JPH05208683A - Electrically-driven power steering device - Google Patents

Electrically-driven power steering device

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JPH05208683A
JPH05208683A JP4237192A JP4237192A JPH05208683A JP H05208683 A JPH05208683 A JP H05208683A JP 4237192 A JP4237192 A JP 4237192A JP 4237192 A JP4237192 A JP 4237192A JP H05208683 A JPH05208683 A JP H05208683A
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JP
Japan
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steering
torque
return
vehicle speed
output
Prior art date
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Pending
Application number
JP4237192A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Ueno
弘 植野
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Filing date
Publication date
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Priority to JP4237192A priority Critical patent/JPH05208683A/en
Publication of JPH05208683A publication Critical patent/JPH05208683A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457Power-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
    • B62D5/046Controlling the motor
    • B62D5/0466Controlling the motor for returning the steering wheel to neutral position

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve a return characteristic of a handle and a driving feeling at the time of low car speed by performing fuzzy inference based on two parameters of a steering condition of steering system, calculating a correction value in accordance with a return condition of steering, and previously correcting a drive control value of a motor when steering is returned. CONSTITUTION:In addition to giving outputs of a car speed sensor 12 and a torque sensor 11 to a fuzzy inference part 30, it is given an output from a steering angular speed sensor 31 and a differentiation value of detected torque VT from a phase compensation part 17. The fuzzy inference part 30 performs fuzzy inference with a car speed, steering torque, differentiation value of the torque VT and a steering angular speed serving as input parameters, to estimate a return condition of steering and to calculate a return time assist gain output to a multiplication arithmetic part 16. In the multiplication arithmetic part 16, an output of a multiplication arithmetic part 15 is multiplied by the return time assist gain from the fuzzy inference part 30 and output to a current control part 20 in the late stage.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【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】ところで、上記従来装置では、アシスト用
モータのトルクをギヤで減速してラック軸等に伝達する
構成であるため、アシスト用モータの慣性モーメントが
あたかも大きくなったように作用し、またギヤのフリク
ションが影響して高車速時の収斂性が悪化したり、低車
速時のハンドル戻りが悪化するという不具合があった。
By the way, in the above-mentioned conventional apparatus, since the torque of the assisting motor is reduced by the gears and transmitted to the rack shaft or the like, the moment of inertia of the assisting motors acts as if they were large, and the gears act as if they were geared. There is a problem that the astringency at high vehicle speed is deteriorated due to the friction of the vehicle and the steering wheel return at low vehicle speed is deteriorated.

【0005】そのため、かかる不具合を解消するため
に、例えば高車速時については制動用の回路を設け、ハ
ンドルの中立位置近傍においてアシストモータを制動す
る装置が考えられている(例えば、実開昭61ー169
675号公報参照)。
Therefore, in order to solve such a problem, for example, a device for braking a assist motor in the vicinity of the neutral position of the steering wheel has been considered, for example, by providing a circuit for braking when the vehicle speed is high (for example, actual opening 61). -169
675).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな改良の従来装置にあっては、高車速時の不安定性を
粘性制動によって安定化する構成となっているため、安
定性を改善することはできるものの、特に低車速時のハ
ンドルの戻り速度が不足し、運転者が疲労感や不安感を
覚えるという問題点があった。
However, in the conventional device of such an improvement, since the instability at high vehicle speed is stabilized by viscous braking, the stability cannot be improved. However, there is a problem that the driver feels tired and anxious because the returning speed of the steering wheel is insufficient especially at low vehicle speed.

【0007】そこで本発明は、低車速時のハンドルの戻
り特性を改善して、運転フィーリングを向上できる電動
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。
Therefore, an object of the present invention is to provide an electric power steering apparatus which can improve the steering wheel return characteristic at a low vehicle speed to improve the driving feeling.

