JPH05155352A - Electromotive power steering device - Google Patents
Electromotive power steering deviceInfo
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- JPH05155352A JPH05155352A JP34400491A JP34400491A JPH05155352A JP H05155352 A JPH05155352 A JP H05155352A JP 34400491 A JP34400491 A JP 34400491A JP 34400491 A JP34400491 A JP 34400491A JP H05155352 A JPH05155352 A JP H05155352A
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- steering
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
- B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
- B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
- B62D5/046—Controlling the motor
- B62D5/0466—Controlling the motor for returning the steering wheel to neutral position
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- Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
- Power Steering Mechanism (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、車両に用いて好適な電
動式パワーステアリング装置に係わり、詳しくはモータ
の回転出力によって操舵力を補助するパワーステアリン
グ装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric power steering apparatus suitable for use in a vehicle, and more particularly to a power steering apparatus which assists a steering force with a rotational output of a motor.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、車両のパワーステアリング装置と
して油圧式に代えてモータを用いた電動式のものが使用
されており、モータはアクチュエータとして小型、軽量
等の利点から今後とも増加傾向にある。2. Description of the Related Art In recent years, electric power steering systems using a motor instead of a hydraulic type have been used as a vehicle power steering device, and the motor has an increasing tendency in the future due to advantages such as small size and light weight as an actuator.
【0003】従来のパワーステアリング装置では、トル
クセンサによって操舵系の操舵トルクを検出するととも
に、車速センサによって車速を検出し、これらの検出結
果に基づいて操舵系に連結されたモータの駆動を制御
し、パワーアシストを行っている。そして、一般的には
車速感応型であり、低速域では軽く、高速域では重くな
るようにトルクセンサ入力に応じてアシスト力を制御し
ている。In the conventional power steering system, the torque sensor detects the steering torque of the steering system, the vehicle speed sensor detects the vehicle speed, and the drive of the motor connected to the steering system is controlled based on the detection results. , Power assist is done. Generally, it is a vehicle speed sensitive type, and the assist force is controlled according to the torque sensor input so that it is light in the low speed range and heavy in the high speed range.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電動式パワーステアリング装置でモータの回転角度を検
出する手段を持たない装置においては、モータの回転角
度に応じた復元力を与えることができないため、ハンド
ル手放し時に低速ではハンドル戻り時間が長くなると同
時に中立点までハンドルが戻らなくなるという問題点が
あった。一方、高速では、振動のオーバシュートが大き
く、整定時間が長くなり、特に安全性に支障が生じると
いう問題点があった。However, in the conventional electric power steering apparatus which does not have the means for detecting the rotation angle of the motor, the restoring force corresponding to the rotation angle of the motor cannot be applied. When the steering wheel is released, at low speeds, the steering wheel return time becomes long and at the same time the steering wheel cannot return to the neutral point. On the other hand, at high speeds, there was a problem that vibration overshoot was large and settling time was long, which particularly hinders safety.
【0005】また、ハンドル操舵は10数KHz以下の
低周波域であるが、上記復元力を与える負帰還がない場
合には、制御系の低周波域の設計ができないため、所望
の制御特性を達成できる設計が難しいという問題点があ
った。さらに、上記負帰還を与える場合、モータ速度の
負帰還ゲインが一定であると、戻り時間とオーバシュー
トを同時に短くすることはできないという欠点があっ
た。Further, although steering of the steering wheel is in a low frequency range of 10 and several KHz or less, if there is no negative feedback for giving the above restoring force, the control system cannot be designed in the low frequency range, so that a desired control characteristic is obtained. There was a problem that the design that could be achieved was difficult. Further, when the above-mentioned negative feedback is given, there is a drawback that the return time and the overshoot cannot be shortened at the same time if the negative feedback gain of the motor speed is constant.
【0006】そこで本発明は、手放し時のハンドル戻り
時間とオーバシュートを同時に短くすることができる電
動式パワーステアリング装置を提供することを目的とし
ている。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide an electric power steering system which can shorten the steering wheel return time and overshoot at the same time when the vehicle is released.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による電動式パワーステアリング装置は、操
舵系に連結され、操舵補助トルクを発生するモータと、
操舵系の操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
車速を検出する車速検出手段と、前記操舵トルク検出手
段および車速検出手段の出力に基づいて前記モータの駆
動を制御する制御手段と、を備えた電動式パワーステア
リング装置において、前記モータの回転角度および角速
度を推定するモータ情報推定手段と、モータの回転角度
に応じて操舵補助トルクに負帰還をかける復元力制御手
段と、前記車速に応じてモータ角速度の負帰還ゲインを
変えるモータ粘性制御手段とを設け、前記制御手段は、
復元力制御手段およびモータ粘性制御手段の出力に基づ
いて前記モータの駆動を制御する制御値を補正すること
を特徴とする。To achieve the above object, an electric power steering apparatus according to the present invention comprises a motor connected to a steering system for generating a steering assist torque,
Steering torque detecting means for detecting the steering torque of the steering system,
An electric power steering apparatus comprising: vehicle speed detecting means for detecting a vehicle speed; and control means for controlling driving of the motor based on outputs of the steering torque detecting means and the vehicle speed detecting means. The motor information estimating means for estimating the angular velocity, the restoring force control means for giving a negative feedback to the steering assist torque according to the rotation angle of the motor, and the motor viscosity controlling means for changing the negative feedback gain of the motor angular velocity according to the vehicle speed. And the control means is
A control value for controlling the drive of the motor is corrected based on the outputs of the restoring force control means and the motor viscosity control means.
