JPWO2018021325A1 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
Description
舵角制御には、舵角指令に対する応答性、路面反力などに対する外乱抑圧性で優れた性能を持つ位置速度制御が用いられており、例えば、位置制御部にはP制御(比例制御)、速度制御部にはPI制御(比例積分制御)が用いられている。舵角制御とアシスト制御のそれぞれの出力である指令値を切り換える際、例えばドライバーによるスイッチ入力によって急な切換が生じると、指令値が急変動し、ハンドル挙動が不自然になるため、ドライバーへ違和感を与える。このため、舵角制御指令値とアシスト制御指令値にそれぞれの徐変ゲイン(徐々に変化するゲイン)を乗じ、徐々に出力を切り換えることによって、電流指令値の急変動を抑制する手法が用いられている(特許文献3等参照)。
しかし、この手法では、切換中は舵角制御指令値が徐変ゲインで制限され、電流指令値へ出力されるため、舵角制御指令値に対し、電流指令値の出力が、制限されたぶん小さくなってしまう。この制限により、舵角速度指令値に対し、モータの実速度が遅くなるため、舵角速度指令値と実速度との間に偏差が発生し、速度制御内のI制御(積分制御)の積分値が蓄積してしまうことで、速度制御から更に大きな舵角制御指令値が出力されてしまう。この結果、アシスト制御指令値に対する徐変ゲインが徐々に大きくなっていく状態では、徐変ゲインによる制限が緩和されていくため、徐変ゲインが大きくなるに従って舵角制御指令値が過剰な値となり、ハンドルが舵角速度指令値に対して過剰に応答し、引っ掛かり感といった形でドライバーに違和感と不快感を与える。
そもそも、上記課題1を含む先行技術(例えば特許文献3参照)に係る方法では、舵角偏差にP制御、速度制御にPI制御を行っており、舵角制御中にドライバーによる手入力の介入があった場合に、当然、舵角制御が舵角指令値に追従するよう動作し、舵角制御からアシスト制御への「切換動作」が行われるまで、手動による舵を切ることは困難である。また、「手入力検出」「切換動作」により、時間的な遅れが発生し、ドライバーによる操舵介入動作が十分に行えないことがある。
車両のステアリングに操舵アシスト力を付与するモータと、
前記車両の目標軌道に基づき演算された舵角指令値に応じて前記ステアリングの制御信号を生成するECUと、
を有しており、
前記舵角指令値により前記モータを駆動して前記車両の前記ステアリングをアシスト制御するとともに、自動操舵制御モードと手動操舵制御モードとを相互に切り換える電動パワーステアリング装置であって、
前記ECUは、
前記舵角指令値が入力され、前記ステアリングの舵角を制御する舵角制御部と、
アシストマップ徐変ゲインが入力され、アシスト制御出力徐変ゲインを出力するアシスト制御部と、
前記舵角制御出力とアシスト制御出力に乗じる徐変ゲインを生成し、該徐変ゲインを乗じて前記舵角制御部による舵角制御モードと前記アシスト制御部によるアシスト制御モードとの切換判定をする切換判定/徐変ゲイン生成部と、
を有しており、
前記舵角制御部は、
前記ステアリングの目標操舵角θtと実操舵角θrとの偏差に比例ゲインを乗じ、さらにFFフィルタを用いて舵角速度指令値ωrefを算出する位置制御部と、
入力された目標舵角速度ωtと実舵角速度ωrとに基づき、前記実舵角速度ωrが前記目標舵角速度ωtに追従するよう前記モータに対する電流指令値を、擬似積分を用いたPI制御により算出する舵角速度制御部と、
ドライバーによる操舵介入時の操舵トルクに基づき、該操舵介入による前記ステアリングのトーションバーの捩れを解消する方向への電流指令値を出力する操舵介入補償兼ハンドル制振手段と、
を有する、というものである。
車両のステアリングに操舵アシスト力を付与するモータと、
前記車両の目標軌道に基づき演算された舵角指令値に応じて前記ステアリングの制御信号を生成するECUと、
を有しており、
前記舵角指令値により前記モータを駆動して前記車両の前記ステアリングをアシスト制御するとともに、自動操舵制御モードと手動操舵制御モードとを相互に切り換える電動パワーステアリング装置であって、
前記ECUは、
前記舵角指令値が入力され、前記ステアリングの舵角を制御する舵角制御部と、
前記ステアリングに前記モータの回転力で操舵補助力を付与するアシスト制御部と、
前記舵角制御出力とアシスト制御出力に乗じる徐変ゲインを生成し、該徐変ゲインを乗じて前記舵角制御部による舵角制御モードと前記アシスト制御部によるアシスト制御モードとの切換判定をする切換判定/徐変ゲイン生成部と、
を有しており、
前記舵角制御部は、
前記ステアリングの目標操舵角θtと実操舵角θrとの偏差に比例ゲインを乗じ、さらにFFフィルタを用いて舵角速度指令値ωrefを算出する位置制御部と、
入力された目標舵角速度ωtと実舵角速度ωrとに基づき、前記実舵角速度ωrが前記目標舵角速度ωtに追従するよう前記モータに対する電流指令値を、比例ゲインKvと位相遅れ補償を用いた制御により算出する舵角速度制御部と、
ドライバーによる操舵介入時の操舵トルクに基づき、該操舵介入による前記ステアリングのトーションバーの捩れを解消する方向への電流指令値を出力する操舵介入補償兼ハンドル制振手段と、