【0008】[0008]

【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、前記操舵系の操舵状態を検出する
操舵状態検出手段と、前記操舵トルク、前記車速および
該操舵状態検出手段によって検出された操舵系の操舵状
態のうち少なくとも2つのパラメータに基づいて所定の
ファジールールに従ってファジー推論を行い、ステアリ
ングの戻り状態に応じた補正値を演算する戻り補正演算
手段とを設け、前記制御手段は、戻り補正演算手段の演
算値に基づいてステアリング戻り時における前記モータ
の駆動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,
A steering state of the steering system in 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. Based on at least two parameters of the steering state detection means for detecting the steering torque, the vehicle speed, and the steering state of the steering system detected by the steering state detection means, and fuzzy inference is performed according to a predetermined fuzzy rule. Return correction calculation means for calculating a correction value according to the return state of the motor, and the control means corrects the drive control value of the motor when the steering wheel returns based on the calculated value of the return correction calculation means. And

【0009】[0009]

【作用】本発明では、操舵トルク、車速および操舵状態
検出手段によって検出された操舵系の操舵状態のうち少
なくとも2つのパラメータ(例えば、車速、操舵トル
ク、操舵トルクの微分値、操舵角、舵角速度、舵角加速
度のうちの少なくとも2つ以上のパラメータ)をファジ
ー入力としてファジー推論が行われ、ステアリングの戻
り状態に応じた補正値が演算されるとともに、この演算
値に基づいてステアリング戻り時におけるアシストモー
タの制御値が補正される。
According to the present invention, at least two parameters (for example, vehicle speed, steering torque, differential value of steering torque, steering angle, steering angular velocity) of the steering torque, the vehicle speed, and the steering state of the steering system detected by the steering state detection means are used. , At least two or more parameters of the steering angular acceleration) are fuzzy inputs, fuzzy inference is performed, a correction value is calculated according to the return state of the steering wheel, and the assist at the time of returning the steering wheel is calculated based on the calculated value. The motor control value is corrected.

【0010】したがって、非線形できめ細かな制御が可
能となり、低車速時のステアリング戻り時にはアシスト
トルクを小さくすることで、ステアリングの戻り速度が
向上し、また残留ハンドル角が小さくなって良好な戻り
特性になる。
Therefore, fine control can be performed in a non-linear manner, and the assist torque is reduced when the steering wheel returns at a low vehicle speed, so that the steering wheel return speed is improved and the residual steering wheel angle is reduced, resulting in good return characteristics. Become.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
1〜図8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 8 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.

【0012】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。
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.

【0013】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。
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 gear 7 including a pinion gear and the rack shaft 3. The steering by the steering wheel 1 is assisted. The rotating shafts of the handle 1 and the motor 6 are mechanically connected by gears 2 and 7 and a rack shaft 3.

【0014】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.

【0015】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, microprocessor) that controls the motor 6 as a whole, a memory, and a computer. It is composed of an interface circuit with the input / output device.

【0016】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 in a different manner.
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.

【0017】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。さらに、
乗算演算部15の出力は乗算演算部16において後述の
ファジー推論部30からの戻り時アシストゲインと乗じ
られ、この乗算演算部16の出力は基準電流指令値とし
て電流制御部20に供給される。
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. further,
The output of the multiplication calculation unit 15 is multiplied by the return assist gain from the fuzzy inference unit 30 described later in the multiplication calculation unit 16, and the output of the multiplication calculation unit 16 is supplied to the current control unit 20 as a reference current command value.

【0018】ここで、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。
Here, the assist torque value (or motor current command value) output from the multiplication calculator 15 is a value determined by the detected torque V T and the detected vehicle speed V S , as shown in FIG.

【0019】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
S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。
[0019] Figure 3, according to 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.

【0020】一方、検出トルクVTは位相補償部17に
も与えられ、この位相補償部17によって検出トルクV
Tの微分値が乗算演算部16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。なお、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。
On the other hand, the detected torque V T is also given to the phase compensator 17, which detects the detected torque V T.
The differential value of T is added to the output of the multiplication calculation unit 16 to become the output of the assist command unit 10 (reference current command value), which is supplied to the current control unit 20. The current control unit 20 may be entirely configured by a hardware circuit, or a part of the current control unit 20 may be implemented by computer software.

【0021】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 includes 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.

【0022】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 above-mentioned deviation is discriminated by the positive / negative discriminating section 22, and the polarity determined as the generated duty ratio is 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.

