JPH0220475A - Control device for steering angle - Google Patents
Control device for steering angleInfo
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- Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、車輪の舵角を制御する舵角制御装置に関し
、特に、制御対象の諸定数が変化した場合であっても、
所望の応答が得られるようにしたものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a steering angle control device that controls the steering angle of wheels, and in particular, even when various constants of a controlled object change.
This allows the desired response to be obtained.
従来の舵角制御装置は、車輪の目標舵角をθ、l1、舵
角可変機構及びアクチュエータで構成される制御対象の
伝達関数をC、(S)、フィードバックゲインをに、、
に、%車輪の実操舵角をθえ、実操舵角速度をθよとそ
れぞれした場合、第5図に示すようなブロック線図で表
すことができる。なお、Sはラプラス演算子である。The conventional steering angle control device sets the target steering angle of the wheels to θ, l1, the transfer function of the controlled object composed of the steering angle variable mechanism and the actuator to C, (S), and the feedback gain to,
If the actual steering angle of the wheels is θ and the actual steering angular velocity is θ, this can be represented by a block diagram as shown in FIG. Note that S is a Laplace operator.
即ち、実操舵角θえの目標舵角θl、からの変位と、実
操舵角速度り、とに応じて制御対象Gr(S)に入力さ
れる制御信号が決定されるから、実操舵角θ、が目標舵
角θ□に素早く収束することができる。That is, since the control signal input to the controlled object Gr(S) is determined according to the displacement of the actual steering angle θ from the target steering angle θl, and the actual steering angular velocity, the actual steering angle θ, can quickly converge to the target steering angle θ□.
ここで、フィードバックゲインKl+Kffiは、予め
計測した制御対象の諸定数を考慮しつつ、所望の応答性
を有する制御系となるように決定されていた。Here, the feedback gain Kl+Kffi has been determined in consideration of various constants of the controlled object measured in advance so as to provide a control system having desired responsiveness.
しかしながら、例えば外気温等の外部環境の変化に伴っ
て、前記制御対象の諸定数が予め計測された値から変動
し、制御対象の特性が制御系の設計時とは異なってしま
うと、所望の応答性を得ることができなくなるため、実
操舵角の目標舵角への収束に時間がかかり、車両の走行
安定性が損なわれてしまうという未解決の課題があった
。However, due to changes in the external environment such as the outside temperature, the constants of the controlled object fluctuate from the previously measured values, and the characteristics of the controlled object become different from those at the time the control system was designed. Since responsiveness cannot be obtained, it takes time for the actual steering angle to converge to the target steering angle, resulting in an unresolved problem that the running stability of the vehicle is impaired.
また、制御系の設計時に前記フィードバックゲインKI
+に2を大きくしておき、それによって制御系の応答性
が向上するようにしても、実操舵角の目標舵角に対する
オーバシュート量が大きくなるから制御系の安定性が損
なわれてしまうし、場合によっては、いつまでたっても
定常偏差が十分小さくならず実掻舵角が振動してしまう
危険性もあった。Also, when designing the control system, the feedback gain KI
Even if +2 is increased and the responsiveness of the control system is thereby improved, the overshoot amount of the actual steering angle with respect to the target steering angle becomes large, which impairs the stability of the control system. In some cases, there was a risk that the steady-state deviation would not become sufficiently small no matter how long it took, and the actual rake angle would oscillate.
この発明は、上記従来技術の未解決の課題に着目してな
されたものであり、外部環境が変化して制御系の諸定数
が変動してしまっても、応答性及び安定性を損なうこと
がない舵角制御装置を提供することを目的とする。This invention was made by focusing on the unresolved problems of the prior art described above, and it is possible to avoid loss of responsiveness and stability even if various constants of the control system fluctuate due to changes in the external environment. The purpose of the present invention is to provide a steering angle control device that does not require a steering wheel.
上記目的を達成するために、この発明は、車輪に舵角を
発生ずる舵角可変機構及び制御信号に応じて前記舵角可
変機構を駆動するアクチュエータで構成される制御対象
を、前記制御信号を算出し出力するアクチュエータ制御
装置によって制御する舵角制御装置において、前記アク
チュエータ制御装置は、前記車輪の目標舵角が入力され
所望の応答を呈する特定モデルと、この特定モデルと並
列に前記目標舵角が入力され、伝達関数が前記特定モデ
ルの伝達関数を分子に持ち且つ前記制御対象の伝達関数
を分母に持つ前置補償器と、前記特定モデルの出力と前
記制御対象の出力点の差及び前記前置補償器の出力に基
づいて前記制御信号を算出する制御信号算出手段とを備
えた。In order to achieve the above object, the present invention provides a control object that includes a variable steering angle mechanism that generates a steering angle to a wheel and an actuator that drives the variable steering angle mechanism in response to a control signal. In the steering angle control device controlled by an actuator control device that calculates and outputs, the actuator control device receives a target steering angle of the wheel and inputs a specific model that exhibits a desired response, and calculates the target steering angle in parallel with this specific model. is input, a precompensator whose transfer function has the transfer function of the specific model as the numerator and the transfer function of the controlled object as the denominator, and the difference between the output of the specific model and the output point of the controlled object and the and control signal calculation means for calculating the control signal based on the output of the predistorter.
