WO2005085041A1 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

電動パワーステアリング装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2005085041A1
WO2005085041A1 PCT/JP2005/003607 JP2005003607W WO2005085041A1 WO 2005085041 A1 WO2005085041 A1 WO 2005085041A1 JP 2005003607 W JP2005003607 W JP 2005003607W WO 2005085041 A1 WO2005085041 A1 WO 2005085041A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
filter
steering
torque
resonance
power steering
Prior art date
Application number
PCT/JP2005/003607
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Toshiaki Oya
Masahiko Sakamaki
Original Assignee
Jtekt Corporation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jtekt Corporation filed Critical Jtekt Corporation
Priority to DE602005018762T priority Critical patent/DE602005018762D1/de
Priority to US10/591,443 priority patent/US7711463B2/en
Priority to EP05719911A priority patent/EP1741616B1/en
Publication of WO2005085041A1 publication Critical patent/WO2005085041A1/ja

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • 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
    • B62D5/0463—Controlling the motor calculating assisting torque from the motor based on driver input

Definitions

  • the present invention relates to an electric power steering device.
  • An electric power steering device applies a steering assist torque to a steering mechanism by driving an electric motor based on a steering torque applied to a steering wheel (steering wheel) by a driver. More specifically, the electric power steering apparatus performs current control (feedback) such that a current of a target value set based on the steering torque detected by the torque sensor flows to the electric motor that generates the steering assist torque. Control).
  • a conventional electric power steering device is provided with a stability compensator at the subsequent stage of a torque sensor for improving the stability of a control system, as described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-290778.
  • This parameter is determined by the resonance frequency of the resonance system.
  • the in-characteristics it is set to a value that reduces or cancels the peak that appears based on the mechanical system natural vibration and the back electromotive force of the motor.
  • a Bode diagram of the phase compensation means is, for example, as shown in FIG.
  • the phase characteristic of the electric power steering apparatus is reduced, and the phase is advanced in a frequency range higher than 20 Hz where the stability margin is reduced. Therefore, the stability of the system can be improved.
  • the phase compensation means represented by the transfer function Gc (s) is of the same type as the band rejection filter, as is apparent from the gain characteristic shown by the solid line in FIG. 30Hz; around A in Fig. 7).
  • phase compensating means excessively pursues the effect of suppressing the resonance, the gain decreases in the normal steering speed range (frequency range near B in FIG. 7), and the steering force is also assisted (steering assist). ) Increases the response delay, adversely affecting the steering feeling.
  • the gain at the resonance frequency of the phase compensation means is increased toward the negative side in an attempt to suppress resonance, the gain will be negative on a wide frequency range centered on the resonance frequency that is not only near the resonance frequency (see Fig. In the gain range above the resonance frequency (around A in Fig. 7), the phase advance is large, but the frequency range is lower than the resonance frequency (around B in Fig. 7). The phase lag of the signal becomes large (see the dashed line in Fig. 7).
  • the transfer function Gc (s) of the phase compensation means is set to ⁇ ⁇ 1.
  • an object of the present invention is to secure a design freedom of a filter such as a phase compensation while suppressing an increase in a calculation load, and to achieve, for example, both suppression of resonance and responsiveness of assist in a normal steering speed region.
  • the present invention relates to an electric power steering apparatus having a torque control system for generating a steering assist torque based on a detected steering torque, wherein a phase characteristic or a gain characteristic of the torque control system is provided. And a filter unit for improving The first filter has a transfer function G (s) that suppresses resonance, and the transfer function is G (s).
  • G (s) is s: Laplace operator, :: damping coefficient, ⁇ : damping coefficient, ⁇ : angular frequency
  • the filter section is configured as a multi-stage filter including a first filter having a transfer function of G (s) and a second filter having a transfer function of G (s).
  • Filter
  • the whole section has the characteristic of combining G (s) and G (s).
  • G (s) and G (s) have symmetrical characteristics, and the design is relatively easy. Also, ⁇
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an electric power steering device together with a vehicle configuration related thereto.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a main configuration of the electric power steering device.
  • FIG. 3 is a Bode line showing characteristics of the band rejection filter alone and characteristics of the filter unit of the present invention.
  • FIG. 4 is a Bode diagram showing characteristics of a resonance elimination filter unit and components of the resonance elimination filter unit.
  • FIG. 5 is a Bode diagram showing characteristics of a control target, characteristics of a filter unit of the present invention, and characteristics when a filter unit is operated as a control target.
  • FIG. 6 is a Bode diagram showing characteristics of a controlled object, characteristics of a band rejection filter alone, and characteristics when a band rejection filter is applied to the controlled object.
  • FIG. 7 is a Bode diagram showing characteristics of phase compensation means.
  • FIG. 1 shows the configuration of the electric power steering device together with the vehicle configuration related thereto.
  • This electric power steering apparatus includes a steering shaft 102 having one end fixed to a steering wheel (steering wheel) 100 as a steering member, and a rack and pinion mechanism 104 connected to the other end of the steering shaft 102. I have.
  • the electric power steering device includes a torque sensor 3 for detecting a steering torque applied to the steering shaft 102 by operating the steering wheel 100, an electric motor (brushless motor) 6 for generating a steering assist torque, and A reduction gear 7 that transmits the steering assist torque generated by the motor 6 to the steering shaft 102 and a power supply from the vehicle-mounted battery 8 via the switch 9, and based on a sensor signal from the torque sensor 3 etc.
  • An electronic control unit (ECU) 5 for controlling the drive.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a main part mainly of ECU 5 as a control device of the electric power steering device.
  • the ECU 5 is provided with output signals of a torque sensor 3 for detecting a steering torque applied to the steering wheel 100 and a vehicle speed sensor 4 for detecting a vehicle speed.
  • the ECU 5 has a configuration including a microcomputer, and the microcomputer executes a program, substantially has a plurality of function processing units, and performs a torque control system for performing torque control on a steering device to be controlled. Is composed of