【0023】30はファジー推論部であり、ファジー推
論部30には車速センサ12の出力およびトルクセンサ
11の出力が与えられる他、操舵角速度を検出している
舵角速度センサ31からの出力が与えられるとともに、
位相補償部17によって検出トルクVTの微分値が与え
られる。舵角速度センサ31は操舵状態検出手段を構成
している。
Reference numeral 30 denotes a fuzzy inference unit. The fuzzy inference unit 30 is supplied with the output of the vehicle speed sensor 12 and the output of the torque sensor 11, and also with the output from the steering angular velocity sensor 31 for detecting the steering angular velocity. With
The differential value of the detected torque V T is given by the phase compensator 17. The steering angular velocity sensor 31 constitutes steering state detecting means.

【0024】ファジー推論部(戻り補正演算手段に相
当)30は車速、操舵トルク、トルクVTの微分値およ
び舵角速度を入力パラメータとして所定のファジールー
ルに従ってファジー推論を行い、ステアリングの戻り状
態を推定し、戻り時アシストゲインを演算して乗算演算
部16に出力する。乗算演算部16は乗算演算部15の
出力にファジー推論部30からの戻り時アシストゲイン
を乗算して後段の電流制御部20に出力する。なお、舵
角速度検出手段は、例えばタコジェネレータ、エンコー
ダのようなものであってもよいし、センサの代えて舵角
速度を推定するオブザーバを設けてもよい。このオブザ
ーバは、モータ6の端子電圧と電機子電流とに基づい
て、又はモータ6への電流指令値と測定した電機子電流
とに基づいて舵角速度を推定する。
A fuzzy inference section (corresponding to return correction calculation means) 30 performs fuzzy inference according to a predetermined fuzzy rule using vehicle speed, steering torque, a differential value of torque V T and steering angular velocity as input parameters, and estimates a steering return state. Then, the return assist gain is calculated and output to the multiplication calculator 16. The multiplication calculation unit 16 multiplies the output of the multiplication calculation unit 15 by the return assist gain from the fuzzy inference unit 30 and outputs the result to the current control unit 20 in the subsequent stage. The rudder angular velocity detecting means may be, for example, a tacho generator or an encoder, or an observer for estimating the rudder angular velocity may be provided instead of the sensor. This observer estimates the steering angular velocity based on the terminal voltage of the motor 6 and the armature current, or based on the current command value to the motor 6 and the measured armature current.

【0025】そして、乗算演算部16の出力には位相補
償部17によって検出された検出トルクVTの微分値が
加算され、アシスト指令部10の出力となって電流制御
部20に供給される。上記電流制御部20およびアシス
ト指令部10は制御手段40を構成する。
Then, the differential value of the detected torque V T detected by the phase compensator 17 is added to the output of the multiplication calculator 16 and the result is supplied to the current controller 20 as the output of the assist commander 10. The current control unit 20 and the assist command unit 10 constitute a control means 40.

【0026】ここで、戻り時アシストゲイン演算のファ
ジールールについて説明する。図4(a)は戻り時アシ
ストゲイン演算における前件部のメンバーシップ関数
で、操舵トルクとトルク微分値を入力パラメータとする
ものである。また、図4(b)は後件部におけるファジ
ー出力であり、シングルトーン位置で表したメンバーシ
ップ関数で、アシスト減少定数を出力値としている。
Here, the fuzzy rule of the return assist gain calculation will be described. FIG. 4A is a membership function of the antecedent part in the return assist gain calculation, which uses the steering torque and the torque differential value as input parameters. Further, FIG. 4B is a fuzzy output in the consequent part, which is a membership function represented by a single tone position and has an assist decrease constant as an output value.

【0027】戻り時アシストゲインはアシスト減少定数
に対して次式で示される関係にある。 [戻り時アシストゲイン]=1−[アシスト減少定数] アシスト減少定数はハンドル1の戻り時に大きく設定さ
れるようにメンバーシップ関数がなっており、そのため
戻り時アシストゲインはハンドル1の戻り時に小さくな
る。なお、各メンバーシップ関数におけるラベルの意味
は、次の通りである。
The assist gain at the time of return has a relationship represented by the following equation with respect to the assist decrease constant. [Return assist gain] = 1- [Assist decrease constant] The membership function is such that the assist decrease constant is set large when the handle 1 returns, so the return assist gain becomes small when the handle 1 returns. .. The meaning of the label in each membership function is as follows.

