

この実施形態では、上位ＥＣＵ２０１は、自動操舵のための自動操舵指令値θａｄａｃを設定する。この実施形態では、自動操舵制御は、例えば、目標軌道に沿って車両を走行させるための制御である。自動操舵指令値θａｄａｃは、車両を目標軌道に沿って自動走行させるための操舵角の目標値である。このような自動操舵指令値θａｄａｃを設定する処理は、周知であるため、ここでは詳細な説明を省略する。 In this embodiment, the host ECU 201 sets an automatic steering command value θ adac for automatic steering. In this embodiment, the automatic steering control is, for example, control for running the vehicle along the target trajectory. The automatic steering command value θ adac is a target steering angle value for automatically driving the vehicle along the target track. Since the processing for setting the automatic steering command value θ adac is well known, detailed description thereof will be omitted here.

上位ＥＣＵ２０１によって設定される自動操舵指令値θａｄａｃは、車載ネットワークを介して、モータ制御用ＥＣＵ２０２に与えられる。トルクセンサ１２によって検出される操舵トルクＴｄ、回転角センサ２３の出力信号は、モータ制御用ＥＣＵ２０２に入力される。モータ制御用ＥＣＵ２０２は、これらの入力信号および上位ＥＣＵ２０１から与えられる情報に基づいて、電動モータ１８を制御する。 The automatic steering command value θ adac set by the host ECU 201 is given to the motor control ECU 202 via the in-vehicle network. The steering torque T d detected by the torque sensor 12 and the output signal of the rotation angle sensor 23 are input to the motor control ECU 202 . The motor control ECU 202 controls the electric motor 18 based on these input signals and information given from the host ECU 201 .

図２は、モータ制御用ＥＣＵ２０２の電気的構成を説明するためのブロック図である。
モータ制御用ＥＣＵ２０２は、マイクロコンピュータ４０と、マイクロコンピュータ４０によって制御され、電動モータ１８に電力を供給する駆動回路（インバータ回路）３１と、電動モータ１８に流れる電流（以下、「モータ電流Ｉ」という）を検出するための電流検出回路３２とを備えている。 FIG. 2 is a block diagram for explaining the electrical configuration of the motor control ECU 202. As shown in FIG.
The motor control ECU 202 includes a microcomputer 40, a drive circuit (inverter circuit) 31 that is controlled by the microcomputer 40 and supplies power to the electric motor 18, and a current flowing through the electric motor 18 (hereinafter referred to as "motor current I"). ) and a current detection circuit 32 for detecting the current.

マイクロコンピュータ４０は、ＣＰＵおよびメモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリなど）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、手動操舵指令値生成部４１と、統合角度指令値演算部４２と、制御部４３とを含む。
手動操舵指令値生成部４１は、運転者がステアリングホイール２を操作した場合に、当該ステアリングホイール操作に応じた操舵角（より正確には出力軸９の回転角θ）を手動操舵指令値θｍｄａｃとして設定するために設けられている。手動操舵指令値生成部４１は、トルクセンサ１２によって検出される操舵トルクＴｄを用いて手動操舵指令値θｍｄａｃを生成する。 The microcomputer 40 has a CPU and memory (ROM, RAM, non-volatile memory, etc.), and functions as a plurality of functional processing units by executing predetermined programs. The plurality of function processing units include a manual steering command value generation unit 41 , an integrated angle command value calculation unit 42 and a control unit 43 .
When the driver operates the steering wheel 2, the manual steering command value generator 41 converts the steering angle (more precisely, the rotation angle θ of the output shaft 9) corresponding to the steering wheel operation to a manual steering command value θmdac. It is provided for setting as The manual steering command value generator 41 uses the steering torque Td detected by the torque sensor 12 to generate a manual steering command value θmdac .

統合角度指令値演算部４２は、上位ＥＣＵ２０１によって設定される自動操舵指令値θａｄａｃに手動操舵指令値θｍｄａｃを加算して、統合角度指令値θａｃｍｄを演算する。
制御部４３は、統合角度指令値θａｃｍｄに基づいて、電動モータ１８を角度制御する。より具体的には、制御部４３は、操舵角θ（出力軸９の回転角θ）が統合角度指令値θａｃｍｄに近づくように、駆動回路３１を駆動制御する。 The integrated angle command value calculation unit 42 adds the manual steering command value θmdac to the automatic steering command value θadac set by the host ECU 201 to calculate the integrated angle command value θacmd .
The controller 43 angle-controls the electric motor 18 based on the integrated angle command value θ acmd . More specifically, the control unit 43 drives and controls the drive circuit 31 so that the steering angle θ (the rotation angle θ of the output shaft 9) approaches the integrated angle command value θacmd .

制御部４３は、角度制御部４４とトルク制御部（電流制御部）４５とを含む。角度制御部４４は、統合角度指令値θａｃｍｄに基づいて、電動モータ１８のモータトルクの目標値であるモータトルク指令値Ｔｍを演算する。トルク制御部４５は、電動モータ１８のモータトルクがモータトルク指令値Ｔｍに近づくように駆動回路３１を駆動する。
図３は、手動操舵指令値生成部４１の構成を示すブロック図である。 Control unit 43 includes an angle control unit 44 and a torque control unit (current control unit) 45 . The angle control unit 44 calculates a motor torque command value Tm , which is a target value of the motor torque of the electric motor 18, based on the integrated angle command value θacmd . The torque control unit 45 drives the drive circuit 31 so that the motor torque of the electric motor 18 approaches the motor torque command value Tm .
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the manual steering command value generator 41. As shown in FIG.

手動操舵指令値生成部４１は、アシストトルク指令値設定部５１と、指令値設定部５２とを含む。
アシストトルク指令値設定部５１は、手動操作に必要なアシストトルクの目標値であるアシストトルク指令値Ｔａｃを設定する。アシストトルク指令値設定部５１は、トルクセンサ１２によって検出される操舵トルクＴｄに基づいて、アシストトルク指令値Ｔａｃを設定する。操舵トルクＴｄに対するアシストトルク指令値Ｔａｃの設定例は、図４に示されている。 Manual steering command value generator 41 includes an assist torque command value setting unit 51 and a command value setting unit 52 .
The assist torque command value setting unit 51 sets an assist torque command value Tac , which is a target value of assist torque required for manual operation. The assist torque command value setting unit 51 sets the assist torque command value Tac based on the steering torque Td detected by the torque sensor 12 . A setting example of the assist torque command value Tac with respect to the steering torque Td is shown in FIG.

アシストトルク指令値Ｔａｃは、電動モータ１８から左方向操舵のための操舵補助力を発生させるべきときには正の値とされ、電動モータ１８から右方向操舵のための操舵補助力を発生させるべきときには負の値とされる。アシストトルク指令値Ｔａｃは、操舵トルクＴｄの正の値に対しては正をとり、操舵トルクＴｄの負の値に対しては負をとる。そして、アシストトルク指令値Ｔａｃは、操舵トルクＴｄの絶対値が大きくなるほど、その絶対値が大きくなるように設定される。 The assist torque command value Tac is set to a positive value when the electric motor 18 should generate a steering assist force for left steering, and when the electric motor 18 should generate a steering assist force for right steering. Negative value. The assist torque command value Tac is positive for positive steering torque Td values and negative for negative steering torque Td values. The assist torque command value Tac is set such that its absolute value increases as the absolute value of the steering torque Td increases.

なお、アシストトルク指令値設定部５１は、操舵トルクＴｄに予め設定された定数を乗算することによって、アシストトルク指令値Ｔａｃを演算してもよい。
指令値設定部５２は、この実施形態では、リファレンスＥＰＳモデルを用いて、手動操舵指令値θｍｄａｃを設定する。
図５は、指令値設定部５２で用いられるリファレンスＥＰＳモデルの一例を示す模式図である。 The assist torque command value setting unit 51 may calculate the assist torque command value Tac by multiplying the steering torque Td by a preset constant.
In this embodiment, the command value setting unit 52 uses the reference EPS model to set the manual steering command value θmdac .
FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of the reference EPS model used by the command value setting unit 52. As shown in FIG.

このリファレンスＥＰＳモデルは、ロアコラムを含む単一慣性モデルである。ロアコラムは、出力軸９およびウォームホイール２１に対応する。図５において、Ｊｃは、ロアコラムの慣性であり、θｃはロアコラムの回転角であり、Ｔｄは、操舵トルクである。ロアコラムには、操舵トルクＴｄ、電動モータ１８から出力軸９に作用するトルクＮ・Ｔｍおよび路面負荷トルクＴｒｌが与えられる。路面負荷トルクＴｒｌは、ばね定数ｋおよび粘性減衰係数ｃを用いて、次式(1)で表される。 This reference EPS model is a single inertia model that includes a lower column. A lower column corresponds to the output shaft 9 and the worm wheel 21 . In FIG . 5, Jc is the inertia of the lower column, θc is the rotation angle of the lower column, and Td is the steering torque. A steering torque T d , a torque N·T m acting on the output shaft 9 from the electric motor 18 and a road load torque T rl are applied to the lower column. A road load torque Trl is expressed by the following equation (1) using a spring constant k and a viscous damping coefficient c.

Ｔｒｌ＝－ｋ・θｃ－ｃ（ｄθｃ／ｄｔ） …(1)
この実施形態では、ばね定数ｋおよび粘性減衰係数ｃとして、予め実験・解析等で求めた所定値が設定されている。
リファレンスＥＰＳモデルの運動方程式は、次式(2)で表される。
Ｊｃ・ｄ２θｃ／ｄｔ２＝Ｔｄ＋Ｎ・Ｔｍ－ｋ・θｃ－ｃ（ｄθｃ／ｄｔ） …(2)
指令値設定部５２は、Ｔｄにトルクセンサ１２によって検出される操舵トルクＴｄを代入し、Ｎ・Ｔｍにアシストトルク指令値設定部５１によって設定されるアシストトルク指令値Ｔａｃを代入して、式(2)の微分方程式を解くことにより、ロアコラムの回転角θｃを演算する。そして、指令値設定部５２は、得られたロアコラムの回転角θｃを手動操舵指令値θｍｄａｃとして設定する。 T rl =−k·θ c −c(dθ c /dt) (1)
In this embodiment, the spring constant k and the viscous damping coefficient c are set to predetermined values obtained in advance through experiments, analyses, or the like.
A motion equation of the reference EPS model is represented by the following equation (2).
J c · d 2 θ c /dt 2 = T d + N · T m − k θ c − c(dθ c /dt) (2)
The command value setting unit 52 substitutes the steering torque Td detected by the torque sensor 12 for Td , and substitutes the assist torque command value Tac set by the assist torque command value setting unit 51 for N· Tm . Then, by solving the differential equation of equation (2), the rotation angle θc of the lower column is calculated. Then, the command value setting unit 52 sets the obtained rotation angle θc of the lower column as the manual steering command value θmdac .

