JPH068834A - Motor-driven type power steering device - Google Patents

Motor-driven type power steering device

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Publication number
JPH068834A
JPH068834A JP17610192A JP17610192A JPH068834A JP H068834 A JPH068834 A JP H068834A JP 17610192 A JP17610192 A JP 17610192A JP 17610192 A JP17610192 A JP 17610192A JP H068834 A JPH068834 A JP H068834A
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JP
Japan
Prior art keywords
motor
steering
viscosity
vehicle speed
speed
Prior art date
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Pending
Application number
JP17610192A
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
Application filed by Omron Corp, Omron Tateisi Electronics Co filed Critical Omron Corp
Priority to JP17610192A priority Critical patent/JPH068834A/en
Publication of JPH068834A publication Critical patent/JPH068834A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To improve the stability of automatic drive at a high vehicle speed without applying an instable feeling and fatigue feeling to a driver without adding the unnecessary viscosity in the return of steering. CONSTITUTION:A motor-driven type power steering device is equipped with an assisting motor 6, torque sensor 21, car speed sensor 22 and a control means 100 for controlling the drive of the motor 6 on the basis of the outputs of the sensors 21 and 22. A motor speed detecting means 30 for detecting the revolution speed of the motor 6, steering state detecting means 50 for detecting the cut-in time of a steering system on the basis of the outputs of the torque sensor 21 and the motor speed detecting means 30, and a viscosity compensation means 60 for calculating the viscosity compensation value for compensating the viscosity of the motor 6 so as to apply brake to the motor 6, when the steering state detecting means 50 detects the cut-in time of the steering system are provided. The control means 100 corrects the control value for controlling the drive of the motor 6 on the basis of the viscosity compensation value calculated by the viscosity compensation means 60.

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 device suitable for use in a vehicle, and more particularly to a power steering device for assisting steering force by the 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 gear and transmitted to the rack shaft or the like, the assisting motor acts as if the moment of inertia of the assisting motor were large, and the gears also acted as if they were geared. There is a problem that the astringency at high vehicle speed deteriorates due to the friction of the vehicle and the steering wheel return at low vehicle speed deteriorates.

【0005】そのため、かかる不具合を解消するため
に、本出願人によって舵角速度に応じた粘性補償値(例
えば、高車速時に粘性を付加し、低車速時に粘性を打ち
消す)を加えることで、アシスト用モータの粘性を適切
に補正し、高車速時の収斂性の悪化や低車速時のハンド
ル戻り特性の悪化を軽減する装置が先に提案されている
(例えば、特開平3ー178868号公報参照)。
Therefore, in order to solve such a problem, the present applicant adds a viscosity compensation value according to the steering angular velocity (for example, the viscosity is added at a high vehicle speed and the viscosity is canceled at a low vehicle speed) to assist the vehicle. A device that appropriately corrects the viscosity of the motor and reduces the aggregating property at high vehicle speed and the steering wheel returning characteristic at low vehicle speed has been previously proposed (for example, see Japanese Patent Laid-Open No. 3-178868). .

【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、モータの粘性補償値を
単に車速に応じてのみ変化させる構成となっていたた
め、どのような操舵状態のときにも同じ粘性の付加状態
となり、ステアリングの戻り時などにも不要な粘性が付
加されていた。その結果、手放し戻り時の戻り速度が低
下し、ステアリングがすぐに中立に戻らず、運転者に不
安感や疲労感を与えるという問題点があった。この場
合、特に高車速時の手放し安定性(収斂性)が悪化す
る。
However, in the improved conventional device, the viscosity compensation value of the motor is changed only in accordance with the vehicle speed. Also, the same viscosity was added, and unnecessary viscosity was added even when the steering wheel returned. As a result, there is a problem in that the returning speed at the time of returning without releasing is reduced, the steering is not immediately returned to neutral, and the driver feels anxious and tired. In this case, the hand-over stability (convergence) is deteriorated especially at high vehicle speeds.

【0007】そこで本発明は、ステアリングの戻り時に
不要な粘性が付加されず、運転者に不安感や疲労感を与
えずに高車速時の手放し安定性を向上させることができ
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。
Therefore, the present invention does not add unnecessary viscosity when returning the steering wheel, and can improve the hand-release stability at high vehicle speed without giving the driver a feeling of anxiety and fatigue. Is intended to provide.