目標舵角が入力され所望の応答を呈する特定モデルの出
力及び制御対象の出力の差と、目標舵角が入力され前記
特定モデルの伝達関数を分母ζこ持ち且つ制御対象の伝
達関数を分子に持つ前置補償器の出力とに基づき、制御
信号算出手段が、アクチュエータに対する制御信号を算
出する。The difference between the output of a specific model to which the target steering angle is input and which exhibits the desired response and the output of the controlled object, and the transfer function of the specific model to which the target steering angle is input is the denominator ζ, and the transfer function of the controlled object is the numerator. Based on the output of the precompensator, the control signal calculation means calculates a control signal for the actuator.
そして、アクチュエータに前記制御信号が供給されると
、このアクチュエータによって駆動される舵角可変機構
が駆動して、車輪に舵角が発生ずる。When the control signal is supplied to the actuator, the variable steering angle mechanism driven by the actuator is driven, and a steering angle is generated in the wheels.
ここで、例えば外部環境の変化に伴い制御対象の諸定数
が変動し、制御対象の出力と特定モデルの出力とに差が
生じても、この差に応じた制御信号が制御信号算出手段
で算出され、その差を修正するようなフィードバック制
御が行われるので、制御対象から所望の応答を得ること
ができる。For example, even if various constants of the controlled object fluctuate due to changes in the external environment and a difference occurs between the output of the controlled object and the output of a specific model, a control signal corresponding to this difference is calculated by the control signal calculation means. Since feedback control is performed to correct the difference, a desired response can be obtained from the controlled object.
以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.
第1図乃至第4図は、本発明の一実施例を示すものであ
り、これは、本発明に係る舵角制御装置を、車両の後輪
操舵装置に適用した例である。1 to 4 show an embodiment of the present invention, and this is an example in which a steering angle control device according to the present invention is applied to a rear wheel steering device of a vehicle.
先ず、構成を説明する。第1図において、後輪操舵系の
一部をなすタイロッド2の端部(片端省略)には、ボー
ルジヨイント3及びナックルアーム4を介して、キング
ピン軸4aを中心に転舵可能な後輪5が連結されている
。First, the configuration will be explained. In FIG. 1, a rear wheel that can be steered around a kingpin shaft 4a is connected to an end of a tie rod 2 (one end omitted) that forms part of the rear wheel steering system via a ball joint 3 and a knuckle arm 4. 5 are connected.
タイロッド2の長手力向略中央部の夕(周部には、ウオ
ーム2aが一体に形成されており、このウオーム2at
、−は、軸方向の移動が阻止された回動のみ可能なボー
ルナツト6が螺合している。A worm 2a is integrally formed on the periphery of the tie rod 2 at approximately the center in the longitudinal direction.
, - are screwed together by a ball nut 6 that is only rotatable and prevented from moving in the axial direction.
そして、このボールナツト6には、その外周Gこ同回転
軸で固定されたアシスト歯車8aと、このアシスト歯車
8aに噛合し且つアクチーブ、エータとしての後輪操舵
用のモータ7の出力軸に固定された駆動歯車8bとによ
って構成された減速機構8を介して、そのモータ7の回
転力が伝達されるようになっており、モータ7の回転力
によってボールナツトGが回転すると、このボールナV
1・6に噛合するウオーム2aが一体に形成されたタイ
ロッド2が長手方向に移動し、その結果、後輪5に舵角
が発生ずる。This ball nut 6 has an assist gear 8a fixed to its outer periphery G with the same rotating shaft, and an assist gear 8a that meshes with the assist gear 8a and is fixed to the output shaft of a motor 7 for rear wheel steering as an active motor. The rotational force of the motor 7 is transmitted through a reduction gear mechanism 8 constituted by a drive gear 8b, and when the ball nut G is rotated by the rotational force of the motor 7, the ball nut G is
The tie rod 2 integrally formed with the worms 2a meshing with the wheels 1 and 6 moves in the longitudinal direction, and as a result, a steering angle is generated in the rear wheels 5.