図６は、角度制御部４４の構成を示すブロック図である。
角度制御部４４は、統合角度指令値θａｃｍｄに基づいてモータトルク指令値Ｔｍを演算する。角度制御部４４は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）６１と、フィードバック制御部６２と、フィードフォワード制御部６３と、外乱トルク推定部６４と、トルク加算部６５と、外乱トルク補償部６６と、第１減速比除算部６７と、減速比乗算部６８と、回転角演算部６９と、第２減速比除算部７０とを含む。 FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the angle control section 44. As shown in FIG.
The angle control unit 44 calculates the motor torque command value Tm based on the integrated angle command value θacmd . The angle control unit 44 includes a low-pass filter (LPF) 61, a feedback control unit 62, a feedforward control unit 63, a disturbance torque estimation unit 64, a torque addition unit 65, a disturbance torque compensation unit 66, a first deceleration It includes a ratio division section 67 , a reduction ratio multiplication section 68 , a rotation angle calculation section 69 and a second reduction ratio division section 70 .

減速比乗算部６８は、第１減速比除算部６７によって演算されるモータトルク指令値Ｔｍに減速機１９の減速比Ｎを乗算することにより、モータトルク指令値Ｔｍを出力軸９（ウォームホイール２１）に作用する操舵トルク指令値Ｔｃｍｄ（＝Ｎ・Ｔｍ）に換算する。
回転角演算部６９は、回転角センサ２３の出力信号に基づいて、電動モータ１８のロータ回転角θｍを演算する。第２減速比除算部７０は、回転角演算部６９によって演算されるロータ回転角θｍを減速比Ｎで除算することにより、ロータ回転角θｍを出力軸９の回転角（実操舵角）θに換算する。 The reduction ratio multiplication section 68 multiplies the motor torque command value Tm calculated by the first reduction ratio division section 67 by the reduction ratio N of the reduction gear 19, thereby converting the motor torque command value Tm to the output shaft 9 (worm gear). It is converted into a steering torque command value T cmd (=N·T m ) acting on the wheel 21).
The rotation angle calculator 69 calculates the rotor rotation angle θm of the electric motor 18 based on the output signal of the rotation angle sensor 23 . A second reduction ratio dividing unit 70 divides the rotor rotation angle θm calculated by the rotation angle calculation unit 69 by the reduction ratio N, thereby dividing the rotor rotation angle θm into the rotation angle (actual steering angle) of the output shaft 9. Convert to θ.

ローパスフィルタ６１は、統合角度指令値θａｃｍｄに対してローパスフィルタ処理を行う。ローパスフィルタ処理後の統合角度指令値θｃｍｄは、フィードバック制御部６２およびフィードフォワード制御部６３に与えられる。
フィードバック制御部６２は、外乱トルク推定部６４によって演算される操舵角推定値^θを、ローパスフィルタ処理後の統合角度指令値θｃｍｄに近づけるために設けられている。フィードバック制御部６２は、角度偏差演算部６２ＡとＰＤ制御部６２Ｂとを含む。角度偏差演算部６２Ａは、統合角度指令値θｃｍｄと操舵角推定値^θとの偏差Δθ（＝θｃｍｄ－^θ）を演算する。なお、角度偏差演算部６２Ａは、統合角度指令値θｃｍｄと、第２減速比除算部７０によって演算される実操舵角θとの偏差（θｃｍｄ－θ）を、角度偏差Δθとして演算するようにしてもよい。 A low-pass filter 61 performs low-pass filter processing on the integrated angle command value θacmd . The integrated angle command value θ cmd after low-pass filtering is given to the feedback control section 62 and the feedforward control section 63 .
The feedback control section 62 is provided to bring the steering angle estimated value ̂θ calculated by the disturbance torque estimating section 64 closer to the integrated angle command value θ cmd after the low-pass filter processing. The feedback controller 62 includes an angular deviation calculator 62A and a PD controller 62B. The angle deviation calculator 62A calculates a deviation Δθ (=θ cmd - ^θ) between the integrated angle command value θ cmd and the steering angle estimated value ^θ. The angle deviation calculation unit 62A calculates the deviation (θ cmd - θ) between the integrated angle command value θ cmd and the actual steering angle θ calculated by the second reduction ratio division unit 70 as the angle deviation Δθ. can be

ＰＤ制御部６２Ｂは、角度偏差演算部６２Ａによって演算される角度偏差Δθに対してＰＤ演算（比例微分演算）を行うことにより、フィードバック制御トルクＴｆｂを演算する。フィードバック制御トルクＴｆｂは、トルク加算部６５に与えられる。
フィードフォワード制御部６３は、電動パワーステアリングシステム１の慣性による応答性の遅れを補償して、制御の応答性を向上させるために設けられている。フィードフォワード制御部６３は、角加速度演算部６３Ａと慣性乗算部６３Ｂとを含む。角加速度演算部６３Ａは、統合角度指令値θｃｍｄを２階微分することにより、目標角加速度ｄ２θｃｍｄ／ｄｔ２を演算する。 The PD control section 62B calculates the feedback control torque Tfb by performing PD calculation (proportional differential calculation) on the angular deviation Δθ calculated by the angular deviation calculating section 62A. The feedback control torque T fb is applied to the torque addition section 65 .
The feedforward control section 63 is provided to compensate for the response delay due to the inertia of the electric power steering system 1 and improve the control response. Feedforward control section 63 includes an angular acceleration calculation section 63A and an inertia multiplication section 63B. The angular acceleration calculator 63A calculates the target angular acceleration d 2 θ cmd /dt 2 by second-order differentiating the integrated angle command value θ cmd .

慣性乗算部６３Ｂは、角加速度演算部６３Ａによって演算された目標角加速度ｄ２θｃｍｄ／ｄｔ２に、電動パワーステアリングシステム１の慣性Ｊを乗算することにより、フィードフォワード制御トルクＴｆｆ（＝Ｊ・ｄ２θｃｍｄ／ｄｔ２）を演算する。慣性Ｊは、例えば、後述する電動パワーステアリングシステム１の物理モデル（図７参照）から求められる。フィードフォワード制御トルクＴｆｆは、慣性補償値として、トルク加算部６５に与えられる。 The inertia multiplier 63B multiplies the target angular acceleration d 2 θ cmd /dt 2 calculated by the angular acceleration calculator 63A by the inertia J of the electric power steering system 1 to obtain the feedforward control torque T ff (=J - Calculate d2 [theta] cmd / dt2 ). The inertia J is obtained, for example, from a physical model (see FIG. 7) of the electric power steering system 1, which will be described later. The feedforward control torque Tff is given to the torque adder 65 as an inertia compensation value.

トルク加算部６５は、フィードバック制御トルクＴｆｂにフィードフォワード制御トルクＴｆｆを加算することにより、基本トルク指令値（Ｔｆｂ＋Ｔｆｆ）を演算する。
外乱トルク推定部６４は、プラント（電動モータ１８の制御対象）に外乱として発生する非線形なトルク（外乱トルク：モータトルク以外のトルク）を推定するために設けられている。外乱トルク推定部６４は、プラントへの入力値である操舵トルク指令値Ｔｃｍｄ（＝Ｎ・Ｔｍ）と、プラントの出力である実操舵角θとに基づいて、外乱トルク（外乱負荷）Ｔｌｃ、操舵角θおよび操舵角微分値（角速度）ｄθ／ｄｔを推定する。外乱トルクＴｌｃ、操舵角θおよび操舵角微分値（角速度）ｄθ／ｄｔの推定値を、それぞれ^Ｔｌｃ、^θおよびｄ^θ／ｄｔで表す。外乱トルク推定部６４の詳細については、後述する。 The torque adder 65 calculates a basic torque command value (T fb +T ff ) by adding the feedforward control torque T ff to the feedback control torque T fb .
The disturbance torque estimator 64 is provided for estimating nonlinear torque (disturbance torque: torque other than motor torque) generated as a disturbance in the plant (controlled object of the electric motor 18). The disturbance torque estimator 64 calculates the disturbance torque (disturbance load) T based on the steering torque command value T cmd (=N·T m ), which is the input value to the plant, and the actual steering angle θ, which is the output of the plant. lc , steering angle θ and steering angle differential value (angular velocity) dθ/dt are estimated. Estimated values of disturbance torque T lc , steering angle θ, and steering angle differential value (angular velocity) dθ/dt are represented by ̂T lc , ̂θ, and d̂θ/dt, respectively. Details of the disturbance torque estimator 64 will be described later.

外乱トルク推定部６４によって演算された外乱トルク推定値^Ｔｌｃは、外乱トルク補償値として外乱トルク補償部６６に与えられる。外乱トルク推定部６４によって演算された操舵角推定値^θは、角度偏差演算部６２Ａに与えられる。
外乱トルク補償部６６は、基本トルク指令値（Ｔｆｂ＋Ｔｆｆ）から外乱トルク推定値^Ｔｌｃを減算することにより、操舵トルク指令値Ｔｃｍｄ（＝Ｔｆｂ＋Ｔｆｆ－^Ｔｌｃ）を演算する。これにより、外乱トルクが補償された操舵トルク指令値Ｔｃｍｄ（出力軸９に対するトルク指令値）が得られる。 The disturbance torque estimation value ̂T lc calculated by the disturbance torque estimator 64 is given to the disturbance torque compensator 66 as a disturbance torque compensation value. The steering angle estimated value ^θ calculated by the disturbance torque estimator 64 is provided to the angle deviation calculator 62A.
The disturbance torque compensator 66 calculates a steering torque command value T cmd (=T fb + T ff − ^T lc ) by subtracting the disturbance torque estimate value ̂T lc from the basic torque command value (T fb +T ff ). do. As a result, the steering torque command value T cmd (torque command value for the output shaft 9) in which the disturbance torque is compensated is obtained.

操舵トルク指令値Ｔｃｍｄは、第１減速比除算部６７に与えられる。第１減速比除算部６７は、操舵トルク指令値Ｔｃｍｄを減速比Ｎで除算することにより、モータトルク指令値Ｔｍを演算する。このモータトルク指令値Ｔｍが、トルク制御部４５（図２参照）に与えられる。
外乱トルク推定部６４について詳しく説明する。外乱トルク推定部６４は、例えば、図７に示す電動パワーステアリングシステム１の物理モデル１０１を使用して、外乱トルクＴｌｃ、操舵角θおよび角速度ｄθ／ｄｔを推定する外乱オブザーバから構成されている。 The steering torque command value T cmd is given to the first reduction gear ratio dividing section 67 . The first speed reduction ratio dividing unit 67 divides the steering torque command value Tcmd by the speed reduction ratio N to calculate the motor torque command value Tm . This motor torque command value Tm is given to the torque control section 45 (see FIG. 2).
The disturbance torque estimator 64 will be described in detail. The disturbance torque estimator 64 is composed of a disturbance observer that estimates the disturbance torque T lc , the steering angle θ, and the angular velocity dθ/dt using, for example, the physical model 101 of the electric power steering system 1 shown in FIG. .

