WO2024047789A1 - 操舵制御装置、および操舵制御方法 - Google Patents

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WO2024047789A1
WO2024047789A1 PCT/JP2022/032755 JP2022032755W WO2024047789A1 WO 2024047789 A1 WO2024047789 A1 WO 2024047789A1 JP 2022032755 W JP2022032755 W JP 2022032755W WO 2024047789 A1 WO2024047789 A1 WO 2024047789A1
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steering
torque
steering torque
operation amount
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祐基 位田
晴天 玉泉
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株式会社ジェイテクト
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B11/00—Automatic controllers
    • G05B11/01—Automatic controllers electric
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation

Definitions

  • the present disclosure relates to a steering control device and a steering control method.
  • Patent Document 1 describes a device that operates a motor that steers steered wheels according to an operation amount of feedback control that uses steering torque as a control amount and a target value of the steering torque as a target value of the control amount. is listed. Specifically, the manipulated variable of the feedback control is calculated according to the output value of the proportional element, the output value of the differential element, and the output value of the integral element.
  • a steering control device configured to execute operation amount calculation processing, correction processing, and operation processing, and the operation amount calculation processing uses steering torque as a control amount and sets the target steering torque to a target value of the control amount.
  • the correction process is a process of calculating an operation amount for control used as a control
  • the steering torque is a torque that the driver inputs to the steering device
  • the target steering torque is a target value of the steering torque
  • the correction process is The process uses the steering torque and the manipulated variable as inputs, the process corrects the manipulated variable by a correction amount according to the difference between the steering torque assumed by a nominal model and the actual steering torque
  • the operation process is a process of operating the motor of the steering device so as to generate a torque according to the operation amount corrected by the correction process
  • the correction process is a process that is repeatedly executed at a predetermined cycle.
  • the correction amount calculated at one sampling timing of the manipulated variable is an intermediate value between the correction amounts virtually calculated using each of the manipulated variables obtained at two adjacent sampling timings. Includes intermediate processing to set the value of .
  • the steering control method includes a step of executing a manipulated variable calculation process, a correction process, and a manipulation process, and the manipulated variable calculation process uses a steering torque as a controlled variable and sets a target steering torque to a target value of the controlled variable.
  • the correction process is a process of calculating an operation amount for control used as a control
  • the steering torque is a torque that the driver inputs to the steering device
  • the target steering torque is a target value of the steering torque
  • the correction process is A process that uses the steering torque and the manipulated variable as input, and that corrects the manipulated variable by a correction amount according to a difference between the steering torque assumed by a nominal model and the actual steering torque
  • the operation process is a process of operating the motor of the steering device so as to generate a torque according to the operation amount corrected by the correction process, and the correction process is repeatedly executed at a predetermined cycle.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a steering control device and a steering device according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing processing executed by the steering control device in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the representation of the disturbance observer in FIG. 2 in the s-domain. 3 is a block diagram showing a discrete representation of the disturbance observer in FIG. 2.
  • FIG. FIG. 3 is a diagram showing the configuration of a steering control device and a steering device according to a second embodiment. 6 is a block diagram showing processing executed by the steering control device of FIG. 5.
  • FIG. 5 is a diagram showing the configuration of a steering control device and a steering device according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing processing executed by the steering control device in FIG. 1.
  • the steering device 10 includes a steering wheel 12. As shown in FIG. 1, the steering wheel 12 is a means by which the driver conveys his/her steering intention. A transmission shaft 14 is connected to the steering wheel 12 . Therefore, when the steering wheel 12 rotates, the transmission shaft 14 rotates integrally. The rotational power of the transmission shaft 14 is transmitted to the steering shaft 16.
  • the steering shaft 16 extends along the vehicle width direction (left-right direction in FIG. 1). Steered wheels 20 are connected to both ends of the steered shaft 16 via tie rods 18 .
  • the transmission shaft 14 is provided to intersect with the steering shaft 16.
  • the transmission shaft 14 and the steered shaft 16 are formed with teeth that mesh with each other. By meshing these teeth, power can be transmitted from the transmission shaft 14 to the steered shaft 16. That is, the rotational power of the transmission shaft 14 is converted into the displacement power of the steered shaft 16 in the axial direction.