  • the plurality of function processing units include a filter unit 15 that performs a filtering process, and further, a target current value setting unit 16 that sets a target current value according to the torque signal Ts and the vehicle speed signal output from the vehicle speed sensor 4, A motor control unit 17 that performs feedback control of the electric motor 6 based on the target current value set by the target current value setting unit 16!
  • the torque sensor 3 detects a steering torque Ts given by operating the steering wheel 100. That is, a torsion bar is interposed between a portion of the steering shaft 102 on the handle 100 side and a portion to which the steering assist torque Ta is applied via the reduction gear 7, and the torque sensor 3 detects the torsion of the torsion bar. Thus, the steering torque Ts is detected.
  • the detected value of the steering torque Ts detected in this way is output from the torque sensor 3 as a steering torque detection signal (hereinafter also referred to as a symbol “Ts”), and a target current value setting unit in the ECU 5 Entered into 16.
  • the target current value setting section 16 calculates a target value of the current to be supplied to the motor 6 based on the steering torque detection signal Ts and the vehicle speed signal from the vehicle speed sensor 4, and outputs it as a target current value It. .
  • the filter unit 15 performs a filtering process on the target current value It, and gives the target current value after filtering to the motor control unit 17.
  • the motor control unit 17 performs current control so that the current value Is actually flowing to the motor 6 is equal to the given target current value.
  • the current control for example, the target current value Proportional integral control is performed to calculate a command value of a voltage to be applied to the motor 6 so that a deviation between the actual current value Is and the actual current value Is is canceled.
  • the motor control unit 17 applies a voltage to the motor 6 according to the voltage command value.
  • the motor 6 generates a torque Tm as a steering assist force corresponding to a current flowing by applying the voltage, and the torque Tm is transmitted to the steering shaft 102 as a steering assist torque Ta via the reduction gear 7.
  • the filter unit 15 is configured as a resonance removal (suppression) filter unit for removing or suppressing system resonance.
  • the resonance elimination filter section 15 is configured as a two-stage filter including a band rejection filter 15a as a first filter and a phase compensator 15b as a second filter.
  • the transfer function G (s) of the band rejection filter 15a is represented by the following equation (1-1).
  • G (s) (s 2 + 2 C ⁇ + ⁇ 2 ) / ( 5 2 + 2 ⁇ ⁇ + ⁇ 2 )
  • 11-12 satisfies the following equations (1-2) and (1-3) to suppress the resonance in the torque control of the electric motor.
  • the transfer function G (s) of the phase compensator 15b is the transfer function G (s)
  • FIG. 3 shows a Bode diagram of a band rejection filter type phase compensator alone ((a) in FIG. 3) as a comparative example, and a combination of a band rejection filter 15a and a phase compensator 15b.
  • An example of a Bode diagram ((b) in FIG. 3) of the filter unit 15 according to the present invention is shown below.
  • the normal steering range which is a normal steering region in which the gain of the resonance frequency (around 10 to 30 Hz) desired to be cut by the combination of the band rejection filter 15a and the phase compensator 15b is higher than that of the band rejection filter alone. It can be seen that the phase lag in the low frequency region (around 13 Hz) is reduced. Also, it is possible to prevent the gain in the low frequency region from becoming small.
  • the resonance elimination filter section 15 has better characteristics than the band rejection filter alone.
  • FIG. 4 is a Bode diagram illustrating the concept of the resonance elimination filter unit 15 configured as a combination of the band rejection filter 15a and the phase compensator 15b.
  • the band rejection filter 15a has a characteristic of reducing the gain at the resonance frequency and advancing the phase at a frequency higher than 20 Hz to enhance the stability. On the other hand, the band rejection filter 15a alone causes a decrease in gain and a phase delay in a low frequency range (around 13 Hz) which is a normal steering range.
  • phase compensator 15b sets ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ 1, the maximum value of the gain is small
  • the frequency region where the phase advance or delay occurs becomes wider than that of the band rejection filter 15a, and the resonance frequency acts to improve the phase characteristics of the distant frequency. That is, the characteristic (d) causes a phase advance in the low frequency region where the phase delay is caused by the characteristic (c), but the maximum value of the gain at the resonance frequency cancels out the gain suppression effect by the characteristic (c). Since it is not large, responsiveness can be improved.
  • the characteristics of the phase compensator 15b are appropriately determined while considering the characteristics of the band rejection filter 15a ((c) in FIG. 4). Therefore, the design of the resonance elimination filter unit 15 is easy.
  • the entire resonance elimination filter unit 15 combining the band rejection filter 15a and the phase compensator 15b suppresses resonance
  • the calculation load can be significantly reduced.
  • the design of the phase compensator 15b is easy because the transfer function is the second order of the same type as the band rejection filter 15a. Furthermore, by adding a second-order phase compensator to the second-order band rejection filter 15a, the resonance elimination filter unit 15 is substantially a fourth-order force. Design is easier than designing a fourth-order filter initially.
  • ⁇ and ⁇ may be different values depending on the required characteristics of the resonance elimination filter unit 15.
  • a resonance peak occurs at 16.5 Hz, and a phase lag occurs at a high frequency.
  • the resonance elimination filter unit 15 (transfer function G (s) -G (s)) acts on this.
  • FIG. 5 (f) the Bode diagram of the resonance elimination filter section 15
  • the characteristic when the resonance elimination filter section 15 is applied to the control target is as shown in FIG. 5 (g).
  • FIG. 6 shows a Bode diagram when the band-stop filter 15a alone is applied to the control target (transfer function P (s)).
  • (e) is the characteristic of the controlled object
  • (h) is the characteristic of the band reject filter 15a alone
  • (i) is the characteristic of the case where the band reject filter 15a is applied to the controlled object. .
  • FIG. 5 (g) which is the characteristic of the embodiment
  • FIG. 6 (i) which is the characteristic of the comparative example
  • the resonance is suppressed for V and the deviation, but in the low frequency region which is the normal steering region, It can be seen that in both the gain and the phase, the performance is improved in FIG. 5 (g) as compared to FIG. 6 (i).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)