【0028】PL:Positive Large(正方向に大きい) PS:Positive Small(正方向に小さい) ZR:ゼロ(中立) NS:Negative Small(負方向に小さい) NL:Negative Large(負方向に大きい)PL: Positive Large PS: Positive Small ZR: Zero (neutral) NS: Negative Small NL: Negative Large

【0029】ファジィルールは図5のように示され、式
を用いて表すと、次のようになる。ルールはいわゆるI
F、THEN(もし、ならば)の形式で表現される。 R1.IF トルク=PL AND トルク微分値=
NS THEN ファジー出力=PL(正方向に大きい) R2.IF トルク=PS AND トルク微分値=
NS THEN ファジー出力=PS(正方向に小さい)
The fuzzy rule is shown in FIG. 5, and is expressed by the following equation. The rule is so-called I
It is expressed in the form F, THEN (if any). R1. IF torque = PL AND torque derivative value =
NS THEN Fuzzy output = PL (larger in the positive direction) R2. IF torque = PS AND torque differential value =
NS THEN Fuzzy output = PS (smaller in the positive direction)

【0030】ファジィルールR1は、「もし、操舵トル
クが正方向に大きく、かつトルク微分値が負方向に小さ
い場合にはファジー出力は正方向に大きい(すなわち、
アシスト減少定数が正方向に大きい)。」という意味で
ある。
The fuzzy rule R1 is "if the steering torque is large in the positive direction and the torque differential value is small in the negative direction, the fuzzy output is large in the positive direction (ie,
Assist decrease constant is large in the positive direction). It means "."

【0031】また、ファジィルールR2は、「もし、操
舵トルクが正方向に小さく、かつトルク微分値が負方向
に小さい場合にはファジー出力は正方向に小さい(すな
わち、アシスト減少定数が正方向に小さい)。」という
意味である。以下、他のルールも同様の手法で判断され
る。図5に示すファジィルールでは、いずれもハンドル
1の戻り時にパワーアシストを減少させて、戻りを良く
するようになっている。
Further, the fuzzy rule R2 is "if the steering torque is small in the positive direction and the torque differential value is small in the negative direction, the fuzzy output is small in the positive direction (that is, the assist decrease constant is in the positive direction). Small). " Hereinafter, other rules are determined by the same method. In each of the fuzzy rules shown in FIG. 5, the power assist is reduced when the steering wheel 1 returns to improve the return.

【0032】次に、パワーステアリング制御の動作につ
いて説明する。イグニションスイッチがオンすると、ま
ず通常のパワーアシスト処理が実行され、これにより、
車速感応型の制御、すなわち低速域では軽く、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
が制御される。
Next, the operation of the power steering control will be described. When the ignition switch is turned on, the normal power assist process is executed first,
The assist force is controlled according to the torque sensor input so that the vehicle speed sensitive control is performed, that is, it is light in the low speed range and heavy in the high speed range.

【0033】一方、ハンドル1の戻り時にはファジー推
論によって、戻り状態が推定され、戻り時アシストゲイ
ンが演算されて乗算演算部16に出力される。そして、
乗算演算部16では乗算演算部15の出力にファジー推
論部30からの戻り時アシストゲインが乗算されて後段
の電流制御部20に出力され、最終的にアシスト力が補
正制御される。
On the other hand, when the handle 1 returns, the return state is estimated by fuzzy inference, the return assist gain is calculated, and the result is output to the multiplication calculator 16. And
In the multiplication calculation unit 16, the output of the multiplication calculation unit 15 is multiplied by the return assist gain from the fuzzy inference unit 30 and output to the current control unit 20 in the subsequent stage, and finally the assist force is corrected and controlled.

【0034】具体的には、図4に示したメンバーシップ
関数による評価、すなわち、操舵トルクおよびトルク微
分値を入力パラメータとしてメンバーシップ関数にどの
程度適合するかの評価が行われ、図5に示すファジール
ールに従ってファジー論理演算が実行される。
Specifically, the membership function shown in FIG. 4 is evaluated, that is, the steering torque and the torque differential value are used as input parameters to evaluate how well the membership function is satisfied. Fuzzy logic operations are performed according to the fuzzy rules.