  • the displacement of the steered shaft 16 in the axial direction is transmitted to the steered wheels 20 via the tie rods 18. Thereby, the steering angle of the steered wheels 20 is changed.
  • the steering angle refers to the steering angle of the tire.
  • the steering device 10 includes an assist motor 30.
  • the assist motor 30 generates an assist force that is a force for assisting the driver in steering.
  • the rotational power of the assist motor 30 is applied to the drive shaft 34.
  • the drive shaft 34 and the steered shaft 16 are formed with teeth that mesh with each other. By meshing these teeth, power can be transmitted from the drive shaft 34 to the steered shaft 16. That is, the rotational power of the drive shaft 34 is converted into the displacement power of the steered shaft 16 in the axial direction. Thereby, the rotational power of the assist motor 30 is converted into power for displacing the steered shaft 16 in the axial direction via the drive shaft 34.
  • the assist motor 30 is, for example, a three-phase brushless motor. Note that the output voltage of the inverter 32 is applied to a terminal of the assist motor 30.
  • the steering control device 40 controls the control amount of the steering device 10, which is a controlled object.
  • the steering control device 40 refers to the steering torque Th input to the steering wheel 12 in order to control the control amount.
  • Steering torque Th is detected by torque sensor 50.
  • the torque sensor 50 is a sensor that detects the steering torque Th according to the degree of twist of the torsion bar 52, which is a part of the transmission shaft 14.
  • the steering control device 40 refers to the vehicle speed SPD detected by the vehicle speed sensor 54.
  • the steering control device 40 refers to the rotation angle ⁇ a of the assist motor 30 detected by the rotation angle sensor 56.
  • the steering control device 40 refers to the currents iu, iv, and iw flowing through the assist motor 30.
  • the steering control device 40 includes a PU 42 and a storage device 44.
  • PU42 is a software processing device such as a CPU, GPU, and TPU.
  • the storage device 44 includes an electrically rewritable nonvolatile memory and a storage medium such as a disk medium.
  • the storage device 44 stores a steering control program 44a.
  • the steering control device 40 controls the control amount by having the PU 42 execute a steering control program 44a stored in the storage device 44.
  • FIG. 2 shows the processing executed by the steering control device 40.
  • the process shown in FIG. 2 is realized by the PU 42 repeatedly executing the steering control program 44a at a predetermined period, for example.
  • the target steering torque calculation process M10 is a process for calculating a target steering torque Th*, which is a target value of the steering torque Th, based on the axial force Fa.
  • the axial force Fa is a force applied to the steered shaft 16.
  • the axial force Fa is an amount converted into the torque of the transmission shaft 14.
  • the target steering torque calculation process M10 includes a process of setting the target steering torque Th* to a different value depending on the vehicle speed SPD even if the axial force Fa is the same. This setting is aimed at giving the driver an optimal steering feeling according to the vehicle speed SPD.
  • the open-loop manipulated variable calculation process M12 is a process that calculates the open-loop manipulated variable Mff.
  • the open-loop manipulated variable Mff is a manipulated variable of open-loop control using the steering torque Th as a controlled variable and the target steering torque Th* as a target value of the controlled variable.
  • the open-loop manipulated variable calculation process M12 is a process that calculates the open-loop manipulated variable Mff by inputting the target steering torque Th*.
  • the open-loop manipulated variable calculation process M12 calculates the open-loop manipulated variable Mff based on the inverse model of the nominal model Pn.
  • the nominal model Pn is a model that uses the assist torque Ta, which is the torque of the assist motor 30, as an input, and outputs the estimated steering torque The, which is the estimated value of the steering torque Th.
  • the assist torque Ta is a value converted to the torque of the transmission shaft 14.
  • the inverse model is a model that uses the estimated steering torque The as an input and outputs the assist torque Ta. Note that the nominal model Pn will be detailed later.
  • the deviation calculation process M14 is a process for calculating a deviation, which is a value obtained by subtracting the target steering torque Th* from the steering torque Th.
  • the feedback operation amount calculation process M16 is a process for calculating the feedback operation amount Mfb using the deviation as an input.
  • the feedback operation amount Mfb is an operation amount of feedback control using the steering torque Th as the control amount and using the target steering torque Th* as the target value of the control amount.