この物理モデル１０１は、出力軸９および出力軸９に固定されたウォームホイール２１を含むプラント（モータ駆動対象の一例）１０２を含む。プラント１０２には、ステアリングホイール２からトーションバー１０を介して操舵トルクＴｄが与えられるとともに、転舵輪３側から路面負荷トルクＴｒｌが与えられる。
さらに、プラント１０２には、ウォームギヤ２０を介して操舵トルク指令値Ｔｃｍｄ（＝Ｎ・Ｔｍ）が与えられるとともに、ウォームホイール２１とウォームギヤ２０との間の摩擦によって摩擦トルクＴｆが与えられる。 This physical model 101 includes a plant (an example of a motor driven object) 102 including an output shaft 9 and a worm wheel 21 fixed to the output shaft 9 . The plant 102 is provided with a steering torque Td from the steering wheel 2 through the torsion bar 10 and a road load torque Trl from the steered wheels 3 side.
Further, the plant 102 is given a steering torque command value T cmd (=N·T m ) via the worm gear 20 and is given a friction torque T f by friction between the worm wheel 21 and the worm gear 20 .

プラント１０２の慣性をＪとすると、物理モデル１０１の慣性についての運動方程式は、次式(3)で表される。 Assuming that the inertia of the plant 102 is J, the equation of motion for the inertia of the physical model 101 is represented by the following equation (3).

Figure 0007129004000001
ｄ２θ／ｄｔ２は、プラント１０２の角加速度である。Ｎは、減速機１９の減速比である。Ｔｌｃは、プラント１０２に与えられるモータトルク以外の外乱トルクを示している。この実施形態では、外乱トルクＴｌｃは、操舵トルクＴｄと路面負荷トルクＴｒｌと摩擦トルクＴｆとの和として示されているが、実際には、外乱トルクＴｌｃはこれら以外のトルクを含んでいる。
Figure 0007129004000001
 d 2 θ/dt 2 is the angular acceleration of plant 102 . N is the speed reduction ratio of the speed reducer 19 . Tlc indicates disturbance torque other than the motor torque applied to the plant 102 . In this embodiment, the disturbance torque Tlc is shown as the sum of the steering torque Td , the road load torque Trl , and the friction torque Tf . contains.

図７の物理モデル１０１に対する状態方程式は、次式(4)で表わされる。 A state equation for the physical model 101 of FIG. 7 is represented by the following equation (4).

Figure 0007129004000002
前記式(4)において、ｘは、状態変数ベクトルである。前記式(4)において、ｕ１は、既知入力ベクトルである。前記式(4)において、ｕ２は、未知入力ベクトルである。前記式(4)において、ｙは、出力ベクトル（測定値）である。前記式(4)において、Ａは、システム行列である。前記式(4)において、Ｂ１は、第１入力行列である。前記式(4)において、Ｂ２は、第２入力行列である。前記式(4)において、Ｃは、出力行列である。前記式(4)において、Ｄは、直達行列である。
Figure 0007129004000002
 In the above equation (4), x is a state variable vector. In equation (4) above, u1 is a known input vector. In equation ( 4 ) above, u2 is an unknown input vector. In the above equation (4), y is the output vector (measured value). In equation (4) above, A is a system matrix. In equation (4) above, B1 is the first input matrix. In equation (4) above, B2 is the second input matrix. In equation (4) above, C is the output matrix. In the above equation (4), D is a feedthrough matrix.

前記状態方程式を、未知入力ベクトルｕ２を状態の１つとして含めた系に拡張する。拡張系の状態方程式（拡張状態方程式）は、次式(5)で表される。 We extend the above state equation to a system that includes the unknown input vector u2 as one of the states. The state equation of the extended system (extended state equation) is represented by the following equation (5).

Figure 0007129004000003
前記式(5)において、ｘｅは、拡張系の状態変数ベクトルであり、次式(6)で表される。
Figure 0007129004000003
 In the above equation (5), x e is a state variable vector of the extended system and is expressed by the following equation (6).

Figure 0007129004000004
前記式(5)において、Ａｅは、拡張系のシステム行列である。前記式(5)において、Ｂｅは、拡張系の既知入力行列である。前記式(5)において、Ｃｅは、拡張系の出力行列である。
Figure 0007129004000004
 In the above equation (5), A e is the extended system matrix. In the above equation (5), B e is the known input matrix of the extended system. In the above equation (5), Ce is the output matrix of the extended system.

前記式（5）の拡張状態方程式から、次式（7）の方程式で表される外乱オブザーバ（拡張状態オブザーバ）が構築される。 A disturbance observer (extended state observer) represented by the following equation (7) is constructed from the extended state equation of equation (5).

Figure 0007129004000005
式(7)において、^ｘｅはｘｅの推定値を表している。また、Ｌはオブザーバゲインである。また、^ｙはｙの推定値を表している。^ｘｅは、次式（8）で表される。
Figure 0007129004000005
 In equation (7), ̂x e represents the estimated value of x e . Also, L is an observer gain. Also, ^y represents the estimated value of y. ^x e is represented by the following equation (8).

Figure 0007129004000006
式(8)において、^θはθの推定値であり、^ＴｌｃはＴｌｃの推定値である。
外乱トルク推定部６４は、前記式(7)の方程式に基づいて状態変数ベクトル^ｘｅを演算する。
Figure 0007129004000006
 In equation (8), ̂θ is the estimated value of θ, and ̂Tlc is the estimated value of Tlc .
The disturbance torque estimator 64 calculates the state variable vector ̂xe based on the equation (7).

図８は、外乱トルク推定部６４の構成を示すブロック図である。
外乱トルク推定部６４は、入力ベクトル入力部８１と、出力行列乗算部８２と、第１加算部８３と、ゲイン乗算部８４と、入力行列乗算部８５と、システム行列乗算部８６と、第２加算部８７と、積分部８８と、状態変数ベクトル出力部８９とを含む。
減速比乗算部６８（図６参照）によって演算される操舵トルク指令値Ｔｃｍｄ（＝Ｎ・Ｔｍ）は、入力ベクトル入力部８１に与えられる。入力ベクトル入力部８１は、入力ベクトルｕ１を出力する。 FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the disturbance torque estimator 64. As shown in FIG.
The disturbance torque estimation unit 64 includes an input vector input unit 81, an output matrix multiplication unit 82, a first addition unit 83, a gain multiplication unit 84, an input matrix multiplication unit 85, a system matrix multiplication unit 86, a second It includes an addition section 87 , an integration section 88 and a state variable vector output section 89 .
The steering torque command value T cmd (=N·T m ) calculated by the speed reduction ratio multiplication section 68 (see FIG. 6) is given to the input vector input section 81 . The input vector input unit 81 outputs an input vector u1.

積分部８８の出力が状態変数ベクトル^ｘｅ（前記式(8)参照）となる。演算開始時には、状態変数ベクトル^ｘｅとして初期値が与えられる。状態変数ベクトル^ｘｅの初期値は、たとえば０である。
システム行列乗算部８６は、状態変数ベクトル^ｘｅにシステム行列Ａｅを乗算する。出力行列乗算部８２は、状態変数ベクトル^ｘｅに出力行列Ｃｅを乗算する。 The output of the integrator 88 is the state variable vector ̂x e (see equation (8) above). At the start of computation, an initial value is given as the state variable vector ̂xe . The initial value of the state variable vector ̂x e is 0, for example.
A system matrix multiplier 86 multiplies the state variable vector ̂x e by the system matrix A e . The output matrix multiplier 82 multiplies the state variable vector ̂x e by the output matrix C e .

第１加算部８３は、第２減速比除算部７０（図６参照）によって演算された実操舵角θである出力ベクトル（測定値）ｙから、出力行列乗算部８２の出力(Ｃｅ・^ｘｅ)を減算する。つまり、第１加算部８３は、出力ベクトルｙと出力ベクトル推定値^ｙ(＝Ｃｅ・^ｘｅ）との差（ｙ－＾ｙ）を演算する。ゲイン乗算部８４は、第１加算部８３の出力（ｙ－＾ｙ）にオブザーバゲインＬ（前記式(7)参照）を乗算する。 The first adder 83 calculates the output (C e ·^ x e ). That is, the first adder 83 calculates the difference (y−̂y) between the output vector y and the output vector estimated value ̂y (=C e ·̂x e ). The gain multiplier 84 multiplies the output (y−̂y) of the first adder 83 by the observer gain L (see the above equation (7)).

入力行列乗算部８５は、入力ベクトル入力部８１から出力される入力ベクトルｕ１に入力行列Ｂｅを乗算する。第２加算部８７は、入力行列乗算部８５の出力（Ｂｅ・ｕ１）と、システム行列乗算部８６の出力（Ａｅ・^ｘｅ）と、ゲイン乗算部８４の出力（Ｌ（ｙ－＾ｙ））とを加算することにより、状態変数ベクトルの微分値ｄ^ｘｅ／ｄｔを演算する。積分部８８は、第２加算部８７の出力（ｄ^ｘｅ／ｄｔ）を積分することにより、状態変数ベクトル^ｘｅを演算する。状態変数ベクトル出力部８９は、状態変数ベクトル^ｘｅに基づいて、外乱トルク推定値^Ｔｌｃ、操舵角推定値^θおよび角速度推定値ｄ^θ／ｄｔを演算する。 The input matrix multiplication unit 85 multiplies the input vector u1 output from the input vector input unit 81 by the input matrix Be. The second adder 87 outputs the output (Be·u 1 ) of the input matrix multiplier 85, the output (A e ·̂x e ) of the system matrix multiplier 86, and the output of the gain multiplier 84 (L(y− ̂y)) is added to calculate the differential value d̂x e /dt of the state variable vector. The integrator 88 calculates the state variable vector ̂x e by integrating the output (d̂x e /dt) of the second adder 87 . A state variable vector output unit 89 calculates an estimated disturbance torque value ̂T lc , an estimated steering angle value ̂θ, and an estimated angular velocity value d̂θ /dt based on the state variable vector ̂xe.

一般的な外乱オブザーバは、前述の拡張状態オブザーバとは異なり、プラントの逆モデルとローパスフィルタとから構成される。プラントの運動方程式は、前述のように式(3)で表される。したがって、プラントの逆モデルは、次式(9)となる。 A general disturbance observer consists of an inverse model of the plant and a low-pass filter, unlike the extended state observer described above. The equation of motion of the plant is expressed by Equation (3) as described above. Therefore, the inverse model of the plant becomes the following equation (9).

