JPH04176781A - Steering device for vehicle - Google Patents

Steering device for vehicle

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Publication number
JPH04176781A
JPH04176781A JP2306426A JP30642690A JPH04176781A JP H04176781 A JPH04176781 A JP H04176781A JP 2306426 A JP2306426 A JP 2306426A JP 30642690 A JP30642690 A JP 30642690A JP H04176781 A JPH04176781 A JP H04176781A
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JP
Japan
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steering
force
reaction
manual operating
component
Prior art date
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Pending
Application number
JP2306426A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinkichi Asanuma
信吉 浅沼
Yasuaki Ono
大野 康昭
Yasuhiko Yamamoto
康彦 山本
Kiyoshi Wakamatsu
清志 若松
Yuji Haikawa
有二 配川
Toshio Yokoyama
横山 利夫
Hirofumi Otsuka
浩文 大塚
Yutaka Nishi
西 裕
Takayuki Amino
網野 隆行
Masahiro Hashiguchi
橋口 政弘
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.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP2306426A priority Critical patent/JPH04176781A/en
Publication of JPH04176781A publication Critical patent/JPH04176781A/en
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Abstract

PURPOSE:To improve the steering feeling by estimating a manual operating force added to a steering handle to judge the manual operating force, and giving a resistance force acting on the steering angle in the opposite direction to the rotating angle when the manual operating force is less than a set value. CONSTITUTION:A controller 13 calculates a linear advance assisting reaction component on the basis of the steering angle of a steering handle 11, a steering reaction and a steering reaction component by determining a steering reaction and a vehicle speed from the detection signals of axial force sensors 26L, 26R and a vehicle speed sensor, and further a steering speed and a damping force component by determining the angle speed of the steering angle, and further determines the reaction of a shaft 11a from the detection signal of a steering force sensor 16 to estimate the manual operating force by a driver from the reaction and the steering speed. At the time of the manual operating force of 0 where the hand is separated from the operation handle, a reaction as the resultant force of the linear advance assisting reaction component, the steering reaction component and the damping force component is given to the operation handle 11 by a reaction motor 12, and at the time of normal steering where the manual operating force is not zero, a reaction as the resultant force of the linear advance assisting reaction component and the steering reaction is given thereto.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は車両用操舵装置に係り、詳しくは、運転者が
操向ハンドルに加える手動操作力を推定し、この手動操
作力が設定値以下の場合にのみ操向ハンドルに回動を阻
止する方向に作用する抵抗力を付与して操舵感の向上を
図る車両用操舵装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a vehicle steering system, and more specifically, it estimates the manual operating force applied by the driver to the steering wheel, and the manual operating force is determined to be less than or equal to a set value. The present invention relates to a vehicle steering system that improves the steering feeling by applying a resistance force that acts on a steering wheel in a direction that prevents it from rotating only in such cases.

(従来の技術) 従来の車両用操舵装置としては、例えば、特開昭61−
291288号公報に記載されたものが知られる。この
車両用操舵装置は、操舵力センサて操向ハンドルと結合
した操舵軸のトルク(操舵反力)を検出して操舵反力に
応じた第1制御量を決定するとともに、操向車輪の転舵
反力を転舵反力センサで検出して転舵反力に応じた第2
制御量を決定し、第1制御量を操向ハンドルに操舵力の
作用方向へ作用する力として、また、′tS2制御量を
操向ハンドルに中立位置へ復帰させる力として付与し、
操向ハンドルに操舵反力を与える。
(Prior Art) As a conventional vehicle steering device, for example,
The one described in Japanese Patent No. 291288 is known. This vehicle steering system detects the torque (steering reaction force) of a steering shaft connected to a steering wheel using a steering force sensor, determines a first control amount according to the steering reaction force, and also determines a first control amount according to the steering reaction force. The rudder reaction force is detected by a rudder turning reaction force sensor, and a second
determining a control amount, applying the first control amount as a force that acts on the steering wheel in the direction in which the steering force is applied, and applying the 'tS2 control amount as a force that returns the steering wheel to the neutral position;
Gives steering reaction force to the steering wheel.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上述した従来の車両用操舵装置にあって
は、運転者が操向ハンドルに加える手動操作力が小さい
場合、例えば運転者が操向ハンドルから手を放す手放し
時に路面状況および制御系の特性等の影響を強く受ける
ことがあるという不都合がある。
(Problem to be Solved by the Invention) However, in the conventional vehicle steering device described above, when the manual operation force applied by the driver to the steering wheel is small, for example, when the driver releases his/her hands from the steering wheel, There is an inconvenience in that when you let go of the vehicle, you may be strongly influenced by the road surface conditions, the characteristics of the control system, etc.

