JPH05208684A - Electrically-driven power steering device - Google Patents
Electrically-driven power steering deviceInfo
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- JPH05208684A JPH05208684A JP4237292A JP4237292A JPH05208684A JP H05208684 A JPH05208684 A JP H05208684A JP 4237292 A JP4237292 A JP 4237292A JP 4237292 A JP4237292 A JP 4237292A JP H05208684 A JPH05208684 A JP H05208684A
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- 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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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】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操舵トルクの微分補正値を演算
する微分補正演算手段とを設け、前記制御手段は、微分
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. And a differential correction calculation means for calculating a differential correction value of the steering torque according to the return state of the steering torque, and the control means corrects the drive control value of the motor when the steering wheel returns based on the calculated value of the differential correction calculation means. It is characterized by doing.
【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
た操舵トルクの微分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. Fuzzy inference is performed using at least two or more parameters of the above) as a fuzzy input, and a differential correction value of the steering torque 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 this 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操舵トル
クの微分ゲインを大きくすることで、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 by increasing the differential gain of the steering torque when returning the steering wheel at a low vehicle speed, the steering wheel returning speed is improved and the residual steering wheel angle is reduced, which is favorable. It becomes a return characteristic.
【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。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.
【００１８】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。[0018] 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.
【００１９】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。この基準電流指令値には
後述する乗算演算部３２からの微分出力値が加算された
後、目標電流指令値として電流制御部２０に与えられ
る。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。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. This reference current command value is added to the differential output value from the multiplication calculator 32, which will be described later, and then given to the current controller 20 as a target current command value. 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.
【００２０】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 section 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.
【００２１】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.
【００２２】さらに、検出トルクＶTはトルク微分部３
１にも与えられ、このトルク微分部３１は検出トルクＶ
Tを微分し、その微分値を乗算演算部３２に出力する。
トルク微分部３１の出力は乗算演算部３２において後述
のファジー推論部４０からの戻り時微分ゲインと乗じら
れ、この乗算演算部３２の出力は前述した乗算演算部１
５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。Further, the detected torque V T is calculated by the torque differentiator 3
1 is also given, and the torque differentiator 31 detects the detected torque V
Differentiate T and output the differentiated value to the multiplication calculator 32.
The output of the torque differentiating section 31 is multiplied by the return differential gain from the fuzzy inference section 40, which will be described later, in the multiplication calculating section 32, and the output of this multiplication calculating section 32 is the aforementioned multiplication calculating section 1
5 is added to the output of the assist command unit 10
Is output (reference current command value) and is supplied to the current control unit 20.
【００２３】また、トルク微分部３１の出力（トルク微
分値）はファジー推論部４０に入力されており、ファジ
ー推論部４０にはこの他に、車速センサ１２の出力、ト
ルクセンサ１１の出力、操舵角速度を検出している舵角
速度センサ４１（舵角速度検出手段に相当）の出力が与
えられる。上記舵角速度センサ４１は操舵状態検出手段
を構成している。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。The output of the torque differentiator 31 (torque differential value) is input to the fuzzy inference unit 40. In addition to this, the fuzzy inference unit 40 also outputs the vehicle speed sensor 12, the torque sensor 11, and the steering wheel. The output of the steering angular velocity sensor 41 (corresponding to the steering angular velocity detecting means) that detects the angular velocity is given. The steering angular velocity sensor 41 constitutes a steering state detecting means. 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.
【００２４】ファジー推論部（微分補正演算手段に相
当）４０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
態を判定し、戻り時微分ゲインを演算して乗算演算部３
２に出力する。A fuzzy inference unit (corresponding to a differential correction computing means) 40 performs fuzzy inference according to a predetermined fuzzy rule using the vehicle speed, steering torque, a differential value of the torque V T and the steering angular velocity as input parameters, and determines the steering return state. Then, the return differential gain is calculated to calculate the multiplication calculation unit 3
Output to 2.
【００２５】乗算演算部３２はトルク微分部３１の出力
にファジー推論部４０からの戻り時微分ゲインを乗算
し、乗算演算部３２の出力には前述した乗算演算部１５
の出力が加算され、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５０を構成する。The multiplication calculator 32 multiplies the output of the torque differentiator 31 by the return differential gain from the fuzzy reasoner 40, and the output of the multiplication calculator 32 has the above-mentioned multiplication calculator 15
Are added and become the output of the assist command unit 10 and are supplied to the current control unit 20. The current control unit 20 and the assist command unit 10 form a control unit 50.