Figure 0007129004000007
一般的な外乱オブザーバへの入力は、Ｊ・ｄ２θ／ｄｔ２およびＮ・Ｔｍであり、実操舵角θの２階微分値を用いるため、回転角センサ２３のノイズの影響を大きく受ける。これに対して、前述の実施形態の拡張状態オブザーバでは、積分型で外乱トルクを推定するため、微分によるノイズ影響を低減できる。
Figure 0007129004000007
 Inputs to a general disturbance observer are J·d 2 θ/dt 2 and N·T m . . On the other hand, in the extended state observer of the above-described embodiment, since the disturbance torque is estimated in an integral manner, the noise effect due to differentiation can be reduced.

なお、外乱トルク推定部６４として、プラントの逆モデルとローパスフィルタとから構成される一般的な外乱オブザーバを用いてもよい。
図９は、トルク制御部４５の構成を示す模式図である。
トルク制御部４５（図２参照）は、モータ電流指令値演算部９１と、電流偏差演算部９２と、ＰＩ制御部９３と、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御部９４とを含む。 As the disturbance torque estimator 64, a general disturbance observer composed of an inverse model of the plant and a low-pass filter may be used.
FIG. 9 is a schematic diagram showing the configuration of the torque control section 45. As shown in FIG.
The torque control unit 45 (see FIG. 2) includes a motor current command value calculation unit 91, a current deviation calculation unit 92, a PI control unit 93, and a PWM (Pulse Width Modulation) control unit 94.

モータ電流指令値演算部９１は、角度制御部４４（図２参照）によって演算されたモータトルク指令値Ｔｍを電動モータ１８のトルク定数Ｋｔで除算することにより、モータ電流指令値Ｉｃｍｄを演算する。
電流偏差演算部９２は、モータ電流指令値演算部９１によって得られたモータ電流指令値Ｉｃｍｄと電流検出回路３２によって検出されたモータ電流Ｉとの偏差ΔＩ（＝Ｉｃｍｄ－Ｉ）を演算する。 The motor current command value calculation unit 91 divides the motor torque command value Tm calculated by the angle control unit 44 (see FIG. 2) by the torque constant Kt of the electric motor 18, thereby obtaining the motor current command value Icmd . Calculate.
A current deviation calculator 92 calculates a deviation ΔI (=I cmd −I) between the motor current command value I cmd obtained by the motor current command value calculator 91 and the motor current I detected by the current detection circuit 32. .

ＰＩ制御部９３は、電流偏差演算部９２によって演算された電流偏差ΔＩに対するＰＩ演算（比例積分演算）を行うことにより、電動モータ１８に流れるモータ電流Ｉをモータ電流指令値Ｉｃｍｄに導くための駆動指令値を生成する。ＰＷＭ制御部９４は、前記駆動指令値に対応するデューティ比のＰＷＭ制御信号を生成して、駆動回路３１に供給する。これにより、駆動指令値に対応した電力が電動モータ１８に供給されることになる。 The PI control unit 93 performs PI calculation (proportional integral calculation) on the current deviation ΔI calculated by the current deviation calculation unit 92 to guide the motor current I flowing through the electric motor 18 to the motor current command value Icmd . Generate a drive command value. The PWM control section 94 generates a PWM control signal having a duty ratio corresponding to the drive command value, and supplies it to the drive circuit 31 . As a result, electric power corresponding to the drive command value is supplied to the electric motor 18 .

自動操舵制御が行われているときに運転手によってステアリングホイール２が操作されたときに、統合角度指令値θａｃｍｄがどのように変化するのかについて、シミュレーションを行った。
具体的には、図１０Ａに曲線Ａで示すような自動操舵指令値θａｄａｃが、上位ＥＣＵ２０１からモータ制御用ＥＣＵ２０２に与えられているときに、図１０Ｂに折れ線Ｂで示すような操舵トルクＴｄが手動操舵によってステアリングホイール２に加えられる場合について、シミュレーションを行った。 A simulation was performed on how the integrated angle command value θ acmd changes when the steering wheel 2 is operated by the driver during automatic steering control.
Specifically, when the automatic steering command value θ adac as indicated by the curve A in FIG. 10A is given from the host ECU 201 to the motor control ECU 202, the steering torque T d as indicated by the polygonal line B in FIG. is applied to the steering wheel 2 by manual steering.

図１０Ｂに曲線Ｂで示すような操舵トルクＴｄがステアリングホイール２に加えられることによって、手動操舵指令値θｍｄａｃが図１１の曲線Ｃに示すように変化した。これにより、統合角度指令値θａｃｍｄは、図１１に曲線Ｄに示すように変化した。
つまり、自動操舵制御が行われているときに手動操舵が行われると、手動操舵指令値θｍｄａｃの絶対値が大きくなるにつれて、統合角度指令値θａｃｍｄは自動操舵指令値θａｄａｃから外れていく。一方、手動操舵が停止されると、手動操舵指令値θｍｄａｃの絶対値がほぼ零まで低下する。これにより、統合角度指令値θａｃｍｄは、自動操舵指令値θａｄａｃに徐々に近づいていき、自動操舵指令値θａｄａｃと等しくなる。したがって、自動操舵制御主体での操舵制御を行いながら手動操舵が可能な協調制御を実現できる。 By applying the steering torque T d to the steering wheel 2 as indicated by curve B in FIG. 10B, the manual steering command value θ mdac changed as indicated by curve C in FIG. 11 . As a result, the integrated angle command value θ acmd changed as indicated by curve D in FIG. 11 .
That is, when manual steering is performed while automatic steering control is being performed, the integrated angle command value θacmd deviates from the automatic steering command value θadac as the absolute value of the manual steering command value θmdac increases. . On the other hand, when the manual steering is stopped, the absolute value of the manual steering command value θmdac decreases to approximately zero. As a result, the integrated angle command value θ acmd gradually approaches the automatic steering command value θ adac and becomes equal to the automatic steering command value θ adac . Therefore, it is possible to realize cooperative control that enables manual steering while performing steering control based on automatic steering control.

前述の実施形態では、自動操舵指令値θａｄａｃに手動操舵指令値θｍｄａｃが加算されて、統合角度指令値θａｃｍｄが演算され、この統合角度指令値θａｃｍｄに基づいて電動モータ１８が制御される。これにより、手動操舵制御と自動操舵制御との間で切り替えを行うことなく、自動操舵制御主体での操舵制御を行いながら手動操舵が可能な協調制御を実現できる。また、手動操舵制御と自動操舵制御との間での移行をシームレスに行うことができるので、手動操舵を行う際に運転者に違和感を与えない。 In the above embodiment, the manual steering command value θmdac is added to the automatic steering command value θadac to calculate the integrated angle command value θacmd , and the electric motor 18 is controlled based on this integrated angle command value θacmd . be. As a result, without switching between manual steering control and automatic steering control, it is possible to realize cooperative control that enables manual steering while performing steering control based on automatic steering control. Moreover, since the transition between the manual steering control and the automatic steering control can be performed seamlessly, the driver does not feel uncomfortable when performing the manual steering.

また、前述の実施形態では、統合角度指令値θａｃｍｄに基づいて基本トルク指令値（Ｔｆｂ＋Ｔｆｆ）が演算され、外乱トルク推定部６４によって演算された外乱トルク推定値^Ｔｌｃによって基本トルク指令値（Ｔｆｂ＋Ｔｆｆ）が補正されているので、角度制御性能に対する外乱トルクの影響を抑制することができる。これにより、高精度の角度制御を実現することが可能となる。また、これにより、自動操舵制御中に手動操舵が行われたときの操舵感への角度制御部４４の影響を排除することが可能となるので、操舵感の設計が容易となる。具体的には、ばね定数ｋおよび粘性減衰係数ｃの設定値に応じた操舵感を得ることができるので、操舵感の設計が容易となる。 In the above-described embodiment, the basic torque command value (T fb +T ff ) is calculated based on the integrated angle command value θacmd , and the disturbance torque estimated value ̂T lc calculated by the disturbance torque estimator 64 is used to calculate the basic torque. Since the command value (T fb +T ff ) is corrected, it is possible to suppress the influence of the disturbance torque on the angle control performance. This makes it possible to achieve highly accurate angle control. In addition, this makes it possible to eliminate the influence of the angle control section 44 on the steering feel when manual steering is performed during automatic steering control, thereby facilitating the design of the steering feel. Specifically, it is possible to obtain a steering feel according to the set values of the spring constant k and the viscous damping coefficient c, which facilitates the design of the steering feel.

図１２は、手動操舵指令値生成部の第１変形例を示すブロック図である。図１２において、前述の図３の各部に対応する部分には図３と同じ符号を付して示す。
手動操舵指令値生成部４１Ａは、アシストトルク指令値設定部５１および指令値設定部５２の他、ばね定数演算部５３を含んでいる。
ばね定数演算部５３は、外乱トルク推定部６４（図６参照）によって演算された外乱トルク推定値^Ｔｌｃと、第２減速比除算部７０によって演算される実操舵角θとに基づいて、ばね定数ｋを演算する。具体的には、ばね定数演算部５３は、次式(11)に基づいて、ばね定数ｋを演算する。 FIG. 12 is a block diagram showing a first modification of the manual steering command value generator. In FIG. 12, the same reference numerals as in FIG. 3 denote the parts corresponding to the parts in FIG. 3 described above.
The manual steering command value generation unit 41A includes an assist torque command value setting unit 51 and a command value setting unit 52 as well as a spring constant calculation unit 53 .
The spring constant calculator 53 calculates the disturbance torque estimated value ^ Tlc calculated by the disturbance torque estimator 64 (see FIG. 6) and the actual steering angle θ calculated by the second reduction ratio divider 70. Calculate the spring constant k. Specifically, the spring constant calculator 53 calculates the spring constant k based on the following equation (11).

ｋ＝^Ｔｌｃ／θ …(11)
前述した式(2)内の粘性減衰係数ｃは、前述した実施形態と同様に、予め設定される。
指令値設定部５２は、式(11)によって演算されるｋおよび予め設定されたｃを、それぞれ前述の式(2)内のｋおよびｃとして用いて、式(2)の微分方程式を解くことによってθｃを演算し、得られたθｃを手動操舵指令値θｍｄａｃとして設定する。 k=^ Tlc /θ (11)
The viscous damping coefficient c in the above equation (2) is set in advance as in the above embodiment.
Command value setting unit 52 uses k calculated by equation (11) and preset c as k and c in equation (2) above, respectively, to solve the differential equation of equation (2) and set the obtained θc as the manual steering command value θmdac .