一方、上述のような不都合は操向ハンドルに振動を減衰
するダンピングトルクを付与することで解消できると考
えられるが、ダンピングトルクを付与することで操舵感
が損なわれるという新たな問題を生じることがある。
On the other hand, it is thought that the above-mentioned inconveniences can be resolved by applying damping torque to the steering wheel to attenuate vibrations, but applying damping torque may cause a new problem of impairing the steering feel. be.

この発明は、上記不都合および問題に鑑みてなされたも
ので、操舵感を損なうこと無く操舵感を向上できる車両
用操舵装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned disadvantages and problems, and an object of the present invention is to provide a vehicle steering system that can improve the steering feeling without impairing the steering feeling.

(課題を解決するための手段) この発明は、操向ハンドルの操舵に応じて出力される信
号に基づき電気的に操向車輪を転舵する車両用操舵装置
であって、操向ハンドルがほぼ中立位置に位置する走行
時において運転者が前記操向ハンドルに加える手動操作
力を推定する入力検知手段と、この入力検知手段により
推定された手動操作力を判別し、この手動操作力が設定
値以下の場合に操向ハンドルに回転方向と逆方向に作用
する抵抗力を付与する抵抗力発生手段と、を備えること
が要旨である。
(Means for Solving the Problems) The present invention is a vehicle steering device that electrically steers steering wheels based on a signal output in response to the steering of a steering wheel, in which the steering wheel is approximately An input detection means for estimating the manual operation force applied by the driver to the steering wheel when driving in a neutral position, and a manual operation force estimated by the input detection means is determined, and this manual operation force is set as a set value. The gist is to include a resistance force generating means that applies a resistance force that acts on the steering handle in a direction opposite to the direction of rotation in the following cases.

そして、入力検知手段は、操向ハンドルの負荷トルクと
操舵角度とを検出し、これら検出された回転トルクと操
舵角度とから演算により手動操作力を求めるように構成
できる。
The input detection means can be configured to detect the load torque and steering angle of the steering wheel, and calculate the manual operating force from the detected rotational torque and steering angle.

(作用) この発明にかかる車両用操舵装置は、手動操作力が設定
値以下の手放し時等においてのみ操向ハンドルにダンピ
ングトルクが付与されるため、手放し時等の操舵感を改
善でき、また、操舵時においては運転者の操舵負担の増
大を防止でき操舵感が損なわれることもない。
(Function) The vehicle steering device according to the present invention applies damping torque to the steering wheel only when the manual operation force is less than a set value and when the hand is released, so that the steering feeling when the hand is released can be improved. During steering, an increase in the steering burden on the driver can be prevented and the steering feel will not be impaired.

そして、この車両用操舵装置は、手動操作力を操向ハン
ドルの回転トルクと操舵角度とを基にして演算により求
めるように構成することで、検知系の簡素化も図れる。
This vehicle steering device is configured to calculate the manual operating force based on the rotational torque of the steering wheel and the steering angle, thereby simplifying the detection system.

(実施例) 以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。(Example) Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図はこの発明の一実施例にかかる車両用操舵装置の
模式構成図であり、第1図において、11はシャフトl
laに設けられた操向ハンドルを示し、シャフトlla
は図示しない車体に回転自在に支持され反力モータ(抵
抗力発生手段)12と連結されている。反力モータ12
は、コントローラ13と接続され、このコントローラ1
3により制御されて操向ハンドル11の操舵に対し操舵
反力τ2を生じる。後述するように、操舵反力でうは、
直進援助反力成分、転舵反力成分および減衰成分の合力
として規定される。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vehicle steering system according to an embodiment of the present invention, and in FIG. 1, 11 is a shaft l.
The steering handle provided on the shaft lla is shown, and the shaft lla
is rotatably supported by a vehicle body (not shown) and connected to a reaction force motor (resistance force generating means) 12. Reaction force motor 12
is connected to the controller 13, and this controller 1
3 to generate a steering reaction force τ2 in response to the steering of the steering handle 11. As will be explained later, the steering reaction force
It is defined as the resultant force of the straight-line assistance reaction force component, the steering reaction force component, and the damping component.