【0008】また、好ましくは、前記モータ情報推定手
段は、モータの電流、電圧あるいは誘起電圧からモータ
の回転角度および角速度を推定し、前記復元力制御手段
は、低速ではモータ角速度の負帰還ゲインを低くし、高
速ではモータ角速度の負帰還ゲインを高くするようにす
るとよい。Further, preferably, the motor information estimating means estimates the rotation angle and angular velocity of the motor from the current, voltage or induced voltage of the motor, and the restoring force control means obtains a negative feedback gain of the motor angular velocity at low speed. It is preferable to lower the value and increase the negative feedback gain of the motor angular velocity at high speed.
【0009】[0009]
【作用】本発明では、モータの回転角度および角速度が
推定され、モータの回転角度に応じて操舵補助トルクに
負帰還がかけられるとともに、車速に応じてモータ角速
度の負帰還ゲインが変えられる。例えば、低速ではモー
タ角速度の負帰還ゲインが低く、高速ではモータ角速度
の負帰還ゲインが高くなるように制御される。したがっ
て、手放し時のハンドル戻り時間とオーバシュートを同
時に短くなる。According to the present invention, the rotation angle and the angular velocity of the motor are estimated, the steering assist torque is negatively fed back according to the rotation angle of the motor, and the negative feedback gain of the motor angular velocity is changed according to the vehicle speed. For example, at low speed, the negative feedback gain of the motor angular velocity is low, and at high speed, the negative feedback gain of the motor angular velocity is high. Therefore, the steering wheel return time and the overshoot at the time of release can be shortened at the same time.
【0010】[0010]
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
1〜図6は本発明に係る電動式パワーステアリング装置
の一実施例を示す図である。図1は本装置の全体を機能
的に示すブロック図である。図2はこのパワーステアリ
ング装置が適用されるステアリング機械系の一例を示す
構成図である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 6 are views showing an embodiment of an electric power steering apparatus according to the present invention. FIG. 1 is a block diagram functionally showing the entire apparatus. FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of a steering mechanical system to which the power steering device is applied.
【0011】まず、図2に示すパワーステアリング機械
系について説明しておく。図2において、操舵ハンドル
1の回転力はハンドル軸を介してピニオンギアを含むス
テアリングギア2に伝達されるとともに、上記ピニオン
ギアによりラック軸3に伝達され、さらにナックルアー
ム等を経て車輪4が転向される。また、コントロール装
置5により制御駆動される操舵アシスト(補助)モータ
(DCモータ)6の回転力はピニオンギアを含むステア
リングギア7とラック軸3との噛み合いによりラック軸
3に伝達され、ハンドル1による操舵を補助することに
なる。ハンドル1とモータ6の回転軸はギア2、7およ
びラック軸3により機械的に連結されている。First, the power steering mechanical system shown in FIG. 2 will be described. In FIG. 2, the rotational force of the steering wheel 1 is transmitted to the steering gear 2 including the pinion gear via the handle shaft, is transmitted to the rack shaft 3 by the pinion gear, and the wheels 4 are turned through the knuckle arm and the like. To be done. Further, the rotational force of the steering assist (auxiliary) motor (DC motor) 6 controlled and controlled by the control device 5 is transmitted to the rack shaft 3 by the meshing of the steering shaft 7 including the pinion gear and the rack shaft 3, and the steering wheel 1 is used. It will assist steering. The rotating shafts of the handle 1 and the motor 6 are mechanically connected by gears 2 and 7 and a rack shaft 3.
【0012】一方、後述の操舵トルクセンサ11(図1
参照)により、操舵トルク(戻りトルク)が検出され、
車速センサ12(図1参照)より車速が検出される。そ
して、これらの検出トルク、車速等に基づきコントロー
ル装置5によってモータ6が制御される。コントロール
装置5およびモータ6には車両に搭載されたバッテリ8
から、その動作電力が供給される。On the other hand, a steering torque sensor 11 (see FIG.