【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、前記モータの回転速度を検出する
モータ速度検出手段と、前記操舵トルク検出手段および
モータ速度検出手段の出力に基づいてステアリング系の
切り込み時を検出する操舵状態検出手段と、前記操舵状
態検出手段によってステアリング系の切り込み時が検出
されたとき、前記モータに制動を付加するように該モー
タの粘性を補償する粘性補償値を算出する粘性補償手段
とを設け、前記制御手段は、粘性補償手段によって算出
された粘性補償値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。
In order to achieve the above object, an electric power steering apparatus according to the present invention includes 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,
In an electric power steering apparatus including a vehicle speed detecting means for detecting a vehicle speed, and a control means for controlling driving of the motor based on outputs of the steering torque detecting means and the vehicle speed detecting means, a rotation speed of the motor is controlled. Motor speed detecting means for detecting, steering state detecting means for detecting when the steering system is turned based on the outputs of the steering torque detecting means and the motor speed detecting means, and the steering state detecting means for detecting the steering system being turned. And a viscosity compensating means for calculating a viscosity compensating value for compensating the viscosity of the motor so as to apply braking to the motor, and the control means is based on the viscosity compensating value calculated by the viscosity compensating means. The control value for controlling the driving of the motor is corrected.

【0009】[0009]

【作用】本発明では、操舵トルクおよびモータ速度を入
力データとしてステアリング系の切り込み時が検出され
ると、モータの粘性が補正されて制動が付加される。
According to the present invention, when the steering system is turned on by using the steering torque and the motor speed as input data, the viscosity of the motor is corrected and the braking is applied.

【0010】したがって、切り込み時のみに適度な粘性
が付加され、逆にステアリングの戻り時などには不要な
粘性が付加されなくなり、手放し戻り時の戻り速度が向
上する。また、ステアリングがすぐに中立に戻り、運転
者に不安感や疲労感を与えることがなくなる。一方、ス
テアリング系の切り込み時のみ摩擦が付加され、適度な
手ごたえ感が得られる。
Therefore, an appropriate viscosity is added only at the time of cutting, and on the contrary, unnecessary viscosity is not added at the time of returning the steering wheel, etc., and the returning speed at the time of releasing the hand is improved. Further, the steering immediately returns to neutral, and the driver does not feel anxious or tired. On the other hand, friction is added only when the steering system is turned, and an appropriate texture is obtained.

【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11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 11 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。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 a pinion gear via the handle shaft, is transmitted to the rack shaft 3 by the pinion gear, and the wheels 4 are turned via the knuckle arm and the like. To be done. Further, the rotational force of a steering assist (auxiliary) motor (DC motor) 6 controlled and driven by the control device 5 is transmitted to the rack shaft 3 by meshing between the steering shaft 7 including a pinion gear and the rack shaft 3, and the steering wheel 1 is operated. 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.

【0013】一方、後述の操舵トルクセンサ21(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22(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 21 (see FIG.
Steering torque (return torque) is detected by
The vehicle speed sensor 22 (see FIG. 1) detects the vehicle speed. 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.

【0014】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.

【0015】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20にはト
ルクセンサ(操舵トルク検出手段)21の検出トルクV
Tと車速センサ(車速検出手段)22の検出車速VSとが
与えられる。アシスト指令部20内のアシストトルク値
指示関数部23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 unit 20 includes a detection torque V of a torque sensor (steering torque detection means) 21.
T and the vehicle speed V S detected by the vehicle speed sensor (vehicle speed detecting means) 22 are given. The assist torque value instruction function unit 23 in the assist command unit 20 outputs a command value representing the assist torque to be generated by the motor 6 according to the detected torque V T.

【0016】また、乗算定数関数部24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25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25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 24 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 25. As a result, the assist torque value (or motor current command value) output from the multiplication calculator 25 becomes a value determined by the detected torque V T and the detected vehicle speed V S , as shown in FIG.

【0017】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。
[0017] 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 as to increase the torque.

【0018】検出トルクVTは位相補償部26にも与え
られる。この位相補償部26においては検出トルクVT
の微分値が計算され、微分乗算定数関数部27で発生し
た車速VSに応じた定数をその微分値に乗算した信号を
出力する。そして、位相補償部26の出力が乗算演算部
25の出力に加算されることにより、アシスト指令部2
0の出力(基準電流指令値)となって電流制御部40に
供給される。
The detected torque V T is also given to the phase compensator 26. In the phase compensator 26, the detected torque V T
Is calculated, and a signal obtained by multiplying the differential value by a constant corresponding to the vehicle speed V S generated in the differential multiplication constant function unit 27 is output. Then, the output of the phase compensation unit 26 is added to the output of the multiplication calculation unit 25, whereby the assist command unit 2
The output of 0 (reference current command value) is supplied to the current controller 40.