Abstract

　電動パワーステアリング装置において、共振を抑制する伝達関数Ｇ１（ｓ）を持つ帯域阻止フィルタ１５ａと、伝達関数がＧ２（ｓ）である位相補償器１５ｂとを設ける。また、前記Ｇ１（ｓ）は、ラプラス演算子をｓとし、減衰係数をζ１１、ζ１２とし、角周波数をω１としたときに、（ｓ２＋２ζ１１ω１＋ω１ ２）／（ｓ２＋２ζ１２ω１＋ω１ ２）で表され、前記Ｇ２（ｓ）は、減衰係数をζ２１、ζ２２とし、角周波数をω２としたときに、（ｓ２＋２ζ２１ω２＋ω２ ２）／（ｓ２＋２ζ２２ω２＋ω２ ２）で表される。さらに、前記減衰係数ζ２１，ζ２２は、ζ２１　≧　ζ２２　≧　１を満足する。これにより、演算負荷の増大を抑制しつつ位相補償のようなフィルタの設計自由度を確保して、例えば共振の抑制と通常操舵速度領域でのアシストの応答性を両立させることができる。

Description

電動パワーステアリング装置
技術分野
[0001] 本発明は、電動パワーステアリング装置に関するものである。
背景技術
[0002] 電動パワーステアリング装置は、運転者がハンドル (ステアリングホイール）に加える 操舵トルクに基づいて電動モータを駆動することにより操舵機構に操舵補助トルクを 与えるものである。より具体的には、電動パワーステアリング装置は、トルクセンサによ つて検出された操舵トルクに基づいて設定される目標値の電流が、操舵補助トルクを 発生させる電動モータに流れるように電流制御（フィードバック制御）を行う。
[0003] 従来の電動パワーステアリング装置には、例えば特開平 8— 290778号公報に記載 されているように、制御系の安定性を向上させるための安定補償器をトルクセンサの 後段に設けたものがある。この従来装置の安定補償器は、特性式を G (s) = (s2+a s + a ) / (s2 + b s + b )とするものであり、ここで、 sはラプラス変換子、 a , a , a , aは
2 1 2 1 2 3 4 共振系の共振周波数により決定されるパラメータである。
[0004] また、本出願人は、特開 2004— 216952号において、制御系としての安定性を確 保しつつ応答性を改善するために、伝達関数 Gc (s)の帯域阻止フィルタと同型の位 相補償手段を設けた電動パワーステアリング装置を提案して 、る。前記伝達関数 Gc (s)は Gc (s) = (s2 + 2こ + 2 ω s+ ω 2) / (5 2 + 2 ζ ω s + ω 2)で表され、ここで
2 2 2 1 1 1
、 ζ
1は補償後の減衰係数、 ζ
2は被補償系の減衰係数、 ω
1は補償後の自然角周波 数、 ω は被補償系の自然角周波数である。 Gc (s)は、トルク開ループ伝達関数のゲ
2
イン特性において機械系固有振動とモータの逆起電力とに基づき現れるピークを低 減または打ち消すような値に設定される。
[0005] 前記位相補償手段のボード線図は、例えば、図 7のようになる。図 7の実線で示す 位相特性から明らかなように、前記位相補償手段によれば、電動パワーステアリング 装置の位相特性が落ち込み安定余裕が小さくなる 20Hzよりも高い周波数域で、位 相を進めることができるため、系の安定性を高めることができる。 また、伝達関数 Gc (s)によって表される位相補償手段は、帯域阻止フィルタと同型 であるため、図 7の実線で示すゲイン特性から明らかなように、系において生じる共振 (共振周波数： 10— 30Hz；図 7の A付近)を抑制することができる。
[0006] ところが、前記位相補償手段において、共振を抑制する効果を過剰に追求すると、 通常の操舵速度領域（図 7の B付近の周波数域）において、ゲインが低下し、し力も アシスト (操舵補助)の応答遅れが大きくなり、操舵感に悪影響を及ぼす。
つまり、共振を抑制しょうとして、位相補償手段の共振周波数におけるゲインをマイ ナス側に大きくすると、共振周波数付近だけでなぐ共振周波数を中心として広い周 波数域でゲインがマイナス側になってしまう（図 7のゲイン特性の一点鎖線参照）、し 力も、共振周波数よりも高い周波数域（図 7の A付近)の位相進みは大きくなるが、共 振周波数よりも低い周波数域（図 7の B付近)の位相遅れが大きくなつてしまう（図 7の 位相特性の一点鎖線参照)。
[0007] 通常の操舵速度領域 Bの応答遅れを最低限に抑え、し力も共振周波数のゲインを 小さくするには、前記位相補償手段の伝達関数 Gc (s)において、 ζ < ζ く 1とする
2 1 方法も考えられる。
しかし、この方法では、コントローラ（マイクロコンピュータ）の演算負荷が大きい浮動 小数点演算が避けられず、高速処理が要求される電動パワーステアリングでは、実 用性に欠ける。
[0008] 以上のように、伝達関数 Gc (s)では、共振の抑制と、通常の操舵速度領域でのァシ ストの応答性を両立させることが困難な場合があった。また、その他の所望の特性を 得ようとしても演算負荷を抑えつつ設計の自由度を確保するのが困難であった。 そこで、本発明は、演算負荷の増大を抑制しつつ位相補償のようなフィルタの設計 自由度を確保して、例えば共振の抑制と通常操舵速度領域でのアシストの応答性を 両立させることを目的とする。
発明の開示