ここで、タイロッド2.ウオーム2 ” r ボールジ
ヨイント3.ナックルアーム4.ポールナツト6及び減
速機構8によって、舵角可変機構としての後輪操舵装置
lが構成される。Here, tie rod 2. A worm 2''r, a ball joint 3, a knuckle arm 4, a pole nut 6, and a speed reduction mechanism 8 constitute a rear wheel steering device 1 as a variable steering angle mechanism.
また、図示しない車体に支持された部材9と、タイ口・
7ド2に固定された部材2bとの間には、後輪5が直進
状態を維持するようにタイロッド2を付勢するコイルス
プリング10と、タイロッド2の移動速度部ら後輪転舵
速度に応じた減衰力を発生ずるショックアブソーバ11
とが介装されている。なお、第1図の図示しない右側に
位置するタイロッド2の他端近傍にも、上記と同様の構
成によって別のコイルスプリング及びシシソクアブソー
バが介装されている。In addition, a member 9 supported by the vehicle body (not shown) and a tie opening/
A coil spring 10 that biases the tie rod 2 so that the rear wheels 5 maintain a straight-ahead state is provided between the member 2b fixed to the door 2, and a coil spring 10 that biases the tie rod 2 so that the rear wheels 5 maintain a straight-ahead state, and a coil spring 10 that biases the tie rod 2 according to the rear wheel turning speed from the moving speed portion of the tie rod 2. Shock absorber 11 that generates damping force
is interposed. In addition, another coil spring and a shock absorber are interposed near the other end of the tie rod 2 located on the right side (not shown) in FIG. 1 with the same structure as above.
12は図示しない前輪操舵系の操舵角を検出する舵角セ
ンサであり、ステアリングホイールの回動位置を検出し
て、その操舵角に応じた舵角検出信号θ、を出力する。A steering angle sensor 12 detects the steering angle of a front wheel steering system (not shown), which detects the rotational position of the steering wheel and outputs a steering angle detection signal θ corresponding to the steering angle.
13は車速を検出する車速センサであり、例えば、変速
機の出力軸の回転数を検出して、これに対応した周期パ
ルス信号からなる車速検出信号Vを出力する。Reference numeral 13 denotes a vehicle speed sensor that detects the vehicle speed, and for example, detects the rotational speed of the output shaft of the transmission and outputs a vehicle speed detection signal V consisting of a periodic pulse signal corresponding to the rotational speed.
14は、舵角センサ12から供給される舵角検出信号θ
、及び車速センサ13から供給される車速検出信号■に
基づいて、後輪5の目標舵角θえ。14 is a steering angle detection signal θ supplied from the steering angle sensor 12.
, and the vehicle speed detection signal (2) supplied from the vehicle speed sensor 13, the target steering angle θ of the rear wheels 5 is determined.
を演算し出力する後輪舵角演算部であり、例えば、低速
走行時には前輪及び後輪5を逆用と()て車両の旋回性
が向」二し且つ高速走行時には前輪及び後輪5を同相と
して車両の走行安定性が向上するような目標舵角θ1を
算出する。For example, when driving at low speeds, the front wheels and rear wheels 5 are used in reverse to improve the turning performance of the vehicle, and when driving at high speeds, the front wheels and rear wheels 5 are used in reverse. A target steering angle θ1 is calculated so that the running stability of the vehicle is improved by being in the same phase.
15は、例えばインタフェース回路やマ・イクロコンピ
エータ等を備えると共に、前記後輪舵角演算部14から
供給される目標舵角θ8.と、モータ7の回動位置を出
力するロークリエンコーダ7aから供給される検出信号
とに応じて、モータ7に対する制御信号を演算し出力す
るアクチュエータ制御装置としてのモータ制御装置であ
る。なお、モータ7から後輪5までの伝達機構は剛体と
みなされるので、ロータリエンコーダ7aから供給され
る検出信号は、後輪5の実操舵角θ8及び実操舵角速度
υ8に対応する。15 includes, for example, an interface circuit, a microcomputer, etc., and receives the target steering angle θ8.15 supplied from the rear wheel steering angle calculation unit 14. This is a motor control device as an actuator control device that calculates and outputs a control signal for the motor 7 according to the detection signal supplied from the rotary encoder 7a that outputs the rotational position of the motor 7. Note that since the transmission mechanism from the motor 7 to the rear wheels 5 is considered to be a rigid body, the detection signal supplied from the rotary encoder 7a corresponds to the actual steering angle θ8 and the actual steering angular velocity υ8 of the rear wheels 5.