【００２６】ここで、戻り時微分ゲイン演算のファジー
ルールについて説明する。図４（ａ）は戻り時微分ゲイ
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、戻り時微分ゲインを出力値としている。Here, the fuzzy rule of the return differential gain calculation will be described. FIG. 4A is a membership function of the antecedent part in the return differential 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 uses a differential gain at return as an output value.
【００２７】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。 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）The meaning of the label in each membership function is as follows. PL: Positive Large PS: Positive Small ZR: Zero Neutral NS: Negative Small NL: Negative Large
【００２８】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)
【００２９】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、
戻り時微分ゲインが正方向に大きい）。」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,
The return differential gain is large in the positive direction). It means "."
【００３０】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、戻り時微分ゲインが正方向に小さい）。」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の戻り時に戻り時微分ゲインを大きくして、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 differential gain at return 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, when the handle 1 returns, the return differential gain is increased to improve the return.
【００３１】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.
【００３２】一方、ハンドル１の戻り時にはファジー推
論によって、戻り状態が判定され、戻り時微分ゲインが
演算されて乗算演算部３２に出力される。そして、乗算
演算部３２ではトルク微分部３１の出力にファジー推論
部４０からの戻り時微分ゲインが乗算され、この乗算結
果には前述した乗算演算部１５の出力が加算され、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、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 determined by fuzzy inference, the return differential gain is calculated and output to the multiplication calculator 32. Then, in the multiplication calculation unit 32, the output of the torque differentiation unit 31 is multiplied by the return differential gain from the fuzzy inference unit 40, and the output of the multiplication calculation unit 15 described above is added to the multiplication result, and the assist command unit 10 outputs. The output is supplied to the current control unit 20, and the assist force is finally corrected and controlled.
【００３３】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 to what extent the membership function is satisfied. Fuzzy logic operations are performed according to the fuzzy rules.
【００３４】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の戻り状態の判定値に応じた
戻り時微分ゲインが演算され、乗算演算部３２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 calculated, and the one with the smaller conformity is selected and the consequent is selected. 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 it by the X composition processing, and then the return differential gain according to the determination value of the return state of the handle 1 is calculated by the defuzzifier with the center of gravity of this composite output as the definite output, and the multiplication calculation unit To 32.
【００３５】乗算演算部３２では前段のトルク微分部３
１の出力にファジー推論部４０からの演算値（戻り時微
分ゲイン）が乗算され、その後、この乗算結果には前述
した乗算演算部１５の出力が加算され、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 32, the torque differentiation unit 3 in the preceding stage is used.
The output of 1 is multiplied by the calculated value (differential gain at the time of return) from the fuzzy inference unit 40, and then the output of the above-described multiplication calculation unit 15 is added to this multiplication result, which becomes the output of the assist command unit 10. It is output to the current controller 20. 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.
【００３６】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 acts 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.
【００３７】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る。ハンドル１の手
放し時にはトルク微分値はアシスト出力を減らす方向に
働くので、トルク微分ゲインが大きくなる。そのため、
ハンドル手放し戻り時にはトルク微分ゲインを大きく効
かせることができ、ハンドル１の戻りが速くなり、また
残留ハンドル角が減少する。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 this embodiment is performed. When the steering wheel 1 is released, the torque differential value acts to reduce the assist output, so the torque differential gain increases. for that reason,
When the steering wheel is released, the torque differential gain can be greatly applied, the steering wheel 1 returns faster, and the residual steering wheel angle is reduced.
【００３８】このように、本実施例ではハンドル１手放
し時の戻り微分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微分ゲインを大
きくし、微分補償値を大きくすることで、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 differential gain when the handle 1 is released is determined by fuzzy reasoning, it is possible to perform non-linear fine control.
In particular, when the steering wheel returns at low vehicle speed, the differential gain is increased and the differential compensation value is increased to improve the steering return speed, and the residual steering wheel angle is reduced, resulting in good return characteristics. ..
【００３９】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、操舵時には微
分ゲインをある程度低くし、いわゆる操舵ハンドル１の
抜け感のないように、また微分出力の過剰による不安定
が生じないようにしつつ、ハンドル戻り時には十分な戻
り特性が得られるように微分出力を大きくすることがで
きる。In this case, by using fuzzy inference,
When the steering wheel is returned, steering wheel return can be performed with high accuracy, and the differential gain can be lowered to a certain extent during steering to prevent the so-called steering wheel 1 from coming off and instability due to excessive differential output. At times, the differential output can be increased so that a sufficient return characteristic can be obtained.
