JP7437603B2 - Vehicle steering device - Google Patents

Vehicle steering device Download PDF

Info

Publication number
JP7437603B2
JP7437603B2 JP2019196246A JP2019196246A JP7437603B2 JP 7437603 B2 JP7437603 B2 JP 7437603B2 JP 2019196246 A JP2019196246 A JP 2019196246A JP 2019196246 A JP2019196246 A JP 2019196246A JP 7437603 B2 JP7437603 B2 JP 7437603B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
steering
torsion angle
section
angle
target
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019196246A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2021070340A (en
Inventor
貴弘 椿
堅吏 森
洋介 今村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NSK Ltd filed Critical NSK Ltd
Priority to JP2019196246A priority Critical patent/JP7437603B2/en
Publication of JP2021070340A publication Critical patent/JP2021070340A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7437603B2 publication Critical patent/JP7437603B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、トーションバー等の捩れ角に基づいて所望の操舵トルクを実現し、路面の状態に影響されず、経年による機構系特性の変化に左右されない高性能な車両用操向装置に関する。 The present invention relates to a high-performance vehicle steering device that achieves a desired steering torque based on the torsion angle of a torsion bar, etc., and is unaffected by road surface conditions and unaffected by changes in mechanical system characteristics over time.

車両用操向装置の1つである電動パワーステアリング装置(EPS)は、車両の操舵系にモータの回転力でアシスト力(操舵補助力)を付与するものであり、インバータから供給される電力で制御されるモータの駆動力を、減速機構を含む伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸にアシスト力として付与する。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、アシスト力を正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、操舵補助指令値(電流指令値)とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にPWM(パルス幅変調)制御のデューティの調整で行っている。 An electric power steering system (EPS), which is one type of vehicle steering system, uses the rotational force of a motor to provide assist force (steering assist force) to the vehicle's steering system using electric power supplied from an inverter. The driving force of the controlled motor is applied as assist force to the steering shaft or rack shaft by a transmission mechanism including a speed reduction mechanism. Such conventional electric power steering devices perform feedback control of motor current in order to accurately generate assist force. Feedback control adjusts the motor applied voltage so that the difference between the steering assist command value (current command value) and the motor current detection value becomes small, and the motor applied voltage is generally adjusted using PWM (pulse width modulation). This is done by adjusting the duty of modulation) control.

電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図1に示して説明すると、ハンドル1のコラム軸(ステアリングシャフト、ハンドル軸)2は減速機構3、ユニバーサルジョイント4a及び4b、ピニオンラック機構5、タイロッド6a,6bを経て、更にハブユニット7a,7bを介して操向車輪8L,8Rに連結されている。また、トーションバーを有するコラム軸2には、ハンドル1の操舵トルクTsを検出するトルクセンサ10及び操舵角θhを検出する舵角センサ14が設けられており、ハンドル1の操舵力を補助するモータ20が減速機構3を介してコラム軸2に連結されている。電動パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット(ECU)30には、バッテリ13から電力が供給されると共に、イグニションキー11を経てイグニションキー信号が入力される。コントロールユニット30は、トルクセンサ10で検出された操舵トルクTsと車速センサ12で検出された車速Vsとに基づいてアシスト(操舵補助)指令の電流指令値の演算を行い、電流指令値に補償等を施した電圧制御指令値Vrefによって、EPS用モータ20に供給する電流を制御する。 The general configuration of an electric power steering device is shown in FIG. 1 and explained. A column shaft (steering shaft, handle shaft) 2 of a steering wheel 1 includes a reduction mechanism 3, universal joints 4a and 4b, a pinion rack mechanism 5, a tie rod 6a, 6b, and further connected to steering wheels 8L, 8R via hub units 7a, 7b. Further, the column shaft 2 having a torsion bar is provided with a torque sensor 10 for detecting the steering torque Ts of the handle 1 and a steering angle sensor 14 for detecting the steering angle θh. 20 is connected to the column shaft 2 via the speed reduction mechanism 3. A control unit (ECU) 30 that controls the electric power steering device is supplied with electric power from the battery 13 and also receives an ignition key signal via the ignition key 11 . The control unit 30 calculates a current command value of an assist (steering assist) command based on the steering torque Ts detected by the torque sensor 10 and the vehicle speed Vs detected by the vehicle speed sensor 12, and compensates the current command value. The current supplied to the EPS motor 20 is controlled by the voltage control command value Vref.

コントロールユニット30には、車両の各種情報を授受するCAN(Controller Area Network)40が接続されており、車速VsはCAN40から受信することも可能である。また、コントロールユニット30には、CAN40以外の通信、アナログ/ディジタル信号、電波等を授受する非CAN41も接続可能である。 A CAN (Controller Area Network) 40 that exchanges various vehicle information is connected to the control unit 30, and the vehicle speed Vs can also be received from the CAN 40. Furthermore, a non-CAN 41 for transmitting and receiving communications other than the CAN 40, analog/digital signals, radio waves, etc. can also be connected to the control unit 30.

コントロールユニット30は主としてCPU(MCU、MPU等も含む)で構成されるが、そのCPU内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと図2のようになる。 The control unit 30 is mainly composed of a CPU (including an MCU, MPU, etc.), and the general functions executed by a program inside the CPU are shown in FIG.

図2を参照してコントロールユニット30の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ10で検出された操舵トルクTs及び車速センサ12で検出された(若しくはCAN40からの)車速Vsは、電流指令値演算部31に入力される。電流指令値演算部31は、入力された操舵トルクTs及び車速Vsに基づいてアシストマップ等を用いて、モータ20に供給する電流の制御目標値である電流指令値Iref1を演算する。電流指令値Iref1は加算部32Aを経て電流制限部33に入力され、最大電流を制限された電流指令値Irefmが減算部32Bに入力され、フィードバックされているモータ電流値Imとの偏差I(=Irefm-Im)が演算され、その偏差Iが操舵動作の特性改善のためのPI(比例積分)制御部35に入力される。PI制御部35で特性改善された電圧制御指令値VrefがPWM制御部36に入力され、更に駆動部としてのインバータ37を介してモータ20がPWM駆動される。モータ20の電流値Imはモータ電流検出器38で検出され、減算部32Bにフィードバックされる。 The function and operation of the control unit 30 will be explained with reference to FIG. 2. The steering torque Ts detected by the torque sensor 10 and the vehicle speed Vs detected by the vehicle speed sensor 12 (or from the CAN 40) 31. The current command value calculation unit 31 calculates a current command value Iref1, which is a control target value of the current supplied to the motor 20, based on the input steering torque Ts and vehicle speed Vs, using an assist map or the like. The current command value Iref1 is input to the current limiting unit 33 via the adding unit 32A, and the current command value Irefm with the maximum current limited is input to the subtracting unit 32B, and the deviation I (= Irefm-Im) is calculated, and its deviation I is input to a PI (proportional-integral) control unit 35 for improving characteristics of steering operation. The voltage control command value Vref whose characteristics have been improved by the PI control unit 35 is input to the PWM control unit 36, and the motor 20 is further driven by PWM via an inverter 37 serving as a drive unit. The current value Im of the motor 20 is detected by the motor current detector 38 and fed back to the subtraction section 32B.

加算部32Aには補償信号生成部34からの補償信号CMが加算されており、補償信号CMの加算によって操舵システム系の特性補償を行い、収れん性や慣性特性等を改善するようになっている。補償信号生成部34は、セルフアライニングトルク(SAT)343と慣性342を加算部344で加算し、その加算結果に更に収れん性341を加算部345で加算し、加算部345の加算結果を補償信号CMとしている。 The compensation signal CM from the compensation signal generation unit 34 is added to the addition unit 32A, and the addition of the compensation signal CM compensates for the characteristics of the steering system and improves convergence, inertial characteristics, etc. . The compensation signal generation unit 34 adds the self-aligning torque (SAT) 343 and the inertia 342 in the addition unit 344, further adds convergence 341 to the addition result in the addition unit 345, and compensates the addition result of the addition unit 345. It is a signal commercial.

このように、従来の電動パワーステアリング装置でのアシスト制御では、運転者の手入力にて加えられた操舵トルクをトーションバーの捩れトルクとしてトルクセンサで検出し、主にそのトルクに応じたアシスト電流としてモータ電流を制御している。しかしながら、この方法で制御を行なう場合、路面の状態(例えば傾斜)の違いにより、操舵角によって異なる操舵トルクとなってしまうことがある。モータ出力特性の経年使用によるバラツキによっても、操舵トルクに影響を与えることがある。 In this way, in assist control in conventional electric power steering devices, the steering torque manually applied by the driver is detected by a torque sensor as the torsional torque of the torsion bar, and the assist current is mainly adjusted according to the torque. The motor current is controlled as follows. However, when controlling with this method, the steering torque may vary depending on the steering angle due to differences in road surface conditions (for example, slope). Variations in motor output characteristics due to aging may also affect the steering torque.

かかる問題を解決するために、例えば、特許第5208894号公報(特許文献1)に示されるような電動パワーステアリング装置が提案されている。特許文献1の電動パワーステアリング装置では、運転者の触覚特性に基づく適切な操舵トルクを与えるために、操舵角又は操舵トルクと手応え量との関係に基づいて決定される操舵角と操舵トルクとの関係(操舵反力特性マップ)に基づいて、操舵トルクの目標値を設定している。 In order to solve this problem, an electric power steering device as shown in, for example, Japanese Patent No. 5208894 (Patent Document 1) has been proposed. In the electric power steering device of Patent Document 1, in order to provide an appropriate steering torque based on the driver's tactile characteristics, the steering angle and steering torque are determined based on the relationship between the steering angle or the steering torque and the amount of response. The target value of the steering torque is set based on the relationship (steering reaction force characteristic map).

特許第5208894号公報Patent No. 5208894

しかしながら、特許文献1の電動パワーステアリング装置では、操舵反力特性マップを予め求めておかなければならず、また、操舵トルクの目標値と検出される操舵トルクとの偏差に基づいて制御を行っているので、操舵トルクに対する影響が残ってしまうおそれがある。 However, in the electric power steering device of Patent Document 1, a steering reaction force characteristic map must be obtained in advance, and control is performed based on the deviation between the target value of the steering torque and the detected steering torque. Therefore, there is a possibility that the influence on the steering torque remains.

また、電動パワーステアリング装置によるアシスト制御では、操舵系での摩擦の影響で発生する定常誤差が制御に悪影響を及ぼすおそれがあるので、このような定常誤差の低減も望まれている。 Furthermore, in assist control using an electric power steering device, steady errors caused by friction in the steering system may have an adverse effect on the control, so it is desired to reduce such steady errors.

本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、路面の状態に影響されず、経年によるステアリング操舵系の機構特性の変化に左右されず、操舵角等に対して同等の操舵トルクを容易に実現することが可能な車両用操向装置を提供することにある。更に、摩擦の影響で発生する定常誤差の低減も目的である。 The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and an object of the present invention is to provide a system that is not affected by road surface conditions, is not affected by changes in the mechanical characteristics of the steering system over time, and is capable of controlling the steering angle, etc. An object of the present invention is to provide a vehicle steering device that can easily achieve the same steering torque. Another objective is to reduce steady-state errors caused by the effects of friction.

本発明は、任意のバネ定数を有するトーションバー及び前記トーションバーの捩れ角を検出するセンサを少なくとも備え、モータ電流指令値に基づいてモータを駆動制御することにより、操舵系をアシスト制御する車両用操向装置に関し、本発明の上記目的は、少なくとも操舵角及び操舵状態に基づいて算出された目標操舵トルクを前記バネ定数で変換した目標捩れ角に対して、前記捩れ角を追従させるように前記モータ電流指令値を演算する捩れ角制御部を備え、前記捩れ角制御部が、前記目標捩れ角及び前記捩れ角の偏差に基づいて比例補償及び擬似積分補償を行なうと共に、前記捩れ角に基づいて微分補償を行なうことにより前記モータ電流指令値を算出し、前記モータ電流指令値に基づいて前記モータを駆動制御することにより達成される。 The present invention provides a vehicle that is equipped with at least a torsion bar having an arbitrary spring constant and a sensor that detects the torsion angle of the torsion bar, and that assists and controls a steering system by driving and controlling a motor based on a motor current command value. Regarding the steering device, the above-mentioned object of the present invention is to cause the torsion angle to follow a target torsion angle obtained by converting a target steering torque calculated based on at least a steering angle and a steering state using the spring constant . a torsion angle control section that calculates a motor current command value; the torsion angle control section performs proportional compensation and pseudo-integral compensation based on the target torsion angle and a deviation of the torsion angle; This is achieved by calculating the motor current command value by performing differential compensation, and driving and controlling the motor based on the motor current command value .

また、本発明の上記目的は、前記捩れ角制御部が、前記目標捩れ角及び前記捩れ角の偏差と、前記捩れ角とに基づいて微分先行型PID制御を行なうことにより前記モータ電流指令値を算出することにより、或いは前記擬似積分補償を可変にする補償変更フラグに所望の値を設定する補償変更フラグ設定部を更に具備し、前記補償変更フラグの乗算により前記擬似積分補償を可変にすることにより、或いは前記目標捩れ角の上下限値を制限する入力制限部を更に具備することにより、或いは前記目標捩れ角の変化量に対して制限をかけるレート制限部を更に具備することにより、或いは前記モータ電流指令値の上下限値を制限する出力制限部を更に具備することにより、より効果的に達成される。
Further, the above object of the present invention is that the torsion angle control section adjusts the motor current command value by performing differential advance type PID control based on the target torsion angle, a deviation of the torsion angle, and the torsion angle. The method further includes a compensation change flag setting unit that sets a desired value to a compensation change flag that makes the pseudo-integral compensation variable by calculation or by multiplying the compensation change flag, and makes the pseudo-integral compensation variable by multiplying the compensation change flag. or by further comprising an input limiter that limits upper and lower limits of the target torsion angle; or by further comprising a rate limiter that limits the amount of change in the target torsion angle; This can be achieved more effectively by further including an output limiting section that limits the upper and lower limits of the motor current command value .

本発明の車両用操向装置によれば、目標捩れ角に基づいて演算される目標捩れ角速度に対して速度制御を行うことにより、又は目標捩れ角に対して制御を行うことにより、目標捩れ角に捩れ角が追従するように動作し、所望の操舵トルクを実現し、運転者の操舵の感覚に基づく適切な操舵トルクを与えることができる。 According to the vehicle steering device of the present invention, the target torsion angle can be adjusted by controlling the target torsion angular velocity calculated based on the target torsion angle or by controlling the target torsion angle. The steering wheel operates so that the torsion angle follows the steering angle, thereby achieving a desired steering torque and providing an appropriate steering torque based on the driver's steering sensation.