Steering torque (return torque) is detected by
The vehicle speed is detected by the vehicle speed sensor 12 (see FIG. 1). Then, the motor 6 is controlled by the control device 5 based on the detected torque, the vehicle speed, and the like. The control device 5 and the motor 6 have a battery 8 mounted on the vehicle.
Is supplied with its operating power.
【0013】コントロール装置5は電流検出器、電圧検
出器等の検出器、モータ6を駆動する駆動回路、モータ
6の全体的な制御を統括するコンピュータ(CPU、例
えばマイクロプロセッサ)、メモリ、コンピュータと上
記入/出力機器とのインターフェース回路等から構成さ
れている。The control device 5 includes detectors such as a current detector and a voltage detector, a drive circuit for driving the motor 6, a computer (CPU, for example, a microprocessor) for controlling the overall control of the motor 6, a memory, and a computer. It is composed of an interface circuit with the input / output device.
【0014】次に、図1はコントロール装置5に内蔵さ
れたコンピュータの各種機能をブロック的に、他の入/
出力機器、各種回路を示すブロックとともに、描いたも
のである。この図において、アシスト指令部10にはト
ルクセンサ(操舵トルク検出手段)11の検出トルクV
Tと車速センサ(車速検出手段)12の検出車速VSとが
与えられる。アシスト指令部10内のアシストトルク値
指示関数部13は検出トルクVTに応じてモータ6によ
って発生すべきアシストトルクを表す指令値を出力す
る。Next, FIG. 1 is a block diagram showing various functions of a computer incorporated in the control device 5 for other input / output.
It is drawn together with blocks showing output devices and various circuits. In this figure, the assist command section 10 includes a torque V detected by a torque sensor (steering torque detecting means) 11.
T and the vehicle speed V S detected by the vehicle speed sensor (vehicle speed detecting means) 12 are given. The assist torque value instruction function unit 13 in the assist command unit 10 outputs a command value representing the assist torque to be generated by the motor 6 according to the detected torque V T.
【0015】また、乗算定数関数部14は検出車速VS
に応じて定数を発生し、この定数が乗算演算部15にお
いて上記アシストトルク指令値に乗じられる。この結
果、乗算演算部15から出力されるアシストトルク値
(又はモータ電流指令値)は図3に示すように、検出ト
ルクVTと検出車速VSによって定められた値となる。Further, the multiplication constant function unit 14 detects the detected vehicle speed V S
A constant is generated according to the above, and this constant is multiplied by the above-mentioned assist torque command value in the multiplication calculator 15. As a result, the assist torque value (or motor current command value) output from the multiplication calculator 15 becomes a value determined by the detected torque V T and the detected vehicle speed V S , as shown in FIG.
【0016】図3は、操舵トルクVTに応じて、一定範
囲の操舵トルクVTに対してはこれにほぼ比例するモー
タ電流が流れ(アシストトルクが発生し)、上記範囲を
超えると、ある一定のモータ電流が流れる(アシストト
ルクが発生する)ように、また車速VSに応じて、車速
VSが速いときにはモータ電流(アシストトルク)を少
なくし、車速VSが遅いときにはモータ電流(アシスト
トルク)を多くするように、モータ6を制御するための
アシスト指令が発生することを表している。[0016] Figure 3 is based on the steering torque V T, which substantially proportional to the motor current (assist torque is generated) flows against the steering torque V T of a range, when it exceeds the above range, as constant motor current flows (the assist torque is generated), also according to the vehicle speed V S, the motor current (assist when when the vehicle speed V S is high to reduce the motor current (assist torque), the vehicle speed V S is low It indicates that an assist command for controlling the motor 6 is generated so that the torque is increased.
【0017】検出トルクVTは位相補償部16にも与え
られ、この位相補償部16によって検出トルクVTの微
分値が乗算演算部15の出力に加算されることにより、
アシスト指令部10の出力(基準電流指令値)となって
電流制御部20に供給されるる。この基準電流指令値に
は後述する角度位置、速度および加速度制御(少なくと
も1つでよい)のための指令値が加算(又は減算)され
た後、目標電流指令値として電流制御部20に与えられ
る。電流制御部20はその全部をハードウエアの回路で
構成してもよいし、その一部をコンピュータ・ソフトウ
エアで実現することもできる。The detected torque V T is also given to the phase compensator 16, and the phase compensator 16 adds the differential value of the detected torque V T to the output of the multiplication calculator 15,
The output (reference current command value) of the assist command unit 10 is supplied to the current control unit 20. The reference current command value is added (or subtracted) with a command value for angular position, velocity and acceleration control (which may be at least one), which will be described later, and then given to the current control unit 20 as a target current command value. .. The current control unit 20 may be entirely configured by a hardware circuit, or a part thereof may be implemented by computer software.