第１変形例に係る手動操舵指令値生成部４１Ａでは、外乱トルク推定部６４によって演算された外乱トルク推定値^Ｔｌｃを用いてばね定数ｋが演算されるので、実際の路面負荷に応じた操舵感を得ることができるようになる。
図１３は、手動操舵指令値生成部の第２変形例を示すブロック図である。図１３において、前述の図３の各部に対応する部分には図３と同じ符号を付して示す。 In the manual steering command value generator 41A according to the first modification, the spring constant k is calculated using the disturbance torque estimated value ^ Tlc calculated by the disturbance torque estimator 64. You will be able to get a sense of steering.
FIG. 13 is a block diagram showing a second modification of the manual steering command value generator. In FIG. 13, the same reference numerals as in FIG. 3 denote the parts corresponding to the parts in FIG. 3 described above.

手動操舵指令値生成部４１Ｂは、アシストトルク指令値設定部５１および指令値設定部５２の他、ばね定数演算部５３および減衰係数演算部５４を含んでいる。
ばね定数演算部５３は、第１変形例とばね定数演算部５３と同様に、ばね定数ｋを、前記式(11)に基づいて、ばね定数ｋを演算する。
減衰係数演算部５４は、外乱トルク推定部６４（図６参照）によって演算された外乱トルク推定値^Ｔｌｃと、第２減速比除算部７０によって演算される実操舵角θとに基づいて、粘性減衰係数ｃを演算する。具体的には、減衰係数演算部５４は、次式(12)に基づいて、粘性減衰係数ｃを演算する。 The manual steering command value generation unit 41B includes an assist torque command value setting unit 51 and a command value setting unit 52, as well as a spring constant calculation unit 53 and a damping coefficient calculation unit .
The spring constant calculator 53 calculates the spring constant k based on the above equation (11), like the spring constant calculator 53 of the first modification.
The damping coefficient calculator 54 calculates, based on the disturbance torque estimated value ^T lc calculated by the disturbance torque estimator 64 (see FIG. 6) and the actual steering angle θ calculated by the second reduction ratio divider 70, Calculate the viscous damping coefficient c. Specifically, the damping coefficient calculator 54 calculates the viscous damping coefficient c based on the following equation (12).

ｃ＝^Ｔｌｃ／（ｄθ／ｄｔ） …(12)
指令値設定部５２は、式(11)によって演算されるｋおよび式(12)によって演算されるｃを、それぞれ前述の式(2)内のｋおよびｃとして用いて、式(2)の微分方程式を解くことによってθｃを演算し、得られたθｃを手動操舵指令値θｍｄａｃとして設定する。
第２変形例に係る手動操舵指令値生成部４１Ｂでは、外乱トルク推定部６４によって演算された外乱トルク推定値^Ｔｌｃを用いてばね定数ｋおよび粘性減衰係数ｃが演算されるので、実際の路面負荷に応じた操舵感を得ることができるようになる。 c=^ Tlc /(dθ/dt) (12)
Command value setting unit 52 uses k calculated by equation (11) and c calculated by equation (12) as k and c in equation (2) above, respectively, to differentiate equation (2) θ c is calculated by solving the equation, and the obtained θ c is set as the manual steering command value θ mdac .
In the manual steering command value generator 41B according to the second modified example, the disturbance torque estimated value ^ Tlc calculated by the disturbance torque estimator 64 is used to calculate the spring constant k and the viscous damping coefficient c. It is possible to obtain a steering feeling according to the load on the road surface.

図１４は、モータ制御用ＥＣＵの第１変形例を示すブロック図である。図１４において、前述の図２の各部に対応する部分には、図２と同じ符号を付して示す。
以下において、自動操舵指令値θａｄａｃのみに基づいて電動モータ１８が制御される操舵モードを自動操舵モードといい、手動操舵指令値θｍｄａｃのみに基づいて電動モータ１８が制御される操舵モードを手動操舵モードということにする。 FIG. 14 is a block diagram showing a first modification of the motor control ECU. In FIG. 14, the same reference numerals as in FIG. 2 denote the parts corresponding to the parts in FIG. 2 described above.
Hereinafter, the steering mode in which the electric motor 18 is controlled based only on the automatic steering command value θ adac is referred to as the automatic steering mode, and the steering mode in which the electric motor 18 is controlled based only on the manual steering command value θ mdac is referred to as the manual steering mode. Let's call it steering mode.

図１４のモータ制御用ＥＣＵ２０２Ａでは、上位ＥＣＵ２０１から与えられる自動操舵指令値θａｄａｃに対して重み付け処理を行う重み付け部４６が設けられている点が、図２のモータ制御用ＥＣＵ２０２と異なっている。重み付け部４６は、「本発明の第１の重み付け部」の一例である。
重み付け部４６は、手動操舵指令値生成部４１によって生成される手動操舵指令値θｍｄａｃに応じて、自動操舵指令値θａｄａｃに対して重み付け処理を行う。 The motor control ECU 202A shown in FIG. 14 is different from the motor control ECU 202 shown in FIG. The weighting section 46 is an example of the "first weighting section of the present invention".
The weighting unit 46 weights the automatic steering command value θ adac according to the manual steering command value θ mdac generated by the manual steering command value generating unit 41 .

具体的には、まず、重み付け部４６は、手動操舵指令値θｍｄａｃに基づいて重みＷａｄを設定する。次に、重み付け部４６は、上位ＥＣＵ２０１から入力される自動操舵指令値θａｄａｃに重みＷａｄを乗算する。そして、重み付け部４６は、乗算値Ｗａｄ・θａｄａｃを、重み付け処理後の自動操舵指令値θａｄａｃ’として統合角度指令値演算部４２に与える。 Specifically, first, the weighting unit 46 sets the weight W ad based on the manual steering command value θ mdac . Next, the weighting unit 46 multiplies the automatic steering command value θ adac input from the host ECU 201 by the weight W ad . Then, the weighting section 46 gives the multiplied value W ad ·θ adac to the integrated angle command value calculating section 42 as the weighted automatic steering command value θ adac ′.

統合角度指令値演算部４２は、手動操舵指令値生成部４１によって生成される手動操舵指令値θｍｄａｃに、重み付け部４６による重み付け処理後の自動操舵指令値θａｄａｃ’を加算することにより、統合角度指令値θａｃｍｄを演算する。
重み付け部４６によって設定される重みＷａｄについて説明する。手動操舵指令値θｍｄａｃに対する重みＷａｄの設定例は、図１５に示されている。重みＷａｄは、手動操舵指令値θｍｄａｃに応じて、０～１．０の範囲内の値に設定される。重みＷａｄは、手動操舵指令値θｍｄａｃが零のときに１．０に設定される。また、重みＷａｄは、手動操舵指令値θｍｄａｃの絶対値が所定値Ｅ（ただし、Ｅ＞０）以上のときに零に設定される。そして、重みＷａｄは、手動操舵指令値θｍｄａｃの絶対値が０～Ｅの範囲内において、手動操舵指令値θｍｄａｃの絶対値の増加に伴って非線形に漸減し、手動操舵指令値θｍｄａｃの絶対値の低下に伴って非線形に漸増するように設定される。所定値Ｅは、予め実験・解析等により設定されている。 The integrated angle command value calculator 42 adds the automatic steering command value θ adac ' after weighting processing by the weighting unit 46 to the manual steering command value θ mdac generated by the manual steering command value generating unit 41, thereby integrating Calculate the angle command value θ acmd .
The weight W ad set by the weighting unit 46 will be described. A setting example of the weight W ad for the manual steering command value θ mdac is shown in FIG. The weight W ad is set to a value within the range of 0 to 1.0 according to the manual steering command value θ mdac . The weight W ad is set to 1.0 when the manual steering command value θ mdac is zero. Further, the weight W ad is set to zero when the absolute value of the manual steering command value θ mdac is equal to or greater than a predetermined value E (where E>0). Then, the weight W ad gradually decreases non-linearly as the absolute value of the manual steering command value θ mdac increases within the range of the absolute value of the manual steering command value θ mdac from 0 to E. is set to increase non-linearly as the absolute value of The predetermined value E is set in advance by experiments, analyses, or the like.

なお、重みＷａｄは、手動操舵指令値θｍｄａｃの絶対値が０～Ｅの範囲内において、手動操舵指令値θｍｄａｃの絶対値の増加に伴って線形に漸減し、手動操舵指令値θｍｄａｃの絶対値の低下に伴って線形に漸増するように設定されてもよい。
このモータ制御用ＥＣＵ２０２Ａでは、手動操舵指令値θｍｄａｃが零であるときには、上位ＥＣＵ２０１から入力される自動操舵指令値θａｄａｃがそのまま統合角度指令値演算部４２に与えられる。この場合には、自動操舵指令値θａｄａｃのみに基づいて電動モータ１８が制御されるので、操舵モードは自動操舵モードとなる。 Note that the weight W ad gradually decreases linearly as the absolute value of the manual steering command value θ mdac increases within the range of 0 to E for the absolute value of the manual steering command value θ mdac . may be set to linearly increase as the absolute value of .
In the motor control ECU 202A, when the manual steering command value θmdac is zero, the automatic steering command value θadac input from the higher-level ECU 201 is given to the integrated angle command value calculator 42 as it is. In this case, since the electric motor 18 is controlled based only on the automatic steering command value θ adac , the steering mode is the automatic steering mode.

一方、手動操舵指令値θｍｄａｃの絶対値が所定値Ｅ以上であるときには、自動操舵指令値θａｄａｃは零となる。この場合には、手動操舵指令値θｍｄａｃのみに基づいて電動モータ１８が制御されるので、操舵モードは手動操舵モードとなる。
つまり、このモータ制御用ＥＣＵ２０２Ａでは、操舵モードを、自動操舵指令値θａｄａｃのみに基づいて電動モータ１８が制御される自動操舵モードに設定したり、手動操舵指令値θｍｄａｃのみに基づいて電動モータ１８が制御される手動操舵モードに設定したりすることが可能となる。自動操舵モードと手動操舵モードの間の切り替えは、操舵トルクＴｄを用いて算出される手動操舵指令値θｍｄａｃに基づいて行われるので、運転者のステアリング操作によってこれらの操舵モード間の切り替えを行うことが可能である。 On the other hand, when the absolute value of the manual steering command value θ mdac is equal to or greater than the predetermined value E, the automatic steering command value θ adac becomes zero. In this case, since the electric motor 18 is controlled based only on the manual steering command value θmdac , the steering mode is the manual steering mode.
That is, the motor control ECU 202A sets the steering mode to the automatic steering mode in which the electric motor 18 is controlled based only on the automatic steering command value θadac , or sets the electric motor 18 to the automatic steering mode based only on the manual steering command value θmdac . 18 can be set to a manual steering mode. Switching between the automatic steering mode and the manual steering mode is performed based on the manual steering command value θmdac calculated using the steering torque Td . It is possible.