シャフトllaには第1の舵角センサ14、第2の舵角
センサ15および操舵力センサ16が、また、反力モー
タ12には電流センサ41が設けられ、これらセンサ1
4,15,16.41がコントローラ13と接続されて
いる。第1の舵角センサ14は、ポテンシオメータ等の
アナログ式センサから成り、操向ハンドル11の中立位
置を基準としてシャフトllaの回転角度、すなわち操
舵角度θHを検出する。第2の舵角センサ15は、エン
コーダ等のデジタル式センサから成り、操向ハンドル1
1の単位操舵角について所定のパルス信号を出力する。
The shaft lla is provided with a first steering angle sensor 14, a second steering angle sensor 15, and a steering force sensor 16, and the reaction force motor 12 is provided with a current sensor 41.
4, 15, 16, and 41 are connected to the controller 13. The first steering angle sensor 14 is comprised of an analog sensor such as a potentiometer, and detects the rotation angle of the shaft lla, that is, the steering angle θH, with the neutral position of the steering handle 11 as a reference. The second steering angle sensor 15 is composed of a digital sensor such as an encoder, and is
A predetermined pulse signal is output for one unit steering angle.

操舵力センサ16は、シャフト11aのねじり歪を検出
するひずみゲージ等から成り、シャフトllaの負荷ト
ルクをそのねじり歪で検出する。電流センサ41は反力
モータ12に通電される電流値を検出する。
The steering force sensor 16 is composed of a strain gauge or the like that detects the torsional strain of the shaft 11a, and detects the load torque of the shaft 11a based on the torsional strain. The current sensor 41 detects the value of the current applied to the reaction force motor 12.

また、17L、17Rは左右一対の操向車輪であり、こ
れら操向車輪17L、17Rはそれぞれがタイロッド1
8L、18Rを介してボールねじ式の操舵機構19と連
結されている。操舵機構19は螺旋状の溝が形成された
ウオームシャフト20、このウオームシャフト20の溝
に多数のボールを介して螺合するボールナツト21およ
びポールナツト21と一体回転可能に結合された伝達ギ
ア22を有する。
Further, 17L and 17R are a pair of left and right steering wheels, and each of these steering wheels 17L and 17R is connected to a tie rod 1.
It is connected to a ball screw type steering mechanism 19 via 8L and 18R. The steering mechanism 19 includes a worm shaft 20 in which a spiral groove is formed, a ball nut 21 that is screwed into the groove of the worm shaft 20 through a number of balls, and a transmission gear 22 that is integrally rotatably connected to the pole nut 21. .

ウオームシャフト20は、図示しないハウジング等に回
転を禁止されて軸方向移動可能に支持され、両端が上述
のタイロッド18L、18Rを介し操向車輪17L、1
71’lと連結されている。伝達ギヤ22は駆動ギア2
3と噛合し、駆動ギア23は転舵モータ25の回転軸2
4に固設され転舵モータ25により駆動される。転舵モ
ータ25はコントローラ13に接・続され制御される。
The worm shaft 20 is supported so as to be movable in the axial direction while being prohibited from rotating by a housing (not shown), and both ends of the worm shaft 20 are connected to the steering wheels 17L, 1 via the tie rods 18L, 18R.
It is connected to 71'l. Transmission gear 22 is drive gear 2
3, and the drive gear 23 meshes with the rotating shaft 2 of the steering motor 25.
4 and is driven by a steering motor 25. The steering motor 25 is connected to and controlled by the controller 13.

この操舵機構19は、転舵モータ25で伝達ギア22が
駆動ギア23を介して駆動され、ポールナツト21がポ
ールをウオームシャフト20の溝を転勤させつつ伝達ギ
ア22と一体に回転し、このポールナツト21の回転で
つオームシャフト20が軸方向に移動して操向車輪17
L、17Rを転舵する。
In this steering mechanism 19, a transmission gear 22 is driven by a steering motor 25 via a drive gear 23, and a pole nut 21 rotates integrally with the transmission gear 22 while shifting the pawl in a groove of a worm shaft 20. The rotation of the ohm shaft 20 causes the steering wheel 17 to move in the axial direction.
Turn L and 17R.