【0018】電流制御部20は、例えば4個のスイッチ
ング素子を含むHブリッジ駆動法に従うPWM(Pulse
Width Modulation)パルスを用いたチョッパ動作によっ
てモータ6を駆動制御するもので、電流フィードバック
制御を行う。すなわち、電機子電流検出部26によって
モータ6の電機子電流iaが検出され、電流偏差演算部
21において与えられた目標電流指令値と検出電流ia
との偏差が演算される。この偏差の絶対値が絶対値変換
部24で得られ、この絶対値に基づきデューティ生成部
25でPWMパルスのデューティ比が決定される。The current control unit 20 is a PWM (Pulse) that follows the H-bridge drive method including, for example, four switching elements.
The motor 6 is driven and controlled by a chopper operation using a (Width Modulation) pulse, and current feedback control is performed. That is, the armature current detector 26 detects the armature current ia of the motor 6, and the target current command value and the detected current ia given by the current deviation calculator 21.
The deviation from and is calculated. The absolute value of the deviation is obtained by the absolute value converter 24, and the duty generator 25 determines the duty ratio of the PWM pulse based on the absolute value.
【0019】一方、上記偏差の極性(正又は負)が正負
判別部22で判別され、生成されたデューティ比と判別
された極性はモータ駆動部23に与えられ、モータ駆動
部23はこれらの値に基づいてHブリッジ型に配線され
た4個のスイッチング素子をオン/オフ制御してモータ
6を駆動する。On the other hand, the polarity (positive or negative) of the deviation is discriminated by the positive / negative discriminating section 22, and the generated duty ratio and the discriminated polarity are given to the motor driving section 23, and the motor driving section 23 determines these values. Based on the above, the four switching elements wired in the H bridge type are controlled to be turned on / off to drive the motor 6.
【0020】モータ6の印加電圧vは印加電圧検出部3
1によって検出され、検出された印加電圧vおよび上述
の電機子電流iaは舵角データ推定手段(モータ情報推
定手段)32に与えられる。この舵角データ推定手段3
2は、与えられたモータ電圧vと、モータ電流iaとか
らモータ6の回転速度dθ/dtを推定するオブザーバ
である。なお、モータ6の回転速度dθ/dtは操舵角
速度を表し、これは操舵量に対応するものとなる。The applied voltage v of the motor 6 is the applied voltage detector 3
The applied voltage v detected by 1 and the armature current ia described above are given to the steering angle data estimation means (motor information estimation means) 32. This rudder angle data estimation means 3
Reference numeral 2 is an observer for estimating the rotation speed dθ / dt of the motor 6 from the given motor voltage v and the motor current ia. The rotation speed dθ / dt of the motor 6 represents the steering angular speed, which corresponds to the steering amount.
【0021】なお、以下の説明において、図面上は通常
通りに操舵角変化をθを用いてドットを文字の上に付加
して表すが、明細書本文ではドット表示が困難であるた
め、操舵角変化dθ/dtをSθとして適宜表すことに
する。また、図面上では推定値の上側に山型の記号を付
加して表すことにする。一方、明細書本文では推定値の
上側に山型の記号を付加して表すことが困難であるた
め、この表示は行わない。In the following description, a change in the steering angle is represented by adding a dot on the character by using θ as usual in the drawings. However, since the dot display is difficult in the text of the specification, the steering angle is changed. The change dθ / dt will be appropriately represented as Sθ. In addition, a mountain-shaped symbol is added to the upper side of the estimated value in the drawing. On the other hand, in the text of the specification, it is difficult to add a mountain-shaped symbol to the upper side of the estimated value, and therefore this display is omitted.
【0022】舵角データ推定手段32の機能的構成例は
図4に示され、各演算部301〜308のパラメータに
よって、入力されたモータ電圧vと、モータ電流iaと
からモータ6の回転速度dθ/dtが推定される。そし
て、図4のブロック図は次の数式1の演算を実現するも
のである。図4中、1/sは積分要素を表す。An example of the functional configuration of the steering angle data estimating means 32 is shown in FIG. 4, and the rotation speed dθ of the motor 6 is calculated from the input motor voltage v and the motor current ia by the parameters of the arithmetic units 301 to 308. / Dt is estimated. The block diagram of FIG. 4 realizes the operation of the following formula 1. In FIG. 4, 1 / s represents an integral element.