【0019】また、この基準電流指令値には後述する粘
性補償のための指令値が加算された後、目標電流指令値
として電流制御部40に与えられる。電流制御部40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。
A command value for viscosity compensation, which will be described later, is added to the reference current command value, and then added to the current control section 40 as a target current command value. The current control unit 40 may be entirely configured by a hardware circuit, or a part thereof may be realized by computer software.

【0020】電流制御部40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、電流目標値と電流検
出値imとが一致するようにPWMパルスを決定する。
The current control section 40 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 the chopper operation using the (Width Modulation) pulse, and the PWM pulse is determined so that the current target value and the current detection value im match.

【0021】例えば、電流フィードバックP(比例)制
御の場合を示すと、電機子電流検出部46によってモー
タ6の電機子電流が検出され、電圧操作量演算部41に
おいて与えられた電流目標値と電流検出値im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44で
得られ、この絶対値に基づきデューティ生成部45でP
WMパルスのデューティ比が決定される。
For example, in the case of current feedback P (proportional) control, the armature current detector 46 detects the armature current of the motor 6, and the current target value and the current given by the voltage manipulated variable calculator 41 are detected. The deviation from the detected value im is calculated. The absolute value of this deviation is obtained by the absolute value conversion unit 44, and P is generated by the duty generation unit 45 based on this absolute value.
The duty ratio of the WM pulse is determined.

【0022】上記偏差の極性(正又は負)は正負判別部
42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43に与えられ、モータ駆動部43
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。
The polarity (positive or negative) of the deviation is discriminated by the positive / negative discriminating unit 42, and the polarity discriminated as the generated duty ratio is given to the motor driving unit 43 and the motor driving unit 43.
Drives ON / OFF the four switching elements wired in the H-bridge type based on these values to drive the motor 6.

【0023】上記は電流フィードバックP(比例)制御
の場合を示したものであるが、他にもPI(比例・積
分)制御、PID(比例・積分・微分)制御などによる
フィードバック制御の方法がある。また、電流制御部4
0に対する外乱を推定し、その外乱をフィードフォワー
ドする方式の電流制御法を用いてもよい。
The above shows the case of the current feedback P (proportional) control, but there are other feedback control methods such as PI (proportional / integral) control and PID (proportional / integral / derivative) control. . In addition, the current control unit 4
A current control method in which a disturbance with respect to 0 is estimated and the disturbance is feedforward may be used.

【0024】一方、前述したモータ駆動部43の制御値
は、モータ6の回転速度を検出するモータ速度検出手段
30に入力されており、モータ速度検出手段30はモー
タ電圧検出部31およびモータ速度算出部32によって
構成される。
On the other hand, the control value of the motor drive section 43 described above is inputted to the motor speed detection means 30 for detecting the rotation speed of the motor 6, and the motor speed detection means 30 calculates the motor voltage detection section 31 and the motor speed. It is configured by the unit 32.

【0025】モータ電圧検出部31モータ駆動部43か
らの制御値に基づいてモータ端子電圧Vmを検出してモ
ータ速度算出部32に出力する。モータ速度算出部32
には、さらに電機子電流検出部46から電流検出値im
が入力されている。モータ速度算出部32はモータ端子
電圧Vmおよび電流検出値imに基づいてモータ速度ω
を次式に従って算出する。 ω=Vm−(R×im)………… ただし、R:定数
Motor voltage detector 31 Based on the control value from the motor driver 43, the motor terminal voltage Vm is detected and output to the motor speed calculator 32. Motor speed calculator 32
In addition, from the armature current detection unit 46, the current detection value im
Has been entered. The motor speed calculator 32 calculates the motor speed ω based on the motor terminal voltage Vm and the detected current value im.
Is calculated according to the following formula. ω = Vm− (R × im) ………… where R is a constant

【0026】なお、モータ速度ωの検出は、モータ端子
電圧Vmおよび電流検出値imに基づいて算出する方法
に限らず、例えばエンコーダやタコジェネレータなどの
センサを用いても良いことは説明するまでもなく明らか
である。
The detection of the motor speed ω is not limited to the method of calculating based on the motor terminal voltage Vm and the detected current value im, and it is needless to say that a sensor such as an encoder or a tachogenerator may be used. Not obvious.