タイロッド18L、18Rにはそれぞれ軸力センサ26
L、28Rが、ポールナツト21にはアナログ式の絶対
位置センサ27(第1図中では明示されず)が、転舵モ
ータ25にはデジタル式の転舵角センサ28と電流セン
サ40(第2図参照)が設けられ、これらセンサ28L
、26R,27,28,40がコントローラ13に接続
されている。軸力センサ28L、28Rは操向車輪17
L、17Rの転舵反力を検出し、絶対位置センサ27は
前述した第1の操舵角センサ14と同様に中立位置を基
準とするホールナツト21の回転角、すなわち操向車輪
17L、17Rの中立位置からの転舵角を検出し、転舵
角センサ28は転舵モータ25の回転軸24の単位回転
角度当り所定のパルス信号を出力する。
Axial force sensors 26 are installed on tie rods 18L and 18R, respectively.
The pole nut 21 has an analog absolute position sensor 27 (not shown in Figure 1), and the steering motor 25 has a digital steering angle sensor 28 and a current sensor 40 (Figure 2). ) are provided, and these sensors 28L
, 26R, 27, 28, and 40 are connected to the controller 13. Axial force sensors 28L and 28R are steering wheels 17
The absolute position sensor 27 detects the steering reaction force of the steered wheels 17L and 17R, and the absolute position sensor 27 detects the rotation angle of the hole nut 21 with respect to the neutral position, that is, the neutral position of the steered wheels 17L and 17R, similarly to the first steering angle sensor 14 described above. The steering angle sensor 28 detects the steering angle from the position, and outputs a predetermined pulse signal per unit rotation angle of the rotating shaft 24 of the steering motor 25.

なお、第1図中、29は表示器、3oはイグニッション
スイッチ、31はバッテリであり、表示器29はコント
ローラ13に接続されコントローラ13の出力信号を基
に操向ハンドル11の操舵角と操向車輪17Lj7Rの
転舵角との相対的なずれを表示する。
In FIG. 1, 29 is a display, 3o is an ignition switch, and 31 is a battery.The display 29 is connected to the controller 13, and based on the output signal of the controller 13, the steering angle of the steering wheel 11 and the steering direction are determined. The relative deviation from the steering angle of the wheels 17Lj7R is displayed.

コントローラ13は、第2図に示されるように、前述し
た各センサ14. 15. 16.26L。
As shown in FIG. 2, the controller 13 controls each of the aforementioned sensors 14. 15. 16.26L.

26R,27,28,40,41および車速センサ33
とヨーレイトセンサ34とが接続され、また、反力モー
タ駆動回路35、転舵モータ駆動回路36および表示器
29(第1図参照)と接続されている。車速センサ33
は車速を検出し、ヨーレイトセンサ34は車両のヨー角
速度を検出する。コントローラ13は、マイクロコンピ
ュータ等から構成され、各センサ14.15,16゜2
6L、26R,28,33,34,40,41の出力信
号を所定のプログラムに従い演算処理し、各モータ駆動
回路35.36にPWM信号を、また、表示器29に指
令信号を出力する。反力モータ駆動回路35は、FET
等をブリッジ状に結線して成り、コントローラ13から
入力するPWM信号に応じたデユーティファクタの電流
を反力モータ12に通電する。同様に、転舵モータ駆動
回路36も、FETをブリッジ状に結線して構成され、
PWM信号に応じたデユーティファクタの電流を転舵モ
ータ25に通電する。
26R, 27, 28, 40, 41 and vehicle speed sensor 33
and a yaw rate sensor 34, and are also connected to a reaction force motor drive circuit 35, a steering motor drive circuit 36, and a display 29 (see FIG. 1). Vehicle speed sensor 33
detects the vehicle speed, and the yaw rate sensor 34 detects the yaw angular velocity of the vehicle. The controller 13 is composed of a microcomputer, etc., and each sensor 14, 15, 16°2
The output signals of 6L, 26R, 28, 33, 34, 40, and 41 are processed according to a predetermined program, and a PWM signal is output to each motor drive circuit 35, 36, and a command signal is output to the display 29. The reaction force motor drive circuit 35 is a FET
etc. are connected in a bridge shape, and the reaction force motor 12 is energized with a duty factor current according to a PWM signal inputted from the controller 13. Similarly, the steering motor drive circuit 36 is also configured by connecting FETs in a bridge shape,
A duty factor current corresponding to the PWM signal is applied to the steering motor 25.

この実施例の車両用操舵装置は、第3図のブロック図に
示すように、コントローラ13において操舵角センサ1
4,15等の検知信号を基に操向ハンドル11の操舵角
θを、絶対位置センサ27および転舵角センサ28の検
知信号を基に操向車輪17L、18Rの転舵角δを算出
し、これら操舵角θと転舵角δとの偏差に転舵角δの角
速度δを加味して転舵モータ25を制御し、転舵モータ
25により操向車輪17L、17Rを転舵する。なお、
第3図および後述する各ブロック図において、Sはラプ
ラス演算子である。
In the vehicle steering system of this embodiment, as shown in the block diagram of FIG.
The steering angle θ of the steering wheel 11 is calculated based on the detection signals of the steering wheels 17L, 15, etc., and the steering angle δ of the steering wheels 17L, 18R is calculated based on the detection signals of the absolute position sensor 27 and the steering angle sensor 28. The steering motor 25 is controlled by adding the angular velocity δ of the steering angle δ to the deviation between the steering angle θ and the steering angle δ, and the steering motor 25 steers the steering wheels 17L and 17R. In addition,
In FIG. 3 and each block diagram described later, S is a Laplace operator.