【0023】[0023]
【数1】 [Equation 1]
【0024】上記のオブザーバのパラメータは、モータ
6における内部パラメータ、例えば電機子抵抗R、自己
インダクタンスL、トルク定数KT、速度誘起電圧定数
Ke、モータ軸の粘性抵抗係数D、ロータ・イナーシャ
J等を用いて算出される。このようにして舵角データ推
定手段32から得られた推定速度dθ/dtは微分演算
部33で微分されることにより、推定加速度d2θ/d
t2に変換される。The parameters of the observer are internal parameters of the motor 6, such as armature resistance R, self-inductance L, torque constant K T , speed induced voltage constant K e , viscous resistance coefficient D of the motor shaft, rotor inertia J. Etc. are used to calculate. In this way, the estimated speed dθ / dt obtained from the steering angle data estimation means 32 is differentiated by the differential calculation unit 33, whereby the estimated acceleration d 2 θ / d
converted to t 2 .
【0025】ここで、図面上は通常通りに推定加速度を
θを用いて2つのドットを文字の上に付加して表すが、
明細書本文ではドット表示が困難であるため、推定加速
度d 2θ/dt2をAθとして適宜表すことにする。ま
た、図面上では推定値の上側に山型の記号を付加して表
すことにする。一方、明細書本文では推定値の上側に山
型の記号を付加して表すことが困難であるため、この表
示は行わない。Here, the estimated acceleration is calculated as usual on the drawing.
Two dots are added on top of the character using θ,
Estimated acceleration because it is difficult to display dots in the text of the specification
Degree d 2θ / dt2Will be appropriately expressed as Aθ. Well
In addition, in the drawing, a mountain-shaped symbol is added above the estimated value.
I will decide. On the other hand, in the main text of the specification, the peak is above the estimated value.
Since it is difficult to express by adding the type symbol, this table
No indication is given.
【0026】なお、オブザーバではなく、検出電圧と検
出電流とからモータ6の誘起電圧を計算し、この値を誘
起電圧定数で除算することにより、推定速度dθ/dt
を推定し、推定速度dθ/dtを積分してモータ6の回
転位置(回転角度)θを推定してもよい。The estimated speed dθ / dt is calculated by calculating the induced voltage of the motor 6 from the detected voltage and the detected current, not by the observer, and dividing this value by the induced voltage constant.
May be estimated and the estimated speed dθ / dt may be integrated to estimate the rotational position (rotation angle) θ of the motor 6.
【0027】推定速度dθ/dtは舵角速度等の負帰還
を行う粘性指令部40に、推定された加速度d2θ/d
t2は舵角加速度の正帰還を行う慣性補償部50にそれ
ぞれ与えられ、モータ6の位置、速度および加速度制御
のために用いられる。これらの制御のうち何れか1つ又
は2つを行ってもよく、全部を行ってもよい。また、前
記オブザーバの構成において、外乱トルクを同時に推定
するようにし、外乱トルクのモータ角度と角速度の推定
値に及ぼす影響を除去することも可能である。The estimated speed dθ / dt is the estimated acceleration d 2 θ / d to the viscosity command unit 40 which performs negative feedback such as steering angular velocity.
t 2 is given to each inertia compensation unit 50 that performs positive feedback of the steering angular acceleration, and is used for controlling the position, speed and acceleration of the motor 6. Any one or two of these controls may be performed, or all of them may be performed. Further, in the configuration of the observer, it is possible to simultaneously estimate the disturbance torque and remove the influence of the disturbance torque on the estimated values of the motor angle and the angular velocity.
【0028】粘性指令部(モータ粘性制御手段)40は
舵角の運動に対して粘性力を与えるとともに、車速に応
じて粘性力の大きさを切換えるものである。推定された
速度dθ/dtは粘性補償値指示関数部41に与えら
れ、この粘性補償値指示関数部41は速度dθ/dtが
大きい程絶対値が大きくかつ逆方向のトルクを発生させ
る指令値を出力する。一方、車速センサ12によって検
出された車速Vsは車速演算定数関数部44に与えら
れ、この関数部44は車速Vsが大きい程大きな定数を
出力する。この車速演算定数は乗算演算部45を経て乗
算演算部42において関数部41から出力される指令値
に乗算される。The viscosity command section (motor viscosity control means) 40 applies a viscous force to the movement of the steering angle and switches the magnitude of the viscous force according to the vehicle speed. The estimated speed dθ / dt is given to the viscosity compensation value instruction function unit 41, and the viscosity compensation value instruction function unit 41 gives a command value that produces a larger absolute value and reverse torque as the velocity dθ / dt increases. Output. On the other hand, the vehicle speed Vs detected by the vehicle speed sensor 12 is given to a vehicle speed calculation constant function unit 44, and this function unit 44 outputs a larger constant as the vehicle speed Vs is higher. The vehicle speed calculation constant is multiplied by the command value output from the function unit 41 in the multiplication calculation unit 42 via the multiplication calculation unit 45.