また、制御にて擬似積分補償を行うことにより、摩擦の影響で発生する定常誤差を低減することができる。更に、擬似積分補償を可変とすることにより、運転者の手感に対して、路面から伝わるSATの度合いを調整することができる。 Further, by performing pseudo-integral compensation in the control, steady-state errors caused by the influence of friction can be reduced. Furthermore, by making the pseudo-integral compensation variable, it is possible to adjust the degree of SAT transmitted from the road surface with respect to the driver's hand feeling.

電動パワーステアリング装置の概要を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of an electric power steering device. 電動パワーステアリング装置のコントロールユニット(ECU)内の構成例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration inside a control unit (ECU) of the electric power steering device. EPS操舵系と各種センサの設置例を示す構造図である。It is a structural diagram showing an example of installation of an EPS steering system and various sensors. 本発明の構成例(第1実施形態)を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example (first embodiment) of the present invention. 目標操舵トルク生成部の構成例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of a target steering torque generation section. 基本マップの特性例を示す線図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of characteristics of a basic map. ダンパゲインマップの特性例を示す線図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of characteristics of a damper gain map. ヒステリシス補正部の特性例を示す線図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of characteristics of a hysteresis correction section. 捩れ角制御部の構成例(第1実施形態)を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example (first embodiment) of a twist angle control section. 入力制限部での上下限値の設定例を示す線図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an example of setting upper and lower limit values in an input restriction section. 本発明の動作例(第1実施形態)を示すフローチャートである。1 is a flowchart showing an operation example (first embodiment) of the present invention. 目標操舵トルク生成部の動作例を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating an example of the operation of a target steering torque generation section. 捩れ角制御部の動作例(第1実施形態)を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the example of operation (1st Embodiment) of a twist angle control part. 目標操舵トルクへの追従性の効果を確認するシミュレーションで使用する操舵角の時系列例を示すグラフである。It is a graph which shows the time series example of the steering angle used in the simulation which confirms the followability effect to a target steering torque. 目標操舵トルクへの追従性の効果を確認するシミュレーションの結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the simulation which confirms the followability effect to a target steering torque. 捩れ角制御部の構成例(第2実施形態)を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example (second embodiment) of a twist angle control section. 捩れ角制御部の構成例(第3実施形態)を示すブロック図である。It is a block diagram showing an example of composition (3rd embodiment) of a twist angle control part. 捩れ角制御部の動作例(第3実施形態)を示すフローチャートである。It is a flow chart which shows an example of operation of a twist angle control part (3rd embodiment). 捩れ角制御部の構成例(第4実施形態)を示すブロック図である。It is a block diagram showing an example of composition (4th embodiment) of a twist angle control part. 補償変更フラグ設定部でのレベル設定の例を示すイメージ図である。FIG. 7 is an image diagram showing an example of level setting in a compensation change flag setting section. 捩れ角制御部の動作例(第4実施形態)を示すフローチャートである。It is a flow chart which shows an example of operation (4th embodiment) of a twist angle control part. 擬似積分補償による効果を確認するシミュレーションで使用するデータ及び結果を示すグラフである。7 is a graph showing data and results used in a simulation to confirm the effect of pseudo-integral compensation. 本発明の構成例(第5実施形態)を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example (fifth embodiment) of the present invention. 位相補償部の挿入例を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing an example of insertion of a phase compensation section. SBWシステムの概要を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing an overview of an SBW system. 本発明の構成例(第6実施形態)を示すブロック図である。It is a block diagram showing the example of composition (6th embodiment) of the present invention. 目標転舵角生成部の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram showing an example of composition of a target steering angle generation part. 転舵角制御部の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram showing an example of composition of a steering angle control part. 本発明の動作例(第6実施形態)を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation example (6th Embodiment) of this invention.

本発明は、路面の状態に影響されず、操舵角等に対して同等の操舵トルクを実現するための車両用操向装置であり、トーションバー等の捩れ角を、操舵角等に応じた値に追従するように制御することにより所望の操舵トルクを実現している。 The present invention is a vehicle steering device that is unaffected by road surface conditions and achieves a steering torque equivalent to a steering angle, etc., and the torsion angle of a torsion bar, etc. is adjusted to a value corresponding to a steering angle, etc. The desired steering torque is achieved by controlling the steering torque to follow the steering torque.

以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

先ず、本発明に係る車両用操向装置の1つである電動パワーステアリング装置に関連する情報を検出する各種センサの設置例について説明する。図3は、EPS操舵系と各種センサの設置例を示す図であり、コラム軸2にはトーションバー2Aが備えられている。操向車輪8L,8Rには路面反力Fr及び路面情報μが作用する。トーションバー2Aを挟んでコラム軸2のハンドル側には上側角度センサが設けられ、トーションバー2Aを挟んでコラム軸2の操向車輪側には下側角度センサが設けられており、上側角度センサはハンドル角θを検出し、下側角度センサはコラム角θを検出する。操舵角θhはコラム軸2の上部に設けられた舵角センサで検出され、ハンドル角θ及びコラム角θの偏差から、下記数1及び数2によってトーションバーの捩れ角Δθ及びトーションバートルクTtを求めることができる。なお、Ktはトーションバー2Aのバネ定数である。 First, installation examples of various sensors for detecting information related to an electric power steering device, which is one of the vehicle steering devices according to the present invention, will be described. FIG. 3 is a diagram showing an installation example of an EPS steering system and various sensors, and the column shaft 2 is equipped with a torsion bar 2A. Road surface reaction force Fr and road surface information μ act on the steering wheels 8L and 8R. An upper angle sensor is provided on the handle side of the column shaft 2 across the torsion bar 2A, and a lower angle sensor is provided on the steering wheel side of the column shaft 2 across the torsion bar 2A. detects the steering wheel angle θ 1 , and the lower angle sensor detects the column angle θ 2 . The steering angle θh is detected by a steering angle sensor installed at the top of the column shaft 2, and from the deviation of the steering wheel angle θ 1 and column angle θ 2 , the torsion angle Δθ of the torsion bar and the torsion bar torque are determined by the following equations 1 and 2. Tt can be determined. Note that Kt is a spring constant of the torsion bar 2A.

Figure 0007437603000001
Figure 0007437603000001

Figure 0007437603000002
トーションバートルクTtは、例えば特開2008-216172号公報で示されるトルクセンサを用いて検出することも可能である。なお、本実施形態では、トーションバートルクTtを操舵トルクTsとしても扱うこととする。
Figure 0007437603000002
The torsion bar torque Tt can also be detected using, for example, a torque sensor disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2008-216172. Note that in this embodiment, the torsion bar torque Tt is also treated as the steering torque Ts.

次に、本発明の構成例について説明する。 Next, a configuration example of the present invention will be explained.

図4は本発明の構成例(第1実施形態)を示すブロック図であり、運転者のハンドル操舵はEPS操舵系/車両系100内のモータでアシスト制御される。目標操舵トルクTrefを出力する目標操舵トルク生成部120には、操舵角θhの他に、車速Vs及び右切り/左切り判定部110から出力される右切り又は左切りの操舵状態STsが入力される。目標操舵トルクTrefは変換部130で目標捩れ角Δθrefに変換され、目標捩れ角Δθrefは、トーションバー2Aの捩れ角Δθと共に捩れ角制御部140に入力される。捩れ角制御部140は、捩れ角Δθが目標捩れ角Δθrefとなるようなモータ電流指令値Imcを演算し、モータ電流指令値ImcによりEPSのモータが駆動される。 FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example (first embodiment) of the present invention, and the driver's steering is assisted and controlled by a motor in the EPS steering system/vehicle system 100. In addition to the steering angle θh, the vehicle speed Vs and the right-turn or left-turn steering state STs output from the right-turn/left-turn determination unit 110 are input to the target steering torque generation unit 120 that outputs the target steering torque Tref. Ru. The target steering torque Tref is converted into a target torsion angle Δθref by the conversion unit 130, and the target torsion angle Δθref is input to the torsion angle control unit 140 together with the torsion angle Δθ of the torsion bar 2A. The torsion angle control unit 140 calculates a motor current command value Imc such that the torsion angle Δθ becomes the target torsion angle Δθref, and the motor of the EPS is driven by the motor current command value Imc.

右切り/左切り判定部110は、モータ角速度ωmを基に操舵が右切りか左切りかを判定し、判定結果を操舵状態STsとして出力する。即ち、モータ角速度ωmが正の値の場合は「右切り」と判定し、負の値の場合は「左切り」と判定する。なお、モータ角速度ωmの代わりに、操舵角θh、ハンドル角θ又はコラム角θに対して速度演算を行って算出される角速度を用いても良い。 The right-turn/left-turn determination unit 110 determines whether the steering is right or left based on the motor angular velocity ωm, and outputs the determination result as a steering state STs. That is, when the motor angular velocity ωm is a positive value, it is determined that the motor is turning to the right, and when the motor angular velocity ωm is a negative value, it is determined that the motor is turning to the left. Note that instead of the motor angular velocity ωm, an angular velocity calculated by performing velocity calculation on the steering angle θh, the steering wheel angle θ 1 or the column angle θ 2 may be used.

図5は目標操舵トルク生成部120の構成例を示しており、目標操舵トルク生成部120は、基本マップ部121、微分部122、ダンパゲイン部123、ヒステリシス補正部124、乗算部125並びに加算部126及び127を備え、操舵角θhは基本マップ部121、微分部122及びヒステリシス補正部124に入力され、右切り/左切り判定部110から出力される操舵状態STsはヒステリシス補正部124に入力される。 FIG. 5 shows a configuration example of the target steering torque generation section 120, which includes a basic map section 121, a differentiation section 122, a damper gain section 123, a hysteresis correction section 124, a multiplication section 125, and an addition section 126. and 127, the steering angle θh is input to the basic map section 121, the differentiation section 122, and the hysteresis correction section 124, and the steering state STs output from the right/left turn determination section 110 is input to the hysteresis correction section 124. .

基本マップ部121は、基本マップを有し、基本マップを用いて、車速Vsをパラメータとするトルク信号(第1トルク信号)Tref_aを出力する。基本マップはチューニングにより調整されており、例えば、図6(A)に示されるように、トルク信号Tref_aは、操舵角θhの大きさ(絶対値)|θh|が増加するにつれて増加し、車速Vsが増加するにつれても増加するようになっている。なお、図6(A)において、符号部121Aは操舵角θhの符号(+1、-1)を乗算部121Bに出力しており、操舵角θhの大きさからマップによりトルク信号Tref_aの大きさを求め、これに操舵角θhの符号を乗算し、トルク信号Tref_aを求める構成となっているが、図6(B)に示されるように、正負の操舵角θhに応じてマップを構成しても良く、この場合、操舵角θhが正の場合と負の場合とで変化の態様、例えば傾き等を変えても良い。また、図6に示される基本マップは車速感応であるが、車速感応でなくても良い。 The basic map unit 121 has a basic map, and uses the basic map to output a torque signal (first torque signal) Tref_a using the vehicle speed Vs as a parameter. The basic map is adjusted by tuning. For example, as shown in FIG. 6(A), the torque signal Tref_a increases as the magnitude (absolute value) |θh| of the steering angle θh increases, and It also increases as the number increases. Note that in FIG. 6A, the sign section 121A outputs the sign (+1, -1) of the steering angle θh to the multiplication section 121B, and the magnitude of the torque signal Tref_a is calculated from the magnitude of the steering angle θh using a map. The torque signal Tref_a is obtained by multiplying the signal by the sign of the steering angle θh, but as shown in FIG. In this case, the manner of change, such as the inclination, may be changed depending on whether the steering angle θh is positive or negative. Further, although the basic map shown in FIG. 6 is vehicle speed sensitive, it does not have to be vehicle speed sensitive.

微分部122は、操舵角θhを微分して角速度情報である舵角速度ωhを算出し、舵角速度ωhは乗算部125に入力される。 The differentiator 122 calculates the steering angular velocity ωh, which is angular velocity information, by differentiating the steering angle θh, and the steering angular velocity ωh is input to the multiplier 125.

ダンパゲイン部123は、舵角速度ωhに乗算されるダンパゲインDを出力する。乗算部125にて舵角速度ωhにダンパゲインDを乗算し、乗算結果はトルク信号(第2トルク信号)Tref_bとして加算部127に入力される。ダンパゲインDは、ダンパゲイン部123が有する車速感応型のダンパゲインマップを用いて、車速Vsに応じて求められる。ダンパゲインマップは、例えば、図7に示されるように、車速Vsが高くなるに従って徐々に大きくなる特性を有する。ダンパゲインマップは操舵角θhに応じて可変としても良い。なお、ダンパゲイン部123及び乗算部125でダンパ演算部を構成している。 The damper gain section 123 outputs a damper gain DG that is multiplied by the steering angular velocity ωh. The steering angular velocity ωh is multiplied by the damper gain DG in the multiplier 125, and the multiplication result is input to the adder 127 as a torque signal (second torque signal) Tref_b. The damper gain DG is determined according to the vehicle speed Vs using a vehicle speed sensitive damper gain map included in the damper gain section 123. For example, as shown in FIG. 7, the damper gain map has a characteristic of gradually increasing as the vehicle speed Vs increases. The damper gain map may be variable depending on the steering angle θh. Note that the damper gain section 123 and the multiplication section 125 constitute a damper calculation section.

ヒステリシス補正部124は操舵角θh及び操舵状態STsに基づき、下記数3に従ってトルク信号(第3トルク信号)Tref_cを演算する。なお、下記数3では、x=θh、y=Tref_cとしており、a>1、c>0であり、Ahysはヒステリシス幅である。 The hysteresis correction unit 124 calculates a torque signal (third torque signal) Tref_c based on the steering angle θh and the steering state STs according to Equation 3 below. Note that in Equation 3 below, x=θh, y=Tref_c, a>1, c>0, and Ahys is the hysteresis width.

Figure 0007437603000003
右切り操舵から左切り操舵、左切り操舵から右切り操舵へ切り替える際に、最終座標(x1,y1)の値に基づき、切り替え後の数3の“b”に以下の数4を代入する。これにより、切り替え前後の連続性が保たれる。
Figure 0007437603000003
When switching from right-turn steering to left-turn steering and from left-turn steering to right-turn steering, the following equation 4 is substituted for "b" in equation 3 after switching based on the value of the final coordinates (x1, y1). This maintains continuity before and after switching.

Figure 0007437603000004
上記数4は、上記数3中のxにx1を、y及びyにy1を代入することにより導出することができる。
Figure 0007437603000004
The above equation 4 can be derived by substituting x1 for x and y1 for y R and y L in the above equation 3.

