KR970005786B1

KR970005786B1 - 전동조향 제어장치

Info

Publication number: KR970005786B1
Application number: KR1019930006359A
Authority: KR
Inventors: 슌이치 와다; 야스오 나이또; 가즈히사 니시노; 마사노리 다카기
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤; 기타오카다카시
Priority date: 1992-04-27
Filing date: 1993-04-15
Publication date: 1997-04-21
Also published as: EP0567991B1; DE69304978D1; EP0567991A3; US5631833A; KR930021480A; EP0567991A2; DE69304978T2; US5467279A

Abstract

내용 없음.

Description

전동조향 제어장치

제1도는 이 발명장치의 제어부의 구성도.

제2도는 이 발명장치의 구성도.

제3도는 이 발명의 한 실시예에 의한 모터구동수단의 구성도.

제4도는 이 발명의 다른 실시예에 의한 모터구동수단의 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 조향휠 2 : 조향토그검출수단

3 : 모터 5 : 조향축

6 : 제어부 10 : 위상진도보상수단

11 : 목표조향토크설정수단 12 : 비례수단

13 : 적분수단 14 : 미분수단

15 : 모터구동수단 16 : 감산수단

17 : 가산수단 18,19 : 클립수단

이 발명은, 스티어링의 조향력에 따라 조향력을 발생시켜 매끄럽고 위화감이 없는 일정한 조향토크를 얻을 수 있는 전동조향 제어장치에 관한 것이다.

종래의 전동조향 제어장치에 있어서는, 예를들어 일본국 특원소 63-287008호에 기재된 바와 같이, 스티어링 조향시에 가해지는 조향토크와 목표제어토크에 따라 결정된 기본보조 조향력에 목표제어토크와 조향토크의 오차량의 미분치에서 구한 보정량을 가산해서 전동기제어량을 구하도록 되어 있었다.

그러나, 상기와 같이 기본보조 조향력에 오차량의 미분치에서 구한 보정량을 가산한 제어량은 위상지각의 보상이 없기 때문에 응답성에 한계가 있고, 스티어링의 미진동의 원인이 된다는 과제가 있었다.

또, 상기와 같이 기본보조조향력에 오차량의 미분치에서 구한 보정량을 가산한 제어량은 적분성분이 없으므로 정상 편차가 발생하고 목표제어토크와 일치하지 않고, 섬세한 목표조향토크 특성이 실현되지 않고, 응답성에도 한계가 있으며, 조향의 미진동의 원인이 될 수 있다는 과제가 있었다.

이 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 된 것으로, 양호한 응답성과 안정된 조향감각을 실현시킬 수 있는 전동조향 제어장치를 얻는 것을 목적으로 한다.

이 발명에 관한 전동조향 제어장치는, 검출조향토크를 검출하는 수단과, 검출조향토크와 목표조향토크의 편차를 구하는 수단과, 이 편차의 비례치, 적분치, 미분치를 구하는 수단과, 적분치의 하한치를 모터의 지령전압 또는 지령전류의 하한치로 클립하는 제1의 클립수단과, 상기 비례치, 적분치 및 미분치를 가산해서 얻어지는 제어치를 모터의 지령전압 또는 지령전류의 상한치와 하한치 사이에 클립하는 제2클립수단을 설치한 것이다.

이 발명에 있어서는 검출조향토크가 검출되고, 보상후의 검출조향토크와 목표조향토크의 편차가 구해지며, 이 편차의 비례치, 적분치, 미분치 중 적어도 어느 것인가의 값이 구해져서, 이 구해진 값의 합에 따라 보저 조향용 모터가 제어된다.

또, 이 발명에 있어서는 검출조향토크가 목표조향토크 미만의 경우에는 그 편차의 적분치 및 모터제어치는 공히 최소치가 되고, 모터는 전연 어시스트되지 않고, 검출조향토크가 목표조향토크를 최과한 시점에서의 상승 동작이 빨라진다.

또 적분수단을 갖고 있으므로, 정상 편차가 없어진다.

이하, 이 발명의 한 실시예를 도면과 함게 설명한다.

제2도는 이 실시예에 의한 전동조향 제어장치의 기본구성을 표시하고, 1은 조향휠, 2는 조향토크 검출수단이고, 조향휠(1)의 조향력에 따른 출력이 얻어진다.