【００４０】次に、図７はファジー推論部４０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 40. 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)
【００４１】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、戻り
微分ゲインが正方向に大きい）。」という意味である。The fuzzy rule R1 states that "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 return differential gain is large in the positive direction). It means "."
【００４２】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、戻り微分ゲインが正方向に小さい）。」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
戻り時に戻り微分ゲインを大きくして、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 steering angular velocity is small in the negative direction, the fuzzy output is small in the positive direction (that is, the return differential gain 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 handle 1 returns, the return differential gain is increased to improve the return.
【００４３】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
時には微分ゲインを大きくし、微分補償値を大きくする
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. When the steering wheel is returned, the differential gain is increased and the differential compensation value is increased, whereby the steering return speed is improved, and the residual steering wheel angle is reduced, resulting in good return characteristics.
【００４４】次に、図８はファジー推論部４０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 40. 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)
【００４５】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、戻り微分ゲ
インが正方向に大きい）。」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 return differential gain is large in the positive direction). It means "."
【００４６】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、戻り
微分ゲインが正方向に小さい）。」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
戻り微分ゲインを大きくして、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 return differential gain is small in the positive direction). ). "
Hereinafter, other rules are determined by the same method. In each of the fuzzy rules shown in FIG. 8, when the handle 1 returns, the return differential gain is increased to improve the return.
【００４７】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
微分ゲインを大きくし、微分補償値を大きくすること
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 modification, since the steering angle and the steering angular velocity are used as the input parameters for steering state detection,
As in the case of the above embodiment, it is possible to perform fine control in a non-linear manner, particularly by increasing the differential gain at the time of steering return at low vehicle speed and increasing the differential compensation value, the return speed of the steering is improved, Further, the effect that the residual steering wheel angle becomes small and the return characteristic becomes excellent can be obtained.
【００４８】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４０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 40 for performing the fuzzy inference is actually realized by software using a microcomputer, but it may be realized by hardware using a fuzzy chip, for example.
【００４９】[0049]
【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は微分ゲインを大きく
し、微分補償値を大きくすることで、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。According to the present invention, since the return assist gain when the steering wheel is released is determined by fuzzy inference, fine control can be performed in a non-linear manner, and the differential gain can be set especially when the steering wheel returns at low vehicle speed. By increasing the value and increasing the differential compensation value, the return speed of the steering wheel is improved, and the residual steering wheel angle is reduced, resulting in good return characteristics.
【００５０】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、操舵時には微
分ゲインをある程度低くし、いわゆる操舵ハンドルの抜
け感のないように、また微分出力の過剰による不安定が
生じないようにしつつ、ハンドル戻り時には十分な戻り
特性が得られるように微分出力を大きくすることがで
き、良好な操舵フィーリングを得ることができる。In this case, by using fuzzy inference,
When returning to the steering wheel, the return gain can be accurately determined, the derivative gain is lowered to a certain extent during steering, so that there is no sense of the steering wheel being pulled out, and instability due to excessive differential output does not occur. The differential output can be increased so that a sufficient return characteristic can be obtained, and a good steering feeling can be obtained.
【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.
１ 操舵ハンドル ６ モータ １０ アシスト指令部 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 ４０ ファジー演算部（微分補正演算手段） ４１ 舵角速度センサ（操舵状態検出手段） ５０ 制御手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steering wheel 6 Motor 10 Assist command part 11 Steering torque sensor (steering torque detection means) 12 Vehicle speed sensor (vehicle speed detection means) 20 Current control part 40 Fuzzy calculation part (differential correction calculation means) 41 Steering angular velocity sensor (steering state detection means) ) 50 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)
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操舵トルクの微分補正値を演算する
微分補正演算手段とを設け、 前記制御手段は、微分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. An electric power steering apparatus comprising: 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; Of 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 the steering torque differential correction is performed according to the steering return state. A differential correction calculation means for calculating a value is provided, and the control means controls An electric power steering device, which corrects a drive control value of the motor at the time of returning to tearing.
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、 前記微分補正演算手段は、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操舵トルク
の微分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 differential correction calculating means. Is a differential correction value of the steering torque according to the return state of the steering, by performing fuzzy inference using at least two parameters of the vehicle speed, the steering torque, the differential value of the steering torque, the steering angle, and the steering angular velocity as fuzzy inputs. The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein
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