“a”として1より大きい任意の正数を用いることができ、例えば、ネイピア数“e”を用いた場合、数3及び数4は下記数5及び数6となる。 Any positive number greater than 1 can be used as "a". For example, when Napier's number "e" is used, Equation 3 and Equation 4 become Equation 5 and Equation 6 below.

Figure 0007437603000005
Figure 0007437603000005

Figure 0007437603000006
数5及び数6においてAhys=1[Nm]、c=0.3と設定し、0[deg]から開始し、+50[deg]、-50[deg]の操舵をした場合の、ヒステリシス補正されたトルク信号Tref_cの線図例を図8に示す。即ち、ヒステリシス補正部124からのトルク信号Tref_cは、0の原点→L1(細線)→L2(破線)→L3(太線)のようなヒステリシス特性である。
Figure 0007437603000006
Hysteresis correction when setting A hys = 1 [Nm] and c = 0.3 in Equation 5 and Equation 6, and steering from 0 [deg] to +50 [deg] and -50 [deg] FIG. 8 shows an example of a diagram of the torque signal Tref_c. That is, the torque signal Tref_c from the hysteresis correction unit 124 has a hysteresis characteristic such as the origin of 0 → L1 (thin line) → L2 (broken line) → L3 (thick line).

なお、ヒステリシス特性の出力幅を表す係数であるAhys及び丸みを表す係数であるcを、車速Vs及び/又は操舵角θhに応じて可変としても良い。 Note that A hys , which is a coefficient representing the output width of the hysteresis characteristic, and c, which is a coefficient representing roundness, may be made variable depending on the vehicle speed Vs and/or the steering angle θh.

トルク信号Tref_c、Tref_b及びTref_aは、加算部127及び126で順次加算され、目標操舵トルクTrefとして出力される。 Torque signals Tref_c, Tref_b, and Tref_a are sequentially added by adding units 127 and 126, and output as target steering torque Tref.

なお、舵角速度ωhは、操舵角θhに対する微分演算により求めているが、高域のノイズの影響を低減するために適度にローパスフィルタ(LPF)処理を実施している。また、ハイパスフィルタ(HPF)とゲインにより、微分演算とLPFの処理を実施しても良い。更に、舵角速度ωhは、操舵角θhではなく、上側角度センサが検出するハンドル角θ又は下側角度センサが検出するコラム角θに対して微分演算とLPFの処理を行って算出しても良い。舵角速度ωhの代わりにモータ角速度ωmを角速度情報として使用しても良く、この場合、微分部122は不要となる。 Note that the steering angular velocity ωh is obtained by differential calculation with respect to the steering angle θh, and low-pass filter (LPF) processing is appropriately performed to reduce the influence of high-frequency noise. Further, differential calculation and LPF processing may be performed using a high pass filter (HPF) and gain. Furthermore, the steering angular velocity ωh is calculated by performing differential calculation and LPF processing on the steering wheel angle θ1 detected by the upper angle sensor or the column angle θ2 detected by the lower angle sensor, instead of the steering angle θh. Also good. The motor angular velocity ωm may be used as the angular velocity information instead of the steering angular velocity ωh, and in this case, the differentiator 122 is not required.

変換部130は、トーションバー2Aのバネ定数Ktの逆数の符号を反転した-1/Ktの特性を有しており、目標操舵トルクTrefを目標捩れ角Δθrefに変換する。 The converter 130 has a characteristic of −1/Kt, which is the inverse sign of the reciprocal of the spring constant Kt of the torsion bar 2A, and converts the target steering torque Tref into a target torsion angle Δθref.

捩れ角制御部140は、フィードバックされるトーションバーの捩れ角に対する追従制御を行うことにより、トーションバー2Aの捩れ角Δθ及び目標捩れ角Δθrefに基づいてモータ電流指令値Imcを演算する。図9は捩れ角制御部140の構成例を示すブロック図であり、捩れ角制御部140は、入力制限部141、レート制限部142、捩れ角フィードバック(FB)補償部143、捩れ角速度演算部144、速度制御部160、出力制限部145及び減算部146を備えており、変換部130から出力される目標捩れ角Δθrefは入力制限部141に入力され、捩れ角Δθは減算部146に減算入力されると共に、捩れ角速度演算部144に入力される。 The torsion angle control unit 140 calculates the motor current command value Imc based on the torsion angle Δθ of the torsion bar 2A and the target torsion angle Δθref by performing follow-up control on the torsion angle of the torsion bar that is fed back. FIG. 9 is a block diagram showing a configuration example of the torsion angle control section 140, which includes an input limiter 141, a rate limiter 142, a torsion angle feedback (FB) compensator 143, and a torsion angular velocity calculator 144. , a speed control unit 160, an output limiting unit 145, and a subtracting unit 146, the target torsion angle Δθref output from the converting unit 130 is input to the input limiting unit 141, and the torsion angle Δθ is subtracted and input to the subtracting unit 146. At the same time, it is input to the torsion angular velocity calculation section 144.

入力制限部141は、通信やマイコン、ECUの演算等において、目標捩れ角Δθrefが異常値となった場合に、捩れ角制御部140が異常なモータ電流指令値Imcを出力しないように、目標捩れ角Δθrefの上下限値を制限する。図10に示されるように、目標捩れ角Δθrefに対する上限値及び下限値を予め設定しておき、入力した目標捩れ角Δθrefが上限値以上の場合は上限値を目標捩れ角Δθref’とし、下限値以下の場合は下限値を目標捩れ角Δθref’とし、それ以外の場合は目標捩れ角Δθrefをそのまま目標捩れ角Δθref’として出力する。設定する上限値及び下限値としては、制御上使用する捩れ角の最大値及び最小値でも良いし、検出可能な捩れ角の範囲の最大値及び最小値でも良い。これにより、安全性の確保を図る。 The input restriction unit 141 controls the target torsion so that the torsion angle control unit 140 does not output an abnormal motor current command value Imc when the target torsion angle Δθref becomes an abnormal value during communication, calculation of the microcomputer, ECU, etc. Limit the upper and lower limits of the angle Δθref. As shown in FIG. 10, an upper limit value and a lower limit value for the target torsion angle Δθref are set in advance, and when the input target torsion angle Δθref is greater than or equal to the upper limit value, the upper limit value is set as the target torsion angle Δθref', and the lower limit value is set. In the following cases, the lower limit value is set as the target torsion angle Δθref', and in other cases, the target torsion angle Δθref is output as is as the target torsion angle Δθref'. The upper and lower limit values to be set may be the maximum and minimum values of the torsion angle used for control, or the maximum and minimum values of the range of detectable torsion angles. This ensures safety.

レート制限部142は、目標捩れ角Δθrefが異常値となった場合に、値が連続的に変化せず、不連続的に変動することを防止するために、目標捩れ角Δθref’の変化量に対して制限をかけ、目標捩れ角Δθref”を出力する。通常では目標捩れ角は連続的に変化し、レート制限部142による制限はかからないが、何らかの異常により一時的に目標捩れ角が異常値になった場合、レート制限部142により制限をかけることによって、不連続的な変化を防止する。例えば、1サンプル前の目標捩れ角Δθref”と現サンプルでの目標捩れ角Δθref’との差分を変化量とし、その変化量の絶対値が所定の値より大きい場合、変化量の絶対値がその所定の値となるように目標捩れ角Δθref’を加減算し、目標捩れ角Δθref”として出力し、所定の値以下の場合は、目標捩れ角Δθref’をそのまま目標捩れ角Δθref”として出力する。1サンプル前の目標捩れ角Δθref”に対する差分の割合を変化量とする等により、制限をかけても良い。 The rate limiting unit 142 controls the amount of change in the target torsion angle Δθref' in order to prevent the value from changing discontinuously instead of changing continuously when the target torsion angle Δθref becomes an abnormal value. A limit is applied to the target torsion angle and a target torsion angle Δθref is output. Normally, the target torsion angle changes continuously and is not limited by the rate limiting unit 142, but due to some abnormality, the target torsion angle temporarily changes to an abnormal value. If this occurs, the rate limiting unit 142 applies a limit to prevent discontinuous changes.For example, the difference between the target torsion angle Δθref' of the previous sample and the target torsion angle Δθref' of the current sample is changed. If the absolute value of the amount of change is larger than a predetermined value, the target torsion angle Δθref' is added or subtracted so that the absolute value of the amount of change becomes the predetermined value, and the result is output as the target torsion angle Δθref', and the If the target torsion angle Δθref' is less than the value of , the target torsion angle Δθref' is output as is as the target torsion angle Δθref''. A restriction may be applied, for example, by setting the amount of change to be the ratio of the difference with respect to the target torsion angle Δθref'' one sample before.

なお、入力制限部141とレート制限部142の配置は逆にしても良いが、図9のような配置が好ましい。また、異常値や不連続値への対応を別の手段で行なう場合等では、入力制限部141及び/又はレート制限部142は削除可能である。 Note that the arrangement of the input limiting section 141 and the rate limiting section 142 may be reversed, but the arrangement as shown in FIG. 9 is preferable. Furthermore, in cases where handling of abnormal values or discontinuous values is handled by other means, the input limiting section 141 and/or the rate limiting section 142 can be deleted.

捩れ角FB補償部143は、減算部146で算出される目標捩れ角Δθref”と捩れ角Δθの偏差Δθに対して補償値CFB(伝達関数)を乗算し、目標捩れ角Δθrefに捩れ角Δθが追従するような目標捩れ角速度ωrefを出力する。補償値CFBは単純なゲインKppでも、PI制御の補償値など一般的に用いられている補償値でも良い。目標捩れ角速度ωrefは速度制御部160に入力される。捩れ角FB補償部143と速度制御部160により、目標捩れ角Δθrefに捩れ角Δθを追従させ、所望の操舵トルクを実現することが可能となる。 The torsion angle FB compensation unit 143 multiplies the deviation Δθ 0 between the target torsion angle Δθref and the torsion angle Δθ calculated by the subtraction unit 146 by a compensation value C FB (transfer function), and calculates the torsion angle by the target torsion angle Δθref. A target torsional angular velocity ωref that Δθ follows is output.The compensation value C FB may be a simple gain Kpp or a commonly used compensation value such as a compensation value for PI control.The target torsional angular velocity ωref is a speed control The torsion angle FB compensation part 143 and the speed control part 160 make it possible to make the torsion angle Δθ follow the target torsion angle Δθref and realize a desired steering torque.

捩れ角速度演算部144は、捩れ角Δθに対する微分演算により捩れ角速度ωtを算出し、捩れ角速度ωtは速度制御部160に入力される。微分演算として、HPFとゲインによる擬似微分を行なっても良い。また、捩れ角速度ωtを別の手段や捩れ角Δθ以外から算出し、速度制御部160に入力するようにしても良い。 The torsion angular velocity calculation unit 144 calculates the torsion angular velocity ωt by differential calculation with respect to the torsion angle Δθ, and the torsion angular velocity ωt is input to the speed control unit 160. As the differential calculation, pseudo-differentiation using HPF and gain may be performed. Further, the torsion angular velocity ωt may be calculated by another means or from a method other than the torsion angle Δθ and input to the speed control unit 160.

速度制御部160は、目標捩れ角速度ωrefに捩れ角速度ωtが追従するようなモータ電流指令値Imcaを算出する。速度制御部160は、比例部161、ゲイン部162、擬似積分部163、減算部164及び加算部165を備え、比例部161にて比例補償を行い、ゲイン部162及び擬似積分部163にて擬似積分補償を行う。減算部164は目標捩れ角速度ωrefと捩れ角速度ωtとの差分Δω(=ωref-ωt)を算出し、差分Δωは比例部161及びゲイン部162に入力される。比例部161は差分Δωに対してゲインKvpを乗算することにより比例補償を行う。ゲイン部162は差分ΔωにゲインKviを乗算し、その乗算結果に対して、擬似積分部163は擬似積分を行う。擬似積分として、例えば、下記数7のような1次遅れの形式で表現される関数を使用する。 The speed control unit 160 calculates a motor current command value Imca such that the torsional angular velocity ωt follows the target torsional angular velocity ωref. The speed control section 160 includes a proportional section 161, a gain section 162, a pseudo integration section 163, a subtraction section 164, and an addition section 165. The proportional section 161 performs proportional compensation, and the gain section 162 and pseudo integration section 163 perform Perform integral compensation. The subtraction unit 164 calculates the difference Δω (=ωref−ωt) between the target torsional angular velocity ωref and the torsional angular velocity ωt, and the difference Δω is input to the proportional unit 161 and the gain unit 162. The proportional section 161 performs proportional compensation by multiplying the difference Δω by the gain Kvp. The gain unit 162 multiplies the difference Δω by the gain Kvi, and the pseudo-integration unit 163 performs pseudo-integration on the multiplication result. As the pseudo-integral, for example, a function expressed in a first-order lag format as shown in Equation 7 below is used.

Figure 0007437603000007
ここで、Tは時定数、ωcは遮断周波数、sはラプラス演算子である。ゲイン部162及び擬似積分部163による擬似積分補償により、摩擦の影響による定常誤差を低減することができる。比例部161からの出力及び擬似積分部163からの出力が加算部165で加算され、モータ電流指令値Imcaとして出力される。なお、擬似積分部163での擬似積分での1次遅れの遮断周波数は、経験的に0.1~5Hzの範囲で設定するのが良い。また、擬似積分を上記数7以外の関数で行っても良い。
Figure 0007437603000007
Here, T is a time constant, ωc is a cutoff frequency, and s is a Laplace operator. The pseudo-integral compensation performed by the gain section 162 and the pseudo-integral section 163 can reduce steady-state errors due to the influence of friction. The output from the proportional section 161 and the output from the pseudo-integral section 163 are added by an adding section 165 and output as a motor current command value Imca. Note that the cutoff frequency of the first-order lag in the pseudo integration in the pseudo integration section 163 is preferably set in the range of 0.1 to 5 Hz empirically. Further, the pseudo-integration may be performed using a function other than the above-mentioned equation 7.

出力制限部145は、速度制御部160から出力されるモータ電流指令値Imcaの上下限値を制限して、モータ電流指令値Imcを出力する。入力制限部141と同様に、モータ電流指令値Imcaに対する上限値及び下限値を予め設定して制限をかける。なお、異常値への対応を別の手段で行なう場合等では、入力制限部141の場合と同様に、出力制限部145も削除可能である。 Output limiting section 145 limits the upper and lower limits of motor current command value Imca output from speed control section 160, and outputs motor current command value Imc. Similar to the input limiter 141, limits are applied by setting upper and lower limits in advance to the motor current command value Imca. Note that, in the case where handling of abnormal values is performed by other means, the output limiting section 145 can also be deleted, as in the case of the input limiting section 141.