を有する、というものである。
車両のステアリングに操舵アシスト力を付与するモータと、
前記車両の目標軌道に基づき演算された舵角指令値に応じて前記ステアリングの制御信号を生成するECUと、
を有しており、
前記舵角指令値により前記モータを駆動して前記車両の前記ステアリングをアシスト制御するとともに、自動操舵制御モードと手動操舵制御モードとを相互に切り換える電動パワーステアリング装置であって、
前記ECUは、
前記舵角指令値が入力され、前記ステアリングの舵角を制御する舵角制御部と、
前記ステアリングに前記モータの回転力で操舵補助力を付与するアシスト制御部と、
前記舵角制御出力とアシスト制御出力に乗じる徐変ゲインを生成し、該徐変ゲインを乗じて前記舵角制御部による舵角制御モードと前記アシスト制御部によるアシスト制御モードとの切換判定をする切換判定/徐変ゲイン生成部と、
を有しており、
前記舵角制御部は、
前記ステアリングの目標操舵角θtと実操舵角θrとの偏差に比例ゲインを乗じ、さらにFFフィルタを用いて舵角速度指令値ωrefを算出する位置制御部と、
入力された目標舵角速度ωtと実舵角速度ωrとに基づき、前記実舵角速度ωrが前記目標舵角速度ωtに追従するよう前記モータに対する電流指令値を、比例制御により算出する舵角速度制御部と、
ドライバーによる操舵介入時の操舵トルクに基づき、該操舵介入による前記ステアリングのトーションバーの捩れを解消する方向への電流指令値を出力する操舵介入補償兼ハンドル制振手段と、
を有する、というものである。
車両側ECU130から受信した自動運転などのための舵角指令値θrefに対して、通信エラー等による異常な値、過剰な値が舵角制御に入力されるのを防止するため上下限可変リミッタ(舵角指令値上下限可変リミッタとも呼ぶ)202で制限する。舵角制御とアシスト制御の切換動作に伴い、舵角指令徐変ゲインGFA4に応じて、上下限リミッタ値が逐次適切な値に可変となっている。
可変レートリミッタ204は、舵角指令値θrefの急変によって舵角制御出力としての舵角制御電流指令値が急激に変動することを避けるため、舵角指令値θrefをレートリミット処理する。可変レートリミッタ204によるこのような処理は、急なハンドル挙動によるドライバーへの安全性向上にもつながる。本実施形態の可変レートリミッタ204においては、舵角制御とアシスト制御の切換動作に伴い、舵角指令徐変ゲインGFA4に応じて、レートリミッタ値が逐次適切な値に可変となっている。
自動操舵中、舵角指令が変化しているときに、舵角指令値θref3に、トーションバーのバネ性とステアリングホイールの慣性モーメントによる振動を励起する周波数(約10Hz前後)成分が発生する。舵角指令値上下限可変リミッタ202、可変レートリミッタ204、舵角指令徐変の後の舵角指令値θref3に含まれるハンドル振動周波数成分を低減するためにローパスフィルタ、ノッチフィルタ(ハンドル振動除去手段206にはこれらのフィルタが用いられる)、または、位相遅れ補償により、振動周波数成分を低減させることができる。
位置制御部208は、目標操舵角θtと実操舵角θrの偏差に比例ゲインを乗じて舵角速度指令値ωrefを算出する。この機能により、目標操舵角θtに対し実操舵角(舵角)θrを近づけるための舵角速度指令値を生成することができる。また、位置制御部208は、後述するFFフィルタ230によれば、目標操舵角θtへの追従性が向上する。なお、本明細書でいう位置制御とは、周方向における舵角の位置を制御することであり、別言すれば、「ハンドル舵角の角度制御」と表現することもできる。
徐変ゲイン乗算後の舵角速度指令値ωref1に対し、速度指令値上下限可変リミッタ210による処理を行い、目標舵角速度ωtを出力する。この速度指令値上下限可変リミッタ210は制限値を、速度指令徐変ゲインGFA3により、逐次適値に変更可能で、上下限リミッタ値を徐変ゲインGFA3がある閾値未満では小さくし、それ以上で大きくすることにより、舵角速度指令値が制限される。
本実施形態の舵角制御部200では、目標舵角速度ωtと実舵角速度ωrを舵角速度制御部212に入力し、実舵角速度ωrが目標舵角速度ωtに追従するような電流指令値を算出する。
舵角制御の電流指令値に対して過出力防止のため、舵角制御出力上下限リミッタ214で制限する。
操舵介入補償兼ハンドル制振手段220は、トルクセンサが検出したトルク信号に基づくハンドル制振手段として機能する。これによれば、自動操舵中のハンドル振動の制振効果がハンドル振動除去手段206のみを用いた場合と比べてさらに向上する。本実施形態の操舵介入補償兼ハンドル制振手段220は、ゲインと位相補償によりハンドル制振機能を実現する。例えば、位相補償は1次フィルタで構成してもよい。これによりトーションバーの捩れを解消する方向に電流指令値が出力される。また、操舵介入補償兼ハンドル制振手段220は、捩れ角を低減する方向に働き、ドライバーによる手入力の介入時の引っ掛かりの違和感を低減する効果も兼ねている。