[0009] 上記目的を達成するための本発明は、検出された操舵トルクに基づいて操舵補助 トルクを発生するトルク制御系を有する電動パワーステアリング装置において、前記ト ルク制御系の位相特性又はゲイン特性を改善させるフィルタ部を備え、前記フィルタ 部は、共振を抑制する伝達関数 G (s)を持つ第 1フィルタと、伝達関数が G (s)であ
1 2 る第 2フィルタとを含む多段フィルタとして構成され、前記 G (s)は、 s :ラプラス演算子 、 ζ
11：減衰係数、 ζ
12：減衰係数、 ω
1：角周波数とおいたときに下記式（1 1)で表さ れ、
(5 2 + 2 ζ ω + ω 2) / (5 2 + 2 ζ ω + ω 2) ……
11 1 1 12 1 1 （1—1) 前記 G (s)は、 s :ラプラス演算子、 ζ ：減衰係数、 ζ ：減衰係数、 ω ：角周波数
2 21 22 2 とお 、たときに下記式（2— 1)で表され、
(5 2 + 2 ζ ω + ω 2) / (5 2 + 2 ζ ω + ω 2) ……（2—1)
21 2 2 22 2 2
前記 ζ , ζ は、下記式 (2— 2)を満足する
21 22
ζ ≥ ζ ≥ 1
21 22 …… (2-2)
ことを特徴とする。
[0010] 本発明によれば、前記フィルタ部は、伝達関数が G (s)である第 1フィルタと、伝達 関数が G (s)である第 2フィルタとを含む多段フィルタとして構成されており、フィルタ
2
部全体としては、 G (s)と G (s)を合成した特性を持つ。
1 2
そして、 G (s)は G (s)を改善するようにフィルタ設計すれば、 G (s)単独でフィルタ
2 1 1 設計するよりも、所望の特性を比較的簡単に得られる。また、各フィルタは 2次の低い 次数のままで演算負荷を小さくでき、実質的に 4次のフィルタと同様に設計自由度が 確保される。
よって、例えば、カットしたい共振周波数のゲインを高くすることなぐ通常操舵速度 領域である比較的低周波領域の位相遅れを小さくすることが簡単に行える。
[0011] 前記 ω , ω は、 ω = ω が好ましぐあるいは ω ≠ ωであってもよい。 ω = ω と
1 2 1 2 1 2 1 2 した場合、 G (s)と G (s)とは対称的な特性となり設計が比較的容易である。また、 ω
1 2
≠ ω とした場合には設計自由度が一層高まる。
1 2
図面の簡単な説明
[0012] [図 1]電動パワーステアリング装置の構成をそれに関連する車両構成と共に示す概 略図である。
[図 2]電動パワーステアリング装置の要部構成を示すブロック図である。
[図 3]帯域阻止フィルタ単独の特性と、本発明のフィルタ部の特性とを示すボード線 図である。
[図 4]共振除去フィルタ部及び共振除去フィルタ部の構成要素の特性を示すボード 線図である。
[図 5]制御対象の特性、本発明のフィルタ部の特性、及び制御対象にフィルタ部を作 用させたときの特性を示すボード線図である。
[図 6]制御対象の特性、帯域阻止フィルタ単独の特性、及び制御対象に帯域阻止フ ィルタを作用させたときの特性を示すボード線図である。
[図 7]位相補償手段の特性を示すボード線図である。
発明を実施するための最良の形態
[0013] 以下、本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。
図 1は、電動パワーステアリング装置の構成を、それに関連する車両構成と共に示 している。この電動パワーステアリング装置は、操舵部材としてのハンドル (ステアリン グホイール） 100に一端が固着されるステアリングシャフト 102と、そのステアリングシ ャフト 102の他端に連結されたラックピ-オン機構 104と、を備えている。
[0014] ステアリングシャフト 102が回転すると、その回転はラックピ-オン機構 104によって ラック軸の往復運動に変換される。ラック軸の両端はタイロッドおよびナックルアーム 力もなる連結部材 106を介して車輪 108に連結されており、ラック軸の往復運動に応 じて車輪 108の向きが変わる。
[0015] また、電動パワーステアリング装置は、ハンドル 100の操作によってステアリングシャ フト 102に加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサ 3と、操舵補助トルクを発生さ せる電動モータ（ブラシレスモータ） 6と、そのモータ 6の発生する操舵補助トルクをス テアリングシャフト 102に伝達する減速ギヤ 7と、車載バッテリ 8からスィッチ 9を介して 電源の供給を受けて、トルクセンサ 3などからのセンサ信号に基づきモータ 6の駆動 を制御する電子制御ユニット (ECU) 5と、を備えている。
[0016] このような電動パワーステアリング装置を搭載した車両において、運転者がハンドル 100を操作すると、その操作による操舵トルクがトルクセンサ 3によって検出され、そ の操舵トルク Tsの検出値や車速などに基づいて ECU5によりモータ 6が駆動され、 操舵補助トルクが発生する。操舵補助トルクが減速ギヤ 7を介してステアリングシャフ ト 102に加えられることにより、操舵操作による運転者の負担が軽減される。すなわち 、ハンドル操作によってカ卩えられる操舵トルク Tsと、モータ 6の発生する操舵補助トル ク Taとの和力 出力トルク Tbとして、ステアリングシャフト 102に与えられて操舵が行 われる。