16は、パルス幅変調回路2左回転用パワー素子及び右
回転用パワー素子等を侃′え、前記モータ制御装置15
から供給される制御信号に応にてパルス幅変調制御を行
い、モータ7を駆動させる駆動回路である。16 includes a power element for left rotation, a power element for right rotation, etc. of the pulse width modulation circuit 2, and the motor control device 15
This is a drive circuit that performs pulse width modulation control in response to control signals supplied from the motor 7 and drives the motor 7.
つまり、モータ制御装置15が所定の演算を実行してモ
ータ7に対Aる制御信号を算出すると、その制御信号に
応じて、駆動回路16がパルス幅変調制御を行うから、
そのパルス幅に応じて左右何れかの回転用パワー素子が
モータ7に電流を供給し、その結果、モータ7に所定の
回転力が発生するので、上述したように後輪操舵装置1
が駆動されて後輪5に舵角が発生ずる。That is, when the motor control device 15 executes a predetermined calculation to calculate a control signal for the motor 7, the drive circuit 16 performs pulse width modulation control in accordance with the control signal.
Depending on the pulse width, either the left or right rotational power element supplies current to the motor 7, and as a result, a predetermined rotational force is generated in the motor 7, so as described above, the rear wheel steering device 1
is driven, and a steering angle is generated in the rear wheels 5.
第2図は、第1図に示す制御系のブロック線図を示して
おり、後輪操舵装置1及びモータ7によって制御対象が
構成されている。FIG. 2 shows a block diagram of the control system shown in FIG. 1, in which the rear wheel steering device 1 and the motor 7 constitute a controlled object.
モータ制御装置15は、設計者が望む応答を呈する所定
モデル15aと、@’II補償器15bと、制御対象に
対する制御信号を算出する制御信号算出部15Cとで構
成されていて、所定モデル15a及び前置補償器15b
には、前記目標舵角算出部で演算された目標舵角θ8.
が供給され、制御信号算出部15cは、これら所定モデ
ルI 5 a及び前置補償器15bの出力”!H,’/
vと、制御対象20(後輪操舵装置1及びモータ7に対
応する)即ちロータリエンコーダ7aから供給されるフ
ィードバック信号y、とに基づき、制御装置に対する制
御信号即ちモータ7の駆動電流値jを算出する。The motor control device 15 includes a predetermined model 15a that exhibits a response desired by the designer, an @'II compensator 15b, and a control signal calculation section 15C that calculates a control signal for a controlled object. Predistorter 15b
The target rudder angle θ8. calculated by the target rudder angle calculating section is calculated by the target rudder angle calculating section.
are supplied, and the control signal calculation unit 15c calculates the predetermined model I 5 a and the output of the precompensator 15b "!H,'/
A control signal for the control device, that is, a drive current value j of the motor 7, is calculated based on do.
制御信号算出部15cは、特定モデル15aの出力y2
と制御対象20からの信号yr (後輪5の実操舵角
θ2に対応)との差(y14 yr)を演算する加算
器15dと、この加算器15dの出力(y14 yr)
が入力される調整器15cと、前置補償器151)の出
力yFと調整器15eの出力H(S)本(yH−YP
)とを加算して駆動電流値iを出力する加算器15fと
を有している。The control signal calculation unit 15c outputs the output y2 of the specific model 15a.
and the signal yr from the controlled object 20 (corresponding to the actual steering angle θ2 of the rear wheels 5) (y14 yr), and the output of this adder 15d (y14 yr)
is input to the regulator 15c, the output yF of the precompensator 151), and the output H(S) of the regulator 15e (yH-YP
) and outputs a drive current value i.
ここで、制御対象20の運動方程式は、下記の+11及
び(2)式で表せる。Here, the equation of motion of the controlled object 20 can be expressed by the following +11 and equation (2).