FF(フィードフォワード)フィルタ230は位置制御部208内に設定可能なオプションの構成である(図7等に示す後述の実施形態等参照)。FFフィルタ230によれば、目標操舵角θtへの追従性が向上する。FFフィルタ230は例えば1次の位相進みフィルタであるという効果を奏するものであるが、それ以外の位相補償をするものでもよいし、擬似微分、HPF(ハイパスフィルタ)を利用したものでもよい。
舵角制御出力徐変ゲインGFA1は、舵角制御出力上下限リミッタ214の出力の電流指令値に対して乗じられる。舵角制御出力徐変ゲインGFA1は、アシスト制御と舵角制御の切換動作を円滑に行い、ドライバーへの違和感、安全性、等を実現するために用いられる。
速度制御徐変ゲインGFA2は、舵角速度制御部212の中の信号に乗じられ、円滑な切換を実現するために用いられる。主に切換時の舵角速度制御内の積分値の蓄積の影響を緩和するために用いられる。
速度指令徐変ゲインGFA3は、主にアシスト制御から舵角制御への切換時に円滑な切換を実現するために用いられる。位置制御出力の舵角速度指令値ωrefに対し、速度指令徐変ゲインGFA3が乗じられる。
舵角指令徐変ゲインGFA4は、可変レートリミッタ204からの舵角指令値に対して乗じられる。
アシスト制御出力徐変ゲインGFT1は、アシスト制御部147からの出力である電流指令値に対して乗じられる。アシスト制御出力徐変ゲインGFT1は、舵角制御とアシスト制御の切換動作を円滑にするのと、自動運転中のドライバーによる操舵介入を実現するために用いられる。
アシストマップ徐変ゲインGFT2は、アシスト制御内のアシストマップ出力電流(アシストマップ出力電流の一例が記載されている図2のグラフ(縦軸は電流指令値、横軸は操舵トルクTtを表す)参照)に対して乗じられる。アシストマップ徐変ゲインGFT2は、舵角制御とアシスト制御の切換動作を円滑にするのと、自動運転中のドライバーによる操舵介入を実現するために用いられる。
ここで、手入力判定後のアシスト制御への遷移について説明しておく(図6B参照)。以下、自動運転状態(舵角制御とアシスト制御の両方が介在している状態)中に、ドライバーによる手入力の検知後の各徐変ゲインについて説明する。
舵角指令値の可変レートリミッタの変化率設定値を0にする。つまり、θref2を一定値にする。これに関しフローチャートなどの図示は割愛するが舵角指令徐変ゲインGFA4が100%の状態から0%側に変化した際に変化率設定値を変更すれば実現できる。すなわち、切換状態に入ったらθref2を一定値にし、一定値に舵角指令徐変ゲインGFA4を乗じることでθref3と目標操舵角θtが0に近づく。また、θref2に対して、舵角指令徐変ゲインGFA4を乗じることで、切換中の目標操舵角θtを0[deg]に近づけ、舵角制御を中立状態に作用させる。また、舵角指令徐変ゲインGFA4の乗算をハンドル振動除去手段206の手前で行うことで、舵角指令徐変ゲインGFA4の乗算により発生するハンドル振動周波数成分を取り除かせる。
車両の自動運転状態においては、このアシストマップ徐変ゲインGFT2を100%以上に設定してもよい(なお、図6Bに示す例では300%に設定している)。これにより、ドライバーによる操作介入時に、舵角制御の干渉による引っ掛かり感、違和感を低減することができる。なお、切換動作をより円滑にするために、アシスト制御出力徐変ゲインGFT1、アシストマップ徐変ゲインGFT2を、S字カーブに沿うように遷移させてもよいし、直線的に変化する信号に対しLPF(ローパスフィルタ)を通した値を各徐変ゲインとしてもよい。
自動運転状態、手動アシスト状態においては、このアシスト制御出力徐変ゲインGFT1を常に100%以上に設定してもよいが、図6Bに示すようにしてもよい。
図7に示す舵角制御部200の舵角速度制御部212は、舵角速度制御にPI制御を行い、I制御には擬似積分を行う。より具体的には、目標舵角速度ωtと実舵角速度ωrとの偏差ωeにKviを乗じて偏差の大きさに比例した操作量D1とし、さらに、擬似積分によるI制御をする(図7参照)。図中の記号Ir1は擬似積分後、Ir2は比例ゲインKvp後、Ir3は加算後の信号をそれぞれ表す(他の実施形態においても同様)。舵角制御の第1の形態では、加算後の信号Ir3に速度制御徐変ゲインGFA2を乗じ、信号IrefWとして舵角速度制御部212から出力される。前述したように、速度制御徐変ゲインGFA2は、舵角速度制御部212の中の信号に乗じられ、円滑な切換を実現するために用いられる。なお、舵角速度制御部212における擬似積分は、例えば1次遅れの伝達関数とゲインで [1/(Ts+1)]×T として構成することができる。
図8に示す舵角制御部200の舵角速度制御部212は、舵角速度制御にPI制御を行い、I制御には擬似積分を行う。より具体的には、目標舵角速度ωtと実舵角速度ωrとの偏差にKviを乗じて偏差の大きさに比例した操作量D1とし、さらに、擬似積分によるI制御をする(図8参照)。舵角制御の第2の形態では、上述した第1の形態と同様、加算後の信号Ir3に速度制御徐変ゲインGFA2を乗じ、信号IrefWとして舵角速度制御部212から出力される。
図9に示す舵角制御部200の舵角速度制御部212は、舵角速度制御にPI制御を行い、I制御には擬似積分を行う。舵角制御の第3の形態では、目標舵角速度ωtと実舵角速度ωrとの偏差に速度制御徐変ゲインGFA2を乗じて信号ωe1を生成し、この信号ωe1にKviを乗じて偏差の大きさに比例した操作量D1とし、さらに、擬似積分によるI制御をする(図9参照)。