このような構成において、本実施形態の動作例を図11~図13のフローチャートを参照して説明する。 In such a configuration, an example of the operation of this embodiment will be described with reference to flowcharts in FIGS. 11 to 13.

動作を開始すると、右切り/左切り判定部110は、モータ角速度ωmを入力し、モータ角速度ωmの符号を基に操舵が右切りか左切りかを判定し、判定結果を操舵状態STsとして、目標操舵トルク生成部120に出力する(ステップS10)。 When the operation starts, the right-turn/left-turn determination unit 110 inputs the motor angular velocity ωm, determines whether the steering is right or left based on the sign of the motor angular velocity ωm, and sets the determination result as the steering state STs. The target steering torque is output to the target steering torque generation section 120 (step S10).

目標操舵トルク生成部120は、操舵状態STsと共に、操舵角θh及び車速Vsを入力し、目標操舵トルクTrefを生成する(ステップS20)。目標操舵トルク生成部120の動作例については、図12のフローチャートを参照して説明する。 The target steering torque generation unit 120 receives the steering state STs, the steering angle θh, and the vehicle speed Vs, and generates the target steering torque Tref (step S20). An example of the operation of the target steering torque generation section 120 will be described with reference to the flowchart of FIG. 12.

目標操舵トルク生成部120に入力された操舵角θhは基本マップ部121、微分部122及びヒステリシス補正部124に、操舵状態STsはヒステリシス補正部124に、車速Vsは基本マップ部121及びダンパゲイン部123にそれぞれ入力される(ステップS21)。 The steering angle θh input to the target steering torque generation section 120 is sent to the basic map section 121, the differentiation section 122, and the hysteresis correction section 124, the steering state STs is sent to the hysteresis correction section 124, and the vehicle speed Vs is sent to the basic map section 121 and the damper gain section 123. (step S21).

基本マップ部121は、図6(A)又は(B)に示される基本マップを用いて、操舵角θh及び車速Vsに応じたトルク信号Tref_aを生成して、加算部126に出力する(ステップS22)。 The basic map unit 121 uses the basic map shown in FIG. 6(A) or (B) to generate a torque signal Tref_a according to the steering angle θh and the vehicle speed Vs, and outputs it to the adding unit 126 (step S22 ).

微分部122は操舵角θhを微分して舵角速度ωhを出力し(ステップS23)、ダンパゲイン部123は図7に示されるダンパゲインマップを用いて車速Vsに応じたダンパゲインDを出力し(ステップS24)、乗算部125は舵角速度ωh及びダンパゲインDを乗算してトルク信号Tref_bを演算し、加算部127に出力する(ステップS25)。 The differentiator 122 differentiates the steering angle θh and outputs the steering angular velocity ωh (step S23), and the damper gain unit 123 outputs the damper gain DG according to the vehicle speed Vs using the damper gain map shown in FIG. 7 (step S23). S24), the multiplier 125 multiplies the steering angular velocity ωh and the damper gain DG to calculate the torque signal Tref_b, and outputs it to the adder 127 (step S25).

ヒステリシス補正部124は、操舵角θhに対して、操舵状態STsに応じて数5及び数6による演算を切り替えてヒステリシス補正を実施し(ステップS26)、トルク信号Tref_cを生成し、加算部127に出力する(ステップS27)。なお、数5及び数6におけるヒステリシス幅Ahys、c、x1及びy1は予め設定し保持されているが、数6よりb及びb’を予め算出し、x1及びy1の代わりにb及びb’を保持するようにしても良い。 The hysteresis correction unit 124 performs hysteresis correction on the steering angle θh by switching between calculations according to Equation 5 and Equation 6 according to the steering state STs (step S26), generates a torque signal Tref_c, and sends it to the addition unit 127. Output (step S27). Note that although the hysteresis width A hys , c, x1, and y1 in Equation 5 and Equation 6 are set and held in advance, b and b' are calculated in advance from Equation 6, and b and b' are used instead of x1 and y1. You can also keep it.

そして、加算部127にてトルク信号Tref_b及びTref_cが加算され、更に、その加算結果にトルク信号Tref_aが加算部126にて加算され、目標操舵トルクTrefが演算される(ステップS28)。 Then, the adding unit 127 adds the torque signals Tref_b and Tref_c, and the adding unit 126 adds the torque signal Tref_a to the addition result to calculate the target steering torque Tref (step S28).

目標操舵トルク生成部120で生成された目標操舵トルクTrefは変換部130に入力され、変換部130で目標捩れ角Δθrefに変換される(ステップS30)。目標捩れ角Δθrefは捩れ角制御部140に入力される。 The target steering torque Tref generated by the target steering torque generation section 120 is input to the conversion section 130, where it is converted into a target torsion angle Δθref (step S30). The target twist angle Δθref is input to the twist angle control section 140.

捩れ角制御部140は、目標捩れ角Δθrefと共に、捩れ角Δθを入力し、モータ電流指令値Imcを演算する(ステップS40)。捩れ角制御部140の動作例については、図13のフローチャートを参照して説明する。 The torsion angle control unit 140 inputs the torsion angle Δθ together with the target torsion angle Δθref, and calculates a motor current command value Imc (step S40). An example of the operation of the twist angle control section 140 will be described with reference to the flowchart of FIG. 13.

捩れ角制御部140に入力された目標捩れ角Δθrefは入力制限部141に、捩れ角Δθは捩れ角速度演算部144及び減算部146にそれぞれ入力される(ステップS41)。 The target torsion angle Δθref input to the torsion angle control unit 140 is input to the input limiting unit 141, and the torsion angle Δθ is input to the torsion angular velocity calculation unit 144 and subtraction unit 146 (step S41).

入力制限部141は、予め設定された上限値及び下限値により目標捩れ角Δθrefの上下限値を制限し、目標捩れ角Δθref’としてレート制限部142に出力し(ステップS42)、レート制限部142は、目標捩れ角Δθref’の変化量に対して制限をかけて、目標捩れ角Δθref”として減算部146に出力する(ステップS43)。 The input limiter 141 limits the upper and lower limits of the target torsion angle Δθref using preset upper and lower limit values, and outputs the result as a target torsion angle Δθref' to the rate limiter 142 (step S42). limits the amount of change in the target torsion angle Δθref' and outputs it to the subtraction unit 146 as the target torsion angle Δθref' (step S43).

減算部146では、目標捩れ角Δθref”から捩れ角Δθを減算することにより、偏差Δθが算出される(ステップS44)。偏差Δθは捩れ角FB補償部143に入力され、捩れ角FB補償部143は、偏差Δθに補償値CFBを乗算することにより偏差Δθを補償し(ステップS45)、目標捩れ角速度ωrefとして速度制御部160に出力する。 The subtraction unit 146 calculates the deviation Δθ 0 by subtracting the torsion angle Δθ from the target torsion angle Δθref (step S44). The deviation Δθ 0 is input to the torsion angle FB compensator 143, and the torsion angle FB compensation unit 143 calculates the deviation Δθ 0. The unit 143 compensates for the deviation Δθ 0 by multiplying the deviation Δθ 0 by the compensation value C FB (step S45), and outputs the result to the speed control unit 160 as the target torsional angular velocity ωref.

捩れ角Δθを入力した捩れ角速度演算部144は、捩れ角Δθに対する微分演算により捩れ角速度ωtを算出し(ステップS46)、速度制御部160に出力する。 The torsion angular velocity calculation unit 144 that has input the torsion angle Δθ calculates the torsion angular velocity ωt by differential calculation with respect to the torsion angle Δθ (step S46), and outputs it to the speed control unit 160.

速度制御部160では、目標捩れ角速度ωrefと捩れ角速度ωtの差分Δωが減算部164で算出され、差分Δωは比例部161及びゲイン部162に入力される(ステップS47)。比例部161は、ゲインKvpの乗算により差分Δωに対して比例補償を行い、加算部165に出力する(ステップS48)。ゲイン部162に入力された差分Δωに対しては、ゲイン部162でのゲインKviの乗算及び擬似積分部163での数7を用いた擬似積分補償が行われ、加算部165に出力される(ステップS49)。加算部165では、比例部161からの出力と擬似積分部163からの出力が加算され、モータ電流指令値Imcaとして出力制限部145に出力される(ステップS50)。 In the speed control unit 160, the subtraction unit 164 calculates the difference Δω between the target torsion angular velocity ωref and the torsion angular velocity ωt, and the difference Δω is input to the proportional unit 161 and the gain unit 162 (step S47). The proportional unit 161 performs proportional compensation on the difference Δω by multiplying by the gain Kvp, and outputs it to the adding unit 165 (step S48). The difference Δω input to the gain unit 162 is multiplied by the gain Kvi in the gain unit 162 and pseudo-integral compensation using equation 7 is performed in the pseudo-integration unit 163, and is output to the addition unit 165 ( Step S49). In the adding section 165, the output from the proportional section 161 and the output from the pseudo-integrating section 163 are added together and outputted to the output limiting section 145 as a motor current command value Imca (step S50).

出力制限部145は、予め設定された上限値及び下限値によりモータ電流指令値Imcaの上下限値を制限し(ステップS51)、モータ電流指令値Imcとして出力する(ステップS52)。 The output limiter 145 limits the upper and lower limits of the motor current command value Imca using preset upper and lower limits (step S51), and outputs it as the motor current command value Imc (step S52).

捩れ角制御部140から出力されたモータ電流指令値Imcに基づいてモータを駆動し、電流制御が実施される(ステップS60)。 The motor is driven based on the motor current command value Imc output from the twist angle control unit 140, and current control is performed (step S60).

なお、図11~図13におけるデータ入力及び演算等の順番は適宜変更可能である。 Note that the order of data input, calculation, etc. in FIGS. 11 to 13 can be changed as appropriate.

本実施形態による目標操舵トルクへの追従性の効果について、速度制御部にて比例補償のみを行った場合との比較により、シミュレーション結果を基に説明する。 The effect of followability to the target steering torque according to this embodiment will be explained based on simulation results in comparison with a case where only proportional compensation is performed in the speed control section.

シミュレーションでは、ハンドルを操舵している状況を想定し、図14に示されるように、操舵角θhを、約30degの振幅で、約1.0Hzの周波数で正弦波状に変化させ、その場合の目標操舵トルクTref及び操舵トルクTsの変化の様子を調べた。なお、図14において、横軸は時間[sec]、縦軸は操舵角[deg]である。 In the simulation, assuming a situation where the steering wheel is being steered, the steering angle θh is changed sinusoidally with an amplitude of about 30 degrees and a frequency of about 1.0 Hz, as shown in FIG. 14, and the target in that case is The changes in the steering torque Tref and the steering torque Ts were investigated. In addition, in FIG. 14, the horizontal axis is time [sec], and the vertical axis is steering angle [deg].

シミュレーション結果を図15に示す。図15において、横軸は時間[sec]、縦軸は操舵トルク[Nm]であり、目標操舵トルクを太線で、速度制御部で比例補償のみを行った場合の操舵トルクを細線で、速度制御部で比例補償及び擬似積分補償を行う本実施形態の場合の操舵トルクを破線で示している。図15より、速度制御部で比例補償のみを行った場合でも、全域において、操舵トルクは目標操舵トルクに比較的良く追従しているが、誤差が残っていることがわかる。これに対して、本実施形態の場合は、定常誤差が低減し、目標操舵トルクに、より良く追従していることがわかる。 The simulation results are shown in FIG. In FIG. 15, the horizontal axis is time [sec] and the vertical axis is steering torque [Nm]. The thick line represents the target steering torque, and the thin line represents the steering torque when only proportional compensation is performed in the speed control section. The dashed line indicates the steering torque in this embodiment in which proportional compensation and pseudo-integral compensation are performed in this embodiment. From FIG. 15, it can be seen that even when only proportional compensation is performed in the speed control section, the steering torque follows the target steering torque relatively well over the entire range, but errors remain. On the other hand, in the case of the present embodiment, it can be seen that the steady-state error is reduced and the target steering torque is tracked better.

本発明の他の構成例について説明する。 Another configuration example of the present invention will be explained.

図9に示される第1実施形態での捩れ角制御部140内の速度制御部160では、比例補償を行う比例部161と擬似積分補償を行うゲイン部162及び擬似積分部163が並列に配置されているが、この2つの補償を合算して、等価的にゲインと位相遅れフィルタで2つの補償を表わすことができる。この場合の捩れ角制御部の構成例(第2実施形態)を図16に示す。この構成でも、第1実施形態と同様の制御性能を実現することができる。 In the speed control section 160 in the torsion angle control section 140 in the first embodiment shown in FIG. 9, a proportional section 161 that performs proportional compensation, and a gain section 162 and a pseudo-integral section 163 that perform pseudo-integral compensation are arranged in parallel. However, by summing these two compensations, the two compensations can be equivalently represented by a gain and a phase delay filter. An example of the configuration of the twist angle control section in this case (second embodiment) is shown in FIG. 16. With this configuration as well, control performance similar to that of the first embodiment can be achieved.

図16に示される第2実施形態での捩れ角制御部では、速度制御部260の構成のみが第1実施形態と異なり、他の構成は同じである。速度制御部260はゲイン部261、位相遅れフィルタ部262及び減算部164を備え、速度制御部160と同様に、目標捩れ角速度ωref及び捩れ角速度ωtを入力し、目標捩れ角速度ωrefに捩れ角速度ωtが追従するようなモータ電流指令値Imcaを算出する。ゲイン部261は、減算部164で算出される目標捩れ角速度ωrefと捩れ角速度ωtとの差分Δωに対してゲインKvを乗算する。位相遅れフィルタ部は、位相遅れフィルタを有しており、ゲイン部261からの出力に対して位相遅れフィルタによるフィルタ処理を行い、モータ電流指令値Imcaを算出する。 The torsion angle control section according to the second embodiment shown in FIG. 16 differs from the first embodiment only in the configuration of a speed control section 260, and the other configurations are the same. The speed control section 260 includes a gain section 261, a phase lag filter section 262, and a subtraction section 164, and similarly to the speed control section 160, it inputs the target torsion angular velocity ωref and the torsion angular velocity ωt, and calculates the torsion angular velocity ωt from the target torsion angular velocity ωref. A motor current command value Imca that follows is calculated. The gain unit 261 multiplies the difference Δω between the target torsion angular velocity ωref and the torsion angular velocity ωt calculated by the subtraction unit 164 by a gain Kv. The phase lag filter section has a phase lag filter, and performs filter processing using the phase lag filter on the output from the gain section 261 to calculate a motor current command value Imca.

第2実施形態の動作例は、速度制御部での動作が上記のように第1実施形態の動作例と異なるのみで、他の動作は同じである。 The operation example of the second embodiment differs from the operation example of the first embodiment only in the operation of the speed control section as described above, and the other operations are the same.