・・・・・・(1)
但し、
A−Ks*p/J
B −(DKRP+ Kll”G/ R,) / JC
=Kr/J
X□−θR:モータ7の角位置(rad)K 3RP
= K s*/ (Ni+ X N*□)2Kss:コ
イルスプリング10のバネ定数(kgf−m/rad)
N□:減速機構8の減速率
N、z:ボールナフト6及びウオーム2aの減速率
Dwmr=D□/(NえI X N @z ) ”DK
R:ショックアブソーバ11の粘性(kgf−涜・S)
K、;モータ7の逆起電力定数(v−s/raa)KT
:モータ7のトルク定数 (kgf−麟/A)(kg
fl・51)
J、:モータ7の慣性モーメント
JGl:駆動歯車8bの慣性モーメントJG!ニアシス
ト歯車8aの慣性モーメントJ6z:ボールナット7の
慣性モーメントJT :後輪5部分の慣性モーメント
ミニ電流 (A)
G:重力加速度 (m/s’)
R8:モータ7の内部抵抗
である。......(1) However, A-Ks*p/JB-(DKRP+Kll"G/R,)/JC
=Kr/J X□-θR: Angular position (rad) of motor 7 K 3RP
= K s */ (Ni+ D□/(NeIXN@z) ”DK
R: Viscosity of shock absorber 11 (kgf-S) K,; Back electromotive force constant of motor 7 (v-s/raa) KT
: Torque constant of motor 7 (kgf-Rin/A) (kg
fl・51) J:: Moment of inertia of motor 7 JGl: Moment of inertia of drive gear 8b JG! Moment of inertia J6z of near assist gear 8a: Moment of inertia JT of ball nut 7: Mini current moment of inertia of rear wheel 5 (A) G: Gravitational acceleration (m/s') R8: Internal resistance of motor 7.
従って、この制御対象20の伝達関数GP(S)は、下
記の(3)式のようになる。Therefore, the transfer function GP(S) of the controlled object 20 is expressed by the following equation (3).
このように、制御対象20の伝達関数CP (S)が二
次おくれ系であるから、後述する前置補償器15bが構
成し易いように、特定モデル15aの状態法定式及び伝
達関数G s (s)を、それぞれ下記の(41,(5
1及び(6)式のように設定する。In this way, since the transfer function CP (S) of the controlled object 20 is a quadratic lag system, the state formula and transfer function G s ( s) as shown below (41, (5
1 and (6).
5cの状態方程式及び伝達関数Gr(S)は、それぞれ
下記の(?)、 +81及び(9)式のようになる。The state equation and transfer function Gr(S) of 5c are as shown in the following equations (?), +81, and (9), respectively.
S2+2ξ(13nS十ωI
そして、前置補償器15cは、自身の伝達関数c y
(s)が、特定モデル15aの伝達関数GM(S)を分
子に持ち且つ制御対象の伝達関数CP (S)を分母に
持つように設計されているため、前置補償器1Gy(S
) −G、(S)/CP(S) −・
−(91また、フィードバックループを構成する制御信
号算出部15e内の調整器15eは、実操舵角の定常偏
差をできるだけ小さくできるように、本実施例では、下
記のαω式に示すように、比例士積分要素とした。S2+2ξ(13nS+ωI And, the precompensator 15c has its own transfer function c y
(s) is designed to have the transfer function GM(S) of the specific model 15a in the numerator and the transfer function CP(S) of the controlled object in the denominator, so the precompensator 1Gy(S
) -G, (S)/CP(S) -・
-(91 Also, in order to minimize the steady-state deviation of the actual steering angle, the adjuster 15e in the control signal calculation unit 15e constituting the feedback loop uses a proportional It was made into an integral element.
H(S) = (Kl 十Kz 、”s)
−−−−−−(10)但し、K、及びに2は、それぞれ
フィー ドパツクゲイン定数である。H(S) = (Kl 10Kz,”s)
--------(10) However, K and 2 are feed pack gain constants, respectively.
従って、モータ7に加わる電流は、下記の00式のよう
に表せる。Therefore, the current applied to the motor 7 can be expressed as in the following equation 00.
1 (S) −Y、(S) + H(S) (Y、(S
)−YP(S) )・・・・・・all
次に、上記実施例の作用を説明する。1 (S) −Y, (S) + H(S) (Y, (S
)-YP(S) )...all Next, the operation of the above embodiment will be explained.
第3図及び第4図は、上記実施例で説明した舵角制御装
置と第5図に示す従来の舵角制御装置によって、特開昭
61−67670号公報に記載された4輪操舵車を制御
した場合の後輪舵角の変動(第3.4図(a))及びヨ
ーレートの変り1(第3゜4図(b))のシミュレーシ
ョン結果を表しており、第3図は制御対象のパラメータ
変動が起こっていない場合、第4図はパラメータ変動が
起こった場合である。なお、図中、Oは目標舵角の軌跡
、十は上記実施例の舵角制御装置による出力の軌跡、Δ
は従来の舵角制御装置による出力の軌跡をそれぞれ表し
ている。3 and 4 show that the four-wheel steering vehicle described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-67670 is operated by the steering angle control device explained in the above embodiment and the conventional steering angle control device shown in FIG. It shows the simulation results of the change in rear wheel steering angle (Fig. 3.4 (a)) and the change in yaw rate 1 (Fig. 3.4 (b)) under control. FIG. 4 shows the case where no parameter variation has occurred, and the case where parameter variation has occurred. In the figure, O is the trajectory of the target steering angle, 0 is the trajectory of the output from the steering angle control device of the above embodiment, and Δ
1 and 2 respectively represent output trajectories of the conventional steering angle control device.