図10に示す舵角制御部200の舵角速度制御部212は、位相遅れ補償を行う。舵角制御の第4の形態では、目標舵角速度ωtと実舵角速度ωrとの偏差にKvpを乗じて偏差の大きさに比例した操作量D1とし、さらに、位相遅れ補償を行った後の信号Ir4に速度制御徐変ゲインGFA2を乗じ、信号IrefWとして舵角速度制御部212から出力される(図10参照)。
図11に示す舵角制御部200の舵角速度制御部212は、位相遅れ補償を行う。舵角制御の第5の形態では、上述した第4の形態と同様、目標舵角速度ωtと実舵角速度ωrとの偏差にKvpを乗じて偏差の大きさに比例した操作量D1とし、さらに、位相遅れ補償を行った後の信号Ir4に速度制御徐変ゲインGFA2を乗じ、信号IrefWとして舵角速度制御部212から出力される(図11参照)。擬似積分のPI制御は、等価的に位相遅れ補償とゲインに置き換えられる。
図12、図13Aに示す舵角制御部200の舵角速度制御部212は、比例制御(P制御)を行う。舵角制御の第6の形態では、目標舵角速度ωtと実舵角速度ωrとの偏差にKvpを乗じて偏差の大きさに比例した操作量の信号Ir1に速度制御徐変ゲインGFA2を乗じ、信号IrefWとして舵角速度制御部212から出力される(図12、図13A参照)。
図13Bに示す舵角制御部200の舵角速度制御部212は、比例ゲインと位相遅れ補償を用いた制御により電流指令値を算出する。より具体的には、目標舵角速度ωtと実舵角速度ωrとの偏差ωeにゲインKvを乗じて偏差の大きさに比例した操作量D1とし、さらに、位相遅れ補償をした後の信号Ir4に速度制御徐変ゲインGFA2を乗じて、電流指令値IrefWを算出する。
図13Cに示す舵角制御部200の舵角速度制御部212は、比例ゲインと位相遅れ補償を用いた制御により電流指令値を算出する。より具体的には、目標舵角速度ωtと実舵角速度ωrとの偏差ωeにゲインKvを乗じて偏差の大きさに比例した操作量D1とし、該操作量D1と速度制御徐変ゲインGFA2とから操作量D2を求め、位相遅れ補償をして電流指令値IrefWを算出する。
(課題1および課題2の解決の根拠)
ドライバーの操舵モデルを考慮したシミュレーションにより、自動運転中(ただし、舵角指令値θrefは0[deg]固定とする。)に、ドライバー目標角度θarm(図中の太線参照)に対して、実操舵角(以下、ハンドル舵角とも呼び、記号θhで表す。細線参照)、操舵トルクTt(破線参照)の時間応答を一例として図14A等に示す。
Jc : コラム慣性[kgm^2]
Dc : コラム減衰係数[Nm/(rad/s)]
Jh : ハンドル慣性[kgm^2]
Dh : ハンドル減衰係数[Nm/(rad/s)]
Ks : トーションバーバネ定数[Nm/rad]
Ds : トーションバー減衰定数[Nm/(rad/s)]
Kt : モータトルク定数[Nm/A]
減速比 : ng
Tc : モータ発生トルクのコラム軸換算[Nm]
ただし、モータ発生トルクはコラム軸のトルクに換算(減速機分考慮)。また、電流指令値Irefに対し実際のモータ電流は一致しているものとして扱っているため、電流制御は省略している。
Th : ハンドル手入力トルク[Nm]
Tt : トーションバートルク[Nm]
Iref : 電流指令値[A]
θh : ハンドル舵角[rad]
θc : コラム舵角[rad]
V : 車速[m/s]
Yveh : 車両重心での横方向移動距離[m]
δ : タイヤ転舵角[rad]
Fd : 車両重心に働く横方向外力[N]
Tsat : Tsat ' のコラム軸換算[Nm]
Tsat ' : 路面反力によりキングピン周りに働くモーメント[Nm]
細線・・・擬似積分(図16ではP制御)、アシスト制御出力徐変ゲインGFT1=1倍、アシストマップ徐変ゲインGFT2=3倍
破線・・・純積分(図16ではPI制御)、アシスト制御出力徐変ゲインGFT1=1倍、アシストマップ徐変ゲインGFT2=1倍
ただし、舵角制御出力徐変ゲインGFA1、速度制御徐変ゲインGFA2、速度指令徐変ゲインGFA3および舵角指令徐変ゲインGFA4は1倍とした。
細線・・・P制御、アシスト制御出力徐変ゲインGFT1=1倍、アシストマップ徐変ゲインGFT2=3倍
破線・・・PI制御、アシスト制御出力徐変ゲインGFT1=1倍、アシストマップ徐変ゲインGFT2=1倍
ただし、舵角制御出力徐変ゲインGFA1、速度制御徐変ゲインGFA2、速度指令徐変ゲインGFA3および舵角指令徐変ゲインGFA4は1倍とした。
(課題3の解決の根拠)
まず、図17Aは、舵角指令値を0[deg]から100[deg]までランプ状に変化させた時間応答を示す。一例として、舵角指令値(破線)に対して、ハンドル振動除去手段206の後段の目標操舵角(細線)、実操舵角(太線)のそれぞれの応答の様子を示す。
破線・・・ハンドル振動除去手段なし、ハンドル制振手段なし
細線・・・ハンドル振動除去手段あり、ハンドル制振手段なし
太線・・・ハンドル振動除去手段あり、ハンドル制振手段あり
(課題3の解決の根拠)
(舵角指令に対する追従性)