  • the feedback operation amount Mfb is the sum of the output value of the proportional element using the deviation as an input and the output value of the differential element using the deviation as the input.
  • the feedback operation amount Mfb is a value converted to the torque of the transmission shaft 14.
  • the feedback operation amount calculation process M16 includes a process of changing at least one of the gain of the proportional element and the gain of the differential element in accordance with the vehicle speed SPD.
  • the torque command value calculation process M20 is a process of calculating the assist torque Ta using the open loop operation amount Mff, the feedback operation amount Mfb, and the estimated second disturbance torque de as inputs.
  • the value obtained by subtracting the estimated second disturbance torque de from the sum of the open loop operation amount Mff and the feedback operation amount Mfb is substituted into the assist torque Ta.
  • the assist torque Ta is input to the axial force calculation process M22.
  • the axial force calculation process M22 is a process of substituting the sum of the assist torque Ta and the steering torque Th into the axial force Fa.
  • the assist torque Ta is input to the disturbance observer M30.
  • the disturbance observer M30 includes a steering torque estimation process M32, a first disturbance calculation process M34, and a second disturbance calculation process M36.
  • the steering torque estimation process M32 is a process that outputs the estimated steering torque The by inputting the assist torque Ta to the nominal model Pn.
  • the estimated steering torque The is the steering torque assumed by the nominal model Pn.
  • the first disturbance calculation process M34 is a process to calculate the estimated first disturbance torque dhe.
  • the estimated first disturbance torque dhe is a disturbance component superimposed on the steering torque Th of the actual controlled object.
  • the estimated first disturbance torque dhe is the difference between the actual torque and the torque estimated from the nominal model Pn.
  • the estimated first disturbance torque dhe is the difference between the steering torque assumed by the nominal model Pn and the actual steering torque Th.
  • the first disturbance calculation process M34 is a process in which a value obtained by subtracting the estimated steering torque The from the steering torque Th is substituted into the estimated first disturbance torque dhe.
  • the second disturbance calculation process M36 is a process of calculating the estimated second disturbance torque de using the estimated first disturbance torque dhe as input.
  • the estimated second disturbance torque de is the disturbance torque converted into the torque of the assist motor 30.
  • the second disturbance calculation process M36 is a process of calculating the estimated second disturbance torque de using the inverse model of the nominal model Pn and the filter Hd.
  • the filter Hd is provided to reduce noise caused by differential calculations included in the nominal model Pn.
  • the filter Hd is, for example, a third-order low-pass filter.
  • the assist torque Ta is a value obtained by subtracting the estimated second disturbance torque de from the sum of the open-loop operation amount Mff and the feedback operation amount Mfb.
  • the estimated second disturbance torque de is an amount obtained by converting the difference between the steering torque assumed by the nominal model Pn and the actual steering torque Th into the torque of the assist motor 30. This means that the estimated second disturbance torque de is an amount corresponding to the difference between the steering torque assumed by the nominal model Pn and the actual steering torque Th. Therefore, the assist torque Ta is calculated by correcting the sum of the open-loop operation amount Mff and the feedback operation amount Mfb according to the correction amount according to the difference between the steering torque assumed by the nominal model Pn and the actual steering torque Th. This is the amount obtained by
  • the operation signal generation process M40 is a process for operating the inverter 32 by inputting the assist torque Ta.
  • the operation signal generation process M40 is a process for calculating an operation amount using the torque of the assist motor 30 as a control amount and using a value obtained by converting the assist torque Ta into the torque of the assist motor 30 as a target value of the control amount. including.
  • the rotation angle ⁇ a and the currents iu, iv, and iw are referred to in calculating the operation amount.
  • the operation signal generation process M40 includes a process of operating the inverter 32 so that the same operation amount is obtained.
  • the amount of operation may be the ratio of the on-operation time to one cycle of the on-off operation of the switching element of the inverter 32.
  • FIG. 2 shows the operation signal MS for the inverter 32. However, in reality, the operation signal MS is a separate operation signal for each switching element of the inverter 32.
  • the steering torque Th is expressed by the following equation (c1) using an inertia coefficient Jh, a viscosity coefficient Ch, and a steering angle ⁇ h.
  • the inertia coefficient Jh indicates the inertia of a first portion of the transmission shaft 14 that is closer to the steering wheel 12 than the torsion bar 52.