3은 모터이고, 감속기(4)를 통해서 조향축(5)에 결합되어 있다.

6은 제어부이고, 조향토크 검출수단(2)의 출력으로부터 제어량을 연산해 이 제어량에 따라 모터(3)를 제어한다. 7은 차륜이다.

제1도는 제어부(6)의 구성을 표시하고, 10은 조향토크 위상진도보상수단, 11은 목표토크설정수단, 12는 비례수단, 13은 적분수단, 14은 미분수단, 15는 모터구송수단, 16은 감산수단, 17은 가산수단이다.

다음으로, 상기 구성의 동작을 설명한다.

조향휠(1)이 조향되고, 조향축(5)에 토크가 가해지면, 조향토크 검출수단(2)으로부터 검출신호 Tm가 출력된다.

위상진도보상수단(10)은 모터(3)나 감속기(4)의 관성이나 마찰에 의해 지연되는 것을 보상하고, 보상후의 조향토크를 Ts라 하면,

T_s=T_m(n)+(K_D1(T_m(n)-T_m(n-1))

이 된다.

K_D1은 미분계수이다. 감산수단(16)은 목표조향토크를 T_r로 해서 편차 T_h=T_s-T_r를 연산하고, 이 편차 T_h를 기준으로 해서 각 수단(12~14)에 의해 비례치 Pn, 적분치 In, 미분치 Dn를 연산한다. 즉

P_n=K_p×T_h

I_n=K₁×T+I_h-1(0I_n α)

D_n=K_D2×(T_h(n)-T_h(n-1))

이다. 여기서, K_p, K₁, K_D2는 각각 비례, 적분, 미분계수이고, n-1은 1연산주기전의 산출치를 표시한다. 또, I_n는 적당한 치 α로 클립을 한다.

다음에, 가산수단(17)에 의해 P_n, I_n, D_n의 합을 구함으로써, 모터(3)의 제어치 T_e를 구한다. 즉

T_e= P_n+I_n+D_n

이다. 이 제어치 T_e를 모터구동수단(15)에 출력하고, 이로 인해 모터(3)는 최적한 보조조향력을 발생하고 이 보조조향력은 감속기(4)를 통해서 조향축(5)에 가해진다.

모터구동수단(15)으로는, 일본국 특원소 63-246191호에 표시한 H브리지회로를 사용하고, 이것을 제3도에 표시한다.

21~24는 트랜지스터이고, 트랜지스터(21)(22)는 제어치 T_e를 PWM의 듀티비로 하는 동시에, T_e의 최대치에서 듀티 100% 출력으로 하고, 0이하에서는 모터(3)를 구동시키지 않도록 한다.

또, 상기 실시예에서는 위상진도보상의 연산이나 미분연상에 완전미분을 사용했으나, 노이즈의 영향을 고려한 불완전미분(위상진도지연)을 사용해도 같은 효과가 얻어진다. 또 연산은 디지털연산이나 아날로그연산도 가능하다.

또 모터(3)의 제어량은 모터(3)의 전압치나 전류치라도 좋고, 또 모터(3)의 전류제어는 휘드백의 마이너루프를 갖어도 된다.

다음은, 이 발명의 다른 실시예에 의한 전동조향 제어장치를 도면에 따라 설명한다.

이 실시예의 구성은, 제어부(6)의 구성에 있어서, 제4도에 표시한 바와 같이 제1 및 제2의 클립수단(18)(19)를 추가한 것을 제외하고는 상술한 실시예의 구성과 같으므로 그 중복설명은 생략한다. 다음으로, 상기 구성의 동작을 설명한다.

조향휠(1)이 조향되고 조향축(5)에 토크가 가해지면 조향토크 검출수단(2)으로부터 검출신호 T_m이 출력된다.

위상진도보상수단(10)은 모터(3)나 감속기(4)의 관성이나 마찰에 의한 지연을 보상하는 것으로, 보상후의 조향토크를 T_s로 한다.