【0035】ファジィ論理演算過程では、その前件部で
上記入力パラメータが与えられ、ファジィルールの対応
するメンバーシップ関数にどの程度適合するかが求めら
れ、適合度の小さいものが選択されて後件部に与えら
れ、後件部では選択された適合度より出力のメンバーシ
ップ関数に制限をかけて例えば、台形状のメンバーシッ
プ関数を得る。次いで、上記メンバーシップ関数をMA
X合成処理によって重ね合わせて合成出力を生成し、そ
の後、デファジファイヤによってこの合成出力の重心を
確定出力としてハンドル1の戻り状態の推定値に応じた
戻り時アシストゲインが演算され、乗算演算部16に出
力される。
In the fuzzy logic operation process, the above-mentioned input parameters are given in the antecedent part of the fuzzy logic, the degree of conformity to the corresponding membership function of the fuzzy rule is determined, and the one with a small degree of conformity is selected and the consequent In the consequent part, the membership function of the output is restricted by the selected fitness in the consequent part to obtain, for example, a trapezoidal membership function. Then, the membership function is MA
The composite output is generated by superimposing the composite output by the X composite processing, and then the return assist gain according to the estimated value of the return state of the handle 1 is calculated by the defuzzifier using the center of gravity of the composite output as the definite output, and the multiplication calculator 16 is output.

【0036】乗算演算部16では前段の乗算演算部15
の出力にファジー推論部30からの演算値(戻り時アシ
ストゲイン:図4(b)ではアシスト減少定数)が乗算
されて後段の電流制御部20に出力される。その後、電
流制御部20によりPWMパルスを用いたチョッパ動作
によってモータ6が駆動制御されて操舵系のアシストが
行われる。
In the multiplication calculation unit 16, the multiplication calculation unit 15 of the preceding stage is used.
Is multiplied by the calculated value from the fuzzy inference unit 30 (assist gain at return: assist decrease constant in FIG. 4B) and output to the current control unit 20 in the subsequent stage. After that, the current controller 20 controls the drive of the motor 6 by the chopper operation using the PWM pulse to assist the steering system.

【0037】ここで、ハンドル1の戻り時にはアシスト
出力はハンドル1の回転を止める方向に働く。本実施例
では、ハンドル1の戻りを検出すると、上記ファジー推
論による演算補正によりアシスト出力が減少する。
Here, when the steering wheel 1 returns, the assist output works in a direction to stop the rotation of the steering wheel 1. In this embodiment, when the return of the steering wheel 1 is detected, the assist output is reduced by the calculation correction by the fuzzy inference.

【0038】図6(a)は本実施例の制御を行わない場
合の制御波形であり、ハンドル1手放し時の戻り速度が
不足気味である。これに対して、図6(b)は本実施例
の制御を行った場合の制御波形であり、アシスト出力が
減少することにより、ハンドル1手放し時の戻り速度が
向上している。
FIG. 6A shows a control waveform when the control of this embodiment is not performed, and the return speed when the handle 1 is released is not sufficient. On the other hand, FIG. 6B shows a control waveform when the control of the present embodiment is performed, and the assist output is reduced, so that the return speed when the handle 1 is released is improved.

【0039】このように、本実施例ではハンドル1手放
し時の戻りアシストゲインをファジー推論によって決定
しているので、非線形できめ細かな制御を行うことがで
き、特に低車速時のステアリング戻り時にはアシストト
ルクを小さくすることで、ステアリングの戻り速度が向
上し、また残留ハンドル角が小さくなって良好な戻り特
性になるという効果が得られる。
As described above, in this embodiment, since the return assist gain when the steering wheel 1 is released is determined by fuzzy inference, fine control can be performed in a non-linear manner. In particular, the assist torque is returned when the steering wheel is returned at a low vehicle speed. By decreasing, the steering return speed is improved, and the residual steering wheel angle is reduced, resulting in good return characteristics.

