KR100469057B1 - Steering system with control function of aerodynamic force from cross wind and preserve function of steering feel - Google Patents
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Abstract
본 발명은 조향감 보존기능이 구비된 횡측외력억제 조향 장치에 관한 것으로 종래의 조향 장치의 하드웨어는 변경하지 않고 종래의 제어방법에서 문제가 되는 저주파수대역에 해당하는 운전자의 조향력을 소프트웨어로 구성한 고역필터로써 제거하여 횡측외력만을 연속적으로 제어함으로써 운전자의 핸들조작마저 외력으로 오인하는 결과를 초래하여 조향장치의 제어시 조향감이 악화되는 문제점을 방지할 수 있는 수단을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention relates to a lateral external force suppression steering device having a steering feeling preservation function. A high pass filter comprising software for steering power of a driver corresponding to a low frequency band which is a problem in a conventional control method without changing hardware of a conventional steering device. The purpose of the present invention is to provide a means for preventing a problem that the steering feeling is deteriorated when controlling the steering apparatus by removing and thereby continuously controlling only the lateral external force.
이를 위하여 본 발명은 조향감 보존기능이 구비된 횡측외력억제 조향 장치에 있어서, 조향각 센서와, 차속센서와, 요 레이트 센서로부터의 신호를 입력받고, 모터토크를 피드백받은 후 연산을 수행하고 저주파수대역 횡측외력추정치를 저주파수대역 외력 제거부로 출력하고 조향각속도 추정치와 횡속도 추정치를 상태변수 피드백 제어부로 출력하는 어브저버부와, 상기 차속센서로부터 차속을 입력받고, 상기 어브저버부로부터 저주파수대역 횡측외력추정치를 입력받은 후 연산을 수행하고 저주파수대역 횡측외력의 억제치를 출력하는 저주파수대역 외력 제거부와, 조향각 센서와, 차속 센서와, 요 레이트 센서로부터 신호를 입력받고, 어브저버부로부터 조향각속도 추정치와 횡속도 추정치를 입력받은 후 연산을 수행하고 상태변수 피드백 제어치를 고역필터부로 출력하는 상태변수 피드백 제어부와, 상기 상태변수 피드백 제어부로부터 상태변수 피드백 제어치를 입력받은 후 연산을 수행하고 고주파수 대역 횡측외력 억제치를 직류 모터로 출력하는 고역필터부를 소프트웨어적으로수행하는 것을 포함하여 구성이 되는 것에 특징이 있다.To this end, the present invention, in the lateral external force suppression steering device equipped with a steering feeling preservation function, receives a signal from the steering angle sensor, the vehicle speed sensor, and the yaw rate sensor, performs feedback after receiving the motor torque and performs a low frequency band An absorp unit for outputting the lateral external force estimate to the low frequency band external force remover and outputting the steering angle velocity estimate and the lateral velocity estimate to the state variable feedback control unit, and receiving a vehicle speed from the vehicle speed sensor, A low frequency band external force canceling unit for performing calculation after outputting the estimated value and outputting a suppression value of the low frequency band lateral external force, a steering angle sensor, a vehicle speed sensor, a yaw rate sensor, and a steering angle velocity estimate and an Performs calculation after receiving the lateral velocity estimate and controls the state variable feedback And performing software by receiving the state variable feedback control unit for outputting the high frequency filter unit, and performing a calculation after receiving the state variable feedback control value from the state variable feedback control unit, and outputting a high frequency band lateral external force suppression value to a DC motor. It is characterized by being configured.
Description
본 발명은 조향 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 조향감 보존기능이 구비된 횡측외력억제 조향 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a steering apparatus, and more particularly, to a lateral external force suppressing steering apparatus having a steering feeling preservation function.
일반적으로 차량용 파워 스티어링(Power Steering)이라 함은 차량의 속도에 따라 스티어링 핸들의 조작력을 줄여주어 가볍고 신속한 조향조작을 하기 위한 것이다.In general, the power steering (vehicle power steering) is to reduce the operating force of the steering wheel according to the speed of the vehicle for light and fast steering operation.
일반적으로 종래의 차량용 파워 스티어링의 구조를 살펴보면, 엔진의 구동에 의하여 유압을 발생시키는 오일펌프와, 스티어링 컬럼의 내부에 장착되고 스티어링 핸들의 조작에 따라 유압의 공급을 변환하는 컨트롤 밸브와, 오일을 저장하는 리저버와, 상기 컨트롤 밸브의 양측과 연결되어 오일이 공급되는 동력 실린더와, 상기 동력 실린더의 내부에 장착된 피스톤 로드 등으로 구성이 되고 있다.In general, the structure of a conventional power steering for a vehicle includes an oil pump for generating hydraulic pressure by driving an engine, a control valve mounted inside the steering column, and converting a hydraulic supply according to an operation of a steering wheel, and oil. The reservoir includes a reservoir to be stored, a power cylinder connected to both sides of the control valve, to which oil is supplied, and a piston rod mounted inside the power cylinder.