【0029】この乗算結果は粘性指令出力指令部43を
経てアシスト指令部10から出力される基準電流指令値
から減算されることになる。このようにして、粘性指令
部40の出力は舵角速度dθ/dtが大きい程アシスト
指令部10の出力をより大きく減らすように働く。ま
た、車速Vsが大きくなる程より大きな定数が乗算され
るために大きくなり、粘性制動の効果は大きくなる。こ
れによって高車速時ほど不安定になる傾向にある手放し
戻り時の不安定を抑え、良好なハンドル・フィーリング
が達成される。また、低車速時には粘性を減らせるよう
な補償が働くことになり、ハンドルの粘性感が減少し、
良好なハンドル・フィーリングが得られることになる。This multiplication result is subtracted from the reference current command value output from the assist command unit 10 via the viscosity command output command unit 43. In this way, the output of the viscosity command unit 40 works to reduce the output of the assist command unit 10 to a greater extent as the steering angular velocity dθ / dt increases. Further, the larger the vehicle speed Vs is, the larger the constant becomes so that it is multiplied, and the viscous braking effect becomes greater. This suppresses the instability when returning to the vehicle, which tends to become unstable at higher vehicle speeds, and achieves a good steering feel. Also, at low vehicle speeds, compensation that reduces the viscosity will work, reducing the feeling of stickiness of the steering wheel,
Good handle feeling will be obtained.
【0030】慣性補償部50はモータ6のロータ慣性が
あたかも小さくなったかのように制御するもので、急ハ
ンドル時にモータ6がハンドルの回転に追従しないこと
により生じる重さを解消したり、手放し時の戻りスピー
ドを早くしたりするように作用する。推定された舵角加
速度d2θ/dt2は慣性補償値指示関数部51に与えら
れ、この関数部51から出力される指令値に乗算演算部
52で適当な定数が乗算されることにより得られる指令
値がアシスト指令部10の基準電流指令値に加算され
る。The inertia compensator 50 controls the rotor inertia of the motor 6 as if the rotor inertia had decreased. The inertia compensator 50 eliminates the weight generated when the motor 6 does not follow the rotation of the steering wheel at the time of a sudden steering, or when the steering wheel is released. It acts to speed up the return. The estimated steering angular acceleration d 2 θ / dt 2 is given to the inertia compensation value instruction function unit 51, and the multiplication operation unit 52 multiplies the command value output from this function unit 51 by an appropriate constant to obtain it. The specified command value is added to the reference current command value of the assist command unit 10.
【0031】復元力補償部(復元力制御手段)60は基
本的には舵角の中立位置へ戻す力、すなわち復元力を生
じさせるものである。推定された舵角位置θは乗算演算
部61で適当な定数が乗算されることにより得られる指
令値がアシスト指令部10の基準電流指令値から減算さ
れる。上記アシスト指令部10および電流制御部20は
制御手段100を構成する。The restoring force compensating section (restoring force control means) 60 basically produces a force for returning the steering angle to the neutral position, that is, restoring force. A command value obtained by multiplying the estimated steering angle position θ by an appropriate constant in the multiplication calculation unit 61 is subtracted from the reference current command value of the assist command unit 10. The assist command section 10 and the current control section 20 constitute the control means 100.
【0032】このように、本実施例ではモータ6の印加
電圧vおよび電機子電流iaから回転角度θおよび舵角
速度dθ/dtが舵角データ推定手段32によって推定
され、モータ6の回転角度θに応じて粘性指令部40に
より操舵補助トルクに負帰還がかけられるとともに、車
速に応じてモータ角速度の負帰還ゲインが変えられる。
すなわち、低速ではモータ角速度の負帰還ゲインが低
く、高速ではモータ角速度の負帰還ゲインが高くなるよ
うに制御される。As described above, in this embodiment, the rotation angle θ and the steering angular velocity dθ / dt are estimated by the steering angle data estimating means 32 from the applied voltage v of the motor 6 and the armature current ia, and the rotation angle θ of the motor 6 is calculated. Accordingly, the viscosity command unit 40 negatively feeds back the steering assist torque, and the negative feedback gain of the motor angular velocity is changed according to the vehicle speed.
That is, the negative feedback gain of the motor angular velocity is controlled to be low at low speed, and the negative feedback gain of the motor angular velocity is controlled to be high at high speed.