図19は、舵角指令値を0[deg]から100[deg]までランプ状に変化させた時間応答を示す。一例として、舵角指令値(破線)に対して、ハンドル振動除去手段206の後段の目標操舵角(細線)、FFありの場合の実操舵角(太線)、FF無しの場合の実操舵角(一点鎖線)のそれぞれの応答の様子を示す。ただし、FFフィルタ230として、分子のカットオフ周波数が0.2Hz、分母が5Hzの1次の位相進みフィルタ、ゲインKpf=0.2 のものを用いた。FF無しと比較してFFありのほうが目標操舵角への追従性が向上した。
次に、図20は、上記と同じ舵角指令値に対して舵角制御をした際の、トーションバートルクの時間応答を示す。
破線・・・ハンドル振動除去手段なし、ハンドル制振手段なし
細線・・・ハンドル振動除去手段あり、ハンドル制振手段なし
太線・・・ハンドル振動除去手段あり、ハンドル制振手段あり
図8において、FFフィルタ230がスルーの状態(ゲイン=1の状態)での、目標操舵角θtから実操舵角θrへの伝達関数Gθ(周波数応答)について考慮した(図21参照)。太線:ゲイン、細線:位相とする。伝達関数Gθは、プラントモデルの数式から求めてもよいし、実験の周波数応答法などの一般的な同定方法を用いて求めてもよい。
[ b5 , b4 , b3 , b2 , b1 , b0 ] =
1.0e+06 * [ 0.000000001711022 0.000000365522821 0.000039448300246 0.002478609805019 0.090668013717508 1.67554097535588 ]
[ a5 , a4 , a3 , a2 , a1 , a0 ] =
1.0e+06 * [ 0.000000026525824 0.000003320000000 0.000208645315616 0.007649590856893 0.162938496592083 1.76372734247987 ]
FFフィルタ230に上記GFITの逆伝達関数(分母と分子を入れ換える)を適用したシミュレーション結果を示す(図23参照)。
(課題4の解決の根拠)
舵角制御開始時(アシスト制御からの切換時)は、位置制御部出力の舵角速度指令値ωrefに対し、徐変ゲインGFA3を乗じる。この徐変ゲインGFA3は、舵角制御電流指令値IrefP1に乗じる徐変ゲインGFA1と同期している。加えて、徐変ゲインGFA3乗算後の舵角速度指令値ωref1に対し、上下限可変リミッタを設ける。このリミッタは舵角速度指令値の制限値を逐次切換可能で、この制限値を徐変ゲインGFA3が設定閾値未満では小さい値で固定し、閾値以上で徐々に大きくすることにより、舵角速度指令値が制限され、目標舵角速度ωtとして舵角速度制御部に出力される。さらに、速度制御器内の信号に徐変ゲインGFAを乗じる。
2…コラム軸(トーションバー)
3…減速ギア
4a,4b…ユニバーサルジョイント
5…ピニオンラック機構
6a,6b…タイロッド
7a,7b…ハブユニット
8L,8R…操向車輪
10…トルクセンサ
12…車速センサ
14…舵角センサ
20…モータ
21…回転センサ
30…コントロールユニット
31…電流指令値演算部
32A…加算部
32B…減算部
33…電流制限部
34…補償部
35…PI制御部
36…PWM制御部
37…インバータ
38…モータ電流検出器
40…CAN
100…電動パワーステアリング装置
130…車両側ECU
130a…車両状態量検出器
131…切換指令部
132…目標操舵角生成部
134…目標軌道演算部
135…車両運動制御部
135a…舵角指令値生成部
140…EPS(電動パワーステアリング装置)側ECU
141…トルク制御部
142…切換部
143…電流制御/駆動部
144…モータ角速度演算部
145…切換判定/徐変ゲイン生成部
146…EPS状態量検出器
147…アシスト制御部
150…モータ
151…回転センサ
154…トルクセンサ
160…プラント
200…舵角制御部
202…上下限可変リミッタ
204…可変レートリミッタ
206…ハンドル振動除去手段
208…位置制御部
210…速度指令値上下限可変リミッタ
212…舵角速度制御部
214…舵角制御出力上下限リミッタ
220…操舵介入補償兼ハンドル制振手段
230…FFフィルタ
341…収れん性
342…慣性
343…セルフアライニングトルク(SAT)
344…加算部
345…加算部
CM…補償信号
GFA1…舵角制御出力徐変ゲイン
GFA2…速度制御徐変ゲイン
GFA3…速度指令徐変ゲイン
GFA4…舵角指令徐変ゲイン
GFT1…アシスト制御出力徐変ゲイン
GFT2…アシストマップ徐変ゲイン
IrefP1…舵角制御電流指令値
Th…操舵トルク
Vs…車速
θr…実操舵角
θref…舵角指令値
θs…モータ回転角
θt…目標操舵角
ωref…舵角速度指令値
車両のステアリングに操舵アシスト力を付与するモータと、
前記車両の目標軌道に基づき演算された舵角指令値に応じて前記ステアリングの制御信号を生成するECUと、
を有しており、
前記舵角指令値により前記モータを駆動して前記車両の前記ステアリングをアシスト制御するとともに、自動操舵制御モードと手動操舵制御モードとを相互に切り換える電動パワーステアリング装置であって、