【0027】算出されたモータ速度ωは操舵状態検出手
段50および粘性指令部60に入力される。操舵状態検
出手段50はステアリング系の操舵状態、例えば切り込
み、戻り、保舵、手放し中立を検出するものである。
The calculated motor speed ω is input to the steering state detecting means 50 and the viscosity command section 60. The steering state detecting means 50 detects a steering state of the steering system, for example, a cut, a return, a steering hold, and a hand-release neutrality.

【0028】ここで、ステアリング系の切り込みとは、
運転者が操舵ハンドル1を握り、力を加えて任意の方向
に転舵する操作(つまりハンドルを切ること)をいう。
ステアリング系の戻りとは、転舵した操舵ハンドル1が
中立方向に戻ることをいう。ステアリング系の保舵と
は、運転者が操舵ハンドル1を握り、力を加えて一定の
操舵角度に保持している操作状態をいう。ステアリング
系の手放し中立とは、転舵した操舵ハンドル1が中立位
置に復帰し、運転者が操舵ハンドル1から手を放してい
る状態をいう。
Here, the notch of the steering system means
An operation in which a driver grips the steering wheel 1 and applies force to steer the steering wheel in an arbitrary direction (that is, turning the steering wheel).
The return of the steering system means that the steered steering wheel 1 that has been steered returns to the neutral direction. Steering of the steering system refers to an operating state in which the driver holds the steering wheel 1 and applies force to hold the steering wheel at a constant steering angle. The steering system released neutral is a state in which the steered steering wheel 1 that has been steered returns to the neutral position and the driver releases the steering wheel 1.

【0029】操舵状態の検出にはいろいろな方法がある
が、本実施例ではファジー推論によって検出している。
すなわち、ファジー推論を行う操舵状態検出手段50に
はトルクセンサ21からの検出トルクVTおよびモータ
速度算出部32からのモータ速度ωが入力されている。
操舵状態検出手段50は検出トルクVTおよびモータ速
度ω(舵角速度に相当)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
ングの操舵状態を推定し、操舵状態検出値Sを粘性指令
部60に出力する。
There are various methods for detecting the steering state, but in the present embodiment, they are detected by fuzzy inference.
That is, the detected torque V T from the torque sensor 21 and the motor speed ω from the motor speed calculator 32 are input to the steering state detection means 50 that performs fuzzy inference.
The steering state detection means 50 performs fuzzy inference according to a predetermined fuzzy rule using the detected torque V T and the motor speed ω (corresponding to the steering angular velocity) as input parameters, estimates the steering state of the steering wheel, and sets the steering state detection value S to the viscosity command It is output to the unit 60.

【0030】次に、操舵状態推定のファジールールにつ
いて説明する。図4は操舵状態推定における前件部のメ
ンバーシップ関数で、検出トルクVTを入力パラメータ
とするもの、図5はモータ速度ωを入力パラメータとす
るものである。また、図6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、操舵状態検出値Sを出力値としている。
Next, a fuzzy rule for steering state estimation will be described. FIG. 4 is a membership function of the antecedent part in steering state estimation, which uses the detected torque V T as an input parameter, and FIG. 5 uses the motor speed ω as an input parameter. Further, FIG. 6 is a fuzzy output in the consequent part, which is a membership function represented by a single tone position, and uses the steering state detection value S as an output value.

【0031】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

【0032】ファジィルールは図7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 モータ速度=N
S THEN ファジー出力=RL(正方向に大きい:すな
わち、ステアリングの切り込みが大きい) R2.IF トルク=PS AND モータ速度=N
S THEN ファジー出力=RS(正方向に小さい:すな
わち、ステアリングの切り込みが小さい)
The fuzzy rule is shown in FIG. 7, and is expressed as follows using an equation. The rule is so-called I
It is expressed in the form F, THEN (if any). R1. IF torque = PL AND motor speed = N
S THEN Fuzzy output = RL (large in the positive direction: that is, a large steering cut) R2. IF torque = PS AND motor speed = N
S THEN Fuzzy output = RS (small in the positive direction: that is, the steering cut is small)