【0033】次に、粘性指令部40と復元力補償部60
による制御の効果について詳細に説明する。一般的に、
操舵系のメカニカルモデルは図5のように示される。図
5中、各記号の意味は次の通りである。 Ks:セルフアライニング剛性 Cs:セルフアライニング粘性 Kt:トルクセンサ剛性 Ct:トルクセンサ粘性 J1:ハンドル下部慣性モーメント J2:ハンドル上部慣性モーメント θ1:ハンドル下部変位 θ2:ハンドル上部変位 Th:操舵トルク Ta:アシストトルクNext, the viscosity command section 40 and the restoring force compensation section 60
The effect of control by will be described in detail. Typically,
A mechanical model of the steering system is shown in FIG. In FIG. 5, the meaning of each symbol is as follows. K s : Self-aligning rigidity C s : Self-aligning viscosity K t : Torque sensor rigidity C t : Torque sensor viscosity J 1 : Handle lower inertia moment J 2 : Handle upper inertia moment θ 1 : Handle lower displacement θ 2 : Handle Upper displacement Th : Steering torque Ta : Assist torque
【0034】いま、モータアシストトルクTaに復元力
−Kθiと粘性力−C(dθ/dt) 1となるトルクを加
え、 Ta=−Kθi−C(dθ/dt)1+Kf(θ2−θ1) とすると、操舵トルクThからモータ回転角度θ1までの
伝達関数は次の数式2のようになる。Now, the motor assist torque TaResilience
-KθiAnd viscous force-C (dθ / dt) Add a torque to be 1.
Eh, Ta = -Kθi-C (dθ / dt)1+ Kf(Θ2−θ1), The steering torque ThTo motor rotation angle θ1For up to
The transfer function is as shown in the following Expression 2.
【0035】[0035]
【数2】 [Equation 2]
【0036】すなわち、復元力−Kθiを加えることに
より、セルフアライニング剛性がKsから(K+Ks)に
増え、粘性力−C(dθ/dt)1を加えることによ
り、セルフアライニング粘性がCsから(Cs+C)に増
えたことになる。一方、ハンドルを手放したとき、従来
は低車速時と高車速時のハンドル角度は図6の実線のよ
うになっていた。これに対して本発明の場合には、セル
フアライニングによる復元力Ksθ1に加えて復元力補償
による復元力Kθ1が加わり、復元力が増加するととも
に、低車速で粘性係数Cを小さくしているので、粘性力
(Cs+C)(dθ/dt)が小さくなり、結果として
図6(a)の破線のように戻り時間が短くなると同時
に、残留操舵角がゼロとなる。That is, the self-aligning rigidity is increased from K s to (K + K s ) by adding the restoring force −Kθ i , and the self-aligning viscosity is increased by adding the viscous force −C (dθ / dt) 1. It means that it has increased from C s to (C s + C). On the other hand, when the steering wheel is released, conventionally, the steering wheel angle at low vehicle speed and at high vehicle speed is as shown by the solid line in FIG. In the case of the present invention, on the other hand, in addition to the restoring force K s theta 1 by aligning joined by restoring force K [theta 1 by restoring force compensation, with restoring force increases, reducing the viscosity coefficient C in the low vehicle speed Therefore, the viscous force (C s + C) (dθ / dt) becomes small, and as a result, the return time becomes short as shown by the broken line in FIG. 6A, and at the same time the residual steering angle becomes zero.
【0037】また、高速時においては、セルフアライニ
ング剛性の増加のため振動周波数が高くなることと、粘
性係数Cを大きくすることにより、結果として図6
(b)の破線のように収斂時間が短くなるとともに、オ
ーバシュートを低減することができる。したがって、手
放し時のハンドル戻り時間とオーバシュートを同時に短
くすることができる。なお、復元力が増加することに対
してハンドルを回すのに力が増えてしまうことに対して
は、アシスト力を与えるゲインKfで調整できる。Further, at high speed, the vibration frequency is increased due to the increase in self-aligning rigidity and the viscosity coefficient C is increased, resulting in FIG.
As shown by the broken line in (b), the convergence time can be shortened and overshoot can be reduced. Therefore, the steering wheel return time and the overshoot at the time of release can be shortened at the same time. Incidentally, for the would force to turn the steering wheel increases relative to the restoring force increases, it can be adjusted by the gain K f which gives an assist force.
【0038】[0038]
【発明の効果】本発明によれば、モータの回転角度に応
じて操舵補助トルクに負帰還をかけるとともに、車速に
応じてモータ角速度の負帰還ゲインを変えているので、
次の効果を得ることができる。 低車速域でのハンドル手放し時の戻り時間を短くする
ことができる。 低車速域でのハンドル手放し時に、ハンドルを中立位
置まで戻すことができる。高速域でのハンドル手放し
時のオーバシュートを短くすることができる。 電動パワーステアリング制御特性で重要な低周波域で
の特性を改善することができ、操舵フィーリングを向上
させることができる。According to the present invention, the steering assist torque is negatively fed back according to the rotation angle of the motor, and the negative feedback gain of the motor angular velocity is changed according to the vehicle speed.