捩れ角制御部については、速度制御部を設けずに、比例補償、擬似積分補償及び微分補償の3つの補償を行う形で構成することもできる。例えば、図17に示される構成例(第3実施形態)のように、微分先行型PID(比例積分微分)制御(PI-D制御)の構成を採用し、この構成により、第1実施形態と略同等の目標値追従性を実現することができる。なお、捩れ角制御部の構成は、PI-D制御の構成に限られず、比例補償、擬似積分補償及び微分補償を行う構成であれば、比例微分先行型PID制御等の構成でも良い。 The torsion angle control section may be configured to perform three types of compensation: proportional compensation, pseudo-integral compensation, and differential compensation, without providing the speed control section. For example, as in the configuration example (third embodiment) shown in FIG. 17, a configuration of differential-first type PID (proportional-integral-derivative) control (PI-D control) is adopted, and with this configuration, the configuration is different from that of the first embodiment. Substantially equivalent target value followability can be achieved. Note that the configuration of the torsion angle control section is not limited to the configuration of PI-D control, but may be a configuration such as proportional differential prior type PID control as long as it performs proportional compensation, pseudo-integral compensation, and differential compensation.

図17に示される第3実施形態での捩れ角制御部は、目標捩れ角及び捩れ角に基づいて、PI-D制御によりモータ電流指令値を算出する。そのために、図9に示される第1実施形態での捩れ角制御部の構成例と比べると、捩れ角FB補償部143、捩れ角速度演算部144、並びに速度制御部160内の比例部161、ゲイン部162、擬似積分部163、減算部164及び加算部165の代わりに、比例部351、ゲイン部352及び355、擬似積分部353、微分部354、加算部356並びに減算部357を備える。比例部351にて比例補償を行い、ゲイン部352及び擬似積分部353にて擬似積分補償を行い、微分部354及びゲイン部355にて微分補償を行う。 The torsion angle control unit in the third embodiment shown in FIG. 17 calculates a motor current command value by PI-D control based on the target torsion angle and the torsion angle. Therefore, compared to the configuration example of the torsion angle control section in the first embodiment shown in FIG. In place of the section 162, pseudo-integration section 163, subtraction section 164, and addition section 165, a proportional section 351, gain sections 352 and 355, pseudo-integration section 353, differentiation section 354, addition section 356, and subtraction section 357 are provided. A proportional section 351 performs proportional compensation, a gain section 352 and a pseudo-integral section 353 perform pseudo-integral compensation, and a differential section 354 and a gain section 355 perform differential compensation.

減算部146にて算出される目標捩れ角Δθref”と捩れ角Δθの偏差Δθは比例部351及びゲイン部352に入力され、捩れ角Δθは捩れ角速度演算部144でなく微分部354に入力される。比例部351は、偏差Δθに対してゲインKpを乗算することにより比例補償を行う。ゲイン部352は、偏差ΔθにゲインKiを乗算し、その乗算結果に対して、擬似積分部353は擬似積分を行う。擬似積分では、擬似積分部163と同様の1次遅れの形式で表現される関数を使用しても良いし、他の形式の関数を使用しても良い。微分部354は、捩れ角Δθを微分し、その微分結果に対して、ゲイン部355にてゲインKdを乗算する。比例部351の出力と擬似積分部353の出力は加算部356にて加算され、その加算結果からゲイン部355の出力を減算部357にて減算し、減算結果がモータ電流指令値Imcaとして出力される。 The deviation Δθ 0 between the target torsion angle Δθref and the torsion angle Δθ calculated by the subtraction unit 146 is input to the proportional unit 351 and the gain unit 352, and the torsion angle Δθ is input to the differentiation unit 354 instead of the torsion angular velocity calculation unit 144. The proportional unit 351 performs proportional compensation by multiplying the deviation Δθ 0 by the gain Kp.The gain unit 352 multiplies the deviation Δθ 0 by the gain Ki, and applies the pseudo-integrator to the multiplication result. 353 performs pseudo-integration. In the pseudo-integration, a function expressed in a first-order lag format similar to that of the pseudo-integration section 163 may be used, or a function in another format may be used. 354 differentiates the torsion angle Δθ, and multiplies the differential result by a gain Kd in a gain unit 355.The output of the proportional unit 351 and the output of the pseudo-integrator 353 are added in an adder 356. A subtraction unit 357 subtracts the output of the gain unit 355 from the addition result, and the subtraction result is output as a motor current command value Imca.

第3実施形態の動作例は、第1実施形態の動作例と比べると、捩れ角制御部の動作が異なり、他は同じである。第3実施形態での捩れ角制御部の動作例を図18に示す。 The operation example of the third embodiment is different from the operation example of the first embodiment except for the operation of the torsion angle control section, and is otherwise the same. FIG. 18 shows an example of the operation of the twist angle control section in the third embodiment.

目標捩れ角Δθrefは入力制限部141に、捩れ角Δθは微分部354及び減算部146にそれぞれ入力される(ステップS41A)。 The target torsion angle Δθref is input to the input restriction section 141, and the torsion angle Δθ is input to the differentiating section 354 and the subtracting section 146 (step S41A).

入力制限部141及びレート制限部142は、第1実施形態の場合と同様の動作により目標捩れ角に対する制限処理を行い、目標捩れ角Δθref”が減算部146に加算入力され、減算部146にて偏差Δθが算出される(ステップS42~S44)。偏差Δθは比例部351及びゲイン部352に入力される。 The input limiting unit 141 and the rate limiting unit 142 perform a limiting process on the target torsional angle by the same operation as in the first embodiment, and the target torsional angle Δθref” is added and input to the subtracting unit 146. The deviation Δθ 0 is calculated (steps S42 to S44).The deviation Δθ 0 is input to the proportional section 351 and the gain section 352.

比例部351は、ゲインKpの乗算により偏差Δθに対して比例補償を行い、加算部356に出力する(ステップS48A)。ゲイン部352に入力された偏差Δθに対しては、ゲイン部352でのゲインKiの乗算及び擬似積分部353での擬似積分により擬似積分補償が行われ、加算部356に出力される(ステップS49A)。加算部356では、比例部351からの出力と擬似積分部353からの出力が加算される(ステップS50A)。 The proportional unit 351 performs proportional compensation for the deviation Δθ 0 by multiplying by the gain Kp, and outputs the result to the adding unit 356 (step S48A). For the deviation Δθ 0 input to the gain section 352, pseudo-integral compensation is performed by multiplication by the gain Ki in the gain section 352 and pseudo-integration in the pseudo-integration section 353, and the result is output to the addition section 356 (step S49A). In the addition section 356, the output from the proportional section 351 and the output from the pseudo integration section 353 are added (step S50A).

微分部354に入力された捩れ角Δθに対しては、微分部354での微分演算及びゲイン部355でのゲインKpの乗算により微分補償が行われ、減算部357に出力される(ステップS50B)。そして、減算部357にて、加算部356から出力された加算結果からゲイン部355の出力を減算することによりモータ電流指令値Imcaが算出され(ステップS50C)、出力制限部145に出力される。 Differential compensation is performed on the torsion angle Δθ inputted to the differentiator 354 by differential calculation in the differentiator 354 and multiplication by a gain Kp in the gain unit 355, and output to the subtractor 357 (step S50B). . Then, the subtraction unit 357 calculates the motor current command value Imca by subtracting the output of the gain unit 355 from the addition result output from the addition unit 356 (step S50C), and outputs it to the output restriction unit 145.

出力制限部145は、第1実施形態の場合と同様の動作により、モータ電流指令値Imcaの上下限値を制限し(ステップS51)、モータ電流指令値Imcとして出力する(ステップS52)。 The output limiter 145 limits the upper and lower limits of the motor current command value Imca by the same operation as in the first embodiment (step S51), and outputs it as the motor current command value Imc (step S52).

なお、図18におけるデータ入力及び演算等の順番は適宜変更可能である。 Note that the order of data input, calculation, etc. in FIG. 18 can be changed as appropriate.

第1及び第3実施形態での捩れ角制御部における擬似積分補償の割合を運転状況に応じて変更させるようにしても良い。擬似積分補償の割合を変更することにより、運転者の手感に対して、路面から伝わるSAT感(路面反力感)を適宜変更することができる。SAT感等の路面情報に関しては、路面状況を把握するために積極的に伝える、抵抗感を小さくするために抑えて伝える等、操舵感としてどの程度を運転者に伝えるかは、運転状況や運転者の好みに依存するところがある。よって、その伝える量を調整できるようにする。 The ratio of pseudo-integral compensation in the torsion angle control section in the first and third embodiments may be changed depending on the driving situation. By changing the ratio of pseudo-integral compensation, the SAT feeling (road surface reaction force feeling) transmitted from the road surface can be changed as appropriate with respect to the driver's hand feeling. Regarding road surface information such as SAT feeling, the amount of steering feeling to be communicated to the driver depends on the driving situation and driving, such as actively communicating it to understand the road surface condition, or suppressing it to reduce the feeling of resistance. It depends on the person's preference. Therefore, the amount of information to be transmitted can be adjusted.

上記の擬似積分補償の割合を変更する機能(以下、「補償変更機能」とする)を第3実施形態での捩れ角制御部に追加した場合の構成例(第4実施形態)を図19に示す。第4実施形態での捩れ角制御部では、目標捩れ角Δθref”と捩れ角Δθの偏差Δθに、積分ゲインであるゲインKiを乗算する前に補償変更フラグCfを乗算することにより、擬似積分補償の割合を変更する。図17に示される第3実施形態での捩れ角制御部の構成例と比べると、第4実施形態での捩れ角制御部では補償変更フラグ設定部471及び乗算部472が追加されており、減算部146から出力される偏差Δθに補償変更フラグ設定部471から出力される補償変更フラグCfを乗算部472にて乗算し、その乗算結果がゲイン部352に入力される。 FIG. 19 shows a configuration example (fourth embodiment) in which the function of changing the ratio of pseudo-integral compensation described above (hereinafter referred to as "compensation change function") is added to the torsion angle control section in the third embodiment. show. In the torsion angle control section in the fourth embodiment, the deviation Δθ 0 between the target torsion angle Δθref and the torsion angle Δθ is multiplied by the compensation change flag Cf before being multiplied by the gain Ki, which is an integral gain, so that the pseudo-integral Change the compensation ratio.Compared with the configuration example of the torsion angle control unit in the third embodiment shown in FIG. is added, the deviation Δθ 0 output from the subtraction unit 146 is multiplied by the compensation change flag Cf output from the compensation change flag setting unit 471 in the multiplication unit 472, and the multiplication result is input to the gain unit 352. Ru.

補償変更フラグ設定部471では、補償変更フラグCfに所望の値を設定する。例えば、図20に示されるようなレベルメーターを設け、運転者がレベルメーターにてレベルを変えることにより、路面からのSAT感を調整できるようにする。図20において、「HIGH」はSAT感が強くなり、「LOW」はSAT感が弱くなることを示しており、「HIGH」では補償変更フラグCfに0に近い値(最小で0)を設定し、「LOW」では大きな値を設定する。運転者は、SAT感を変えたい場合、レベルメーターのレベルを所望のレベルに設定し、「SET」ボタンを押下する。「SET」ボタンの押下により、設定されたレベルに対応して補償変更フラグCfに値が設定され、SAT感が変わる。「SET」ボタンではなく、「CANCEL」ボタンを押下した場合は、設定したレベルはキャンセルされ、元のレベルに戻る。なお、「SET」ボタン及び「CANCEL」ボタンをなくし、レベルを設定した時点で補償変更フラグCfの値を変更し、SAT感を変えるようにしても良い。 The compensation change flag setting unit 471 sets the compensation change flag Cf to a desired value. For example, a level meter as shown in FIG. 20 is provided so that the driver can adjust the SAT feeling from the road surface by changing the level with the level meter. In FIG. 20, "HIGH" indicates that the SAT feeling becomes stronger, "LOW" indicates that the SAT feeling becomes weaker, and "HIGH" indicates that the compensation change flag Cf is set to a value close to 0 (minimum 0). , "LOW" sets a large value. If the driver wants to change the SAT feeling, he sets the level on the level meter to the desired level and presses the "SET" button. By pressing the "SET" button, a value is set in the compensation change flag Cf corresponding to the set level, and the SAT feeling changes. If you press the "CANCEL" button instead of the "SET" button, the set level is canceled and you return to the original level. Note that the SAT feeling may be changed by eliminating the "SET" button and the "CANCEL" button and changing the value of the compensation change flag Cf at the time the level is set.

第4実施形態の動作例は、第3実施形態の動作例と比べると、捩れ角制御部の動作が異なり、他は同じである。第4実施形態での捩れ角制御部の動作例を図21に示す。 The operation example of the fourth embodiment is different from the operation example of the third embodiment except for the operation of the torsion angle control section, and is otherwise the same. FIG. 21 shows an example of the operation of the twist angle control section in the fourth embodiment.

第4実施形態では、比例補償(ステップS48A)までは第3実施形態と同じ動作を行い、減算部146にて算出された偏差Δθはゲイン部352ではなく、乗算部472に入力される。乗算部472では、補償変更フラグ設定部471で設定された補償変更フラグCfが偏差Δθに乗算され、乗算結果がゲイン部352に入力される(ステップS48B)。それ以降の動作は第3実施形態と同じである(ステップS49A~)。なお、図18の場合と同様に、図21におけるデータ入力及び演算等の順番も適宜変更可能である。 In the fourth embodiment, the same operation as in the third embodiment is performed up to proportional compensation (step S48A), and the deviation Δθ 0 calculated by the subtraction unit 146 is input to the multiplication unit 472 instead of the gain unit 352. In the multiplier 472, the deviation Δθ 0 is multiplied by the compensation change flag Cf set by the compensation change flag setting unit 471, and the multiplication result is input to the gain unit 352 (step S48B). The subsequent operations are the same as in the third embodiment (step S49A~). Note that, as in the case of FIG. 18, the order of data input, calculation, etc. in FIG. 21 can be changed as appropriate.

第4実施形態では運転者の設定により補償変更フラグCfの値を変更し、SAT感を変更しているが、操舵トルク等の運転状況を示す変数に連動して補償変更フラグCfの値を変更するようにしても良い。変数に対する補償変更フラグCfの特性を予め定義することにより、自動的にSAT感を変更できるようになる。 In the fourth embodiment, the value of the compensation change flag Cf is changed according to the driver's settings to change the SAT feeling, but the value of the compensation change flag Cf is changed in conjunction with variables indicating driving conditions such as steering torque. You may also do this. By predefining the characteristics of the compensation change flag Cf for variables, it becomes possible to automatically change the SAT feeling.