また、自動操舵モードから手動操舵モードへの切り替え時には自動操舵指令値θａｄａｃの絶対値が零まで漸減され、手動操舵モードから自動操舵モードへの切り替え時には自動操舵指令値θａｄａｃの絶対値が零から漸増される。このため、このモータ制御用ＥＣＵ２０２Ａでは、自動操舵モードと手動操舵モードとの間の切り替えを滑らかに行うことが可能となる。 Further, when switching from the automatic steering mode to the manual steering mode, the absolute value of the automatic steering command value θ adac is gradually decreased to zero, and when switching from the manual steering mode to the automatic steering mode, the absolute value of the automatic steering command value θ adac is zero. is incremented from Therefore, the motor control ECU 202A can smoothly switch between the automatic steering mode and the manual steering mode.

なお、第１変形例では、手動操舵指令値θｍｄａｃに応じて、自動操舵指令値θａｄａｃに対して重み付け処理を行ったが、本発明はこのような実施態様に限定されない。例えば、操舵トルクＴｄに応じて、自動操舵指令値θａｄａｃに対して重み付け処理を行ってもよい。具体的には、トルクセンサ１２で検出された操舵トルクＴｄを重み付け部４６に入力し、図１５の横軸を操舵トルクＴｄとしたグラフから重みＷａｄを設定すれば第１変形例と同様の効果を奏することができる。 In the first modified example, the automatic steering command value θadac is weighted according to the manual steering command value θmdac , but the present invention is not limited to such an embodiment. For example, the automatic steering command value θadac may be weighted according to the steering torque Td . Specifically, the steering torque Td detected by the torque sensor 12 is input to the weighting unit 46, and the weight Wad is set from the graph in which the horizontal axis of FIG. 15 is the steering torque Td . A similar effect can be obtained.

図１６は、モータ制御用ＥＣＵの第２変形例を示すブロック図である。図１６において、前述の図２の各部に対応する部分には、図２と同じ符号を付して示す。
図１６のモータ制御用ＥＣＵ２０２Ｂでは、第１、第２および第３モードスイッチ１１１，１１２，１１３からのモード設定信号が入力される点と、第１重み付け部４７および第２重み付け部４８が設けられている点とが、図２のモータ制御用ＥＣＵ２０２と異なっている。 FIG. 16 is a block diagram showing a second modification of the motor control ECU. In FIG. 16, the same reference numerals as in FIG. 2 denote the parts corresponding to the parts in FIG. 2 described above.
The motor control ECU 202B of FIG. 16 is provided with the mode setting signals from the first, second and third mode switches 111, 112 and 113, and a first weighting section 47 and a second weighting section 48. is different from the motor control ECU 202 in FIG.

第１重み付け部４７は、「本発明の第３の重み付け部」の一例であり、第２重み付け部４８は、「本発明の第４の重み付け部」の一例である。
第１モードスイッチ１１１は、運転者によってオンされたときに、操舵モードを通常操舵モードに設定するための通常操舵モード設定信号Ｓ１を出力する。通常操舵モードとは、図２のモータ制御用ＥＣＵ２０２と同様に、手動操舵指令値θｍｄａｃおよび自動操舵指令値θａｄａｃに基づいて電動モータ１８が制御されるモードである。 The first weighting section 47 is an example of the "third weighting section of the present invention", and the second weighting section 48 is an example of the "fourth weighting section of the present invention".
The first mode switch 111, when turned on by the driver, outputs a normal steering mode setting signal S1 for setting the steering mode to the normal steering mode. The normal steering mode is a mode in which the electric motor 18 is controlled based on the manual steering command value θ mdac and the automatic steering command value θ adac , similarly to the motor control ECU 202 shown in FIG.

第２モードスイッチ１１２は、運転者によってオンされたときに、操舵モードを自動操舵モードに設定するための自動操舵モード設定信号Ｓ２を出力する。
第３モードスイッチ１１３は、運転者によってオンされたときに、操舵モードを手動操舵モードに設定するための手動操舵モード設定信号Ｓ３を出力する。
各モード設定信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３は、第１および第２重み付け部４７，４８に与えられる。 The second mode switch 112 outputs an automatic steering mode setting signal S2 for setting the steering mode to the automatic steering mode when turned on by the driver.
The third mode switch 113 outputs a manual steering mode setting signal S3 for setting the steering mode to the manual steering mode when turned on by the driver.
Each mode setting signal S1, S2, S3 is applied to the first and second weighting sections 47, 48, respectively.

第１重み付け部４７は、入力されるモード設定信号に応じて、上位ＥＣＵ２０１から入力される自動操舵指令値θａｄａｃに対して第１重み付け処理を行う。具体的には、第１重み付け部４７は、モード設定信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３のうちのいずれかが入力されたときには、まず、現在の操舵モードおよび入力されたモード設定信号に応じて、第１重みＷａｄを設定する。次に、第１重み付け部４７は、上位ＥＣＵ２０１から入力される自動操舵指令値θａｄａｃに第１重みＷａｄを乗算する。そして、第１重み付け部４７は、乗算値Ｗａｄ・θａｄａｃを、第１重み付け処理後の自動操舵指令値θａｄａｃ’として統合角度指令値演算部４２に与える。 The first weighting unit 47 performs a first weighting process on the automatic steering command value θadac input from the host ECU 201 according to the input mode setting signal. Specifically, when one of the mode setting signals S1, S2, and S3 is input, the first weighting section 47 first determines the first steering mode according to the current steering mode and the input mode setting signal. Set the weight W ad . Next, the first weighting unit 47 multiplies the automatic steering command value θ adac input from the host ECU 201 by the first weight W ad . Then, the first weighting section 47 gives the multiplied value W ad ·θ adac to the integrated angle command value calculating section 42 as the automatic steering command value θ adac ′ after the first weighting process.

第２重み付け部４８は、手動操舵指令値生成部４１と統合角度指令値演算部４２との間に設けられている。第２重み付け部４８は、入力されるモード設定信号に応じて、手動操舵指令値生成部４１によって生成される手動操舵指令値θｍｄａｃに対して、第２重み付け処理を行う。
具体的には、第２重み付け部４８は、モード設定信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３のうちのいずれかが入力されたときには、まず、現在の操舵モードおよび入力されたモード設定信号に応じて、第２重みＷｍｄを設定する。次に、第２重み付け部４８は、手動操舵指令値生成部４１から入力される手動操舵指令値θｍｄａｃに第２重みＷｍｄを乗算する。そして、第２重み付け部４６は、乗算値Ｗｍｄ・θｍｄａｃを、第２重み付け処理後の手動操舵指令値θｍｄａｃ’として統合角度指令値演算部４２に与える。 The second weighting section 48 is provided between the manual steering command value generating section 41 and the integrated angle command value computing section 42 . The second weighting section 48 performs a second weighting process on the manual steering command value θ mdac generated by the manual steering command value generating section 41 according to the input mode setting signal.
Specifically, when one of the mode setting signals S1, S2, and S3 is input, the second weighting section 48 first determines the second weighting unit 48 according to the current steering mode and the input mode setting signal. Set the weight Wmd . Next, the second weighting section 48 multiplies the manual steering command value θmdac input from the manual steering command value generating section 41 by the second weight Wmd . Then, the second weighting unit 46 gives the multiplied value W md ·θ mdac to the integrated angle command value calculating unit 42 as the manual steering command value θ mdac ′ after the second weighting process.

統合角度指令値演算部４２は、第１重み付け処理後の自動操舵指令値θａｄａｃ’と、第２重み付け処理後の手動操舵指令値θｍｄａｃ’とを加算して、統合角度指令値θａｃｍｄを演算する。
この第２変形例では、操舵モードが通常操舵モードに設定されている場合には、第１重みＷａｄおよび第２重みＷｍｄは１．０となる。操舵モードが自動操舵モードに設定されている場合には、第１重みＷａｄが１．０となり、第２重みＷｍｄが零となる。操舵モードが手動操舵モードに設定されている場合には、第１重みＷａｄが零となり、第２重みＷｍｄが１．０となる。つまり、このモータ制御用ＥＣＵ２０２Ｂでは、運転者によるモードスイッチ１１１，１１２，１１３の操作によって、通常操舵モードと自動操舵モードと手動操舵モードとの間で操舵モードの切り替えを行うことが可能となる。 The integrated angle command value calculator 42 adds the automatic steering command value θ adac ' after the first weighting process and the manual steering command value θ mdac ' after the second weighting process to obtain the integrated angle command value θ acmd . Calculate.
In this second modification, when the steering mode is set to the normal steering mode, the first weight Wad and the second weight Wmd are 1.0. When the steering mode is set to the automatic steering mode, the first weight Wad is 1.0 and the second weight Wmd is zero. When the steering mode is set to the manual steering mode, the first weight Wad is zero and the second weight Wmd is 1.0. That is, in the motor control ECU 202B, the steering mode can be switched among the normal steering mode, the automatic steering mode, and the manual steering mode by operating the mode switches 111, 112, and 113 by the driver.

操舵モードの切り替えに伴う第１重みＷａｄおよび第２重みＷｍｄの設定例が、図１７および図１８にそれぞれ示されている。図１７では、各モード設定信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の入力時（時点ｔ１）から所定時間Ｔが経過する時点ｔ２までに、第１重みＷａｄが零から１．０まで漸増する状態が折れ線Ｌ１で示され、１．０から零まで漸減する状態が折れ線Ｌ２で示されている。また図１８では、時点ｔ１から時点ｔ２までに、第２重みＷｍｄが零から１．０まで漸増する状態が折れ線Ｌ３で示され、１．０から零まで漸減する状態が折れ線Ｌ４で示されている。これにより、第１重み付け処理後の自動操舵指令値θａｄａｃ’および第２重み付け処理後の手動操舵指令値θｍｄａｃ’のそれぞれの絶対値が漸増または漸減されることになるため、操舵モード間の切り替えが滑らかに行われる。 Setting examples of the first weight Wad and the second weight Wmd associated with the switching of the steering mode are shown in FIGS. 17 and 18, respectively. In FIG. 17, the state in which the first weight W ad gradually increases from 0 to 1.0 from the time when the mode setting signals S1, S2, and S3 are input (time t1) to the time t2 when the predetermined time T elapses is represented by the polygonal line L1. , and the state of gradually decreasing from 1.0 to zero is indicated by a polygonal line L2. In FIG. 18, the state in which the second weight Wmd gradually increases from 0 to 1.0 from time t1 to time t2 is indicated by a polygonal line L3, and the state in which the second weight Wmd gradually decreases from 1.0 to 0 is indicated by a polygonal line L4. ing. As a result, the absolute values of the automatic steering command value θ adac ' after the first weighting process and the absolute values of the manual steering command value θ mdac ' after the second weighting process are gradually increased or decreased. Switching is smooth.