[0017] 図 2は、電動パワーステアリング装置の制御装置としての ECU5を中心とする要部 構成を示すブロック図である。 ECU5には、ハンドル 100に加えられた操舵トルクを検 出するトルクセンサ 3および車速を検出する車速センサ 4の出力信号が与えられる。
ECU5は、マイクロコンピュータを含む構成であって、このマイクロコンピュータがプ ログラムを実行することにより複数の機能処理部を実質的に有し、制御対象であるス テアリング装置に対するトルク制御を行うトルク制御系を構成して 、る。
複数の機能処理部は、フィルタリング処理を行うフィルタ部 15を有し、さらに、トルク 信号 Ts及び車速センサ 4から出力された車速信号に応じた目標電流値を設定する 目標電流値設定部 16と、目標電流値設定部 16によって設定された目標電流値に基 づ 、て電動モータ 6をフィードバック制御するモータ制御部 17とを含んで!/、る。
[0018] トルクセンサ 3は、ハンドル 100の操作によって与えられる操舵トルク Tsを検出する 。すなわち、ステアリングシャフト 102におけるハンドル 100側の部分と減速ギヤ 7を 介して操舵補助トルク Taの加えられる部分との間にトーシヨンバーが介装されており 、トルクセンサ 3は、そのトーシヨンバーのねじれを検出することにより操舵トルク Tsを 検出する。このようにして検出された操舵トルク Tsの検出値は、操舵トルク検出信号（ 以下、これも符号" Ts"で示すものとする）としてトルクセンサ 3から出力され、 ECU5 内の目標電流値設定部 16に入力される。
[0019] 目標電流値設定部 16は、操舵トルク検出信号 Tsと、車速センサ 4からの車速信号 とに基づき、モータ 6に供給すべき電流の目標値を算出し、目標電流値 Itとして出力 する。
フィルタ部 15は、この目標電流値 Itに対してフィルタリング処理を施し、フィルタリン グ後の目標電流値をモータ制御部 17に与える。
モータ制御部 17は、与えられた目標電流値に対し、実際にモータ 6に流れる電流 値 Isがー致するように電流制御を行う。その電流制御としては、例えば、目標電流値 と実電流値 Isとの偏差が打ち消されるようにモータ 6に印加すべき電圧の指令値を算 出する比例積分制御が行われる。モータ制御部 17は、その電圧指令値に応じてモ ータ 6に電圧を印加する。
モータ 6は、その電圧印加によって流れる電流に応じた操舵補助力としてのトルク T mを発生し、このトルク Tmは、減速ギヤ 7を介し操舵補助トルク Taとしてステアリング シャフト 102に伝達される。
[0020] 前記フィルタ部 15は、系の共振を除去又は抑制するための共振除去 (抑制）フィル タ部として構成されている。この共振除去フィルタ部 15は、第 1フィルタとしての帯域 阻止フィルタ 15aと、第 2フィルタとしての位相補償器 15bとを備えた二段フィルタとし て構成されている。
帯域阻止フィルタ 15aの伝達関数 G (s)は、下記式（1—1)の通りである。 G (s) = (s2 + 2 C ω + ω 2) / (5 2 + 2 ζ ω + ω 2) · · · · · · (1—1)
1 11 1 1 12 1 1
ここで、 s :ラプラス演算子、 ζ
11：減衰係数、 ζ
12：減衰係数、 ω
1：角周波数 また、前記式（1—1)において、前記 ζ , ζ ワーステアリング
11 12は、電動パ 装置のト ルク制御における共振を抑制するため下記式（1—2) (1—3)を満足する。
0 < ζ ≤ 1 …… (1-2)
[0021] 前記位相補償器 15bの伝達関数 G (s)は、帯域阻止フィルタ 15aの伝達関数 G (s
2 1
)と同型であり、下記式（2-1)の通りである。
G (s) = (s2 + 2 C ω + ω 2) / (5 2 + 2 ζ ω + ω 2) · · · · · · (2—1)
2 21 2 2 22 2 2
ここで、 s :ラプラス演算子、 ζ ：減衰係数、 ζ ：減衰係数、 ω ：角周波数
21 22 2
前記式（2— 1)において、前記 ζ , ζ は、通常の操舵領域での位相遅れを低減
21 22
するために下記式（2— 2)を満足する。
ζ ≥ ζ ≥
21 22 1 …… (2-2)
なお、前記 ζ , ζ は、下記式（2-3)を満足するのがより好ましい。
21 22
ζ > ζ > 1
21 22 …… (2-3)
[0022] 図 3は、比較例としての帯域阻止フィルタ型の位相補償器単独のボード線図（図 3 中の（a) )と、帯域阻止フィルタ 15a及び位相補償器 15bの組み合わせとして構成さ れた本発明に係るフィルタ部 15のボード線図（図 3中の (b) )を例示して 、る。
この図 3により、帯域阻止フィルタ単独よりも、帯域阻止フィルタ 15a及び位相補償 器 15bの組み合わせの方力 カットしたい共振周波数（10— 30Hz付近）のゲインを 高くすることなぐ通常操舵領域である比較的低周波領域（1一 3Hz付近)の位相遅 れカ 、さくなるのが分かる。また、低周波領域におけるゲインが小さくなるのを防止で きている。