The following effects can be obtained. It is possible to shorten the return time when the steering wheel is released in the low vehicle speed range. When releasing the handle in the low vehicle speed range, the handle can be returned to the neutral position. It is possible to shorten the overshoot when the steering wheel is released in the high speed range. It is possible to improve the characteristics in the low frequency range, which is important for the electric power steering control characteristics, and improve the steering feeling.
【図1】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の
一実施例の機能的ブロック図である。FIG. 1 is a functional block diagram of an embodiment of an electric power steering apparatus according to the present invention.
【図2】同実施例のパワーステアリング機械系の一例を
示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a power steering mechanical system of the same embodiment.
【図3】同実施例のアシストトルクの特性を示す図であ
る。FIG. 3 is a diagram showing characteristics of assist torque in the same example.
【図4】同実施例の舵角データ推定手段の構成を示す機
能ブロック図である。FIG. 4 is a functional block diagram showing a configuration of a steering angle data estimating means of the embodiment.
【図5】同実施例のパワーステアリング機械系のモデル
を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a model of a power steering mechanical system of the embodiment.
【図6】同実施例のハンドル手放し時のハンドル角度の
応答の一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of a response of a steering wheel angle when the steering wheel is released according to the embodiment.
1 操舵ハンドル 6 モータ 11 操舵トルクセンサ(操舵トルク検出手段) 12 車速センサ(車速検出手段) 20 電流制御部 32 舵角データ推定手段(モータ情報推定手段) 40 粘性指令部(モータ粘性制御手段) 50 慣性補償部 60 復元力補償部(復元力制御手段) 100 制御手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steering handle 6 Motor 11 Steering torque sensor (steering torque detecting means) 12 Vehicle speed sensor (vehicle speed detecting means) 20 Current control section 32 Steering angle data estimating means (motor information estimating means) 40 Viscosity command section (motor viscosity control means) 50 Inertia compensation section 60 Restoring force compensation section (restoring force control means) 100 Control means
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B62D 119:00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI technical display location B62D 119: 00
Claims (3)
生するモータと、 操舵系の操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、 車速を検出する車速検出手段と、 前記操舵トルク検出手段および車速検出手段の出力に基
づいて前記モータの駆動を制御する制御手段と、 を備えた電動式パワーステアリング装置において、 前記モータの回転角度および角速度を推定するモータ情
報推定手段と、 モータの回転角度に応じて操舵補助トルクに負帰還をか
ける復元力制御手段と、 前記車速に応じてモータ角速度の負帰還ゲインを変える
モータ粘性制御手段とを設け、 前記制御手段は、復元力制御手段およびモータ粘性制御
手段の出力に基づいて前記モータの駆動を制御する制御
値を補正することを特徴とする電動式パワーステアリン
グ装置。1. A motor connected to a steering system for generating a steering assist torque, a steering torque detecting means for detecting a steering torque of the steering system, a vehicle speed detecting means for detecting a vehicle speed, the steering torque detecting means and the vehicle speed. In an electric power steering apparatus including: a control unit that controls the drive of the motor based on the output of the detection unit; a motor information estimating unit that estimates the rotation angle and the angular velocity of the motor; And a motor viscosity control means for changing the negative feedback gain of the motor angular velocity according to the vehicle speed. The control means is a restoring force control means and a motor viscosity control means. An electric power steering apparatus, wherein a control value for controlling the drive of the motor is corrected based on the output of the electric power steering apparatus.
流、電圧あるいは誘起電圧からモータの回転角度および
角速度を推定することを特徴とする請求項1記載の電動
式パワーステアリング装置。2. The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the motor information estimating means estimates the rotation angle and angular velocity of the motor from the current, voltage or induced voltage of the motor.
角速度の負帰還ゲインを低くし、高速ではモータ角速度
の負帰還ゲインを高くすることを特徴とする請求項1記
載の電動式パワーステアリング装置。3. The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the restoring force control unit lowers the negative feedback gain of the motor angular velocity at low speeds and increases the negative feedback gain of the motor angular velocity at high speeds. ..
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34400491A JPH05155352A (en) | 1991-12-02 | 1991-12-02 | Electromotive power steering device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP34400491A JPH05155352A (en) | 1991-12-02 | 1991-12-02 | Electromotive power steering device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH05155352A true JPH05155352A (en) | 1993-06-22 |
Family
ID=18365921
Family Applications (1)
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JP34400491A Pending JPH05155352A (en) | 1991-12-02 | 1991-12-02 | Electromotive power steering device |
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JP (1) | JPH05155352A (en) |
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1991
- 1991-12-02 JP JP34400491A patent/JPH05155352A/en active Pending
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