また、この車両用転舵装置は、第4図のブロック図に示
すように、操向ハンドル11の操舵角θに基づき直進援
助反力成分子tlを、軸力センサ26L、26Rおよび
車速センサ33の検知信号から転舵反力RL、RRと車
速Vとを求めて転舵反力RL、RRおよび車速Vに基づ
き転舵反力成分子t2を、操舵角θの角速度(操舵速度
)ω8を求めて操舵速度ω□および車速Vに基づき減衰
力成分子t3を算出し、さらに、操舵力センサ16の検
知信号からシャフトllaの負荷トルク、すなわち反力
で7を求め、反力τ丁と操舵速度ωHとから運転者によ
る手動操作力τHを推定する。そして、後に詳述するよ
うに、手動操作力τ□が0の手放し時において操向ハン
ドル12に上述した直進援助反力成分子t1、転舵反力
成分子t2および減衰力成分子t3の合力としての反力
Tを反力モータ12により付与し、手動操作力で□がO
でない通常操舵時において直進援助反力成分子tlと転
舵反力Tt2との合力としての反力Tを付与する。
In addition, as shown in the block diagram of FIG. 4, this vehicle steering device calculates the straight-line assist reaction force component tl based on the steering angle θ of the steering handle 11 using the axial force sensors 26L, 26R and the vehicle speed sensor 33. The steering reaction forces RL, RR and vehicle speed V are determined from the detection signals, and the steering reaction force component t2 is determined based on the steering reaction forces RL, RR and the vehicle speed V, and the angular velocity (steering speed) ω8 of the steering angle θ is determined. Then, the damping force component t3 is calculated based on the steering speed ω□ and the vehicle speed V. Furthermore, the load torque of the shaft lla, that is, the reaction force 7 is calculated from the detection signal of the steering force sensor 16, and the reaction force τ and the steering The manual operating force τH by the driver is estimated from the speed ωH. As will be described in detail later, when the manual operating force τ□ is 0 and the hand is released, the resultant force of the straight-line assistance reaction force component t1, the steering reaction force component t2, and the damping force component t3 is applied to the steering wheel 12. A reaction force T is applied by the reaction force motor 12, and □ is reduced to O by manual operation force.
During normal steering, a reaction force T is applied as a resultant force of the straight-line assist reaction force component tl and the steering reaction force Tt2.

なお、本出願人が先に提出した特願平2−140530
号にも記載されているように、上述の直進援助特性反力
成分子tlは第9図に示す特性で操向ハンドル11を中
立位置へ付勢する力として、転舵反力成分子2は第10
図に示す特性で転舵反力RL、R。
In addition, the applicant previously filed patent application No. 2-140530.
As described in the above issue, the above-mentioned straight running assist characteristic reaction force component tl has the characteristics shown in FIG. 10th
Steering reaction forces RL and R with the characteristics shown in the figure.

と同方向に作用する力として、減衰成分子t3第10図
に示す特性で操向ハンドル11の回転を阻げる方向に作
用する力として規定される。また、操舵速度ω□は操舵
角θを直接微分して後退差分近似により離散時間領域に
変化したものを用いる。
The damping component t3 is defined as a force acting in the direction that prevents rotation of the steering handle 11 with the characteristics shown in FIG. Further, the steering speed ω□ is obtained by directly differentiating the steering angle θ and changing into a discrete time domain by backward difference approximation.

ここで、この車両用操舵装置の反力制御をより詳細に説
明すると、操向ハンドル11廻りのカー変位系は第5図
のブロック図のように表わされ、手動操作力τH(式中
では推定値を讐□で表す)を擬似微分あるいは外乱推定
オブザーバによる方法で操舵速度ω□と反力τTとから
推定する。まず、擬似微分による手動操作力τHの推定
を説明すると、第5図に明らかなように、操舵速度ω□
、手動操作力τ、および反力τTについて下式(1)の
状態方程式が成立し、この式(1)より式(2)が誘導
される。
Here, to explain the reaction force control of this vehicle steering system in more detail, the car displacement system around the steering wheel 11 is represented as shown in the block diagram of FIG. 5, and the manual operating force τH (in the formula The estimated value (represented by □) is estimated from the steering speed ω□ and the reaction force τT by a method using pseudo-differentiation or a disturbance estimation observer. First, to explain the estimation of the manual operating force τH by pseudo-differentiation, as shown in Fig. 5, the steering speed ω□
, the manual operating force τ, and the reaction force τT, the following state equation (1) is established, and the equation (2) is derived from this equation (1).