第4実施形態では、補償変更フラグCfを乗算する乗算部472を、ゲイン部352の前段に設けているが、擬似積分補償の割合を変更できれば良いので、ゲイン部352の後段又は擬似積分部353の後段に設けても良い。 In the fourth embodiment, the multiplier 472 that multiplies the compensation change flag Cf is provided at the front stage of the gain unit 352, but since it is sufficient if the ratio of pseudo-integral compensation can be changed, It may be provided at the later stage.

また、第4実施形態では第3実施形態での捩れ角制御部に補償変更機能を追加しているが、第1実施形態での捩れ角制御部に補償変更機能を追加することも可能である。第1実施形態での捩れ角制御部に補償変更機能を追加する場合は、速度制御部160内のゲイン部162の前段に補償変更フラグCfを乗算する乗算部を設け、目標捩れ角速度ωrefと捩れ角速度ωtとの差分Δωに補償変更フラグCfを乗算し、その乗算結果をゲイン部162に入力することになる。乗算部をゲイン部162の後段又は擬似積分部163の後段に設けても良い。 Further, in the fourth embodiment, a compensation change function is added to the torsion angle control section in the third embodiment, but it is also possible to add a compensation change function to the torsion angle control section in the first embodiment. . When adding a compensation change function to the torsion angle control section in the first embodiment, a multiplication section that multiplies the compensation change flag Cf is provided before the gain section 162 in the speed control section 160, and The difference Δω from the angular velocity ωt is multiplied by the compensation change flag Cf, and the multiplication result is input to the gain section 162. The multiplication section may be provided after the gain section 162 or after the pseudo-integration section 163.

ここで、路面からの反力が発生した場合の擬似積分補償による効果とそれによる操舵感への影響について、シミュレーション結果を基に説明する。 Here, the effect of pseudo-integral compensation when a reaction force from the road surface occurs and its influence on the steering feel will be explained based on simulation results.

シミュレーションでは、路面からの反力を簡易的に模擬するために、インターミディエイトシャフトに、図22(A)に示されるような、片振幅が5Nmで、周波数が0.1Hzから2Hzへと徐々に変化するスイープ信号のトルク(以下、「インタミシャフトトルク」とする)をかけ、擬似積分補償がある場合とない場合の操舵トルク(トーションバートルク)の変化の様子を調べた。また、操舵角を0degで保持した状態で固定とするために、目標操舵トルクは0Nmで固定とした。擬似積分補償は、遮断周波数が1Hzの1次遅れとゲインを用いて行った。 In the simulation, in order to simply simulate the reaction force from the road surface, the intermediate shaft was gradually increased in frequency from 0.1 Hz to 2 Hz, with a single amplitude of 5 Nm, as shown in Fig. 22(A). We applied a varying sweep signal torque (hereinafter referred to as "intermediate shaft torque") to examine how the steering torque (torsion bar torque) changes with and without pseudo-integral compensation. Further, in order to keep the steering angle fixed at 0 degrees, the target steering torque was fixed at 0 Nm. Pseudo-integral compensation was performed using a first-order delay with a cutoff frequency of 1 Hz and a gain.

シミュレーション結果を図22(B)に示す。図22(B)において、横軸は時間[sec]、縦軸は操舵トルク[Nm]であり、擬似積分補償がある場合の操舵トルクを太線で、擬似積分補償がない場合の操舵トルクを破線で示している。目標操舵トルクを細線で示しているが、本シミュレーションでは目標操舵トルクは0Nmで固定としたので、横軸と重なっている。また、比較のために、擬似積分補償の代わりに純積分による補償を行った場合の操舵トルクを一点鎖線で示す。図22(B)を見ると、破線で示される波形の振幅が他より大きくなっており、擬似積分補償がない場合、インタミシャフトトルクの影響が操舵トルクに反映されやすい(操舵トルクに出やすい)ことがわかる。それに対して、太線で示される波形の振幅は小さくなっており、擬似積分補償がある場合、擬似積分補償がない場合に比べて、操舵トルクに対するインタミシャフトトルクの影響が低減されていることがわかる。また、インタミシャフトトルクの影響は、インタミシャフトトルクの周波数が小さい程、低減されており、路面反力の情報が運転者に操舵感として適度に伝えられていることがわかる。純積分による補償の場合は、インタミシャフトトルクの周波数が小さい程、操舵トルクが0Nmに近くなっており、路面反力の情報が運転者に操舵感として伝わりにくくなっており、このことが逆に違和感として感じられるおそれがある。 The simulation results are shown in FIG. 22(B). In FIG. 22(B), the horizontal axis is time [sec] and the vertical axis is steering torque [Nm]. The thick line indicates the steering torque with pseudo-integral compensation, and the broken line indicates the steering torque without pseudo-integral compensation. It is shown in The target steering torque is shown by a thin line, but in this simulation, the target steering torque was fixed at 0 Nm, so it overlaps with the horizontal axis. For comparison, the steering torque when pure integral compensation is performed instead of pseudo-integral compensation is shown by a dashed-dotted line. Looking at FIG. 22(B), the amplitude of the waveform indicated by the broken line is larger than the others, and if there is no pseudo-integral compensation, the influence of the intermediate shaft torque is likely to be reflected in the steering torque (easily reflected in the steering torque). I understand that. On the other hand, the amplitude of the waveform indicated by the thick line is smaller, indicating that the influence of intermittent shaft torque on steering torque is reduced when there is pseudo-integral compensation compared to when there is no pseudo-integral compensation. . Furthermore, the influence of the intermittent shaft torque is reduced as the frequency of the intermittent shaft torque becomes smaller, and it can be seen that information on the road reaction force is appropriately conveyed to the driver as a steering feeling. In the case of compensation using pure integrals, the smaller the frequency of the intermittent shaft torque, the closer the steering torque is to 0Nm, making it difficult for information on road reaction force to be transmitted to the driver as a steering feeling. There is a possibility that it may be felt as a sense of discomfort.

図20に示されるようなレベルメーターを使用した場合、レベルを「HIGH」に近づけると、本シミュレーションでの破線(擬似積分補償がない場合)の設定に近づき、路面反力の情報が運転者に操舵感として伝わり易くなる。レベルを「LOW」に近づけると、本シミュレーションでの太線(擬似積分補償がある場合)の設定となっていき、路面反力の情報が運転者に操舵感として伝わりにくくなる。 When using a level meter as shown in Figure 20, as the level approaches "HIGH", it approaches the setting of the broken line in this simulation (in the case of no pseudo-integral compensation), and road reaction force information becomes available to the driver. This becomes easier to convey as a steering feeling. When the level approaches "LOW", the setting becomes a thick line in this simulation (when there is pseudo-integral compensation), and it becomes difficult for information on road reaction force to be transmitted to the driver as a steering feeling.

第1~第4実施形態での捩れ角制御部から出力されるモータ電流指令値Imcに、従来のEPSにおいて操舵トルクに基づいて演算される電流指令値(以下、「アシスト電流指令値」とする)を、例えば、図2に示される電流指令値演算部31から出力される電流指令値Iref1又は電流指令値Iref1に補償信号CMを加算した電流指令値Iref2等を加算しても良い。 The motor current command value Imc output from the torsion angle control unit in the first to fourth embodiments is combined with the current command value (hereinafter referred to as "assist current command value") calculated based on the steering torque in the conventional EPS. ) may be added, for example, to the current command value Iref1 output from the current command value calculation unit 31 shown in FIG. 2, or the current command value Iref2 obtained by adding the compensation signal CM to the current command value Iref1.

第1実施形態に対して、上記の内容を適用した構成例(第5実施形態)を図23に示す。アシスト制御部500は、電流指令値演算部31、又は、電流指令値演算部31、補償信号生成部34及び加算部32Aから構成される。アシスト制御部500から出力されるアシスト電流指令値Iac(図2における電流指令値Iref1又はIref2に相当)と、捩れ角制御部140から出力されるモータ電流指令値Imcは、加算部580で加算され、加算結果である電流指令値Icは電流制限部590に入力され、最大電流を制限された電流指令値Icmに基づいてモータを駆動し、電流制御が実施される。 FIG. 23 shows a configuration example (fifth embodiment) in which the above content is applied to the first embodiment. The assist control section 500 includes a current command value calculation section 31 or a current command value calculation section 31, a compensation signal generation section 34, and an addition section 32A. The assist current command value Iac (corresponding to the current command value Iref1 or Iref2 in FIG. 2) output from the assist control section 500 and the motor current command value Imc output from the torsion angle control section 140 are added by an adding section 580. , the current command value Ic that is the addition result is input to the current limiting section 590, and current control is performed by driving the motor based on the current command value Icm with the maximum current limited.

第1~第5実施形態での目標操舵トルク生成部120において、コストや処理時間を重視する場合等では、基本マップ部121、ダンパ演算部及びヒステリシス補正部124の内の少なくとも1つを残して、他を省略しても良い。基本マップ部121を省略する場合、加算部126も省略可能で、ダンパ演算部を省略する場合、微分部122及び加算部127も省略可能で、ヒステリシス補正部124を省略する場合、右切り/左切り判定部110及び加算部127も省略可能である。また、基本マップ部121の前段又は後段に位相補償を行なう位相補償部128を挿入しても良い。つまり、図5中の破線で囲まれた領域Rの構成を、図24(A)又は(B)に示されるような構成にしても良い。位相補償部128において、位相補償として位相進み補償を設定し、例えば、分子のカットオフ周波数を1.0Hz、分母のカットオフ周波数を1.3Hzとした1次フィルタで位相進み補償を行う場合、スッキリしたフィールを実現することができる。目標操舵トルク生成部に関しては、操舵角に基づいた構成であるならば、上述の構成に限られない。 In the target steering torque generation unit 120 in the first to fifth embodiments, if cost or processing time is important, at least one of the basic map unit 121, damper calculation unit, and hysteresis correction unit 124 may be left out. , others may be omitted. When the basic map section 121 is omitted, the addition section 126 can also be omitted; when the damper calculation section is omitted, the differentiation section 122 and the addition section 127 can also be omitted; when the hysteresis correction section 124 is omitted, the right cut/left cut The cut determination section 110 and addition section 127 can also be omitted. Further, a phase compensation section 128 that performs phase compensation may be inserted before or after the basic map section 121. That is, the configuration of the region R surrounded by the broken line in FIG. 5 may be configured as shown in FIG. 24(A) or (B). In the phase compensation unit 128, when phase lead compensation is set as phase compensation and the phase lead compensation is performed using a first-order filter with a numerator cutoff frequency of 1.0 Hz and a denominator cutoff frequency of 1.3 Hz, for example, A refreshing feel can be achieved. The target steering torque generation section is not limited to the above-mentioned configuration as long as it is configured based on the steering angle.

図1及び図3では本発明をコラム型EPSに適用しているが、本発明はコラム型等の上流型に限られず、ラック&ピニオン等の下流型EPSにも適用可能である。更に、目標捩れ角に基づくフィードバック制御を行うということでは、トーションバー(バネ定数任意)及び捩れ角検出用のセンサを少なくとも備えるステアバイワイヤ(SBW)反力装置等にも適用可能である。本発明を、トーションバーを備えたSBW反力装置に適用した場合の実施形態(第6実施形態)について説明する。 Although the present invention is applied to a column-type EPS in FIGS. 1 and 3, the present invention is not limited to upstream-type EPS such as column-type, but can also be applied to downstream-type EPS such as rack and pinion. Furthermore, by performing feedback control based on the target torsion angle, it is also applicable to a steer-by-wire (SBW) reaction force device, etc., which includes at least a torsion bar (with an arbitrary spring constant) and a sensor for detecting the torsion angle. An embodiment (sixth embodiment) in which the present invention is applied to an SBW reaction force device including a torsion bar will be described.

まずは、SBW反力装置を含むSBWシステム全体について説明する。図25はSBWシステムの構成例を、図1に示される電動パワーステアリング装置の一般的な構成に対応させて示した図である。なお、同一構成には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。 First, the entire SBW system including the SBW reaction device will be explained. FIG. 25 is a diagram showing an example of the configuration of the SBW system in correspondence with the general configuration of the electric power steering device shown in FIG. 1. In FIG. Note that the same configurations are denoted by the same reference numerals, and detailed explanations will be omitted.

SBWシステムは、ユニバーサルジョイント4aにてコラム軸2と機械的に結合されるインターミディエイトシャフトがなく、ハンドル1の操作を電気信号によって操向車輪8L,8R等からなる転舵機構に伝えるシステムである。図25に示されるように、SBWシステムは反力装置60及び駆動装置70を備え、コントロールユニット(ECU)50が両装置の制御を行う。反力装置60は、舵角センサ14にて操舵角θhの検出を行うと同時に、操向車輪8L,8Rから伝わる車両の運動状態を反力トルクとして運転者に伝達する。反力トルクは、反力用モータ61により生成される。なお、SBWシステムの中には反力装置内にトーションバーを有さないタイプもあるが、本発明を適用するSBWシステムはトーションバーを有するタイプであり、トルクセンサ10にて操舵トルクTsを検出する。また、角度センサ74が、反力用モータ61のモータ角θmを検出する。駆動装置70は、運転者によるハンドル1の操舵に合わせて、駆動用モータ71を駆動し、その駆動力を、ギア72を介してピニオンラック機構5に付与し、タイロッド6a,6bを経て、操向車輪8L,8Rを転舵する。ピニオンラック機構5の近傍には角度センサ73が配置されており、操向車輪8L,8Rの転舵角θtを検出する。ECU50は、反力装置60及び駆動装置70を協調制御するために、両装置から出力される操舵角θhや転舵角θt等の情報に加え、車速センサ12からの車速Vs等を基に、反力用モータ61を駆動制御する電圧制御指令値Vref1及び駆動用モータ71を駆動制御する電圧制御指令値Vref2を生成する。 The SBW system does not have an intermediate shaft that is mechanically connected to the column shaft 2 at the universal joint 4a, and is a system in which the operation of the handle 1 is transmitted to the steering mechanism consisting of the steering wheels 8L, 8R, etc. by electric signals. . As shown in FIG. 25, the SBW system includes a reaction force device 60 and a drive device 70, and a control unit (ECU) 50 controls both devices. The reaction force device 60 detects the steering angle θh using the steering angle sensor 14, and at the same time transmits the motion state of the vehicle transmitted from the steered wheels 8L and 8R to the driver as a reaction torque. The reaction torque is generated by the reaction motor 61. Note that some SBW systems do not have a torsion bar in the reaction device, but the SBW system to which the present invention is applied is a type that has a torsion bar, and the torque sensor 10 detects the steering torque Ts. do. Further, the angle sensor 74 detects the motor angle θm of the reaction force motor 61. The drive device 70 drives a drive motor 71 in accordance with the driver's steering of the steering wheel 1, and applies the driving force to the pinion rack mechanism 5 through a gear 72, and then through tie rods 6a and 6b. Turn the direction wheels 8L and 8R. An angle sensor 73 is arranged near the pinion rack mechanism 5, and detects the turning angle θt of the steered wheels 8L, 8R. In order to cooperatively control the reaction force device 60 and the drive device 70, the ECU 50 uses information such as the steering angle θh and turning angle θt outputted from both devices, as well as the vehicle speed Vs from the vehicle speed sensor 12, to A voltage control command value Vref1 for driving and controlling the reaction motor 61 and a voltage control command value Vref2 for driving and controlling the driving motor 71 are generated.