  • the viscosity coefficient Ch indicates the viscosity of the first portion of the transmission shaft 14.
  • the steering angle ⁇ h is the rotation angle of the steering wheel 12.
  • Th Ktb ⁇ ( ⁇ h ⁇ l)...(c2)
  • the inertia coefficient J indicates the inertia of the second portion of the transmission shaft 14.
  • the viscosity coefficient C indicates the viscosity of the second portion of the transmission shaft 14.
  • the elastic modulus K indicates the elasticity of the second portion of the transmission shaft 14. Note that the viscosity coefficient C and the elastic coefficient K actually reflect the influence that the steered shaft 16, tie rod 18, steered wheel 20, etc. have on the transmission shaft 14.
  • Th+Ta (J ⁇ s ⁇ s+C ⁇ s+K) ⁇ l...(c3)
  • the steering angle ⁇ h always becomes zero. If the steering angle ⁇ h is set to zero and the transfer function from the assist torque Ta to the steering torque Th is calculated based on the above equations (c1) to (c3), the following equation (c4) is obtained.
  • Th/Ta (-Ktb)/ ⁇ J ⁇ s ⁇ s+C ⁇ s+K+Ktb ⁇ ...(c4) Note that in the above equation (c4), the differential operator s was used.
  • the above equation (c4) is the nominal model Pn. Note that the above equation (c4) also holds true even if " ⁇ h” and " ⁇ l” in the above equations (c1) to (c3) are read as follows.
  • ⁇ h Phase difference between the rotation angle of the first portion of the transmission shaft 14 with respect to the rotation angle of the steering wheel 12. This is always zero.
  • ⁇ l Phase difference between the rotation angle of the second portion of the transmission shaft 14 with respect to the rotation angle of the steering wheel 12.
  • FIG. 3 shows an expression of the disturbance observer M30 in the s-domain using observer gains L1, L2, and L3.
  • the addition process M50 is a process of calculating a value obtained by adding the estimated second disturbance torque de to the assist torque Ta.
  • the multiplication process M52 is a process of multiplying the output value of the addition process M50 by a value that is "-1" times the torsional stiffness coefficient Ktb.
  • the output value of the addition process M54 corresponding to the output value of the multiplication process M52 is input to the multiplication process M56.
  • the multiplication process M56 is a process of multiplying the output value of the addition process M54 by the reciprocal of the inertia coefficient J.
  • the output value of the addition process M58 corresponding to the output value of the multiplication process M56 is input to the integral element M60.
  • the output value of the addition process M62 according to the output value of the integral element M60 is output to the integral element M64.
  • the output value of the integral element M64 is the estimated steering torque The.
  • the multiplication process M66 is a process of multiplying the output value of the integral element M60 by the viscosity coefficient C.
  • Multiplication process M68 is a process of multiplying the estimated steering torque The by "Ktb+K”.
  • the addition process M54 is a process of subtracting the output value of the multiplication process M66 and the output value of the multiplication process M68 from the output value of the multiplication process M52.
  • the multiplication process M70 is a process of multiplying the estimated first disturbance torque dhe by the observer gain L3.
  • the output value of the multiplication process M70 is input to the integral element M76.
  • the output value of the integral element M76 is the estimated second disturbance torque de.
  • the multiplication process M72 is a process of multiplying the estimated first disturbance torque dhe by the observer gain L2.
  • the addition process M58 is a process of adding the output value of the multiplication process M72 to the output value of the multiplication process M56.
  • the multiplication process M74 is a process of multiplying the estimated first disturbance torque dhe by the observer gain L1.
  • the addition process M62 is a process of adding the output value of the multiplication process M74 to the output value of the integral element M60.
  • the actual plant M80 is an actual control target.
  • the filter Hd is the third power of " ⁇ /(s+ ⁇ )". Therefore, the observer gains L1, L2, and L3 are designed so that the transfer function from the actual disturbance torque d to the estimated second disturbance torque de in FIG. 3 is equal to the third power of " ⁇ /(s+ ⁇ )". At this time, it is assumed that the above-mentioned nominal model Pn is equal to the actual plant M80.
  • FIG. 4 shows a discrete system representation of the disturbance observer M30.