第１重みＷａｄおよび第２重みＷｍｄを零と１．０との間で切り替えるのに要する時間Ｔは、予め実験・解析等で求められた所定値が設定されている。また、第１重みＷａｄおよび第２重みＷｍｄとで、零と１．０との間で切り替えるのに要する時間Ｔが異なるように設定してもよい。また、第１重みＷａｄおよび第２重みＷｍｄは、線形ではなく、非線形に漸増・漸減するように設定されてもよい。 The time T required to switch the first weight Wad and the second weight Wmd between 0 and 1.0 is set to a predetermined value obtained in advance by experiments, analyses, or the like. Also, the first weight W ad and the second weight W md may be set so that the time T required for switching between 0 and 1.0 is different. Also, the first weight W ad and the second weight W md may be set so as to gradually increase/decrease non-linearly rather than linearly.

この第２変形例においては、操舵モードの変更を伴わないモードスイッチ１１１，１１２，１１３の操作が行われても、その操作は無効とされるものとする。また、この第２変形例においては、各モードスイッチ１１１，１１２，１１３が操作されてから所定時間Ｔが経過するまでに、いずれかのモードスイッチ１１１，１１２，１１３が操作されたとしても、その操作は無効とされるものとする。 In this second modification, even if the mode switches 111, 112, 113 are operated without changing the steering mode, the operation is invalidated. Further, in the second modification, even if any of the mode switches 111, 112, 113 is operated before the predetermined time T elapses after each mode switch 111, 112, 113 is operated, The operation shall be void.

なお、運転者がステアリングホイール２を把持したか解放したかに応じて、自動操舵モード設定信号Ｓ２または手動操舵モード設定信号Ｓ３を発生させるようにしてもよい。具体的には、図１６に二点鎖線で示すように、運転者がステアリングホイール２を把持したか解放したかを判定するためのハンズオンオフ判定部１１４を設ける。ハンズオンオフ判定部１１４としては、ステアリングホイール２に設けられたタッチセンサ（図示せず）の出力信号に基づいて運転者がステアリングホイール２を把持したか解放したかを判定するもの、車内に設けられたカメラ（図示せず）の撮像画像に基づいて運転者がステアリングホイール２を把持したか解放したかを判定するもの等を用いることができる。なお、ハンズオンオフ判定部１１４としては、運転者がステアリングホイール２を把持したか解放したかを判定できるものであれば、前述の構成以外のものを用いることができる。 The automatic steering mode setting signal S2 or the manual steering mode setting signal S3 may be generated depending on whether the driver grips or releases the steering wheel 2. FIG. Specifically, as indicated by a two-dot chain line in FIG. 16, a hands-on/off determination unit 114 is provided for determining whether the driver has gripped or released the steering wheel 2 . The hands-on/off determination unit 114 determines whether the driver has gripped or released the steering wheel 2 based on the output signal of a touch sensor (not shown) provided on the steering wheel 2. For example, it is possible to determine whether the driver has gripped or released the steering wheel 2 based on an image captured by a camera (not shown). As the hands-on/off determination unit 114, a configuration other than the one described above can be used as long as it can determine whether the driver has gripped or released the steering wheel 2. FIG.

ハンズオンオフ判定部１１４は、運転者がステアリングホイール２を把持していない状態（解放状態）から把持した状態（把持状態）に変化したときには、手動操舵モード設定信号Ｓ３を出力する。一方、ハンズオンオフ判定部１１４は、把持状態から解放状態に変化したときには、自動操舵モード設定信号Ｓ２を出力する。
なお、このようなハンズオンオフ判定部１１４を設ける場合には、自動操舵モードと手動操舵モードとの切り替えが、ハンズオンオフ判定部１１４に基づき行われる動作モードと、第２、第３モードスイッチ１１２，１１３に基づき行われる動作モードとを運転者が切り替えられるようにすることが好ましい。 The hands-on/off determination unit 114 outputs a manual steering mode setting signal S3 when the driver changes from not gripping the steering wheel 2 (released state) to gripping the steering wheel 2 (gripping state). On the other hand, the hands-on/off determination unit 114 outputs an automatic steering mode setting signal S2 when the holding state changes to the releasing state.
In addition, when such a hands-on/off determination unit 114 is provided, switching between the automatic steering mode and the manual steering mode is performed based on the hands-on/off determination unit 114, and the second and third mode switches 112, Preferably, the driver is allowed to switch between operating modes according to 113 .

図１９は、モータ制御用ＥＣＵの第３変形例を示すブロック図である。図１９において、前述の図２の各部に対応する部分には、図２と同じ符号を付して示す。
図１９のモータ制御用ＥＣＵ２０２Ｃでは、運転可否判定部１１５と重み付け部４９が設けられている点が、図２のモータ制御用ＥＣＵ２０２と異なっている。重み付け部４９は、「本発明の第２の重み付け部」の一例である。 FIG. 19 is a block diagram showing a third modification of the motor control ECU. In FIG. 19, the same reference numerals as in FIG. 2 denote the parts corresponding to the parts in FIG. 2 described above.
The motor control ECU 202C shown in FIG. 19 is different from the motor control ECU 202 shown in FIG. The weighting section 49 is an example of the "second weighting section of the present invention".

運転可否判定部１１５は、例えば、車内に設けられた車載カメラ１２０によって撮像される運転者の映像に基づいて、運転者が運転を行ってはいけない状態であるか否かを判定する。例えば、運転可否判定部１１５は、運転者が居眠りをしている可能性が高いと判定したときに、運転者が運転を行ってはいけない状態であると判定する。
運転可否判定部１１５は、運転者が運転を行ってはいけない状態であると判定したときには、運転禁止信号Ｓ４を出力する。運転禁止信号Ｓ４は、重み付け部４９に与えられる。 The driving propriety determining unit 115 determines whether or not the driver is prohibited from driving, based on an image of the driver captured by an in-vehicle camera 120 provided in the vehicle. For example, when it is determined that the driver is likely to be asleep, the driving propriety determining unit 115 determines that the driver is not allowed to drive.
The driving propriety determination unit 115 outputs a driving prohibition signal S4 when it determines that the driver is prohibited from driving. The operation prohibition signal S4 is given to the weighting section 49. FIG.

重み付け部４９は、手動操舵指令値生成部４１と統合角度指令値演算部４２との間に設けられている。重み付け部４９は、運転可否判定部１１５から与えられる運転禁止信号Ｓ４に応じて、手動操舵指令値θｍｄａｃｃに対して重み付け処理を行う。
具体的には、重み付け部４９は、運転禁止信号Ｓ４が入力されると、まず重みＷｍｄを設定する。次に、重み付け部４９は、手動操舵指令値生成部４１によって生成される手動操舵指令値θｍｄａｃに重みＷａｄを乗算する。そして、重み付け部４６は、乗算値Ｗｍｄ・θｍｄａｃを、重み付け処理後の手動操舵指令値θｍｄａｃｃ’として統合角度指令値演算部４２に与える。 The weighting section 49 is provided between the manual steering command value generating section 41 and the integrated angle command value calculating section 42 . The weighting unit 49 weights the manual steering command value θmdacc in accordance with the driving prohibition signal S4 provided from the driving possibility determination unit 115 .
Specifically, when the operation prohibition signal S4 is input, the weighting unit 49 first sets the weight Wmd . Next, the weighting unit 49 multiplies the manual steering command value θmdac generated by the manual steering command value generating unit 41 by the weight Wad . Then, the weighting unit 46 gives the multiplied value W md ·θ mdac to the integrated angle command value calculating unit 42 as the weighted manual steering command value θ mdacc ′.

重みＷｍｄは、例えば、前述の図１８の折れ線Ｌ４に示す特性に従って設定される。つまり、運転禁止信号Ｓ４が入力された時点ｔ１から所定時間Ｔが経過する時点ｔ２まで、重みＷｍｄは１．０から零まで漸減する。そして、時点ｔ２以降においては、重みＷｍｄは零を維持する。
したがって、運転可否判定部１１５からの運転禁止信号Ｓ４が重み付け部４９に入力されたときには、重み付け処理後の手動操舵指令値θｍｄａｃｃ’の絶対値が漸減し、所定時間Ｔの経過後には零となる。そして、それ以降においては、重み付け処理後の手動操舵指令値θｍｄａｃｃ’ は零を維持する。これにより、操舵モードが自動操舵モードとなるので、その後において、運転者がステアリング操作を行ったとしても、当該ステアリング操作はモータ制御に反映されなくなる。これにより、運転者が運転を行っていけない状態にあるときに、運転者のステアリング操作に基づいて電動モータ１８が制御されるのを回避することができる。 The weight Wmd is set, for example, according to the characteristic indicated by the polygonal line L4 in FIG. 18 described above. In other words, the weight Wmd gradually decreases from 1.0 to zero from time t1 when the operation prohibition signal S4 is input to time t2 when the predetermined time T elapses. After time t2, the weight Wmd remains zero.
Therefore, when the operation prohibition signal S4 from the operation possibility determination unit 115 is input to the weighting unit 49, the absolute value of the weighted manual steering command value θ mdacc ′ Become. After that, the weighted manual steering command value θ mdacc ′ is maintained at zero. As a result, the steering mode becomes the automatic steering mode, so even if the driver performs a steering operation after that, the steering operation will not be reflected in the motor control. This makes it possible to avoid the electric motor 18 from being controlled based on the driver's steering operation when the driver is in a state where he/she cannot drive.

なお、この第３変形例において、自動操舵モードを通常操舵モードに戻すためのモードスイッチを設けることが好ましい。
以上、この発明の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。例えば、前述の実施形態では、指令値設定部５２（図３、図１２、図１３参照）は、リファレンスＥＰＳモデルに基づいて手動操舵指令値θｍｄａｃを設定しているが、指令値設定部５２は他の方法によって手動操舵指令値θｍｄａｃを設定してもよい。 In addition, in this third modification, it is preferable to provide a mode switch for returning the automatic steering mode to the normal steering mode.
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention can also be implemented in other forms. For example, in the above-described embodiment, the command value setting unit 52 (see FIGS. 3, 12, and 13) sets the manual steering command value θ mdac based on the reference EPS model. may set the manual steering command value θ mdac by other methods.

例えば、指令値設定部５２は、操舵トルクＴｄと手動操舵指令値θｍｄａｃとの関係を記憶したマップを用いて、手動操舵指令値θｍｄａｃを設定してもよい。より具体的には、指令値設定部５２は、ばね定数ｋおよび粘性減衰係数ｃの組み合わせ毎に前記マップを備え、予め設定されるかまたは演算されるばね定数ｋおよび粘性減衰係数ｃならびにトルクセンサ１２によって検出される操舵トルクＴｄに対応した手動操舵指令値θｍｄａｃを、前記マップから取得してもよい。また、指令値設定部５２は、車速毎、または外乱トルク推定部６４によって演算された外乱トルク推定値^Ｔｌｃ毎に前記マップを備える構成であってもよい。 For example, the command value setting unit 52 may set the manual steering command value θmdac using a map that stores the relationship between the steering torque Td and the manual steering command value θmdac . More specifically, the command value setting unit 52 includes the map for each combination of the spring constant k and the viscous damping coefficient c, and the spring constant k and the viscous damping coefficient c set in advance or calculated, and the torque sensor 12 may be obtained from the map . Further, the command value setting unit 52 may be configured to include the map for each vehicle speed or for each disturbance torque estimation value ^ Tlc calculated by the disturbance torque estimating unit 64 .