【0033】図7に示すファジィルールR1は、「も
し、操舵トルクが正方向に大きく、かつモータ速度、す
なわち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、ステアリングの切り込み
が大きく、結果的に粘性制動を大きく増大させるような
制御を行う)。」という意味である。
The fuzzy rule R1 shown in FIG. 7 states that "if the steering torque is large in the positive direction and the motor speed, that is, the steering angular speed is small in the negative direction, the fuzzy output is large in the positive direction (that is, steering The control is such that the notch is large and, as a result, the viscous braking is greatly increased. "

【0034】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、かつモータ速度、すなわち
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、ステアリングの切り込みが小さ
く、結果的に粘性制動を小さくするような制御を行
う)。」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。
Further, if the steering torque is small in the positive direction and the motor speed, that is, the steering angular speed is small in the negative direction, the fuzzy output is small in the positive direction (that is, the steering cut is It is small, and as a result, control is performed so as to reduce viscous braking). " Hereinafter, other rules are determined by the same method.

【0035】なお、図6における後件部のファジー出力
(操舵状態検出値S)のうち、ZRはステアリングの中
立位置、RLはステアリングの戻りが大きい、RSはス
テアリングの戻りが小さいという検出値であり、それぞ
れ結果的にモータ6に制動を付加しない制御を行うこと
になる。
In the fuzzy output (steering state detection value S) of the consequent portion in FIG. 6, ZR is a neutral position of the steering wheel, RL is a large steering return value, and RS is a small steering return value. Therefore, as a result, control is performed without applying braking to the motor 6.

【0036】操舵状態検出手段50の出力である操舵状
態検出値Sは粘性指令部60に入力されており、粘性指
令部(粘性補償手段に相当)60は粘性定数算出部6
1、車速乗算定数関数部62および乗算演算部63によ
って構成される。粘性定数算出部61は操舵状態検出手
段50からの操舵状態検出値Sに応じて粘性定数Kvを
算出し、この粘性定数Kvに車速乗算定数関数部62か
らの車速乗算定数KfあるいはKrを乗算して乗算演算
部63に出力する。車速乗算定数関数部62は車速に応
じて図8に示すような車速乗算定数KfおよびKrを設
定する。
The steering state detection value S, which is the output of the steering state detection means 50, is input to the viscosity command section 60, and the viscosity command section (corresponding to the viscosity compensation means) 60 is in the viscosity constant calculation section 6.
1, a vehicle speed multiplication constant function unit 62 and a multiplication calculation unit 63. The viscosity constant calculation unit 61 calculates the viscosity constant Kv according to the steering state detection value S from the steering state detection means 50, and multiplies this viscosity constant Kv by the vehicle speed multiplication constant Kf or Kr from the vehicle speed multiplication constant function unit 62. And outputs it to the multiplication calculator 63. The vehicle speed multiplication constant function unit 62 sets vehicle speed multiplication constants Kf and Kr as shown in FIG. 8 according to the vehicle speed.

【0037】乗算演算部63はモータ速度算出部32か
らのモータ速度ωに応じてモータ6の粘性補償値を演算
するとともに、この粘性補償値に粘性定数算出部61か
らの粘性定数Kvを乗算して粘性指令部60の指令値と
し、この指令値がアシスト指令部20の基準電流指令値
に加算されて後段の電流制御部40に与えられる。粘性
補償値は、例えばモータ速度ωが大きいほど絶体値が大
きく、かつ逆のトルクを発生させるようなものである。
The multiplication calculator 63 calculates the viscosity compensation value of the motor 6 according to the motor speed ω from the motor speed calculator 32, and multiplies this viscosity compensation value by the viscosity constant Kv from the viscosity constant calculator 61. Is set as the command value of the viscosity command unit 60, and this command value is added to the reference current command value of the assist command unit 20 and given to the current control unit 40 in the subsequent stage. The viscosity compensation value is, for example, such that the larger the motor speed ω, the larger the absolute value and the opposite torque is generated.

【0038】すなわち、粘性指令部60は舵角の運動に
対して粘性力を与えるもので、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。
上記アシスト指令部20および電流制御部40は制御手
段100を構成する。
That is, the viscosity command unit 60 applies a viscous force to the movement of the steering angle, and basically generates a force for returning the steering angle to the neutral position, that is, a restoring force.
The assist command unit 20 and the current control unit 40 constitute the control means 100.