前記ECUは、
前記舵角指令値が入力され、前記ステアリングの舵角を制御する舵角制御部と、
アシストマップ徐変ゲインが入力され、アシスト制御出力徐変ゲインを出力するアシスト制御部と、
前記舵角制御部の出力と前記アシスト制御部の出力に乗じる徐変ゲインを生成し、切換指令と操舵トルクに基づき、前記舵角制御部による舵角制御モードと前記アシスト制御部によるアシスト制御モードとの切換判定をする切換判定/徐変ゲイン生成部と、
を有しており、
前記舵角制御部は、
前記ステアリングの目標操舵角θtと実操舵角θrとの偏差に比例ゲインを乗じ、さらにFFフィルタを用いて舵角速度指令値ωrefを算出する位置制御部と、
入力された目標舵角速度ωtと実舵角速度ωrとに基づき、前記実舵角速度ωrが前記目標舵角速度ωtに追従するよう前記モータに対する電流指令値を、擬似積分を用いたPI制御により算出する舵角速度制御部と、
ドライバーによる操舵介入時の操舵トルクに基づき、該操舵介入による前記ステアリングのトーションバーの捩れを解消する方向への電流指令値を出力する操舵介入補償兼ハンドル制振手段と、
を有する、というものである。
車両のステアリングに操舵アシスト力を付与するモータと、
前記車両の目標軌道に基づき演算された舵角指令値に応じて前記ステアリングの制御信号を生成するECUと、
を有しており、
前記舵角指令値により前記モータを駆動して前記車両の前記ステアリングをアシスト制御するとともに、自動操舵制御モードと手動操舵制御モードとを相互に切り換える電動パワーステアリング装置であって、
前記ECUは、
前記舵角指令値が入力され、前記ステアリングの舵角を制御する舵角制御部と、
前記ステアリングに前記モータの回転力で操舵補助力を付与するアシスト制御部と、
前記舵角制御部の出力と前記アシスト制御部の出力に乗じる徐変ゲインを生成し、切換指令と操舵トルクに基づき、前記舵角制御部による舵角制御モードと前記アシスト制御部によるアシスト制御モードとの切換判定をする切換判定/徐変ゲイン生成部と、
を有しており、
前記舵角制御部は、
前記ステアリングの目標操舵角θtと実操舵角θrとの偏差に比例ゲインを乗じ、さらにFFフィルタを用いて舵角速度指令値ωrefを算出する位置制御部と、
入力された目標舵角速度ωtと実舵角速度ωrとに基づき、前記実舵角速度ωrが前記目標舵角速度ωtに追従するよう前記モータに対する電流指令値を、比例ゲインKvと位相遅れ補償を用いた制御により算出する舵角速度制御部と、
ドライバーによる操舵介入時の操舵トルクに基づき、該操舵介入による前記ステアリングのトーションバーの捩れを解消する方向への電流指令値を出力する操舵介入補償兼ハンドル制振手段と、
を有する、というものである。
車両のステアリングに操舵アシスト力を付与するモータと、
前記車両の目標軌道に基づき演算された舵角指令値に応じて前記ステアリングの制御信号を生成するECUと、
を有しており、
前記舵角指令値により前記モータを駆動して前記車両の前記ステアリングをアシスト制御するとともに、自動操舵制御モードと手動操舵制御モードとを相互に切り換える電動パワーステアリング装置であって、
前記ECUは、
前記舵角指令値が入力され、前記ステアリングの舵角を制御する舵角制御部と、
前記ステアリングに前記モータの回転力で操舵補助力を付与するアシスト制御部と、
前記舵角制御部の出力と前記アシスト制御部の出力に乗じる徐変ゲインを生成し、切換指令と操舵トルクに基づき、該徐変ゲインを乗じて前記舵角制御部による舵角制御モードと前記アシスト制御部によるアシスト制御モードとの切換判定をする切換判定/徐変ゲイン生成部と、
を有しており、
前記舵角制御部は、
前記ステアリングの目標操舵角θtと実操舵角θrとの偏差に比例ゲインを乗じ、さらにFFフィルタを用いて舵角速度指令値ωrefを算出する位置制御部と、
入力された目標舵角速度ωtと実舵角速度ωrとに基づき、前記実舵角速度ωrが前記目標舵角速度ωtに追従するよう前記モータに対する電流指令値を、比例制御により算出する舵角速度制御部と、
ドライバーによる操舵介入時の操舵トルクに基づき、該操舵介入による前記ステアリングのトーションバーの捩れを解消する方向への電流指令値を出力する操舵介入補償兼ハンドル制振手段と、
を有する、というものである。
Claims (24)
- 車両のステアリングに操舵アシスト力を付与するモータと、
前記車両の目標軌道に基づき演算された舵角指令値に応じて前記ステアリングの制御信号を生成するECUと、
を有しており、
前記舵角指令値により前記モータを駆動して前記車両の前記ステアリングをアシスト制御するとともに、自動操舵制御モードと手動操舵制御モードとを相互に切り換える電動パワーステアリング装置であって、
前記ECUは、
前記舵角指令値が入力され、前記ステアリングの舵角を制御する舵角制御部と、
前記ステアリングに前記モータの回転力で操舵補助力を付与するアシスト制御部と、
前記舵角制御出力とアシスト制御出力に乗じる徐変ゲインを生成し、該徐変ゲインを乗じて前記舵角制御部による舵角制御モードと前記アシスト制御部によるアシスト制御モードとの切換判定をする切換判定/徐変ゲイン生成部と、
を有しており、