このように、共振除去フィルタ部 15は、帯域阻止フィルタ単独よりも良好な特性が得 られている。
[0023] 図 4は、帯域阻止フィルタ 15aと位相補償器 15bの組合せとして構成された共振除 去フィルタ部 15の考え方を示すボード線図である。図 4においては、帯域阻止フィル タ 15a (伝達関数 G (s) )のボード線図（図 4中の (c) )と、位相補償器 15b (伝達関数 G (s)； ζ ≥ ζ ≥ 1)のボード線図（図 4中の（d) )を例示している。
2 21 22
帯域阻止フィルタ 15aは、共振周波数におけるゲインを小さくし、 20Hzよりも高い 周波数で位相を進めて安定性を高める特性を持っている。その一方、帯域阻止フィ ルタ 15a単独では、通常操舵領域である低周波数域（1一 3Hz付近)でのゲインの低 下や位相遅れを生じさせる。
[0024] 位相補償器 15bは、 ζ ≥ ζ ≥ 1としたため、ゲインの最大値は小さいが、
21 22
位相の進みや遅れが生じる周波数領域が帯域阻止フィルタ 15aよりも広くなり、共振 周波数力も離れた周波数の位相特性を改善するように作用する。すなわち、特性 (d )は、特性 (c)によって位相遅れを生じさせていた低周波数領域において位相進みを 生じさせるが、共振周波数におけるゲインの最大値が特性 (c)によるゲイン抑制効果 を打ち消すほど大きくないため、応答性の改善が可能となる。
このように、共振除去フィルタ部 15において所望の特性を得るには、帯域阻止フィ ルタ 15aの特性 (図 4の（c) )を考慮しつつ、この位相補償器 15bの特性を適宜決定 すればよ!、ため、共振除去フィルタ部 15の設計が容易である。
[0025] 図 4の (b) (図 3の (b)と同じ）に示すように、帯域阻止フィルタ 15aと位相補償器 15 bを合成した共振除去フィルタ部 15全体 (伝達関数 G (s) - G (s) )では、共振を抑制
1 2
しつつ、通常の操舵領域の周波数での位相遅れを低減し、アシストの応答性を良好 にすることができる。また、ゲイン特性においても低周波数領域でのゲイン低下を打 ち消すことができる。
また、 ζ ≥ ζ ≥ 1であるため、浮動小数点演算が避けられ、 ECU5の演
21 22
算負荷を著しく小さくできる。
し力も、帯域阻止フィルタ 15aに位相補償器 15bを追加しても、位相補償器 15bは 、伝達関数が帯域阻止フィルタ 15aと同型の 2次であるため、その設計も容易である 。さらに、 2次の帯域阻止フィルタ 15aに 2次の位相補償器を追加したことで、共振除 去フィルタ部 15は実質的に 4次となっている力 2次と 2次の組み合わせであれば、 4 次のフィルタを当初力 設計するよりも設計が容易である。
[0026] 図 4に示す帯域阻止フィルタ 15aと位相補償器 15bの特性 (c) (d)は、 ω = ω とし
1 2 たものであり、 0[dB]又は 0[deg]を中心としてほぼ対称的な特性 (ただし、大きさは 異なる）となっている。したがって、共振除去フィルタ部 15全体の特性は、 ω , ω を
1 2 基点として線又は点対称的となって 、る。
また、求められる共振除去フィルタ部 15の特性によっては、 ω と ω を異なる値に
1 2
設定してもよぐこの場合、 ω , ω
1 2を異なる値に設定することによって、共振除去フィ ルタ部 15の特性の自由度が高まる。
実施例
[0027] 制御対象（2次遅れ系）の伝達関数 P (s)：
P(s) = (co V(s2 + 2C ω +ω 2))·(ω / (s+ ω ))
1 1 1 2 2
ここで、 ω =16. 5Χ2π, ω =300Χ2π, ζ =0. 4の場合、制御対象のボード
1 2
線図は、図 5の（e)のようになる。すなわち、制御対象では、 16. 5Hzで共振ピークが 生じ、高周波で位相遅れが生じている。
[0028] これに共振除去フィルタ部 15 (伝達関数 G (s) -G (s))を作用させる。
1 2
ただし、 G (s), G (s)において、
1 2
ω =10Χ2π, ζ 0· 5， I =1. 1
1 11 12
ω = 6Χ2π, ζ =1. 3， ζ =1. 05
2 21 22
この場合、共振除去フィルタ部 15のボード線図は、図 5(f)のようになり、制御対象に 共振除去フィルタ部 15を作用させた場合の特性は、図 5 (g)のようになる。 比較例として、制御対象 (伝達関数 P (s) )に、帯域阻止フィルタ 15a単独を作用さ せた場合のボード線図を図 6に示す。図 6において、（e)は制御対象の特性であり、 ( h)は帯域阻止フィルタ 15a単体の特性であり、 (i)は制御対象に帯域阻止フィルタ 15 aを作用させた場合の特性である。
実施例の特性である図 5 (g)と、比較例の特性である図 6 (i)を比較すると、 V、ずれも 共振が抑制されているが、通常操舵領域である低周波領域では、ゲイン'位相共に 図 6 (i)よりも図 5 (g)の方が性能向上して 、ることがわかる。