【0039】次に、本装置の作用を説明する。まず、ト
ルクセンサ21により操舵系の操舵トルクVTが検出さ
れるとともに、車速センサ22によって車速VSが検出
され、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6の駆動が制御されて、パワーアシストが行われ
る。この制御では、一般的な車速感応型の制御、すなわ
ち、低速域では軽く、高速域では重くなるように操舵ト
ルクVTに応じてアシスト力が制御される。
Next, the operation of this apparatus will be described. First, the torque sensor 21 detects the steering torque V T of the steering system, the vehicle speed sensor 22 detects the vehicle speed V S , and the drive of the motor 6 connected to the steering system is controlled based on these detection results. Power assist is performed. In this control, general vehicle speed-sensitive control, that is, the assist force is controlled according to the steering torque V T so that it is light in the low speed range and heavy in the high speed range.

【0040】一方、一方、ハンドル1の操舵状態は操舵
状態検出手段50によりファジー推論によって検出さ
れ、この操舵状態に応じて粘性指令部60により粘性補
償値が演算されてアシスト指令部20の基準電流指令値
に加算されて後段の電流制御部40に与えられ、最終的
にアシスト力が補正制御される。
On the other hand, the steering state of the steering wheel 1 is detected by the steering state detection means 50 by fuzzy reasoning, and the viscosity command value is calculated by the viscosity command section 60 in accordance with the steering state, and the reference current of the assist command section 20 is calculated. It is added to the command value and given to the current control unit 40 in the subsequent stage, and finally the assist force is corrected and controlled.

【0041】図9は粘性指令部60における粘性定数K
v演算の処理を示すフローチャートである。このフロー
チャートを説明すると、まずステップS1で操舵状態を
推定して検出値Sを算出する処理が行われる。具体的に
は、図4、図5に示したメンバーシップ関数による評
価、すなわちモータ速度ωと検出トルクVT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7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。
FIG. 9 shows the viscosity constant K in the viscosity command section 60.
It is a flowchart which shows the process of v calculation. Explaining this flowchart, first, in step S1, a process of estimating a steering state and calculating a detection value S is performed. Specifically, the membership function shown in FIGS. 4 and 5 is evaluated, that is, the motor speed ω and the detected torque V T are used as input parameters to evaluate how well the membership function is satisfied. Fuzzy logic operations are performed according to the fuzzy rules shown.

【0042】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
確定出力としてステアリングの操舵状態検出値Sが求め
られ、粘性定数算出部61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 obtained, and the one having the smaller degree of conformity is selected and the consequent is selected. In the consequent part, the membership function of the output is limited by the selected fitness in the consequent part to obtain, for example, a trapezoidal membership function. Then, the membership function is
A composite output is generated by superimposing it by the X composition processing, and thereafter, the steering state detection value S of the steering wheel is obtained by the defuzzifier with the center of gravity of this composite output as the definite output, and is output to the viscosity constant calculation unit 61.

【0043】次いで、ステップS2ではステアリングの
切り込み時であるか否かが判別され、切り込み時であれ
ば、検出値SがS>0となるため、続くステップS3に
おいて粘性定数KvがKv=S×Kfなる式に従って演
算される。一方、切り込み時でなければ、検出値SがS
≦0となるため、続くステップS4において粘性定数K
vがKv=S×Krなる式に従って演算される。
Next, in step S2, it is determined whether or not the steering is being turned. If the steering is being turned, the detected value S is S> 0. Therefore, in the subsequent step S3, the viscosity constant Kv is Kv = S ×. It is calculated according to the expression Kf. On the other hand, when the cutting is not performed, the detected value S is S
Since ≦ 0, in the subsequent step S4, the viscosity constant K
v is calculated according to the equation Kv = S × Kr.

【0044】ここで、従来との比較で説明すると、従来
は車速に応じてのみ一律に粘性を付加していたので、粘
性を大きな値に設定しておくと、本来、大きな粘性の付
加が必要でないステアリングの戻り時などにも、不要な
粘性が付加される結果となって制動がきいていた。その
結果として、手放し戻り時の戻り速度が低下し、ステア
リングがすぐに中立に戻らず、運転者に不安感や疲労感
を与えていた。
In comparison with the prior art, conventionally, the viscosity was uniformly added only according to the vehicle speed. Therefore, if the viscosity is set to a large value, the addition of the large viscosity is originally necessary. Not even when the steering wheel returned, unnecessary viscosity was added, resulting in braking. As a result, the return speed at the time of releasing the handwheel is reduced, the steering is not immediately returned to the neutral state, and the driver feels anxious and tired.