【0040】この場合、ファジー推論を用いることで、
戻り時の判別を精度良く行うことができ、またファジー
推論の特徴でもある補間機能により操舵時は十分なアシ
スト力を得ながら、戻り時には良好な戻り特性とするこ
とができる。
In this case, by using fuzzy inference,
It is possible to accurately determine at the time of returning, and the interpolation function, which is a feature of fuzzy reasoning, can obtain sufficient assisting force at the time of steering, while providing good returning characteristics at the time of returning.

【0041】また、補間機能により、いわゆるハンドル
のきり込み、きり返し、戻りに移行するときのステアリ
ングトルクがスムーズにつながり、手応えが良く、良好
な操舵フィーリングを得ることができる。
Further, the interpolation function makes it possible to smoothly connect the steering torque at the time of shifting to so-called steering wheel turning, turning back and returning, and it is possible to obtain a good feeling and a good steering feeling.

【0042】次に、図7はファジー推論部30における
ファジィルールの第1の変形例を示す図である。この第
1の変形例では、操舵トルクと舵角速度を入力パラメー
タとしており、式を用いて表すと、次のようになる。ル
ールはいわゆるIF、THEN(もし、ならば)の形式
で表現される。 R1.IF トルク=PL AND 舵角速度=NS THEN ファジー出力=PL(正方向に大きい) R2.IF トルク=PS AND 舵角速度=NS THEN ファジー出力=PS(正方向に小さい)
Next, FIG. 7 is a diagram showing a first modification of the fuzzy rule in the fuzzy inference unit 30. In this first modified example, the steering torque and the steering angular velocity are used as input parameters, and are expressed as follows using an equation. Rules are expressed in the form of so-called IF, THEN (if, if). R1. IF torque = PL AND Steering angular velocity = NS THEN Fuzzy output = PL (large in positive direction) R2. IF torque = PS AND Steering angular velocity = NS THEN Fuzzy output = PS (small in the forward direction)

【0043】ファジィルールR1は、「もし、操舵トル
クが正方向に大きく、かつ舵角速度が負方向に小さい場
合にはファジー出力は正方向に大きい(すなわち、アシ
スト減少定数が正方向に大きい)。」という意味であ
る。
The fuzzy rule R1 is "if the steering torque is large in the positive direction and the steering angular velocity is small in the negative direction, the fuzzy output is large in the positive direction (that is, the assist reduction constant is large in the positive direction). It means "."

【0044】また、ファジィルールR2は、「もし、操
舵トルクが正方向に小さく、かつ舵角速度が負方向に小
さい場合にはファジー出力は正方向に小さい(すなわ
ち、アシスト減少定数が正方向に小さい)。」という意
味である。以下、他のルールも同様の手法で判断され
る。図7に示すファジィルールでは、いずれもハンドル
1の戻り時にパワーアシストを減少させて、戻りを良く
するようになっている。
The fuzzy rule R2 states that "if the steering torque is small in the positive direction and the steering angular velocity is small in the negative direction, the fuzzy output is small in the positive direction (that is, the assist decrease constant is small in the positive direction). ). " Hereinafter, other rules are determined by the same method. In each of the fuzzy rules shown in FIG. 7, when the steering wheel 1 returns, the power assist is reduced to improve the return.

【0045】この第1の変形例においても、操舵トルク
と舵角速度を操舵状態検出の入力パラメータとしている
ため、上記実施例の場合と同様に非線形できめ細かな制
御を行うことができ、特に低車速時のステアリング戻り
時にはアシストトルクを小さくすることで、ステアリン
グの戻り速度が向上し、また残留ハンドル角が小さくな
って良好な戻り特性になるという効果が得られる。
Also in this first modified example, since the steering torque and the steering angular velocity are used as the input parameters for detecting the steering state, it is possible to perform fine control in a non-linear manner as in the case of the above-described embodiment, and particularly at a low vehicle speed. By decreasing the assist torque when returning the steering wheel at this time, the returning speed of the steering wheel is improved, and the residual steering wheel angle is reduced, so that good returning characteristics can be obtained.