감산수단(16)은 목표토크를 T_r로 해서 편차 T_h=T_s-T_r를 연산하고 이 편차 T_h를 기준으로 해서 각 수단(12)~(14)에 의해 비례치 T_n, 적분치 I_n, 미분치 D_n을 연산한다. 즉

P_n=I_n-1

D_n=K_p×(T_hK_p×T_h

I_n=K₁×T_h+_(n)-T_h(n-1))

이다. 여기서 K_p, K₁, K_D는 각각 비례, 적분, 미분계수이고, n-1은 1연산주기전의 산출치를 표시한다.

또, I_n는 제1클립수단(18)에 의해 상하한에 클립을 한다.

하한치는 모터(3)의 제어치의 하한치, 즉 PWM제어의 듀티지령치의 하한치로 예를 들면 0으로 하고, 상한치는 250으로 한다.

다음에 가산수단(17)에 의해 P_n, I_n, D_n를 가산하고, 모터(3)의 제어치 T_e를 구한다.

즉, T_e= P_n+I_n+D_n이다. T_e도 클립수단(19)에 의해 상하한에 클립된다.

예를들면 상한치는 모터지령치의 PWM의 최대치 250이고, 하한치는 똑같이 최소치 0이다. 이 제어치 T_e를 모터구동수단(15)에 출력하고 이로 인해 모터(3)는 최적한 보조조향력을 발생하고, 이 보조조향력은 가속기(4)를 통해서 조향축(5)에 가해진다.

모터구동수단(15)으로는 제3도에 표시한 H브리지회로를 사용한다.

트랜지스터(21)(22)는 제어치 T_e를 PWM의 듀티비로 하는 동시에 T_e의 최대치 250에서 듀티 100% 출력을 하고, 최소치 0에서는 모터(3)를 구동시키지 않도록 한다.

이로 인해 조향토크신호 T_s가 목표조향토크 T_r이하에서는 적분치 I_n는 마이너스가 되어야 할 곳을 0, 제어치 T_e도 0이고, 모터(3)는 전연 어시스트안되고, T_s가 T_r를 넘은 시점에서 즉시 모터(3)의 어시스트가 개시되고, 조향휠(1)을 미소토크로부터 시작했을때의 어시스트 개시시에서의 제어지연을 없게 할 수 있다.

또 적분수단(13)을 갖고 있으므로, 목표조향토크 T_r에 대해서 정상편차를 없게 해서 정확하게 제어를 할 수가 있고, 목표조향토크 특성을 지연없이 이상적으로 실현할 수가 있다. 또, 상기 실시예에서는 연산을 디지털로 했으나, 아날로그로 해도 된다.

또, 모터(3)의 제어량을 그 인가전압(PWM지령치)으로 했으나, 모터(3)의 목표전류를 하한치「예를 들면 0」로부터 최대치 「예를들면 250」까지 전류피드백을 할 때의 전류지령치라도 되며 전류피드백의 마이너루프의 지령치라도 된다.

이상과 같이 이 발명에 의하면 검출조향토크를 검출하고, 조향토크와 목표토크의 편차에 따라 모터를 제어하고 있으며, 목표제어토크에 일치한 제어치를 구할 수가 있다.

또, 이 발명에 의하면 조향토크가 목표토크 이하인 경우에는 적분치 및 모터제어량이 마이너스로 되지 안혹 최소치로 안혹 최소치로 되므로 모터는 저연 어시스트되지 않고 조향토크가 목표치를 상회했을때는 즉시 어시스트제어가 개시되어, 응답성이 개선된다.

또 적분수단이 있으므로 정상 편차가 없어지는 동시에 모터제어량에 상한치를 설정하엿으므로, 목표치에 수렴성을 향상시킬 수 있다.

Claims

조향의 조향토크를 검출하는 검출수단(2)과 검출조향토크와 목표조향토크의 편차를 구하는 수단(16)과, 이 편차의 비례치, 적분치, 미분치를 구하는 수단(12)(13)(14)과, 조향의 보조조향토크를 발생하는 모터(3)와 상기 적분치의 하한클립치를 모터의 지령전압 또는 지령전류치의 하한치로 하는 제1의 클립수단(18)과 상기 비례치, 적분치 및 미분치를 가산해서 얻어진 제어치를 모터의 지령전압 또는 지령전류치의 상한치 및 하한치 사이에 클립하는 제2의 클립수단(19)과, 이 클립된 제어치에 따라 모터를 제어하는 수단(15)으로 구성된 것을 특징으로 하는 전동조향 제어장치.