도 1은 종래의 또 다른 실시예에 따른 조향 장치를 개략적으로 나타내고 있으며,1 schematically shows a steering apparatus according to another conventional embodiment,
차량에 장착되는 조향장치를 고도화하기 위하여 차량에 탑재되어 있는 배터리전원에 직류 모터(105)를 연결하고 이에 감속기를 설치하여 핸들 샤프트를 구동시키고 있다.In order to advance the steering apparatus mounted on the vehicle, the DC motor 105 is connected to the battery power mounted in the vehicle, and a gear reducer is installed to drive the handle shaft.
또한 컨트롤러(104)는 조향각을 검출하는 조향각 센서(101)와 차속을 검출하는 차속센서(102) 및 요 레이트(yaw rate)를 검출하는 요 레이트 센서로부터의 신호를 토대로 상기 직류 모터를 제어하고 있다.The controller 104 controls the DC motor based on signals from the steering angle sensor 101 for detecting the steering angle, the vehicle speed sensor 102 for detecting the vehicle speed, and the yaw rate sensor for detecting the yaw rate. .
도 2는 종래의 실시예에 따른 조향 장치의 작동상태를 개략적으로 나타내고 있으며,2 schematically shows an operating state of a steering apparatus according to a conventional embodiment,
상기 도 1에서의 각종 센서의 입력신호에 기초하여 횡측외력 등을 검출한 후 횡측외력( PHI )과 조타반력(Tc(컬럼주위환산치에 의한 조타반력), Ts(타이어로부터의 조타반력))을 고려하여 상기 직류 모터를 구동하고 있으며 여기에 운전자의 조향력(Th)을 반영하고 있다.Lateral external force (PHI) and steering reaction force (Tc (steering reaction force based on column periphery conversion), Ts (steering reaction force from tire)) after detecting lateral external force or the like based on input signals of various sensors in FIG. In consideration of this, the DC motor is driven, and reflects the driver's steering force (Th).
그러나, 상기한 종래의 조향 장치는 횡측외력과 운전자에 의한 조향력을 구별할 수 없으므로 횡측외력만의 보상제어가 불가능하고, 이로 인하여 운전자의 핸들조작마저 외력으로 오인하는 결과를 초래하여 조향장치의 제어시 조향감이 악화되는 문제점이 있다.However, since the conventional steering apparatus cannot distinguish the lateral external force from the driver's steering force, it is impossible to compensate for the lateral external force only, resulting in a misunderstanding of the steering wheel operation of the driver by the external force. There is a problem that the steering feel is worse.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 일반적으로 주행에 필요한 운전자의 조향주파수는 3Hz내외로 보고되고 있고 횡측외력의 주파수성분 중 안전 주행에 큰 영향을 미치는 부분이 고주파성분인 것을 고려하여, 종래의 조향 장치의 하드웨어는 변경하지 않고 종래의 제어방법에서 문제가 되는 저주파수대역에 해당하는 운전자의 조향력을 소프트웨어로 구성한 고역필터로써 제거하여 횡측외력만을 연속적으로 제어한다.The present invention has been made in order to solve the above problems, in general, the steering frequency of the driver required for driving is reported to be around 3Hz and the frequency component of the lateral external force has a large influence on the safe driving of the high frequency component In consideration of this, the hardware of the conventional steering apparatus is not changed, and the steering force of the driver corresponding to the low frequency band, which is a problem in the conventional control method, is removed by a high pass filter composed of software to continuously control only the lateral external force.
이로써 운전자의 핸들조작마저 외력으로 오인하는 결과를 초래하여 조향장치의 제어시 조향감이 악화되는 문제점을 방지할 수 있는 수단을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the object of the present invention is to provide a means for preventing a problem that the steering operation of the driver is misinterpreted as an external force, thereby deteriorating the steering feeling when controlling the steering apparatus.
도 1은 종래의 실시예에 따른 조향 장치를 개략적으로 나타내는 구성도.1 is a configuration diagram schematically showing a steering apparatus according to a conventional embodiment.
도 2는 종래의 실시예에 따른 조향 장치의 작동상태를 개략적으로 나타내는 블록도.2 is a block diagram schematically showing an operating state of a steering apparatus according to a conventional embodiment.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 조향감 보존기능이 구비된 횡측외력억제 조향 장치의 작동상태를 나타내는 블록도.Figure 3 is a block diagram showing the operating state of the lateral external force suppression steering apparatus with a steering feeling preservation function according to an embodiment of the present invention.