このようなSBWシステムに本発明を適用した第6実施形態の構成について説明する。 The configuration of a sixth embodiment in which the present invention is applied to such an SBW system will be described.

図26は第6実施形態の構成を示すブロック図である。第6実施形態は、捩れ角Δθに対する制御(以下、「捩れ角制御」とする)と、転舵角θtに対する制御(以下、「転舵角制御」とする)を行い、反力装置を捩れ角制御で制御し、駆動装置を転舵角制御で制御する。なお、駆動装置は他の制御方法で制御しても良い。 FIG. 26 is a block diagram showing the configuration of the sixth embodiment. The sixth embodiment controls the torsion angle Δθ (hereinafter referred to as "torsion angle control") and controls the steering angle θt (hereinafter referred to as "steering angle control"), and twists the reaction force device. It is controlled by angle control, and the drive device is controlled by steering angle control. Note that the drive device may be controlled using other control methods.

捩れ角制御では、第1実施形態と同様の構成及び動作により、捩れ角Δθが、操舵角θh等を用いて目標操舵トルク生成部120及び変換部130を経て算出される目標捩れ角Δθrefに追従するような制御を行う。モータ角θmは角度センサ74で検出され、モータ角速度ωmは、角速度演算部951にてモータ角θmを微分することにより算出される。転舵角θtは角度センサ73で検出される。また、第1実施形態ではEPS操舵系/車両系100内の処理として詳細な説明は行われていないが、電流制御部180は、図2に示される減算部32B、PI制御部35、PWM制御部36及びインバータ37と同様の構成及び動作により、捩れ角制御部140から出力されるモータ電流指令値Imc及びモータ電流検出器190で検出される反力用モータ61の電流値Imrに基づいて、反力用モータ61を駆動して、電流制御を行う。 In the torsion angle control, the torsion angle Δθ follows the target torsion angle Δθref calculated via the target steering torque generation unit 120 and the conversion unit 130 using the steering angle θh etc. using the same configuration and operation as the first embodiment. control. The motor angle θm is detected by the angle sensor 74, and the motor angular velocity ωm is calculated by differentiating the motor angle θm by the angular velocity calculating section 951. The steering angle θt is detected by an angle sensor 73. Further, in the first embodiment, detailed explanation is not provided as processing within the EPS steering system/vehicle system 100, but the current control section 180 includes the subtraction section 32B, the PI control section 35, and the PWM control shown in FIG. With the same configuration and operation as the section 36 and the inverter 37, based on the motor current command value Imc output from the torsion angle control section 140 and the current value Imr of the reaction force motor 61 detected by the motor current detector 190, The reaction force motor 61 is driven to perform current control.

転舵角制御では、目標転舵角生成部910にて操舵角θhに基づいて目標転舵角θtrefが生成され、目標転舵角θtrefは転舵角θtと共に転舵角制御部920に入力され、転舵角制御部920にて、転舵角θtが目標転舵角θtrefとなるようなモータ電流指令値Imctが演算される。そして、モータ電流指令値Imct及びモータ電流検出器940で検出される駆動用モータ71の電流値Imdに基づいて、電流制御部930が、電流制御部160と同様の構成及び動作により、駆動用モータ71を駆動して、電流制御を行う。 In the turning angle control, a target turning angle θtref is generated based on the steering angle θh in a target turning angle generation unit 910, and the target turning angle θtref is input to the turning angle control unit 920 together with the turning angle θt. The steering angle control unit 920 calculates a motor current command value Imct such that the steering angle θt becomes the target steering angle θtref. Then, based on the motor current command value Imct and the current value Imd of the drive motor 71 detected by the motor current detector 940, the current control unit 930 controls the drive motor 71 with the same configuration and operation as the current control unit 160. 71 to perform current control.

目標転舵角生成部910の構成例を図27に示す。目標転舵角生成部910は、制限部931、レート制限部932及び補正部933を備える。 FIG. 27 shows a configuration example of the target turning angle generation section 910. The target turning angle generation section 910 includes a restriction section 931, a rate restriction section 932, and a correction section 933.

制限部931は、操舵角θhの上下限値を制限して、操舵角θh1を出力する。捩れ角制御部内の入力制限部141及び出力制限部145と同様に、操舵角θhに対する上限値及び下限値を予め設定して制限をかける。 The limiting unit 931 limits the upper and lower limits of the steering angle θh and outputs the steering angle θh1. Similar to the input limiting section 141 and the output limiting section 145 in the torsion angle control section, an upper limit value and a lower limit value for the steering angle θh are set in advance to apply a limit.

レート制限部932は、操舵角の急変を回避するために、操舵角θh1の変化量に対して制限値を設定して制限をかけ、操舵角θh2を出力する。例えば、1サンプル前の操舵角θh2と現サンプルでの操舵角θh1との差分を変化量とし、その変化量の絶対値が所定の値(制限値)より大きい場合、変化量の絶対値が制限値となるように、操舵角θh1を加減算し、操舵角θh2として出力し、制限値以下の場合は、操舵角θh1をそのまま操舵角θh2として出力する。なお、変化量の絶対値に対して制限値を設定するのではなく、変化量に対して上限値及び下限値を設定して制限をかけるようにしても良く、変化量ではなく変化率や差分率に対して制限をかけるようにしても良い。 In order to avoid sudden changes in the steering angle, the rate limiting unit 932 sets a limit value to limit the amount of change in the steering angle θh1, and outputs the steering angle θh2. For example, if the difference between the steering angle θh2 of one sample before and the steering angle θh1 of the current sample is the amount of change, and the absolute value of the amount of change is larger than a predetermined value (limit value), the absolute value of the amount of change is the limit value. The steering angle θh1 is added or subtracted so that the steering angle θh1 becomes the value, and is output as the steering angle θh2. If the steering angle θh1 is less than the limit value, the steering angle θh1 is output as is as the steering angle θh2. Note that instead of setting a limit value for the absolute value of the amount of change, it is also possible to set an upper limit value and a lower limit value for the amount of change. A limit may be placed on the rate.

補正部933は、操舵角θh2を補正して、目標転舵角θtrefを出力する。例えば、目標操舵トルク生成部120内の基本マップ部121のように、操舵角θh2の大きさ|θh2|に対する目標転舵角θtrefの特性を定義したマップを用いて、操舵角θh2より目標転舵角θtrefを求める。或いは、単純に、操舵角θh2に所定のゲインを乗算することにより、目標転舵角θtrefを求めるようにしても良い。 The correction unit 933 corrects the steering angle θh2 and outputs the target turning angle θtref. For example, like the basic map section 121 in the target steering torque generation section 120, a map that defines the characteristics of the target turning angle θtref with respect to the magnitude of the steering angle θh2 |θh2| Find the angle θtref. Alternatively, the target turning angle θtref may be obtained by simply multiplying the steering angle θh2 by a predetermined gain.

転舵角制御部920の構成例を図28に示す。転舵角制御部920は、転舵角フィードバック(FB)補償部921、転舵角速度演算部922、速度制御部923、出力制限部926及び減算部927を備え、目標転舵角θtref及び転舵角θtに基づいてモータ電流指令値Imctを演算する。 A configuration example of the steering angle control section 920 is shown in FIG. 28. The steering angle control section 920 includes a steering angle feedback (FB) compensating section 921, a steering angular velocity calculation section 922, a speed control section 923, an output limiting section 926, and a subtracting section 927, and includes a steering angle feedback (FB) compensating section 921, a steering angular velocity calculation section 922, a speed control section 923, an output limiting section 926, and a subtracting section 927. A motor current command value Imct is calculated based on the angle θt.

転舵角FB補償部921は、減算部927で算出される目標転舵角θtrefと転舵角θtの偏差Δθtに対して、捩れ角制御部140内の捩れ角FB補償部143と同様の動作により、目標転舵角θtrefに転舵角θtが追従するような目標転舵角速度ωtrefを算出する。目標転舵角速度ωtrefは速度制御部923に入力される。 The steering angle FB compensator 921 performs a calculation similar to the torsion angle FB compensator 143 in the torsion angle controller 140 for the deviation Δθt 0 between the target steering angle θtref and the steering angle θt calculated by the subtraction unit 927. Through the operation, a target turning angular velocity ωtref is calculated such that the turning angle θt follows the target turning angle θtref. The target turning angular velocity ωtref is input to the speed control section 923.

転舵角速度演算部922は、捩れ角制御部140内の捩れ角速度演算部144と同様の動作により、転舵角θtから転舵角速度ωttを算出する。転舵角速度ωttは速度制御部923に入力される。 The steering angular velocity calculation unit 922 calculates the steering angular velocity ωtt from the steering angle θt by the same operation as the torsion angular velocity calculation unit 144 in the torsion angle control unit 140. The steering angular velocity ωtt is input to the speed control section 923.

速度制御部923は、I-P制御(比例先行型PI制御)により、目標転舵角速度ωtrefに転舵角速度ωttが追従するようなモータ電流指令値Imctaを算出する。減算部928で目標転舵角速度ωtrefと転舵角速度ωttとの差分(ωtref-ωtt)を算出し、その差分を、ゲインKtiを有する積分部924にて積分し、積分結果は減算部929に加算入力される。転舵角速度ωttは比例部925にも入力され、ゲインKtpによる比例処理を施され、減算部929に減算入力される。減算部929での減算結果がモータ電流指令値Imctaとして出力される。 The speed control unit 923 calculates a motor current command value Imcta such that the turning angular velocity ωtt follows the target turning angular velocity ωtref by IP control (proportional advance type PI control). A subtraction unit 928 calculates the difference (ωtref−ωtt) between the target turning angular velocity ωtref and the turning angular velocity ωtt, the difference is integrated by an integration unit 924 having a gain Kti, and the integration result is added to a subtraction unit 929. is input. The steering angular velocity ωtt is also input to a proportional section 925, subjected to proportional processing using a gain Ktp, and subtracted and input to a subtracting section 929. The result of subtraction by subtractor 929 is output as motor current command value Imcta.

出力制限部926は、モータ電流指令値Imctaの上下限値を制限して、モータ電流指令値Imctを出力する。捩れ角制御部内の入力制限部141及び出力制限部145と同様に、モータ電流指令値Imctaに対する上限値及び下限値を予め設定して制限をかける。 Output limiting section 926 limits the upper and lower limits of motor current command value Imcta and outputs motor current command value Imct. Similar to the input limiting section 141 and the output limiting section 145 in the torsion angle control section, the motor current command value Imcta is limited by setting an upper limit value and a lower limit value in advance.

このような構成において、第6実施形態の動作例を図29のフローチャートを参照して説明する。 In such a configuration, an example of the operation of the sixth embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. 29.

動作を開始すると、角度センサ73は転舵角θtを検出し、角度センサ74はモータ角θmを検出し(ステップS110)、転舵角θtは転舵角制御部920に、モータ角θmは角速度演算部951にそれぞれ入力される。 When the operation starts, the angle sensor 73 detects the steering angle θt, the angle sensor 74 detects the motor angle θm (step S110), the steering angle θt is sent to the steering angle control unit 920, and the motor angle θm is sent to the angular velocity. Each is input to the calculation unit 951.

角速度演算部951は、モータ角θmを微分してモータ角速度ωmを算出し、右切り/左切り判定部110に出力する(ステップS120)。 The angular velocity calculation unit 951 calculates the motor angular velocity ωm by differentiating the motor angle θm, and outputs it to the right-turn/left-turn determination unit 110 (step S120).

その後、目標操舵トルク生成部120において、図11に示されるステップS10~S60と同様の動作を実行し、反力用モータ61を駆動し、電流制御を実施する(ステップS130~S170)。 Thereafter, the target steering torque generation unit 120 executes operations similar to steps S10 to S60 shown in FIG. 11, drives the reaction force motor 61, and performs current control (steps S130 to S170).

一方、転舵角制御においては、目標転舵角生成部910が操舵角θhを入力し、操舵角θhは制限部931に入力される。制限部931は、予め設定された上限値及び下限値により操舵角θhの上下限値を制限し(ステップS180)、操舵角θh1としてレート制限部932に出力する。レート制限部932は、予め設定された制限値により操舵角θh1の変化量に対して制限をかけ(ステップS190)、操舵角θh2として補正部933に出力する。補正部933は、操舵角θh2を補正して目標転舵角θtrefを求め(ステップS200)、転舵角制御部920に出力する。 On the other hand, in the steering angle control, the target steering angle generation unit 910 inputs the steering angle θh, and the steering angle θh is input to the restriction unit 931. The limiting unit 931 limits the upper and lower limits of the steering angle θh using preset upper and lower limits (step S180), and outputs it to the rate limiting unit 932 as the steering angle θh1. The rate limiting unit 932 limits the amount of change in the steering angle θh1 using a preset limit value (step S190), and outputs it to the correcting unit 933 as a steering angle θh2. The correction unit 933 corrects the steering angle θh2 to obtain a target turning angle θtref (step S200), and outputs it to the turning angle control unit 920.

転舵角θt及び目標転舵角θtrefを入力した転舵角制御部920は、減算部927にて目標転舵角θtrefから転舵角θtを減算することにより、偏差Δθtを算出する(ステップS210)。偏差Δθtは転舵角FB補償部921に入力され、転舵角FB補償部921は、偏差Δθtに補償値を乗算することにより偏差Δθtを補償し(ステップS220)、目標転舵角速度ωtrefを速度制御部923に出力する。転舵角速度演算部922は転舵角θtを入力し、転舵角θtに対する微分演算により転舵角速度ωttを算出し(ステップS230)、速度制御部923に出力する。速度制御部923は、I-P制御によりモータ電流指令値Imctaを算出し(ステップS240)、出力制限部926に出力する。出力制限部926は、予め設定された上限値及び下限値によりモータ電流指令値Imctaの上下限値を制限し(ステップS250)、モータ電流指令値Imctとして出力する(ステップS260)。 The steering angle control unit 920 that has input the steering angle θt and the target steering angle θtref calculates the deviation Δθt 0 by subtracting the steering angle θt from the target steering angle θtref in the subtraction unit 927 (step S210). The deviation Δθt 0 is input to the steering angle FB compensation unit 921, and the steering angle FB compensation unit 921 compensates for the deviation Δθt 0 by multiplying the deviation Δθt 0 by the compensation value (step S220), and sets the target steering angular velocity. ωtref is output to the speed control section 923. The steering angular velocity calculation unit 922 inputs the steering angle θt, calculates the steering angular velocity ωtt by differential calculation with respect to the steering angle θt (step S230), and outputs it to the speed control unit 923. The speed control unit 923 calculates the motor current command value Imcta by IP control (step S240), and outputs it to the output restriction unit 926. The output limiter 926 limits the upper and lower limits of the motor current command value Imcta using preset upper and lower limits (step S250), and outputs it as the motor current command value Imct (step S260).