ここで、シミュレーションに使用した各定数は下記のよ
うになっている。Here, the constants used in the simulation are as follows.
く車両諸元〉
車両質量:M=125(kg)
前輪の等価コーナリングパワ・−
: ekf = 3750 (kg f /rad)後
輪のコーナリングパワー
: kf= 6000 (kg f /rad)車両
のヨー慣性モーメント
: I z = 200 Ckgf−m・s)車両
重心点から前車軸までの距離
:LF=1.0 (rn)
車両重心点から後車軸までの距離
:Lr−1.5 (m)
ステアリングギヤ比:N=20
くヨーレーi・制御モデル〉・
スタビリテイファクタ: As =2.Ox 10−’
時定数:r−0.05
〈制御対象の諸元〉
NR+=40/l 5
Nuz= 220
Ksar =1.78 Qx 1 0−”DI[ll
!= =7.222 x 1 0−’に、 =5.
95X 1 0−2
Kt =5.83 x ]、 0−”R,=0.1
32
J=8.160X10−’
G = 9.8
くモータ部のモデル〉
ωイー60
ξ −0,5
〈フィードバンクゲイン〉
従来:
に+ =−J/KT(K3IP/KT−ωfi″)−−
5,038
に、 =J/にア((Dx*r+に、”G/れ)/J−
2ξω8)=4゜437
本実施例:
に、=200
に、=10
なお、第4図のシミニレ−ジョン結果は、外気温上昇に
より、モータ7の逆起電圧定数に、及びトルク定数KT
が1程度割減少し、内部抵抗R。Vehicle specifications> Vehicle mass: M = 125 (kg) Equivalent cornering power of front wheels: ekf = 3750 (kg f /rad) Cornering power of rear wheels: kf = 6000 (kg f /rad) Yaw inertia of vehicle Moment: Iz = 200 Ckgf-m・s) Distance from vehicle center of gravity to front axle: LF=1.0 (rn) Distance from vehicle center of gravity to rear axle: Lr-1.5 (m) Steering gear Ratio: N=20 Yawley control model> Stability factor: As=2. Ox 10-'
Time constant: r-0.05 <Specifications of controlled object> NR+=40/l 5 Nuz= 220 Ksar =1.78 Qx 1 0-”DI[ll
! = =7.222 x 1 0-', =5.
95X 1 0-2 Kt = 5.83 x], 0-”R, = 0.1
32 J = 8.160X10-' G = 9.8 Motor section model> ωE60 ξ -0,5 <Feed bank gain> Conventional: + = -J/KT (K3IP/KT-ωfi") - −
5,038, =J/nia((Dx*r+,"G/re)/J-
2ξω8) = 4°437 This example: , = 200, = 10 In addition, the staining results in Fig. 4 show that due to the rise in outside temperature, the back electromotive force constant of the motor 7 and the torque constant KT
decreases by about 10%, and the internal resistance R.
が1割程度増加した場合を想定して行ったものである。This was done on the assumption that the amount increased by about 10%.
先ず、パラメータ変動を起こしていない場合のシミュレ
ーション結果について説明する。First, the simulation results when no parameter variation occurs will be explained.
第3図から明らかなように、本実施例の舵角制御装置の
出力は、従来の舵角制御装置と同様に、後輪舵角及びヨ
ーレートの目標値に応答性よく追従しており定常偏差も
十分小さくなっている。As is clear from FIG. 3, the output of the steering angle control device of this embodiment follows the target values of the rear wheel steering angle and yaw rate with good responsiveness, similar to the conventional steering angle control device, and the steady-state deviation is also small enough.
ここで、制御対象20のパラメータが設計時と同一であ
り、その伝達関数が変化していなければ、第2図に示す
制御系の伝達関数G (S)は、下記の(2)式に示す
よ・うになる。Here, if the parameters of the controlled object 20 are the same as at the time of design and its transfer function has not changed, the transfer function G (S) of the control system shown in FIG. 2 is expressed by the following equation (2). It's going to be like that.