【0045】これに対して本実施例では、端的に言う
と、粘性を付加しないか、あるいは小さな値に設定して
おいて必要な場合のみに粘性を大きくしようとする考え
方に基づいている。すなわち、ステアリング系の切り込
み時が検出されると、粘性定数KvがKv=S×Kfな
る式に従って演算され、モータ6の粘性が補正されて制
動が付加される。車速乗算定数Krは高速になるに従っ
て正の大きな値となる。したがって、モータ6に対して
車速に応じて大きな摩擦が付加された状態となり、モー
タ6の回転に制動がかかる。そのため、切り込み時に適
度な手ごたえ感を得ることができる。
On the other hand, the present embodiment is based on the idea that the viscosity is not added, or is set to a small value and the viscosity is increased only when necessary. That is, when the turning of the steering system is detected, the viscosity constant Kv is calculated according to the equation Kv = S × Kf, the viscosity of the motor 6 is corrected, and braking is added. The vehicle speed multiplication constant Kr becomes a large positive value as the vehicle speed increases. Therefore, a large friction is applied to the motor 6 according to the vehicle speed, and the rotation of the motor 6 is braked. Therefore, it is possible to obtain an appropriate texture when cutting.

【0046】一方、ステアリング系の切り込み時でない
ときには、逆に不要な粘性が付加されなくなり、手放し
戻り時の戻り速度が向上する。その結果、ステアリング
がすぐに中立に戻り、運転者に不安感や疲労感を与える
ことがなくなる。また、高車速時の手放し安定性(収斂
性)を向上させることができる。
On the other hand, when the steering system is not being turned, on the contrary, unnecessary viscosity is not added, and the returning speed at the time of releasing the hand is improved. As a result, the steering immediately returns to neutral, and the driver does not feel anxious or tired. In addition, it is possible to improve the hand-over stability (convergence) at a high vehicle speed.

【0047】さらに、モータ6に付加する摩擦の量を車
速に応じて変化させているので、車速に応じた収斂性お
よび手ごたえ感を得ることができる。
Furthermore, since the amount of friction applied to the motor 6 is changed according to the vehicle speed, it is possible to obtain a convergence and a feeling of resilience according to the vehicle speed.

【0048】実際の運転例で説明すると、図10は高車
速(100Km/h)時にパルス操舵をして手放しした
ときの制御波形である。モータ6の慣性の影響で手放し
後も、舵角θや操舵トルクVT、モータ速度ωが振動を
繰り返している状態を示している。操舵状態検出値Sに
着目すると、パルス操舵時に切り込み(S>0)を検出
した後、舵角θが中点から遠ざかるときにも切り込み
(S>0)と検出される。
Explaining an actual driving example, FIG. 10 shows a control waveform when the steering wheel is released by pulse steering at a high vehicle speed (100 km / h). The figure shows a state in which the steering angle θ, the steering torque V T , and the motor speed ω repeatedly oscillate after being released due to the influence of the inertia of the motor 6. Focusing on the steering state detection value S, after detecting a cut (S> 0) during pulse steering, it is also detected as a cut (S> 0) when the steering angle θ moves away from the midpoint.

【0049】図11は低車速(20Km/h)での手放
し戻り時の制御波形である。保舵(S=0)の状態から
手放しして舵角がほぼ中立に戻るまでの間、戻りを検出
(S<0)している。従来は破線で示すように、手放し
戻り時に舵角θが緩やかに変化していたが、本実施例で
は不要な粘性が付加されないので、戻り速度が向上す
る。
FIG. 11 shows a control waveform when the vehicle is returned to the released state at a low vehicle speed (20 km / h). The return is detected (S <0) until the steering angle returns to the neutral position after the steering wheel is released (S = 0). Conventionally, as indicated by a broken line, the rudder angle θ has been gradually changed at the time of returning without releasing it, but in the present embodiment, unnecessary viscosity is not added, so that the returning speed is improved.