前記舵角制御部は、
前記ステアリングの目標操舵角θtと実操舵角θrとの偏差に比例ゲインを乗じ、さらにFFフィルタを用いて舵角速度指令値ωrefを算出する位置制御部と、
入力された目標舵角速度ωtと実舵角速度ωrとに基づき、前記実舵角速度ωrが前記目標舵角速度ωtに追従するよう前記モータに対する電流指令値を、擬似積分を用いたPI制御により算出する舵角速度制御部と、
ドライバーによる操舵介入時の操舵トルクに基づき、該操舵介入による前記ステアリングのトーションバーの捩れを解消する方向への電流指令値を出力する操舵介入補償兼ハンドル制振手段と、
を有する、電動パワーステアリング装置。 - 前記舵角制御部は、ハンドル振動周波数成分を低減するフィルタ、または位相遅れ補償により振動周波数成分を低減させるハンドル振動除去手段をさらに有している、請求項1に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記舵角制御部は、前記徐変完了まで前記舵角速度指令値ωrefをリミッタで制限する上下限可変リミッタをさらに有している、請求項1または2に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記ECUは、前記切換判定/徐変ゲイン生成部により前記舵角制御部へ出力した速度制御徐変ゲインを、前記舵角速度制御部の中の信号に乗じる、請求項1から3のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記ECUは、前記切換判定/徐変ゲイン生成部により前記舵角制御部へ出力した速度指令徐変ゲインを、前記舵角速度指令値ωrefに乗じる、請求項1から4のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記舵角制御部は、前記舵角指令値をレートリミット処理し、該舵角指令値θrefの急変によって舵角制御出力としての舵角制御電流指令値が急激に変動することを避ける可変レートリミッタをさらに有する、請求項1から5のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記ECUは、前記切換判定/徐変ゲイン生成部により前記舵角制御部へ出力した舵角指令徐変ゲインを、前記可変レートリミッタからの舵角指令値に対して乗じる、請求項6に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記ECUは、アシストマップ徐変ゲインが入力されてアシスト制御出力を出力するアシスト制御部をさらに有しており、かつ、前記アシスト制御部の出力にアシスト制御出力徐変ゲインGFT1を乗じる、請求項1から7のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
- 車両のステアリングに操舵アシスト力を付与するモータと、
前記車両の目標軌道に基づき演算された舵角指令値に応じて前記ステアリングの制御信号を生成するECUと、
を有しており、
前記舵角指令値により前記モータを駆動して前記車両の前記ステアリングをアシスト制御するとともに、自動操舵制御モードと手動操舵制御モードとを相互に切り換える電動パワーステアリング装置であって、
前記ECUは、
前記舵角指令値が入力され、前記ステアリングの舵角を制御する舵角制御部と、
前記ステアリングに前記モータの回転力で操舵補助力を付与するアシスト制御部と、
前記舵角制御出力とアシスト制御出力に乗じる徐変ゲインを生成し、該徐変ゲインを乗じて前記舵角制御部による舵角制御モードと前記アシスト制御部によるアシスト制御モードとの切換判定をする切換判定/徐変ゲイン生成部と、
を有しており、
前記舵角制御部は、
前記ステアリングの目標操舵角θtと実操舵角θrとの偏差に比例ゲインを乗じ、さらにFFフィルタを用いて舵角速度指令値ωrefを算出する位置制御部と、
入力された目標舵角速度ωtと実舵角速度ωrとに基づき、前記実舵角速度ωrが前記目標舵角速度ωtに追従するよう前記モータに対する電流指令値を、比例ゲインKvと位相遅れ補償を用いた制御により算出する舵角速度制御部と、
ドライバーによる操舵介入時の操舵トルクに基づき、該操舵介入による前記ステアリングのトーションバーの捩れを解消する方向への電流指令値を出力する操舵介入補償兼ハンドル制振手段と、
を有する、電動パワーステアリング装置。 - 前記舵角制御部は、ハンドル振動周波数成分を低減するフィルタ、または位相遅れ補償により振動周波数成分を低減させるハンドル振動除去手段をさらに有している、請求項9に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記舵角制御部は、前記徐変完了まで前記舵角速度指令値ωrefをリミッタで制限する上下限可変リミッタをさらに有している、請求項9または10に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記ECUは、前記切換判定/徐変ゲイン生成部により前記舵角制御部へ出力した速度制御徐変ゲインを、前記舵角速度制御部の中の信号に乗じる、請求項9から11のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