♣ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♣♣ Explanation of symbols for main part of drawing ♣
101 : 조향각 센서 102 : 차속 센서101: steering angle sensor 102: vehicle speed sensor
103 : 요 레이트 센서 104 : 컨트롤러103: yaw rate sensor 104: controller
105 : 직류 모터 201 : 어브저버부105: DC motor 201: Absorber portion
202 : 상태변수 피드백 제어부202: state variable feedback control unit
203 : 저주파수 대역 외력 제거부203: low frequency band external force removing unit
204 : 고역필터부 205 : 제어대상204: high pass filter 205: control target
alpha : 조향각 gamma : 요 레이트alpha: steering angle gamma: yaw rate
V : 차속 PHI : 횡측외력V: Vehicle speed PHI: Lateral external force
: 조향각속도 추정치: 저주파수 대역 횡측외력 추정치 : Steering angle velocity estimate : Low frequency band lateral external force estimate
: 횡속도 추정치 Th : 운전자 조향력 : Lateral velocity estimate Th: Driver steering
Tm : 모터 토크Tm: motor torque
T PHI l : 저주파수대역 횡측외력 억제치T PHI l: Low Frequency Band Lateral External Force Suppression
T PHI h : 고주파수대역 횡측외력 억제치T PHI h: High Frequency Band Lateral External Force Suppression
T PHI h+h : 상태변수 피드백 제어치T PHI h + h: State variable feedback control value
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 조향감 보존기능이 구비된 횡측외력억제 조향 장치는 파워 스티어링 장치에 있어서, 조향각을 검출하는 조향각 센서(101)와, 차속을 검출하는 차속센서(102)와, 요 레이트를 검출하는 요 레이트 센서(103)로부터의 신호를 입력받고, 모터토크를 피드백받은 후 연산을 수행하고 저주파수대역 횡측외력추정치를 저주파수대역 외력 제거부로 출력하고 조향각속도 추정치와 횡속도 추정치를 상태변수 피드백 제어부(202)로 출력하는 어브저버부(201)와, 상기 차속센서로부터 차속을 입력받고, 상기 어브저버부로부터 저주파수대역 횡측외력추정치를 입력받은 후 연산을 수행하고 저주파수대역 횡측외력의 억제치를 출력하는 저주파수대역 외력 제거부(203)와, 조향각 센서와, 차속 센서와, 요 레이트 센서로부터 신호를 입력받고, 어브저버부로부터 조향각속도 추정치와 횡속도 추정치를 입력받은 후 연산을 수행하고 상태변수 피드백 제어치를 고역필터부(204)로 출력하는 상태변수 피드백 제어부와, 상기 상태변수 피드백 제어부로부터 상태변수 피드백 제어치를 입력받은 후 연산을 수행하고 고주파수 대역 횡측외력 억제치를 직류 모터로 출력하는 고역필터부를 소프트웨어적으로 수행하는 것을 포함하여 구성이 되는 것을 특징으로 한다.In the lateral external force suppressing steering apparatus provided with a steering feeling preserving function according to the present invention for achieving the above object, in the power steering apparatus, a steering angle sensor 101 for detecting a steering angle and a vehicle speed sensor for detecting a vehicle speed ( 102) and a signal from the yaw rate sensor 103 for detecting the yaw rate, receiving feedback of the motor torque, performing a calculation, and outputting the low frequency band lateral external force estimate to the low frequency band external force removing unit and An observer unit 201 for outputting an lateral velocity estimate to the state variable feedback control unit 202, a vehicle speed input from the vehicle speed sensor, a low frequency band lateral external force estimate value from the adviser unit, and then performing calculations. The low frequency band external force removing unit 203 for outputting the suppression value of the band lateral external force, the steering angle sensor, the vehicle speed sensor, and the yaw rate sensor A state variable feedback control unit which receives a signal from the control unit, receives a steering angle velocity estimate and a lateral velocity estimate from an absorber, performs a calculation, and outputs a state variable feedback control value to the high pass filter unit 204; It is characterized in that it comprises a high-pass filter unit for performing a calculation after receiving the state variable feedback control value from the high-frequency band lateral external force suppression value to the DC motor in a software configuration.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여, 첨부 도면을 참조하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the preferred embodiment of this invention is described with reference to an accompanying drawing.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 조향감 보존기능이 구비된 횡측외력( PHI )억제 조향 장치의 작동상태를 나타내고 있으며 파워 스티어링 장치에 있어서,3 is a view illustrating an operating state of a lateral external force (PHI) suppression steering apparatus provided with a steering preservation function according to an embodiment of the present invention.