Claims

請求の範囲
[1] 検出された操舵トルクに基づいて操舵補助トルクを発生するトルク制御系を有する 電動パワーステアリング装置において、
前記トルク制御系の位相特性又はゲイン特性を改善させるフィルタ部を備え、 前記フィルタ部は、共振を抑制する伝達関数 G (s)を持つ第 1フィルタと、伝達関 数が G (s)である第 2フィルタとを含む多段フィルタとして構成され、
2
前記 G (s)
1 は、 s:ラプラス演算子、 ζ
11：減衰係数、 ζ
12：減衰係数、 ω
1：角周波数 とお 、たときに下記式（1 1)で表され、
(s +2ζ ω +ω )/(s +2ζ ω +ω ) ······ (1—1)
11 1 1 12 1 1
前記 G (s)は、 s:ラプラス演算子、 ζ
21：減衰係数、 ζ
22：減衰係数、 ω ：角周波数 とお 、たときに下記式（2— 1)で表され、
(s +2こ ω +ω )/(s +2ζ ω +ω ) (2-1)
21 2 2 22 2 2
前記 ζ , ζ は、下記式 (2— 2)を満足する
21 22
ζ ≥ ζ ≥ 1
21 22 …… (2-2)
二とを特徴とする電動パワーステアリング装置。
[2] 前記 ω , ω は、下記式（3)を満足する
1 2
ω = ω )
1 2
二とを特徴とする請求項 1記載の電動パワーステアリング装置。
[3] 前記 ω , ω は、下記式 (4)を満足する
1 2
ω ≠ ω (4)
1 2
二とを特徴とする請求項 1記載の電動パワーステアリング装置。
PCT/JP2005/003607 2004-03-05 2005-03-03 電動パワーステアリング装置 WO2005085041A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE602005018762T DE602005018762D1 (de) 2004-03-05 2005-03-03 Motorbetriebene servolenkvorrichtung
US10/591,443 US7711463B2 (en) 2004-03-05 2005-03-03 Electric power steering system
EP05719911A EP1741616B1 (en) 2004-03-05 2005-03-03 Motor-driven power steering device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004-062546 2004-03-05
JP2004062546A JP4412006B2 (ja) 2004-03-05 2004-03-05 電動パワーステアリング装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2005085041A1 true WO2005085041A1 (ja) 2005-09-15

Family

ID=34918119

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2005/003607 WO2005085041A1 (ja) 2004-03-05 2005-03-03 電動パワーステアリング装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7711463B2 (ja)
EP (1) EP1741616B1 (ja)
JP (1) JP4412006B2 (ja)
DE (1) DE602005018762D1 (ja)
WO (1) WO2005085041A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007132109A1 (fr) * 2006-05-16 2007-11-22 Renault S.A.S. Systeme de direction assistee electrique de vehicule automobile
WO2016038736A1 (ja) * 2014-09-12 2016-03-17 三菱電機株式会社 操舵制御装置