fH=τT −(JIIS (JJ)l”BHωH) 
    ・・・(2)そして、下式(3)で示される擬
似微分を用いると、式(2)から式(4)で推定値TH
が得られる。
fH=τT − (JIIS (JJ)l”BHωH)
...(2) Then, by using the pseudo-differentiation shown in equation (3) below, the estimated value TH is obtained from equation (2) to equation (4).
is obtained.

・・・(4) この式(4)は第6図のブロック図に表わされ、このア
ルゴリズムではβが設計パラメータとなりβを小さくす
れば推定器の応答速度が上がる。推定器の応答速度は推
定対象の応答速度に比べて十分に速くする必要があるが
、あまり速くしすぎると(βを小さくしすぎると)擬似
微分を使用しているのでノイズ成分を増幅するおそれが
ある。
(4) This equation (4) is expressed in the block diagram of FIG. 6. In this algorithm, β is a design parameter, and if β is made smaller, the response speed of the estimator increases. The response speed of the estimator needs to be sufficiently fast compared to the response speed of the estimation target, but if it is made too fast (if β is too small), there is a risk of amplifying noise components because pseudo-differentiation is used. There is.

そして、上式(4)は下式(5)に示される後退差分で
離散化すると、下式(6)が得られ、式(6)より手動
操作力τ8が決定される。
When the above equation (4) is discretized by the backward difference shown in the below equation (5), the below equation (6) is obtained, and the manual operating force τ8 is determined from the equation (6).

また、β=0のときは直接微分となり、上式(4)から
下式(7)が得られ、式(7)から手動操作力なお、上
式(5) (6) (7)においてTはサンプリングタ
イム[See]である。
In addition, when β = 0, it becomes a direct differentiation, and the following equation (7) is obtained from the above equation (4), and from the equation (7), the manual operation force is is the sampling time [See].

一方、外乱推定オブザーバによる方法では、手動操作力
τイを未知外乱入力と考え、この手動操作力τ□がステ
ップ状に加わると仮定すると、手動操作力τ8は下式(
8)の線形自由系で表わされる。
On the other hand, in the method using a disturbance estimation observer, the manual operating force τa is considered to be an unknown disturbance input, and assuming that this manual operating force τ□ is applied in a stepwise manner, the manual operating force τ8 is calculated by the following formula (
8) is expressed as a linear free system.

また、前式(1)の状態方程式が下式(9)で表わされ
、式(8) (9)より下式(10)の拡大系が得られ
る。
Further, the state equation of the previous equation (1) is expressed by the following equation (9), and the expanded system of the following equation (10) is obtained from equations (8) and (9).

である。It is.

ここで、上式(11)に対して状態χ。を推定するオブ
ザーバを構成する。χ。のうちηが分かれば式(8)よ
りτ8が計算でき、C0,Aoが可観測で状態χ。のう
ちω□は直接観測できるので、下式(12)の最小次元
オブザーバが構成できる。
Here, the state χ for the above equation (11). Configure an observer to estimate . χ. If η is known, τ8 can be calculated from equation (8), and C0 and Ao are observable and the state χ. Among them, ω□ can be directly observed, so the minimum dimension observer of the following equation (12) can be constructed.

そして、Gopinathの方法でAo 、  Bo 
、  Ko 。
And Ao, Bo using Gopinath's method
, Ko.

Co、Doを計算する。まず、1×2行列C8=[01
]と選び、式(13)の正則な行列Sで式CS−’=[
10コ 次に、1×1行列りを考え、下式(15)が安定となる
ようにLを選び、下式(16)を計算する。
Calculate Co and Do. First, 1×2 matrix C8=[01
], and with the regular matrix S of equation (13), the equation CS-'=[
10 Next, consider a 1×1 matrix, choose L so that the following equation (15) is stable, and calculate the following equation (16).

A o=A 22−L A 12− L / Jo  
     −(15)なお、行列しは、最適レギュレー
タや極配置の手法を用いて計算され、この場合では負で
ある(L<O)。
A o=A 22-L A 12-L/Jo
-(15) Note that the matrix is calculated using an optimal regulator or pole placement method, and is negative in this case (L<O).