【0050】[0050]

【発明の効果】本発明によれば、ステアリング系の切り
込み時を検出すると、モータの粘性を補正して制動を付
加しているので、切り込み時に適度な手ごたえ感を得る
ことができる。また、ステアリング系の切り込み時でな
いときには、逆に不要な粘性が付加されなくなり、手放
し戻り時の戻り速度が向上する。その結果、ステアリン
グがすぐに中立に戻り、運転者に不安感や疲労感を与え
ることがなくなる。さらに、高車速時の手放し安定性
(収斂性)を向上させることができる。
According to the present invention, when the steering system is turned, the viscosity of the motor is corrected and the braking is applied. Therefore, an appropriate feeling of touch can be obtained when the steering is turned. On the contrary, when the steering system is not turned, unnecessary viscosity is not added, and the return speed at the time of releasing the hand is improved. As a result, the steering immediately returns to neutral, and the driver does not feel anxious or tired. Further, the hand-over stability (convergence) at high vehicle speed can be improved.

【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】同実施例の検出トルクを入力パラメータとする
ファジー推論の前件部のメンバーシップ関数を示す図で
ある。
FIG. 4 is a diagram showing a membership function of an antecedent part of fuzzy inference using the detected torque of the embodiment as an input parameter.

【図5】同実施例のモータ速度を入力パラメータとする
ファジー推論の前件部の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 of an antecedent part of fuzzy inference using a motor speed as an input parameter in the embodiment.

【図6】同実施例のファジー推論で用いられる後件部の
メンバーシップ関数を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a membership function of a consequent part used in the fuzzy inference of the example.

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

【図8】同実施例の車速と車速乗算定数との関係を示す
図である。
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between a vehicle speed and a vehicle speed multiplication constant in the embodiment.

【図9】同実施例の粘性定数演算の処理を示すフローチ
ャートである。
FIG. 9 is a flowchart showing the processing of the viscosity constant calculation of the same embodiment.

【図10】同実施例の高車速時にパルス操舵をして手放
ししたときの制御波形を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a control waveform when pulse steering is performed and the wheel is released at a high vehicle speed in the embodiment.

【図11】同実施例の低車速での手放し戻り時の制御波
形を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a control waveform when the vehicle is released and returned at a low vehicle speed in the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 操舵ハンドル 6 モータ 20 アシスト指令部 21 操舵トルクセンサ(操舵トルク検出手段) 22 車速センサ(車速検出手段) 30 モータ速度検出手段 31 モータ電圧検出部 32 モータ速度算出部 50 操舵状態検出手段 60 粘性指令部(粘性補償手段) 61 粘性定数算出部 62 車速乗算定数関数部 63 乗算演算部 100 制御手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steering wheel 6 Motor 20 Assist command part 21 Steering torque sensor (steering torque detection means) 22 Vehicle speed sensor (vehicle speed detection means) 30 Motor speed detection means 31 Motor voltage detection part 32 Motor speed calculation part 50 Steering state detection means 60 Viscosity command Part (viscosity compensation means) 61 viscosity constant calculation part 62 vehicle speed multiplication constant function part 63 multiplication calculation part 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 137:00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI technical display location B62D 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、 前記モータの回転速度を検出するモータ速度検出手段
と、 前記操舵トルク検出手段およびモータ速度検出手段の出
力に基づいてステアリング系の切り込み時を検出する操
舵状態検出手段と、 前記操舵状態検出手段によってステアリング系の切り込
み時が検出されたとき、前記モータに制動を付加するよ
うに該モータの粘性を補償する粘性補償値を算出する粘
性補償手段とを設け、 前記制御手段は、粘性補償手段によって算出された粘性
補償値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. An electric power steering apparatus comprising: a control unit that controls driving of the motor based on an output of the detection unit; a motor speed detection unit that detects a rotation speed of the motor; a steering torque detection unit and a motor speed. Steering state detecting means for detecting the turning time of the steering system based on the output of the detecting means, and when the turning state of the steering system is detected by the steering state detecting means, braking of the motor is applied to the motor. A viscosity compensating means for calculating a viscosity compensating value for compensating viscosity is provided, and the control means uses the viscosity compensating means. Electric power steering apparatus characterized by correcting the control value for controlling the drive of the motor based on the issued viscosity compensation value.
【請求項2】 前記粘性補償手段は、前記車速検出手段
の出力に応じて前記制動量を変化させることを特徴とす
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 viscosity compensating means changes the braking amount according to the output of the vehicle speed detecting means.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002173043A (en) * 2000-12-05 2002-06-18 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Steering device and resistance force calculation device of steering device

Cited By (2)

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JP2002173043A (en) * 2000-12-05 2002-06-18 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Steering device and resistance force calculation device of steering device
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