  • the process shown in FIG. 4 is the process actually executed by the PU 42. Note that in FIG. 4, the same reference numerals are used for the same processes as those shown in FIG. 3 for convenience.
  • the integral elements M60, M64, and M76 in FIG. 3 are replaced with bilinear transformation processing M60a, M64a, and M76a.
  • T is the sampling period.
  • bilinear transformation processing is aimed at suppressing the deviation of the actual performance from the theoretical value in the continuous system shown in FIG. 3.
  • the calculation load becomes larger.
  • the error associated with discretization becomes smaller than when using forward rectangular approximation or backward rectangular approximation. Therefore, the controllability of control using the steering torque Th as a control amount can be improved.
  • the addition process M50 shown in FIG. 4 is a process of adding the estimated second disturbance torque de to the assist torque Ta.
  • the delay process M92 is a process that outputs a value one sampling before the output value of the addition process M50.
  • the addition process M94 is a process of adding the output value of the addition process M50 and the output value of the delay process M92.
  • the multiplication process M96 is a process of multiplying the output value of the addition process M94 by "1/2". The output value of the multiplication process M96 is input to the multiplication process M52.
  • the input to the multiplication process M52 is the average value of the values obtained at two adjacent sampling timings for the assist torque Ta corrected by the estimated second disturbance torque de. This is aimed at reducing errors caused by discretization.
  • the PU 42 uses the estimated first disturbance torque dhe, which is the difference between the steering torque Th and the estimated steering torque The, as an input to calculate the estimated second disturbance torque de.
  • the estimated second disturbance torque de indicates a disturbance element of the torque of the second portion of the transmission shaft 14. That is, it shows a disturbance element of the torque converted into a force that displaces the steered shaft 16.
  • the PU 42 uses the value obtained by correcting the sum of the open-loop operation amount Mff and the feedback operation amount Mfb by the estimated second disturbance torque de as the assist torque Ta. Then, the PU 42 operates the inverter 32 so that the torque of the assist motor 30 approaches the assist torque Ta. Thereby, it is possible to perform control using the target steering torque Th* as the target value of the control amount while compensating for disturbance elements such as errors between the nominal model Pn and the actual controlled object. In other words, the disturbance observer M30 can perform control using the target steering torque Th* as the target value of the control amount while compensating for errors in the nominal model Pn with respect to the actual controlled object.
  • the error equivalent amount is immediately compensated in this way, the responsiveness of the steering torque Th to the target steering torque Th* can be improved. Moreover, the number of man-hours required for designing the controller can be reduced compared to the case where the controller is designed according to the actual control target without using the disturbance observer M30.
  • the PU 42 used the average value of the values obtained at two mutually adjacent sampling timings as the input of the disturbance observer M30. That is, the PU 42 calculated the estimated second disturbance torque de according to the average value of the previous value and the current value of the sum of the open-loop manipulated variable Mff and the feedback manipulated variable Mfb. As a result, the estimated second disturbance torque de is obtained by using the sum of the open loop manipulated variable Mff and the feedback manipulated variable Mfb independently at each of the two adjacent sampling timings, the first timing and the second timing. It is the intermediate value between the values obtained in the case of
  • the estimated second disturbance torque de has a value intermediate between “de1” and "de2".
  • “de1” and “de2” are the following values.
  • de1 Estimated second disturbance torque de calculated using the open loop manipulated variable Mff and the feedback manipulated variable Mfb at the first timing.
  • the PU 42 replaced the integral elements M60, M64, and M76 with bilinear transformation processing M60a, M64a, and M76a.
  • the performance shown by the s-area representation can be maintained as much as possible compared to the case of using forward rectangular approximation or backward rectangular approximation.
  • the PU 42 calculates the open loop manipulated variable Mff by inputting the target steering torque Th* into the inverse model of the nominal model Pn. Further, the PU 42 calculates the assist torque Ta according to the open loop operation amount Mff. Thereby, the estimated second disturbance torque de can be used as a compensation component for an error in the open-loop manipulated variable Mff in control in which the target steering torque Th* is the target of the controlled variable. Therefore, the controlled object can be pseudo-linearized.
  • the nominal model Pn was configured to include not only the inertia coefficient J, but also the viscosity coefficient C, the elastic coefficient K, and the torsional rigidity coefficient Ktb. Thereby, the nominal model Pn can be a model that approximates the actual controlled object with high accuracy.