ここで、上述のように求められたλ。〜6゜を式(14
)に代入して式(17)の外乱推定オブザーバのそして
、上式(17)をラプラス変換して式(18)が得られ
、式(18)からβ” −(Js/ L )とおくと式
(19)が得られる。
Here, λ obtained as described above. ~6° is calculated using the formula (14
) to create the disturbance estimation observer in equation (17). Then, by Laplace transform of equation (17) above, equation (18) is obtained, and from equation (18), by setting β” − (Js/L), Equation (19) is obtained.

・・・(19) ただし、β〉0である。...(19) However, β>0.

上式(19)は第7図に表わされ、このアルゴリズムで
はβ(L)が設計パラメータであり、βを小さくすれば
(Lを大きくすれば)推定器の応答速度が上がる。通常
、推定器の応答速度は推定対象τTの応答速度に対して
十分に速くする必要があるが、あまり速くしすぎると(
βを大、またはLを小)、オブザーバのアンマツチ(推
定値がオーバシュートして一時的に真価と大暫くはずれ
る)が起こることがある。
The above equation (19) is shown in FIG. 7. In this algorithm, β(L) is a design parameter, and the response speed of the estimator increases as β becomes smaller (as L increases). Normally, the response speed of the estimator needs to be sufficiently fast compared to the response speed of the estimation target τT, but if it is made too fast (
(β is large or L is small), observer unmatching (the estimated value overshoots and temporarily deviates from the true value for a while) may occur.

この後、上式(19)は前述した式(4)と同様にして
式(5)の後退差分で離散化すると式(2o)が得られ
、また、β=0のとぎは式(17)と同様に直接微分と
なる。
After that, the above equation (19) is discretized by backward difference of equation (5) in the same manner as the above-mentioned equation (4), and equation (2o) is obtained. Similarly, it is a direct differential.

そして、この車両用操舵装置は、′s8図のフローチャ
ートに示すプログラムを実行し、上述の手動操作力そ、
で運転者の操舵状態を推定して操向ハンドル11の反力
制御、すなわち反力モータ12の制御を行う。同図に示
すように、このプログラムでは、ステップP1において
上述した擬似微分あるいは外乱推定オブザーバによる方
法で反力で7と操舵速度ω□とから手動操作カモHを推
定し、この手動操作力で8のn回の移動平均値τ8を算
出しくステップP2)、まな、次回の移動平均値の算出
のために手動操作力τ8を更新して記憶する(ステップ
Pa)。そして、移動平均値で8を判定値でH(V)と
比較して手放し中か否かを判断する(ステップP4)、
この判定値τs  (V)は、手放し中か否かの判断に
適した値として理想的には0であるが、速い操舵時には
推定誤差が大きくなるためOに近い所定の値に設定し、
また、この値も前述した他の成分子t、、Tt2等が車
速に応じ変化するため車速に応じ変化する車速パラメー
タとして規定される。ここで、上述のステップP4で移
動平均値τ□が判定価τH(V)より小さいと判断され
ると、すなわち手放し時であると判断されると、減衰成
分子t3が前述した第10図に示す値を有し、反力モー
タ12は各成分子 tl+ T t2. T tsの合
力としての反力を出力する。したがって、発振等の不都
合を防止できる。また、移動平均値τHが判定値τH(
V)以上であると判断されると、減衰成分子t3が0と
なり(ステップP6)、反力モータ12は成分子tl、
 Tt2の合力を出力する。したがって、操舵時の抵抗
力が過度に大きくなることも無く軽快な操舵を行うこと
ができ、良好な操舵感を得られる。
Then, this vehicle steering system executes the program shown in the flowchart of Fig.
The steering state of the driver is estimated and the reaction force control of the steering wheel 11, that is, the reaction force motor 12 is controlled. As shown in the figure, in this program, in step P1, the manual operation duck H is estimated from the reaction force 7 and the steering speed ω□ using the above-mentioned pseudo-differentiation or disturbance estimation observer method, and this manual operation force is 8 Then, the manual operation force τ8 is updated and stored for calculating the next moving average value (Step P2). Then, the moving average value of 8 is compared with the judgment value of H(V) to determine whether or not it is being released (step P4).
Ideally, this judgment value τs (V) is 0, as it is a value suitable for determining whether or not hands are being released, but the estimation error becomes large during fast steering, so it is set to a predetermined value close to 0.
Further, this value is also defined as a vehicle speed parameter that changes depending on the vehicle speed since the other components t, , Tt2, etc. described above change depending on the vehicle speed. Here, when it is determined that the moving average value τ□ is smaller than the judgment value τH (V) in the above-mentioned step P4, that is, when it is determined that it is time to let go, the attenuation component element t3 changes to the above-mentioned figure 10. The reaction motor 12 has a value indicated by each component tl+T t2. Outputs the reaction force as the resultant force of T ts. Therefore, problems such as oscillation can be prevented. In addition, the moving average value τH is the judgment value τH (
V), the damping component t3 becomes 0 (step P6), and the reaction motor 12 has the damping component tl,
Output the resultant force of Tt2. Therefore, it is possible to perform light steering without excessively increasing the resistance force during steering, and a good steering feeling can be obtained.