記ECUは、前記切換判定/徐変ゲイン生成部により前記舵角制御部へ出力した速度指令徐変ゲインを、前記舵角速度指令値ωrefに乗じる、請求項9から12のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記舵角制御部は、前記舵角指令値をレートリミット処理し、該舵角指令値θrefの急変によって舵角制御出力としての舵角制御電流指令値が急激に変動することを避ける可変レートリミッタをさらに有する、請求項9から13のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記ECUは、前記切換判定/徐変ゲイン生成部により前記舵角制御部へ出力した舵角指令徐変ゲインを、前記可変レートリミッタからの舵角指令値に対して乗じる、請求項14に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記ECUは、アシストマップ徐変ゲインが入力されてアシスト制御出力を出力するアシスト制御部をさらに有しており、かつ、前記アシスト制御部の出力にアシスト制御出力徐変ゲインGFT1を乗じる、請求項9から15のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
- 車両のステアリングに操舵アシスト力を付与するモータと、
前記車両の目標軌道に基づき演算された舵角指令値に応じて前記ステアリングの制御信号を生成するECUと、
を有しており、
前記舵角指令値により前記モータを駆動して前記車両の前記ステアリングをアシスト制御するとともに、自動操舵制御モードと手動操舵制御モードとを相互に切り換える電動パワーステアリング装置であって、
前記ECUは、
前記舵角指令値が入力され、前記ステアリングの舵角を制御する舵角制御部と、
前記ステアリングに前記モータの回転力で操舵補助力を付与するアシスト制御部と、
前記舵角制御出力とアシスト制御出力に乗じる徐変ゲインを生成し、該徐変ゲインを乗じて前記舵角制御部による舵角制御モードと前記アシスト制御部によるアシスト制御モードとの切換判定をする切換判定/徐変ゲイン生成部と、
を有しており、
前記舵角制御部は、
前記ステアリングの目標操舵角θtと実操舵角θrとの偏差に比例ゲインを乗じ、さらにFFフィルタを用いて舵角速度指令値ωrefを算出する位置制御部と、
入力された目標舵角速度ωtと実舵角速度ωrとに基づき、前記実舵角速度ωrが前記目標舵角速度ωtに追従するよう前記モータに対する電流指令値を、比例制御により算出する舵角速度制御部と、
ドライバーによる操舵介入時の操舵トルクに基づき、該操舵介入による前記ステアリングのトーションバーの捩れを解消する方向への電流指令値を出力する操舵介入補償兼ハンドル制振手段と、
を有する、電動パワーステアリング装置。 - 前記舵角制御部は、ハンドル振動周波数成分を低減するフィルタ、または位相遅れ補償により振動周波数成分を低減させるハンドル振動除去手段をさらに有している、請求項17に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記舵角制御部は、前記徐変完了まで前記舵角速度指令値ωrefをリミッタで制限する上下限可変リミッタをさらに有している、請求項17または18に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記ECUは、前記切換判定/徐変ゲイン生成部により前記舵角制御部へ出力した速度制御徐変ゲインを、前記舵角速度制御部の中の信号に乗じる、請求項17から19のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記ECUは、前記切換判定/徐変ゲイン生成部により前記舵角制御部へ出力した速度指令徐変ゲインを、前記舵角速度指令値ωrefに乗じる、請求項17から20のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記舵角制御部は、前記舵角指令値をレートリミット処理し、該舵角指令値θrefの急変によって舵角制御出力としての舵角制御電流指令値が急激に変動することを避ける可変レートリミッタをさらに有する、請求項17から21のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記ECUは、前記切換判定/徐変ゲイン生成部により前記舵角制御部へ出力した舵角指令徐変ゲインを、前記可変レートリミッタからの舵角指令値に対して乗じる、請求項22に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記ECUは、アシストマップ徐変ゲインが入力されてアシスト制御出力を出力するアシスト制御部をさらに有しており、かつ、前記アシスト制御部の出力にアシスト制御出力徐変ゲインGFT1を乗じる、請求項17から23のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
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