【0046】次に、図8はファジー推論部30における
ファジィルールの第2の変形例を示す図である。この第
2の変形例では、舵角と舵角速度を入力パラメータとし
ており、式を用いて表すと、次のようになる。ルールは
いわゆるIF、THEN(もし、ならば)の形式で表現
される。 R1.IF 舵角=PL AND 舵角速度=NS THEN ファジー出力=PL(正方向に大きい) R2.IF 舵角=PS AND 舵角速度=NS THEN ファジー出力=PS(正方向に小さい)
Next, FIG. 8 is a diagram showing a second modification of the fuzzy rule in the fuzzy inference unit 30. In the second modified example, the steering angle and the steering angular velocity are used as input parameters, and are expressed as follows using an equation. Rules are expressed in the form of so-called IF, THEN (if, if). R1. IF rudder angle = PL AND rudder angular velocity = NS THEN fuzzy output = PL (large in positive direction) R2. IF rudder angle = PS AND rudder angular velocity = NS THEN fuzzy output = PS (small in positive direction)

【0047】ファジィルールR1は、「もし、舵角が正
方向に大きく、かつ舵角速度が負方向に小さい場合には
ファジー出力は正方向に大きい(すなわち、アシスト減
少定数が正方向に大きい)。」という意味である。
The fuzzy rule R1 is "if the steering angle is large in the positive direction and the steering angular velocity is small in the negative direction, the fuzzy output is large in the positive direction (that is, the assist reduction constant is large in the positive direction). It means "."

【0048】また、ファジィルールR2は、「もし、舵
角が正方向に小さく、かつ舵角速度が負方向に小さい場
合にはファジー出力は正方向に小さい(すなわち、アシ
スト減少定数が正方向に小さい)。」という意味であ
る。以下、他のルールも同様の手法で判断される。図8
に示すファジィルールでは、いずれもハンドル1の戻り
時にパワーアシストを減少させて、戻りを良くするよう
になっている。
Further, the fuzzy rule R2 is "if the steering angle is small in the positive direction and the steering angular velocity is small in the negative direction, the fuzzy output is small in the positive direction (that is, the assist decrease constant is small in the positive direction). ). " Hereinafter, other rules are determined by the same method. Figure 8
In each of the fuzzy rules shown in (1), the power assist is reduced when the steering wheel 1 returns to improve the return.

【0049】この第2の変形例においても、舵角と舵角
速度を操舵状態検出の入力パラメータとしているため、
上記実施例の場合と同様に非線形できめ細かな制御を行
うことができ、特に低車速時のステアリング戻り時には
アシストトルクを小さくすることで、ステアリングの戻
り速度が向上し、また残留ハンドル角が小さくなって良
好な戻り特性になるという効果が得られる。
Also in this second modified example, since the steering angle and the steering angular velocity are used as the input parameters for the steering state detection,
As in the case of the above embodiment, it is possible to perform fine control in a non-linear manner. By reducing the assist torque when returning the steering wheel at a low vehicle speed, the steering return speed is improved and the residual steering wheel angle is reduced. Therefore, the effect of good return characteristics can be obtained.

【0050】なお、上記実施例ではファジー推論を行う
ファジー推論部30を実際上はマイクロコンピュータを
用いたソフトウエアによって実現しているが、例えばフ
ァジーチップを用いてハード的に実現してもい。
In the above embodiment, the fuzzy inference unit 30 which performs fuzzy inference is actually realized by software using a microcomputer, but it may be realized by hardware using a fuzzy chip, for example.

【0051】[0051]

【発明の効果】本発明によれば、ハンドル手放し時の戻
りアシストゲインをファジー推論によって決定している
ので、非線形できめ細かな制御を行うことができ、特に
低車速時のステアリング戻り時にアシストトルクを小さ
くすることで、ステアリングの戻り速度を向上させるこ
とができるとともに、残留ハンドル角を小さくして良好
な戻り特性にすることができる。
According to the present invention, since the return assist gain when the steering wheel is released is determined by fuzzy inference, it is possible to perform fine control in a non-linear manner, and particularly to assist torque when returning the steering wheel at low vehicle speed. By making it smaller, the returning speed of the steering wheel can be improved, and the residual steering wheel angle can be made smaller to obtain good returning characteristics.