=C,(S) ・・・
・・・0乃このように、制御対象20のパラメータが変
動していなければ、第2図に示す全制御系の伝達関数G
(S)は所望の応答を呈する特定モデル15aの伝達
関数G)1(S)と等価となるから、この特定モデル1
5aの設計を適宜行えば、応答性及び安定性に優れた制
御系を実現することができる。=C, (S)...
... 0 In this way, if the parameters of the controlled object 20 do not vary, the transfer function G of the entire control system shown in FIG.
(S) is equivalent to the transfer function G)1(S) of the specific model 15a exhibiting the desired response, so this specific model 1
If 5a is designed appropriately, a control system with excellent responsiveness and stability can be realized.
次に、制御対象20のパラメータが、上述し7たように
変動した場合のシミュ1/−ジョン結果について説明す
る。Next, the simulation results when the parameters of the controlled object 20 vary as described in 7 above will be explained.
第4図から明らかなように、従来の舵角制御装置では、
制御装置の設計時とは制御対象の伝達関数が異なってし
まうため、過去の制御対象に基づいて設定されたフィー
ドバンクゲインに、、に、ば、現在の制御対象に対して
は不的確な値となるから、フィードバックループの作用
による制御対象への人力信号が不的確な値になってしま
い、その結果、制御対象の安定性即ち車両の走行安定性
や走行安全性が損なわれてしまう。As is clear from Fig. 4, in the conventional steering angle control device,
Because the transfer function of the controlled object differs from when the control device was designed, the feedbank gain set based on the past controlled object may have an inaccurate value for the current controlled object. Therefore, the human power signal to the controlled object due to the action of the feedback loop becomes an inaccurate value, and as a result, the stability of the controlled object, that is, the driving stability and driving safety of the vehicle is impaired.
一方、本実施例の舵角制御装置では、モータ制御装置I
5が、目標舵角θ115に対する特定モデル15aの出
力’IHと制御対象20の出力yPとの差(ys y
p)に基づいてフィードバック制御を行うから、制御対
象20の出力yPが特定モデル15aの出力y、を追従
するようになる。その結果、第4図(al及びfblに
示ずような好適な出力を得ることができる。On the other hand, in the steering angle control device of this embodiment, the motor control device I
5 is the difference (ys y
Since feedback control is performed based on p), the output yP of the controlled object 20 follows the output y of the specific model 15a. As a result, suitable outputs as shown in FIG. 4 (al and fbl) can be obtained.
また、本実施例の舵角制御装置にあっては、制御対象2
0のパラメータ変動だけではなく、制御系に種々の外乱
が入力された場合であっても、制御対象20の出力y、
が特定モデル15aの出力’/Hを追従するため、所望
の応答を得ることができる。In addition, in the steering angle control device of this embodiment, the controlled object 2
Even when various disturbances are input to the control system, not only the parameter fluctuation of 0, the output y of the controlled object 20,
follows the output '/H of the specific model 15a, so a desired response can be obtained.
なお、上記実施例では、本発明を後輪舵角制御装置に適
用した場合について説明したが、これに限定されるもの
ではなく、前輪操舵系の舵角制御装置に適用することも
できる。In the above embodiment, the present invention is applied to a rear wheel steering angle control device, but the present invention is not limited thereto, and can also be applied to a front wheel steering system steering angle control device.
以上説明したように、本発明の舵角制御装置によれば、
車輪に舵角を発生ずる舵角可変機構及びこの舵角可変機
構を駆動するアクチュエータで構成されるff1lJ
?8対象を、前記車輪の目標舵角が入力され所望の応答
を呈する特定モデルと、この特定モデルと並列に前記目
標舵角が入力され、伝達関数が前記特定モデルの伝達関
数を分子に持ち且つ前記制御対象の伝達関数を分母に持
つ前号補1fl器と、前記特定モデルの出力と前記制御
対像の出力との差及び前記前置補償器の出力に基づいて
前記制御信号を算出する制御信号算出手段とを備えたア
クチュエータ制御装置によって制御するよう−こしたた
め、定常状態における制御特性を1員なうことなく、例
えば外部環境の変化に伴って制御対象のパラメータが変
動した場合や制御系に種々の外乱が入力された場合であ
っても、制御対象の出力が特定モデルの出力を追従する
ようになるから、制御対象から所望の応答が得られると
いう効果がある。As explained above, according to the steering angle control device of the present invention,
ff1lJ consists of a variable steering angle mechanism that generates a steering angle on the wheels and an actuator that drives this variable steering angle mechanism.