また、前述の実施形態では、角度制御部４４（図６参照）は、フィードフォワード制御部６３を備えているが、フィードフォワード制御部６３を省略してもよい。この場合には、フィードバック制御部６２によって演算されるフィードバック制御トルクＴｆｂが基本目標トルクとなる。
また、前述の実施形態において、外乱トルク推定部６４は、モータトルク指令値Ｔｍとプラントの回転角θとに基づいて外乱トルク^Ｔｌｃを推定しているが、電動モータ１８が発生しているモータトルクを取得するモータトルク取得部を設け、このモータトルク取得部で取得したモータトルクをモータトルク指令値Ｔｍの代わりに用いてもよい。 Further, in the above embodiment, the angle control section 44 (see FIG. 6) includes the feedforward control section 63, but the feedforward control section 63 may be omitted. In this case, the feedback control torque Tfb calculated by the feedback control section 62 becomes the basic target torque.
In the above-described embodiment, the disturbance torque estimator 64 estimates the disturbance torque Tlc based on the motor torque command value Tm and the rotation angle θ of the plant. A motor torque acquisition unit that acquires the motor torque applied to the motor may be provided, and the motor torque acquired by this motor torque acquisition unit may be used instead of the motor torque command value Tm .

また、前述の実施形態では、この発明をコラムタイプＥＰＳのモータ制御に適用した場合の例を示したが、この発明は、コラムタイプ以外のＥＰＳのモータ制御にも適用することができる。また、この発明は、ステアバイワイヤシステムの転舵角制御用の電動モータの制御にも適用することができる。
その他、この発明は、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。 Further, in the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to the motor control of the column type EPS has been shown, but the present invention can also be applied to the motor control of the EPS other than the column type. The present invention can also be applied to control of an electric motor for steering angle control of a steer-by-wire system.
In addition, the present invention can be modified in various ways within the scope of the claims.

１…電動パワーステアリング装置、３…転舵輪、４…転舵機構、１８…電動モータ、４１，４１Ａ，４１Ｂ…手動操舵指令値生成部、４２…統合角度指令値演算部、４３…制御部、４４…角度制御部、４５…トルク制御部、５１…アシストトルク指令値設定部、５２…指令値設定部、５３…ばね定数演算部、５４…粘性減衰係数演算部、６１…ローパスフィルタ（ＬＰＦ）、６２…フィードバック制御部、６３…フィードフォワード制御部、６４…外乱トルク推定部（外乱オブザーバ）、６５…トルク加算部、６６…外乱トルク補償部、４６～４９…重み付け部 REFERENCE SIGNS LIST 1 electric power steering device 3 steerable wheels 4 steering mechanism 18 electric motor 41, 41A, 41B manual steering command value generator 42 integrated angle command value calculator 43 controller, 44 Angle control unit 45 Torque control unit 51 Assist torque command value setting unit 52 Command value setting unit 53 Spring constant calculation unit 54 Viscosity damping coefficient calculation unit 61 Low pass filter (LPF) , 62... Feedback control unit, 63... Feed forward control unit, 64... Disturbance torque estimation unit (disturbance observer), 65... Torque addition unit, 66... Disturbance torque compensation unit, 46 to 49... Weighting unit

Claims (9)

舵角制御用の電動モータを駆動制御するためのモータ制御装置であって、
操舵トルクを用いて手動操舵指令値を生成する手動操舵指令値生成部と、
自動操舵指令値に前記手動操舵指令値を加算して、統合角度指令値を演算する統合角度指令値演算部と、
前記統合角度指令値に基づいて、前記電動モータを角度制御する制御部とを含み、
前記制御部は、
前記統合角度指令値に基づいて、基本トルク指令値を演算する基本トルク指令値演算部と、
前記電動モータの駆動対象に作用する前記電動モータのモータトルク以外の外乱トルクを推定する外乱トルク推定部と、
前記基本トルク指令値を前記外乱トルクによって補正する外乱トルク補償部とを含む、モータ制御装置。 A motor control device for driving and controlling an electric motor for steering angle control,
a manual steering command value generator that generates a manual steering command value using the steering torque;
an integrated angle command value calculation unit that calculates an integrated angle command value by adding the manual steering command value to the automatic steering command value;
a control unit that controls the angle of the electric motor based on the integrated angle command value;
The control unit
a basic torque command value calculation unit that calculates a basic torque command value based on the integrated angle command value;
a disturbance torque estimator for estimating a disturbance torque other than the motor torque of the electric motor acting on an object to be driven by the electric motor;
and a disturbance torque compensator that corrects the basic torque command value with the disturbance torque. 前記手動操舵指令値生成部は、前記操舵トルクと、路面負荷トルクを生成するためのばね定数および粘性減衰係数とを用いて、前記手動操舵指令値を生成するように構成されている、請求項１に記載のモータ制御装置。 The manual steering command value generator is configured to generate the manual steering command value using the steering torque and a spring constant and a viscous damping coefficient for generating a road load torque. 2. The motor control device according to 1. 前記ばね定数が前記外乱トルク推定部によって推定される前記外乱トルクに応じて設定され、前記粘性減衰係数が予め所定値に設定される、請求項２に記載のモータ制御装置。 3. The motor control device according to claim 2, wherein said spring constant is set according to said disturbance torque estimated by said disturbance torque estimator, and said viscous damping coefficient is preset to a predetermined value. 前記ばね定数および前記粘性減衰係数が、前記外乱トルク推定部によって推定される前記外乱トルクに応じて設定される、請求項２に記載のモータ制御装置。 3. The motor control device according to claim 2, wherein said spring constant and said viscous damping coefficient are set according to said disturbance torque estimated by said disturbance torque estimator. 前記外乱トルク推定部は、前記外乱トルク補償部による補正後の前記基本トルク指令値または前記電動モータが発生しているモータトルクと、前記電動モータの回転角とに基づいて、前記外乱トルクおよび前記駆動対象の回転角を推定するように構成されており、
前記基本トルク指令値演算部は、
前記統合角度指令値と、前記駆動対象の回転角との差である角度偏差を演算する角度偏差演算部と、
前記角度偏差に対して所定のフィードバック演算を行うことにより、前記基本トルク指令値を演算するフィードバック演算部とを含む、請求項１～４のいずれか一項に記載のモータ制御装置。 The disturbance torque estimator calculates the disturbance torque and the configured to estimate the rotation angle of the driven object,
The basic torque command value calculation unit
an angle deviation calculation unit that calculates an angle deviation that is the difference between the integrated angle command value and the rotation angle of the driven object;
The motor control device according to any one of claims 1 to 4, further comprising a feedback calculation section that calculates the basic torque command value by performing a predetermined feedback calculation on the angular deviation. 前記外乱トルク推定部は、前記外乱トルク補償部による補正後の前記基本トルク指令値または前記電動モータが発生しているモータトルクと、前記電動モータの回転角とに基づいて、前記外乱トルクおよび前記駆動対象の回転角を推定するように構成されており、
前記基本トルク指令値演算部は、
前記前記統合角度指令値と、前記駆動対象の回転角との差である角度偏差を演算する角度偏差演算部と、
前記角度偏差に対して所定のフィードバック演算を行うことにより、フィードバック制御トルクを演算するフィードバック演算部と、
前記統合角度指令値の二階微分値に所定値を乗算することにより、フィードフォワード制御トルクを演算するフィードフォワード演算部と、
前記フィードバック制御トルクに前記フィードフォワード制御トルクを加算することによって、前記基本トルク指令値を演算する加算部とを含む、請求項１～４のいずれか一項に記載のモータ制御装置。 The disturbance torque estimator calculates the disturbance torque and the configured to estimate the rotation angle of the driven object,
The basic torque command value calculation unit
an angle deviation calculation unit that calculates an angle deviation that is a difference between the integrated angle command value and the rotation angle of the driven object;
a feedback calculation unit that calculates a feedback control torque by performing a predetermined feedback calculation on the angular deviation;
a feedforward calculation unit that calculates a feedforward control torque by multiplying a second derivative of the integrated angle command value by a predetermined value;
The motor control device according to any one of claims 1 to 4, further comprising an addition unit that calculates the basic torque command value by adding the feedforward control torque to the feedback control torque. 所定の第１の情報に応じて、前記自動操舵指令値に対して重み付け処理を行う第１の重み付け部をさらに備え、
前記統合角度指令値演算部は、前記第１の重み付け部による重み付け処理後の自動操舵指令値に前記手動操舵指令値を加算して、統合角度指令値を演算するように構成されている、請求項１～６のいずれか一項に記載のモータ制御装置。 further comprising a first weighting unit that weights the automatic steering command value according to predetermined first information,
The integrated angle command value calculation unit is configured to add the manual steering command value to the automatic steering command value weighted by the first weighting unit to calculate the integrated angle command value. 7. The motor control device according to any one of items 1 to 6. 所定の第２の情報に応じて、前記手動操舵指令値に対して重み付け処理を行う第２の重み付け部をさらに備え、
前記統合角度指令値演算部は、前記自動操舵指令値に前記第２の重み付け部による重み付け処理後の前記手動操舵指令値を加算して、統合角度指令値を演算するように構成されている、請求項１～６のいずれか一項に記載のモータ制御装置。 further comprising a second weighting unit that weights the manual steering command value according to predetermined second information,
The integrated angle command value calculation unit is configured to calculate an integrated angle command value by adding the manual steering command value after weighting processing by the second weighting unit to the automatic steering command value. A motor control device according to any one of claims 1 to 6. 所定の第３の情報に応じて、前記自動操舵指令値に対して重み付け処理を行う第３の重み付け部と、
所定の第４の情報に応じて、前記手動操舵指令値に対して重み付け処理を行う第４の重み付け部とをさらに備え、
前記統合角度指令値演算部は、前記第３の重み付け部による重み付け処理後の自動操舵指令値に、前記第４の重み付け部による重み付け処理後の前記手動操舵指令値を加算して、統合角度指令値を演算するように構成されている、請求項１～６のいずれか一項に記載のモータ制御装置。 a third weighting unit that weights the automatic steering command value according to predetermined third information;
a fourth weighting unit that weights the manual steering command value according to predetermined fourth information;
The integrated angle command value calculation unit adds the manual steering command value after weighting processing by the fourth weighting unit to the automatic steering command value after weighting processing by the third weighting unit to obtain an integrated angle command value. Motor controller according to any one of claims 1 to 6, configured to compute a value.
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