【0052】また、アシスト制御にファジー推論を用い
ているので、戻り時の判別を精度良く行うことができ、
さらにファジー推論の特徴でもある補間機能により操舵
時に十分なアシスト力を得ながら、戻り時に良好な戻り
特性とすることができる。加えて、補間機能により、い
わゆるハンドルのきり込み、きり返し、戻りに移行する
ときのステアリングトルクがスムーズにつながり、手応
えが良く、良好な操舵フィーリングを得ることができ
る。
Further, since the fuzzy reasoning is used for the assist control, the determination at the time of returning can be accurately performed,
Furthermore, the interpolation function, which is also a feature of fuzzy inference, makes it possible to obtain a sufficient return force when returning while obtaining a sufficient assist force during steering. In addition, the interpolating function smoothly connects the steering torque at the time of shifting to so-called steering wheel turning, turning back and returning, and it is possible to obtain a good feeling and a good steering feeling.

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

【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】同実施例のファジー推論で用いられるファジー
ルールを示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a fuzzy rule used in fuzzy inference according to the embodiment.

【図5】同実施例のファジー推論で用いられるメンバー
シップ関数を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a membership function used in fuzzy inference according to the embodiment.

【図6】同実施例の制御の波形を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a control waveform according to the embodiment.

【図7】同実施例のファジー推論で用いられるファジー
ルールの第1の変形例を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a first modification of the fuzzy rule used in the fuzzy inference according to the embodiment.

【図8】同実施例のファジー推論で用いられるファジー
ルールの第2の変形例を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a second modification of the fuzzy rule used in the fuzzy inference according to the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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 30 ファジー演算部(戻り補正演算手段) 31 舵角速度センサ(操舵状態検出手段) 40 制御手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steering wheel 6 Motor 11 Steering torque sensor (steering torque detection means) 12 Vehicle speed sensor (vehicle speed detection means) 20 Current control section 30 Fuzzy calculation section (return correction calculation means) 31 Steering angular velocity sensor (steering state detection means) 40 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 117:00 119:00 137:00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location B62D 117: 00 119: 00 137: 00

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 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、 前記操舵系の操舵状態を検出する操舵状態検出手段と、 前記操舵トルク、前記車速および該操舵状態検出手段に
よって検出された操舵系の操舵状態のうち、操舵状態を
含む少なくとも2つのパラメータに基づいて所定のファ
ジールールに従ってファジー推論を行い、ステアリング
の戻り状態に応じた補正値を演算する戻り補正演算手段
とを設け、 前記制御手段は、戻り補正演算手段の演算値に基づいて
ステアリング戻り時における前記モータの駆動制御値を
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 driving of the motor based on an output of a detection unit, a steering state detection unit that detects a steering state of the steering system, the steering torque, the vehicle speed, and Among the steering states of the steering system detected by the steering state detecting means, fuzzy inference is performed according to a predetermined fuzzy rule based on at least two parameters including the steering state, and a correction value according to the steering return state is calculated. A return correction calculation means, and the control means controls the steering wheel return time based on the calculated value of the return correction calculation means. 2. An electric power steering device according to claim 1, wherein the drive control value of the motor is corrected.
【請求項2】 前記操舵状態検出手段は、操舵系の操舵
角を検出する操舵角検出手段、操舵系の舵角速度を検出
する舵角速度検出手段のうち少なくとも1つを含み、 前記戻り補正演算手段は、前記車速、操舵トルク、操舵
トルクの微分値、操舵角、舵角速度のうちの少なくとも
2つ以上のパラメータをファジー入力としてファジー推
論を行い、ステアリングの戻り状態に応じた補正値を演
算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 steering state detecting means includes at least one of a steering angle detecting means for detecting a steering angle of a steering system and a steering angular velocity detecting means for detecting a steering angular velocity of the steering system, and the return correction calculating means. Fuzzy inference using at least two or more parameters of the vehicle speed, steering torque, differential value of steering torque, steering angle, and steering angular velocity as fuzzy inputs, and calculating a correction value according to the return state of steering. The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005306204A (en) * 2004-04-21 2005-11-04 Nissan Motor Co Ltd Power steering device
CN104925128A (en) * 2014-03-20 2015-09-23 丰田自动车株式会社 Steering intention determination device, vehicle control device, steering assist device, and steering assist system

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