モータ電流指令値Imctは電流制御部930に入力され、電流制御部930は、モータ電流指令値Imct及びモータ電流検出器940で検出された駆動用モータ71の電流値Imdに基づいて、駆動用モータ71を駆動し、電流制御を実施する(ステップS270)。 The motor current command value Imct is input to the current control unit 930, and the current control unit 930 controls the drive motor 71 based on the motor current command value Imct and the current value Imd of the drive motor 71 detected by the motor current detector 940. 71 to perform current control (step S270).

なお、図29におけるデータ入力及び演算等の順番は適宜変更可能である。また、転舵角制御部920内の速度制御部923は、I-P制御ではなく、PI制御、P(比例)制御、PID制御、PI-D制御等、実現可能で、P、I及びDのいずれかの制御を用いていれば良く、更に、転舵角制御部920での追従制御は、一般的に用いられている制御構造で行っても良い。転舵角制御部920については、目標角度(ここでは目標転舵角θtref)に対して実角度(ここでは転舵角θt)が追従する制御構成であれば、車両用装置に用いられている制御構成に限定されず、例えば、産業用位置決め装置や産業用ロボット等に用いられている制御構成を適用しても良い。 Note that the order of data input, calculation, etc. in FIG. 29 can be changed as appropriate. In addition, the speed control section 923 in the steering angle control section 920 can realize PI control, P (proportional) control, PID control, PI-D control, etc. instead of IP control. Any one of the following controls may be used, and furthermore, the follow-up control in the turning angle control section 920 may be performed using a commonly used control structure. The steering angle control unit 920 can be used in a vehicle device as long as it has a control configuration in which the actual angle (here, the steering angle θt) follows the target angle (here, the target steering angle θtref). The present invention is not limited to the control configuration, and for example, a control configuration used in industrial positioning devices, industrial robots, etc. may be applied.

第6実施形態では、図25に示されるように、1つのECU50で反力装置60及び駆動装置70の制御を行っているが、反力装置60用のECUと駆動装置70用のECUをそれぞれ設けても良い。この場合、ECU同士は通信によりデータの送受信を行うことになる。また、図25に示されるSBWシステムは反力装置60と駆動装置70の間には機械的な結合を持たないが、システムに異常が発生した場合に、コラム軸2と転舵機構をクラッチ等で機械的に結合する機械的トルク伝達機構を備えるSBWシステムにも、本発明は適用可能である。このようなSBWシステムでは、システム正常時はクラッチをオフにして機械的トルク伝達を開放状態とし、システム異常時はクラッチをオンにして機械的トルク伝達を可能状態とする。 In the sixth embodiment, as shown in FIG. 25, one ECU 50 controls the reaction force device 60 and the drive device 70, but the ECU for the reaction force device 60 and the ECU for the drive device 70 are respectively It may be provided. In this case, the ECUs will transmit and receive data through communication. Furthermore, although the SBW system shown in FIG. 25 does not have a mechanical connection between the reaction device 60 and the drive device 70, if an abnormality occurs in the system, the column shaft 2 and the steering mechanism can be connected to each other using a clutch, etc. The present invention is also applicable to an SBW system that includes a mechanical torque transmission mechanism that is mechanically coupled to the SBW system. In such an SBW system, when the system is normal, the clutch is turned off to allow mechanical torque transmission to be released, and when the system is abnormal, the clutch is turned on to enable mechanical torque transmission.

上述の第1~第6実施形態での捩れ角制御部及び第5実施形態でのアシスト制御部500は、直接的にモータ電流指令値Imc及びアシスト電流指令値Iacを演算しているが、それらを演算する前に、先ず出力したいモータトルク(目標トルク)を演算してから、モータ電流指令値及びアシスト電流指令値を演算するようにしても良い。この場合、モータトルクからモータ電流指令値及びアシスト電流指令値を求めるには、一般的に用いられている、モータ電流とモータトルクの関係を使用する。 The torsion angle control unit in the first to sixth embodiments and the assist control unit 500 in the fifth embodiment directly calculate the motor current command value Imc and the assist current command value Iac. Before calculating, the motor torque to be output (target torque) may be calculated first, and then the motor current command value and the assist current command value may be calculated. In this case, to obtain the motor current command value and the assist current command value from the motor torque, a commonly used relationship between motor current and motor torque is used.

なお、上述で使用した図は、本発明に関して定性的な説明を行うための概念図であり、これらに限定されるものではない。また、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるが、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。また、ハンドルと、モータ又は反力モータの間に任意のバネ定数を有する機構であれば、トーションバーに限定しなくても良い。 Note that the figures used above are conceptual diagrams for qualitatively explaining the present invention, and the present invention is not limited thereto. Further, although the above-described embodiment is an example of a preferred implementation of the present invention, the present invention is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Furthermore, the mechanism is not limited to a torsion bar as long as it has an arbitrary spring constant between the handle and the motor or reaction force motor.

1 ハンドル
2 コラム軸(ステアリングシャフト、ハンドル軸)
2A トーションバー
3 減速機構
10 トルクセンサ
12 車速センサ
14 舵角センサ
20 モータ
30、50 コントロールユニット(ECU)
31 電流指令値演算部
33、590 電流制限部
34 補償信号生成部
38、190、940 モータ電流検出器
60 反力装置
61 反力用モータ
70 駆動装置
71 駆動用モータ
72 ギア
73、74 角度センサ
100 EPS操舵系/車両系
110 右切り/左切り判定部
120 目標操舵トルク生成部
121 基本マップ部
123 ダンパゲイン部
124 ヒステリシス補正部
128 位相補償部
130 変換部
140 捩れ角制御部
141 入力制限部
142、932 レート制限部
143 捩れ角フィードバック(FB)補償部
144 捩れ角速度演算部
145、926 出力制限部
160、260、923 速度制御部
163、353 擬似積分部
180、930 電流制御部
262 位相遅れフィルタ部
471 補償変更フラグ設定部
500 アシスト制御部
910 目標転舵角生成部
920 転舵角制御部
921 転舵角フィードバック(FB)補償部
922 転舵角速度演算部
931 制限部
933 補正部
951 角速度演算部
1 Handle 2 Column shaft (steering shaft, handle shaft)
2A Torsion bar 3 Reduction mechanism 10 Torque sensor 12 Vehicle speed sensor 14 Rudder angle sensor 20 Motors 30, 50 Control unit (ECU)
31 Current command value calculation unit 33, 590 Current limiting unit 34 Compensation signal generation unit 38, 190, 940 Motor current detector 60 Reaction force device 61 Reaction force motor 70 Drive device 71 Drive motor 72 Gears 73, 74 Angle sensor 100 EPS steering system/vehicle system 110 Right turn/left turn determination unit 120 Target steering torque generation unit 121 Basic map unit 123 Damper gain unit 124 Hysteresis correction unit 128 Phase compensation unit 130 Conversion unit 140 Torsion angle control unit 141 Input restriction unit 142, 932 Rate limiting section 143 Torsion angle feedback (FB) compensation section 144 Torsion angular velocity calculation section 145, 926 Output limiting section 160, 260, 923 Speed control section 163, 353 Pseudo integration section 180, 930 Current control section 262 Phase lag filter section 471 Compensation Change flag setting section 500 Assist control section 910 Target turning angle generation section 920 Turning angle control section 921 Turning angle feedback (FB) compensation section 922 Turning angular velocity calculation section 931 Limiting section 933 Correction section 951 Angular velocity calculation section

Claims (6)

任意のバネ定数を有するトーションバー及び前記トーションバーの捩れ角を検出するセンサを少なくとも備え、モータ電流指令値に基づいてモータを駆動制御することにより、操舵系をアシスト制御する車両用操向装置において、
少なくとも操舵角及び操舵状態に基づいて算出された目標操舵トルクを前記バネ定数で変換した目標捩れ角に対して、前記捩れ角を追従させるように前記モータ電流指令値を演算する捩れ角制御部を備え、
前記捩れ角制御部が、前記目標捩れ角及び前記捩れ角の偏差に基づいて比例補償及び擬似積分補償を行なうと共に、前記捩れ角に基づいて微分補償を行なうことにより前記モータ電流指令値を算出し、
前記モータ電流指令値に基づいて前記モータを駆動制御することを特徴とする車両用操向装置。
A vehicle steering device that includes at least a torsion bar having an arbitrary spring constant and a sensor that detects a torsion angle of the torsion bar, and that assists and controls a steering system by driving and controlling a motor based on a motor current command value. ,
a torsion angle control unit that calculates the motor current command value so that the torsion angle follows a target torsion angle obtained by converting a target steering torque calculated based on at least a steering angle and a steering state using the spring constant; Prepare,
The torsion angle control section calculates the motor current command value by performing proportional compensation and pseudo-integral compensation based on the target torsion angle and a deviation of the torsion angle, and performing differential compensation based on the torsion angle. ,
A vehicle steering device characterized in that the motor is drive-controlled based on the motor current command value.
前記捩れ角制御部が、
前記目標捩れ角及び前記捩れ角の偏差と、前記捩れ角とに基づいて微分先行型PID制御を行なうことにより前記モータ電流指令値を算出する請求項1に記載の車両用操向装置。
The torsion angle control section
2. The vehicle steering device according to claim 1, wherein the motor current command value is calculated by performing differential-preemptive PID control based on the target torsion angle , a deviation of the torsion angle, and the torsion angle .
前記捩れ角制御部が、
前記擬似積分補償を可変にする補償変更フラグに所望の値を設定する補償変更フラグ設定部を更に具備し、
前記補償変更フラグの乗算により前記擬似積分補償を可変にする請求項1又は2に記載の車両用操向装置。
The torsion angle control section
further comprising a compensation change flag setting unit that sets a desired value to a compensation change flag that makes the pseudo-integral compensation variable;
The vehicle steering system according to claim 1 or 2, wherein the pseudo-integral compensation is made variable by multiplying the compensation change flag.
前記捩れ角制御部が、
前記目標捩れ角の上下限値を制限する入力制限部を更に具備する請求項1乃至3のいずれかに記載の車両用操向装置。
The torsion angle control section
The vehicle steering system according to any one of claims 1 to 3, further comprising an input limiting section that limits upper and lower limits of the target torsion angle.
前記捩れ角制御部が、
前記目標捩れ角の変化量に対して制限をかけるレート制限部を更に具備する請求項1乃至4のいずれかに記載の車両用操向装置。
The torsion angle control section
The vehicle steering device according to any one of claims 1 to 4, further comprising a rate limiting unit that limits the amount of change in the target torsion angle.
前記捩れ角制御部が、
前記モータ電流指令値の上下限値を制限する出力制限部を更に具備する請求項1乃至5のいずれかに記載の車両用操向装置。
The torsion angle control section
The vehicle steering device according to any one of claims 1 to 5, further comprising an output limiting section that limits upper and lower limits of the motor current command value.
JP2019196246A 2019-10-29 2019-10-29 Vehicle steering device Active JP7437603B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019196246A JP7437603B2 (en) 2019-10-29 2019-10-29 Vehicle steering device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019196246A JP7437603B2 (en) 2019-10-29 2019-10-29 Vehicle steering device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021070340A JP2021070340A (en) 2021-05-06
JP7437603B2 true JP7437603B2 (en) 2024-02-26

Family

ID=75712214

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019196246A Active JP7437603B2 (en) 2019-10-29 2019-10-29 Vehicle steering device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7437603B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113844531B (en) * 2021-10-20 2022-06-17 上海汽车工业(集团)总公司 EPS target rotating speed and power-assisted torque calculation method and module, and corner following control method and system

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015058753A (en) 2013-09-17 2015-03-30 株式会社デンソー Steering control device
JP2018012390A (en) 2016-07-20 2018-01-25 日本精工株式会社 Controller for electric power steering device
WO2019082835A1 (en) 2017-10-24 2019-05-02 日本精工株式会社 Vehicle steering device
JP2019098764A (en) 2017-11-28 2019-06-24 日本精工株式会社 Electric power steering device
WO2019193976A1 (en) 2018-04-06 2019-10-10 日本精工株式会社 Vehicle steering apparatus

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015058753A (en) 2013-09-17 2015-03-30 株式会社デンソー Steering control device
JP2018012390A (en) 2016-07-20 2018-01-25 日本精工株式会社 Controller for electric power steering device
WO2019082835A1 (en) 2017-10-24 2019-05-02 日本精工株式会社 Vehicle steering device
JP2019098764A (en) 2017-11-28 2019-06-24 日本精工株式会社 Electric power steering device
WO2019193976A1 (en) 2018-04-06 2019-10-10 日本精工株式会社 Vehicle steering apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021070340A (en) 2021-05-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7153244B2 (en) vehicle steering system
JP6504322B2 (en) Electric power steering device
JP7211438B2 (en) vehicle steering system
JP6531876B2 (en) Electric power steering device
WO2020012689A1 (en) Vehicle steering device
JP6702513B2 (en) Steering device for vehicle
WO2020100411A1 (en) Vehicle steering device
US20220135117A1 (en) Control apparatus of steering system for vehicles
WO2020115973A1 (en) Vehicle steering device
JP7378703B2 (en) Vehicle steering device
JP7437603B2 (en) Vehicle steering device
WO2019167661A1 (en) Vehicle steering device
JP7153239B2 (en) vehicle steering system
JP6628017B1 (en) Vehicle steering system
JP7199643B2 (en) vehicle steering system
JP7222309B2 (en) vehicle steering system
WO2020183838A1 (en) Vehicle steering device
JP2021123288A (en) Vehicle steering device
JP7268488B2 (en) vehicle steering system
JP2022147727A (en) Control device for vehicle steering system
JP2022056320A (en) Vehicular steering system control device
JP2021160638A (en) Vehicular steering device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220517

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230220

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230323

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230413

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230721

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230808

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20231101

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20231201

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240111

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240124

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7437603

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150