어브저버부는 조향각( alpha )을 검출하는 조향각 센서와, 차속(V)을 검출하는 차속센서와, 요 레이트( gamma )를 검출하는 요 레이트 센서로부터의 신호를 입력받고, 모터토크를 피드백받은 후 연산을 수행하고 저주파수대역 횡측외력추정치()를 저주파수대역 외력 제거부로 출력하고 조향각속도 추정치()와 횡속도 추정치()를 상태변수 피드백 제어부로 출력한다.The adviser unit receives a signal from a steering angle sensor for detecting a steering angle alpha, a vehicle speed sensor for detecting a vehicle speed V, and a yaw rate sensor for detecting a yaw rate, and receives a motor torque and calculates the result. And estimate the low frequency band lateral external force ) Is output to the low frequency band external force remover and the steering angle velocity estimate ( ) And lateral velocity estimates ( ) Is output to the state variable feedback control unit.
저주파수대역 외력 제거부는 상기 차속센서로부터 차속을 입력받고, 상기 어브저버부로부터 저주파수대역 횡측외력추정치를 입력받은 후 연산을 수행하고 저주파수대역 횡측외력의 억제치(T PHI l)를 출력하며,The low frequency band external force removing unit receives the vehicle speed from the vehicle speed sensor, receives the low frequency band lateral external force estimate from the absorp part, performs a calculation, and outputs a suppression value (T PHI l) of the low frequency band lateral external force.
상태변수 피드백 제어부는 저주파수대역 외력 제거부와, 조향각 센서와, 차속 센서와, 요 레이트 센서로부터 신호를 입력받고, 어브저버부로부터 조향각속도 추정치와 횡속도 추정치를 입력받은 후 연산을 수행하고 상태변수 피드백 제어치를 고역필터부로 출력하고,The state variable feedback control unit receives a signal from a low frequency band external force removing unit, a steering angle sensor, a vehicle speed sensor, and a yaw rate sensor, receives a steering angle velocity estimate and a lateral velocity estimate from an adviser, and then performs calculations. Output the feedback control value to the high pass filter unit,
고역필터부는 상기 상태변수 피드백 제어부로부터 상태변수 피드백 제어치(T PHI h+h)를 입력받은 후 연산을 수행하고 고주파수 대역 횡측외력 억제치(T PHI h)를 직류 모터로 출력하며, 이때 고역필터부는 Ts/(Ts+1)의 수식형태로 연산을 수행하며 여기에서의 T는 시정수를 표시하고,The high pass filter receives the state variable feedback control value T PHI h + h from the state variable feedback control unit, performs a calculation, and outputs a high frequency lateral external force suppression value T PHI h to a DC motor. The part performs the operation in the form of Ts / (Ts + 1), where T represents the time constant,
T PHI h+h = -｛k1(V)+ k2(V) alpha + k3(V)+ k4(V) gamma ｝의 수식으로 표현이 된다.T PHI h + h =-｛k1 (V) + k2 (V) alpha + k3 (V) + k4 (V) gamma It is expressed by the formula of｝.
직류 모터는 운전자 조향력(Th)과 조합되어 제어대상(205)인 조향 장치를 구동하여 조향감 보존기능이 구비된 횡측외력억제 조향 장치의 기능을 구현한다.The DC motor drives the steering device that is the control target 205 in combination with the driver steering force Th to implement the function of the lateral external force suppressing steering device having a steering feeling preservation function.
상기 기능은 조향감 보존기능이 구비된 횡측외력억제 조향 장치내의 컨트롤러내에서 소프트웨어적으로 수행이 되기 때문에 추가적인 하드웨어가 필요하지 않고 이로 인하여 비용상승의 요인이 발생하지 않는다.Since the above functions are performed in software in the controller in the lateral external force suppression steering apparatus provided with the steering feeling preservation function, no additional hardware is required, and thus, there is no cost increase factor.
상기한 바와 같이, 본 발명에 관한 조향감 보존기능이 구비된 횡측외력억제 조향 장치에 의하면, 종래의 조향 장치의 하드웨어는 변경하지 않고 종래의 제어방법에서 문제가 되는 저주파수대역에 해당하는 운전자의 조향력을 소프트웨어로 구성한 고역필터로써 제거하여 횡측외력만을 연속적으로 제어함으써, 추가적인 비용의 부담이 없이 운전자의 핸들조작마저 외력으로 오인하는 결과에서 초래되는 조향장치의 조향감이 악화되는 문제점을 방지할 수 있다.As described above, according to the lateral external force suppressing steering apparatus provided with the steering feeling preservation function according to the present invention, the steering force of the driver corresponding to the low frequency band which is a problem in the conventional control method without changing the hardware of the conventional steering apparatus. By controlling the lateral external force continuously by eliminating the high-pass filter configured by software, it is possible to prevent the problem of deteriorating steering feeling caused by misunderstanding the driver's steering wheel by external force without any additional cost. have.
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