なお、上述した実施例では、基本的構成が先に本出願人
により提出された特願平2−140530号に記載され
ているため説明を簡略し、また一部の説明を割愛してい
る。
In the above-mentioned embodiment, the basic structure is described in Japanese Patent Application No. 140530/1999 previously filed by the present applicant, so the explanation will be simplified and some explanations will be omitted.

(発明の効果) 以上説明したように、この発明にかかる車両用操舵装置
によれば、運転者が手を操向ハンドルから放した手放し
時にのみ操向ハンドルに回転を阻げるように作用する抵
抗力を付与するため、操舵感を損なうこと無く制御系の
発振等の不都合を防止できる。
(Effects of the Invention) As explained above, the vehicle steering device according to the present invention acts to prevent the steering wheel from rotating only when the driver releases his/her hands from the steering wheel. Since the resistance force is applied, inconveniences such as oscillation of the control system can be prevented without impairing the steering feel.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図から第10図はこの発明の一実施例にかかる車両
用操舵装置を示し、第1図が模式構成図、第2図が制御
系のブロック図、第3図が操向車輪の転舵角制御ブロッ
ク図、第4図が操向ハンドルの反力制御ブロック図、第
5図が操向ハンドル廻りのカー変位系のブロック図、第
6図が1の方法による手動操作力推定のブロック図、第
7図が他の1の方法による手動操作力推定のブロック図
、第8図が制御処理のフローチャート、第9図および第
10図が反力成分の特性図である。 11・・・操向ハンドル 12・・・反力モータ(抵抗力発生手段)13・・・コ
ントローラ 14・・・第1の操舵角センサ 15・・・第2の操舵角センサ 16・・・操舵力センサ 17L、17R・・・操向車輪 33・・・車速センサ
1 to 10 show a vehicle steering system according to an embodiment of the present invention, in which FIG. 1 is a schematic configuration diagram, FIG. 2 is a block diagram of a control system, and FIG. 3 is a steering wheel rotation system. Steering angle control block diagram, Figure 4 is a steering wheel reaction force control block diagram, Figure 5 is a block diagram of the car displacement system around the steering wheel, and Figure 6 is a block diagram of manual operation force estimation using method 1. 7 is a block diagram of manual operation force estimation using another method, FIG. 8 is a flowchart of control processing, and FIGS. 9 and 10 are characteristic diagrams of reaction force components. 11... Steering handle 12... Reaction force motor (resistance force generating means) 13... Controller 14... First steering angle sensor 15... Second steering angle sensor 16... Steering Force sensors 17L, 17R...Steering wheels 33...Vehicle speed sensor

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)操向ハンドルの操舵に応じて出力される信号に基
づき電気的に操向車輪を転舵する車両用操舵装置であっ
て、 操向ハンドルがほぼ中立位置に位置する走行時において
運転者が前記操向ハンドルに加える手動操作力を推定す
る入力検知手段と、 この入力検知手段により推定された手動操作力を判別し
、この手動操作力が設定値以下の場合に操向ハンドルに
回転方向と逆方向に作用する抵抗力を付与する抵抗力発
生手段と、を備えることを特徴とする車両用操舵装置。
(1) A vehicle steering device that electrically steers steering wheels based on a signal output in response to steering of a steering wheel, the steering device being a vehicle steering system that electrically steers steering wheels based on signals output in response to steering of a steering wheel, the steering wheel being driven by a driver when the steering wheel is in an approximately neutral position. an input detection means for estimating the manual operation force to be applied to the steering wheel; 1. A vehicle steering device comprising: resistance force generating means for applying a resistance force acting in the opposite direction.
(2)前記入力検知手段は、操向ハンドルの負荷トルク
と操舵角度とを検出し、これら検出された回転トルクと
操舵角度とから演算により手動操作力を求めることを特
徴とする請求項1に記載の車両用操舵装置。
(2) The input detection means detects the load torque and steering angle of the steering wheel, and calculates the manual operating force from the detected rotational torque and steering angle. The vehicle steering device described above.
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