  • FIG. 5 shows the configuration of the steering control system according to this embodiment. Note that in FIG. 5, members corresponding to those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals for convenience.
  • the transmission shaft 14 is separated into an input shaft 14a connected to the steering wheel 12 and an output shaft 14b engaged with the steering shaft 16. Note that in this embodiment, the output shaft 14b is actually unnecessary. However, for convenience of explanation below, the output shaft 14b is provided.
  • a reaction motor 70 is provided on the input shaft 14a.
  • the reaction force motor 70 is a motor for applying a reaction force to the steering wheel 12, which is a torque in the opposite direction to the torque input by the driver.
  • the reaction motor 70 is, for example, a three-phase brushless motor. Note that the output voltage of the inverter 72 is applied to the terminals of the reaction motor 70.
  • the torque of the steering motor 80 is applied to the steering shaft 16 via the drive shaft 34.
  • the steering motor 80 is, for example, a three-phase brushless motor. Note that the output voltage of the inverter 82 is applied to the terminal of the steering motor 80.
  • the steering control device 40 controls the steering device 10.
  • the steering control device 40 operates the inverter 72 in order to control the reaction force, which is the controlled variable of the controlled object. Further, the steering control device 40 operates the inverter 82 in order to control the steering angle of the steered wheels 20, which is a controlled variable to be controlled.
  • the steering control device 40 refers to the rotation angle ⁇ s of the reaction force motor 70 detected by the rotation angle sensor 90 in order to control the reaction force, which is a control amount. Further, the steering control device 40 refers to the currents ius, ivs, and iws flowing through the reaction force motor 70 in order to control the reaction force. Further, the steering control device 40 refers to the rotation angle ⁇ t of the steering motor 80 detected by the rotation angle sensor 92 in order to control the steering angle, which is a control amount. Further, the steering control device 40 refers to the currents iut, ivt, and iwt flowing through the steering motor 80 in order to control the steering angle.
  • FIG. 6 shows the processing executed by the steering control device 40.
  • FIG. 6 shows the process executed by the steering control device 40 in a state where the transmission of power from the steering wheel 12 to the steered wheels 20 is interrupted. Note that in FIG. 6, processes corresponding to those shown in FIG. 2 are given the same reference numerals for convenience.
  • the deviation calculation process M14 is a process for calculating a value obtained by subtracting the steering torque Th from the target steering torque Th*.
  • the torque command value calculation process M20 is a process for outputting a reaction force command value Tr*.
  • the torque command value calculation process M20 is a process in which the value obtained by subtracting the estimated second disturbance torque de from the sum of the open loop manipulated variable Mff and the feedback manipulated variable Mfb is substituted into the reaction force command value Tr*.
  • the reaction force command value Tr* is a command value of a reaction torque to be applied to the steering wheel 12.
  • the reaction force command value Tr* is converted into an angle of the transmission shaft 14.
  • the steering operation signal generation process M40a is a process for operating the inverter 72 by inputting the reaction force command value Tr*. Specifically, the steering operation signal generation process M40a uses the torque of the reaction force motor 70 as the control amount, and uses a value obtained by converting the reaction force command value Tr* into the torque of the reaction force motor 70 as the target value of the control amount. Includes processing to calculate the amount of control operation. The rotation angle ⁇ s and the currents ius, ivs, and iws are referred to in calculating the operation amount. Further, the steering operation signal generation process M40a includes a process of operating the inverter 72 according to the same operation amount. FIG. 6 shows the operation signal MSs of the inverter 72. Note that, in reality, the operation signal MSs is a separate operation signal for each switching element of the inverter 72.
  • the target angle calculation process M100 is a process for calculating a target angle ⁇ p*, which is a target value of the rotation angle of the drive shaft 34.
  • the rotation angle of the drive shaft 34 has a one-to-one correspondence with the steering angle.
  • the target angle calculation process M100 may be a process of calculating the target angle ⁇ p* from the reaction force command value Tr* using a model of the steering device 10, for example.
  • the reaction force command value Tr* may be regarded as the torque applied to the transmission shaft 14 on the assumption that the input shaft 14a and the output shaft 14b are mechanically connected.