? 8. The target steering angle is a specific model that exhibits a desired response when the target steering angle of the wheels is input, and the target steering angle is input in parallel with this specific model, and the transfer function has the transfer function of the specific model in the numerator, and control for calculating the control signal based on the aforementioned complementary 1fl unit having the transfer function of the controlled object as a denominator, the difference between the output of the specific model and the output of the control target image, and the output of the predistorter; Since the actuator is controlled by an actuator control device equipped with a signal calculation means, the control characteristics in the steady state are not affected by the control characteristics, and the control characteristics can be changed, for example, when the parameters of the controlled object fluctuate due to changes in the external environment, or when the control system Since the output of the controlled object follows the output of the specific model even when various disturbances are input to the control object, there is an effect that a desired response can be obtained from the controlled object.
第1図は本発明の一実施例の全体を示す構成図、第2図
はこの実施例の制御系を示すブロック線図、第3図及び
第4図は、この実施例と従来例とによるシミニレ−ジョ
ン結果を比較して示したグラフであり、第3図は制御対
象にパラメータ変動が起こっていない場合、第4図は制
御対象にパラメータ変動が起こ、っている場合であり、
第364図(・1)は後輪舵角の変化を、同図(b)は
車両のヨーレートの変化をそれぞれ示している。第5図
は従来例の制御系を示したブロック線図である。
1・・・後輪操舵装置、5・・・後輪、7・・・モータ
(アクチュエータ)、15・・・モータ制御装置(アク
チュエータ制御装置)、15a・・・特定モデル、15
b・・・前置補償器、15c・・・制御信号算出部、2
゜・・・制御対象。FIG. 1 is a block diagram showing the entire configuration of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing the control system of this embodiment, and FIGS. 3 and 4 are diagrams showing the configuration of this embodiment and the conventional example. This is a graph showing a comparison of the results of smearing, and FIG. 3 shows the case where no parameter fluctuation has occurred in the controlled object, and FIG. 4 shows the case where parameter fluctuation has occurred in the controlled object.
Fig. 364 (.1) shows the change in the rear wheel steering angle, and Fig. 364 (b) shows the change in the yaw rate of the vehicle. FIG. 5 is a block diagram showing a conventional control system. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Rear wheel steering device, 5... Rear wheel, 7... Motor (actuator), 15... Motor control device (actuator control device), 15a... Specific model, 15
b... Precompensator, 15c... Control signal calculation unit, 2
゜・・・Controlled object.
Claims (1)
に応じて前記舵角可変機構を駆動するアクチュエータで
構成される制御対象を、前記制御信号を算出し出力する
アクチュエータ制御装置によって制御する舵角制御装置
において、 前記アクチュエータ制御装置は、前記車輪の目標舵角が
入力され所望の応答を呈する特定モデルと、この特定モ
デルと並列に前記目標舵角が入力され、伝達関数が前記
特定モデルの伝達関数を分子に持ち且つ前記制御対象の
伝達関数を分母に持つ前置補償器と、前記特定モデルの
出力と前記制御対象の出力との差及び前記前置補償器の
出力に基づいて前記制御信号を算出する制御信号算出手
段と、を備えたことを特徴とする舵角制御装置。(1) A controlled object consisting of a variable steering angle mechanism that generates a steering angle to the wheels and an actuator that drives the variable steering angle mechanism according to a control signal is controlled by an actuator control device that calculates and outputs the control signal. In the steering angle control device, the actuator control device includes a specific model in which the target steering angle of the wheels is input and exhibits a desired response, and the target steering angle is input in parallel with this specific model, and the transfer function is a precompensator having a transfer function of the model as a numerator and a transfer function of the controlled object as a denominator; A steering angle control device comprising: control signal calculation means for calculating the control signal.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17058088A JPH0220475A (en) | 1988-07-08 | 1988-07-08 | Control device for steering angle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP17058088A JPH0220475A (en) | 1988-07-08 | 1988-07-08 | Control device for steering angle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0220475A true JPH0220475A (en) | 1990-01-24 |
Family
ID=15907470
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17058088A Pending JPH0220475A (en) | 1988-07-08 | 1988-07-08 | Control device for steering angle |
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0220475A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5294821A (en) * | 1990-10-09 | 1994-03-15 | Seiko Epson Corporation | Thin-film SOI semiconductor device having heavily doped diffusion regions beneath the channels of transistors |
-
1988
- 1988-07-08 JP JP17058088A patent/JPH0220475A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US5294821A (en) * | 1990-10-09 | 1994-03-15 | Seiko Epson Corporation | Thin-film SOI semiconductor device having heavily doped diffusion regions beneath the channels of transistors |
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