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005082034A (ja) * 2003-09-09 2005-03-31 Koyo Seiko Co Ltd 電動パワーステアリングシステム
JP2007315426A (ja) * 2006-05-23 2007-12-06 Calsonic Kansei Corp 自動変速機のセレクトアシスト装置
JP5034633B2 (ja) * 2006-10-17 2012-09-26 日本精工株式会社 モータ駆動制御装置、モータ駆動制御方法及びモータ駆動制御装置を使用した電動パワーステアリング装置
JP4967829B2 (ja) * 2007-06-04 2012-07-04 株式会社ジェイテクト 電動パワーステアリング装置
GB0717090D0 (en) * 2007-09-04 2007-10-10 Trw Ltd Electrical power assisted steerin system
JP4329859B2 (ja) * 2007-12-12 2009-09-09 トヨタ自動車株式会社 操舵制御装置
WO2009113431A1 (ja) * 2008-03-10 2009-09-17 本田技研工業株式会社 電動パワーステアリング装置
WO2009128126A1 (ja) * 2008-04-14 2009-10-22 三菱電機株式会社 電動パワーステアリング装置
US8744682B2 (en) * 2008-05-30 2014-06-03 GM Global Technology Operations LLC Reducing the effects of vibrations in an electric power steering (EPS) system
JP4807422B2 (ja) * 2009-03-09 2011-11-02 株式会社デンソー 電動パワーステアリングシステム
JP5526630B2 (ja) * 2009-07-08 2014-06-18 株式会社ジェイテクト 電動パワーステアリング装置
JP5493690B2 (ja) * 2009-10-20 2014-05-14 株式会社ジェイテクト 電動パワーステアリング装置
JP5456576B2 (ja) * 2010-05-24 2014-04-02 三菱電機株式会社 電動パワーステアリング装置
US8831854B2 (en) * 2010-08-16 2014-09-09 Chrysler Group Llc Active shimmy mitigation
US9440674B2 (en) 2010-09-15 2016-09-13 GM Global Technology Operations LLC Methods, systems and apparatus for steering wheel vibration reduction in electric power steering systems
US9266558B2 (en) 2010-09-15 2016-02-23 GM Global Technology Operations LLC Methods, systems and apparatus for steering wheel vibration reduction in electric power steering systems
US9327762B2 (en) 2010-12-14 2016-05-03 GM Global Technology Operations LLC Electric power steering systems with improved road feel
JP5541183B2 (ja) * 2011-02-07 2014-07-09 日本精工株式会社 電動パワーステアリング装置の制御装置
JP5787164B2 (ja) * 2011-11-24 2015-09-30 株式会社ジェイテクト 油圧式パワーステアリング装置
EP2955081B1 (en) * 2013-02-08 2017-09-27 NSK Ltd. Electric power steering device
JP5734399B2 (ja) * 2013-12-03 2015-06-17 三菱電機株式会社 電動パワーステアリング装置
CN106170430B (zh) * 2014-03-25 2017-12-19 日本精工株式会社 电动助力转向装置
EP3135561B1 (en) * 2014-04-21 2019-03-13 Mitsubishi Electric Corporation Electric power steering device
US10077068B2 (en) * 2015-07-31 2018-09-18 Steering Solutions Ip Holding Corporation Inertia compensation frequency shaping for improved EPS system stability
KR102369931B1 (ko) * 2015-08-24 2022-03-04 주식회사 만도 능동 조향제어장치 및 능동 조향제어방법
CN108136935B (zh) * 2015-10-26 2021-06-25 三菱电机株式会社 车速控制装置
JP6705314B2 (ja) * 2016-07-05 2020-06-03 株式会社デンソー ステアリング制御装置
JP7342738B2 (ja) 2020-03-09 2023-09-12 ニデック株式会社 電動パワーステアリング装置に用いられる制御装置、制御方法、およびモータモジュール
JP7452243B2 (ja) 2020-05-22 2024-03-19 株式会社ジェイテクト ステアリングシステム
CN114889688B (zh) * 2022-05-12 2023-10-20 一汽奔腾轿车有限公司 一种基于汽车eps的转向阻尼控制方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08108857A (ja) * 1994-10-06 1996-04-30 Nippon Seiko Kk 電動パワーステアリング装置の制御装置
JPH08290778A (ja) * 1995-04-21 1996-11-05 Nippon Seiko Kk 電動パワ−ステアリング装置の制御装置
JP2003170855A (ja) * 2001-12-07 2003-06-17 Nsk Ltd 電動パワーステアリング装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5151860A (en) * 1987-12-29 1992-09-29 Jidoshi Kiki Co., Ltd. Control method for electric power steering apparatus for vehicle
JP2839129B2 (ja) 1993-11-09 1998-12-16 本田技研工業株式会社 電動式パワーステアリング装置
US6046560A (en) * 1998-03-20 2000-04-04 Trw Inc. Electric assist steering system having an improved motor current controller with gain scheduler
EP1098805A4 (en) * 1998-07-21 2001-11-07 Techco Corp FEEDBACK AND SERVO CONTROL FOR AN ELECTRONIC POWER STEERING SYSTEM
JP4120403B2 (ja) 2003-01-09 2008-07-16 株式会社ジェイテクト 電動パワーステアリング装置
JP4617716B2 (ja) * 2004-05-11 2011-01-26 株式会社ジェイテクト 電動パワーステアリング装置
JP4779495B2 (ja) * 2004-10-27 2011-09-28 日産自動車株式会社 車両用操舵装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08108857A (ja) * 1994-10-06 1996-04-30 Nippon Seiko Kk 電動パワーステアリング装置の制御装置
JPH08290778A (ja) * 1995-04-21 1996-11-05 Nippon Seiko Kk 電動パワ−ステアリング装置の制御装置
JP2003170855A (ja) * 2001-12-07 2003-06-17 Nsk Ltd 電動パワーステアリング装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP1741616A4 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007132109A1 (fr) * 2006-05-16 2007-11-22 Renault S.A.S. Systeme de direction assistee electrique de vehicule automobile
FR2901226A1 (fr) * 2006-05-16 2007-11-23 Renault Sas Systeme de direction assistee electrique de vehicule automobile
US9008910B2 (en) 2006-05-16 2015-04-14 Renault S.A.S. Electrical power steering system for a motor vehicle
WO2016038736A1 (ja) * 2014-09-12 2016-03-17 三菱電機株式会社 操舵制御装置
JPWO2016038736A1 (ja) * 2014-09-12 2017-04-27 三菱電機株式会社 操舵制御装置
US10000235B2 (en) 2014-09-12 2018-06-19 Mitsubishi Electric Corporation Steering control device

Also Published As

Publication number Publication date
EP1741616A4 (en) 2007-07-18
DE602005018762D1 (de) 2010-02-25
EP1741616B1 (en) 2010-01-06
US7711463B2 (en) 2010-05-04
US20070198153A1 (en) 2007-08-23
JP4412006B2 (ja) 2010-02-10
EP1741616A1 (en) 2007-01-10
JP2005247201A (ja) 2005-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2005085041A1 (ja) 電動パワーステアリング装置
US9446789B2 (en) Electric power steering apparatus
US7909131B2 (en) Electric power steering apparatus
JP4419840B2 (ja) 電動パワーステアリング装置
WO2014162769A1 (ja) 電動パワーステアリング装置
KR101606318B1 (ko) 전동식 조향장치 및 그 제어방법
US20180170422A1 (en) Electric power steering apparatus
WO2006051894A1 (ja) 電動パワーステアリング装置
US20070162206A1 (en) Electric power steering apparatus
US20070118262A1 (en) Eletric power steering system
JP6705314B2 (ja) ステアリング制御装置
US20200231206A1 (en) Electric power steering apparatus
JP4776656B2 (ja) 電動パワーステアリング制御装置
JP2005193751A (ja) 電動パワーステアリング装置の制御装置
JP6413633B2 (ja) 電動パワーステアリング装置
JP4849065B2 (ja) 電動パワーステアリング装置の制御装置
US7503421B2 (en) Electric power steering apparatus
JP4120403B2 (ja) 電動パワーステアリング装置
JP2004291815A (ja) 電動パワーステアリング装置
JP2004351983A (ja) 電動パワーステアリング装置およびモータ制御方法
JP3837295B2 (ja) 電動パワーステアリング装置
JP2008013094A (ja) 電動パワーステアリング装置の制御装置
JP7014029B2 (ja) ステアリング制御装置
JP4466206B2 (ja) 電動パワーステアリング装置
JP2005170283A (ja) 電動パワーステアリング装置

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SM SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LT LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Ref document number: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2005719911

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 10591443

Country of ref document: US

Ref document number: 2007198153

Country of ref document: US

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2005719911

Country of ref document: EP

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 10591443

Country of ref document: US