  • the angle control process M102 is a process for calculating the operation amount for controlling the rotation angle of the drive shaft 34 to the target angle ⁇ p*.
  • This operation amount is a steering torque command value Tt* that is a torque command value for the steering motor 80.
  • the steering operation signal generation process M104 is a process for operating the inverter 82 by inputting the steering torque command value Tt*.
  • the steering operation signal generation process M104 is a control that uses the torque of the steering motor 80 as a control amount and uses a value obtained by converting the steering torque command value Tt* into the torque of the steering motor 80 as a target value of the control amount. This includes processing to calculate the amount of operation.
  • the rotation angle ⁇ t and the currents iut, ivt, and iwt are referred to in calculating the operation amount.
  • the steering operation signal generation process M104 includes a process of operating the inverter 82 according to the same operation amount. In FIG. 6, the operation signal MSt of the inverter 82 is shown. Note that, in reality, the operation signal MSt is a separate operation signal for each switching element of the inverter 82.
  • the estimated second disturbance torque de should be set to a value intermediate between "de1" and "de2". Can be done.
  • the simple average value of the output value of the addition process M50 is calculated by the delay process M92, the addition process M94, and the multiplication process M96, but the calculation is not limited to this.
  • a weighted average value may be calculated. That is, for example, the sum of the value obtained by multiplying the previous value of the output value by the weighting coefficient ⁇ and the value obtained by multiplying the current value of the output value by "1- ⁇ " is calculated. It's okay.
  • the value of the weighting coefficient ⁇ is an arbitrary value greater than “0” and less than “1”.
  • the estimated second disturbance torque de can be changed to "de1" and " de2".
  • the target steering torque calculation process M10 calculates the target steering torque Th* based on the axial force Fa.
  • the target steering torque calculation process M10 may be a process of calculating the target steering torque Th* using the steering torque Th and the assist torque Ta as inputs.
  • the target steering torque calculation process M10 uses the vehicle speed SPD as an input.
  • - Inputs to the target steering torque calculation process M10 are not limited to those described above.
  • two or more sampling values of the steering angle at mutually different sampling timings may be input to the target steering torque calculation process M10. In that case, in response to the same input, it is possible to realize a process for identifying when the steering wheel 12 is turned and when it is turned back. Therefore, for example, the absolute value of the target steering torque Th* may be set to a larger value when turning in compared to when turning back.
  • the open-loop operation amount calculation process M12 is not limited to a process that uses the target steering torque Th* as an input.
  • the open loop operation amount calculation process M12 may be a process that inputs and uses the axial force Fa.
  • the transfer function of the open-loop operation amount calculation process M12 may be the product of the transfer function for calculating the target steering torque Th* from the axial force Fa and the inverse model of the nominal model Pn.
  • the feedback manipulated variable Mfb is the sum of the output value of the proportional element using the deviation as an input and the output value of the differential element using the deviation as the input.
  • the feedback manipulated variable Mfb can be calculated as the sum of the output value of a proportional element that uses the deviation as an input, the output value of a differential element that uses the deviation as an input, and the output value of an integral element that uses a value corresponding to the deviation as an input. good.
  • the feedback operation amount Mfb may be the sum of the output value of a proportional element that uses the deviation as an input, and the output value of an integral element that uses a value corresponding to the deviation as an input.
  • the gain of the integral element may be made variable depending on the vehicle speed SPD.
  • the differential element is not limited to one in which deviation is input.
  • the differential element may use the steering torque Th as an input.
  • the differential element may constitute a pre-differential type controller.
  • the operation amount calculation process may be configured from only the open-loop operation amount calculation process without providing the feedback operation amount calculation process. Furthermore, for example, the operation amount calculation process may be configured from only the feedback operation amount calculation process without including the open loop operation amount calculation process.
  • the nominal model Pn is not limited to the model illustrated in the above embodiment.
  • a model expressed by the following equation (c6) may be used.
  • the degree of the polynomial in the denominator of the transfer function of the nominal model Pn is quadratic. “About correction processing” - It is not essential that the denominator of the transfer function of the filter Hd be a third-order polynomial and the numerator be a zero-order polynomial. In other words, it is not essential that the order of the numerator of the transfer function in which the filter Hd and the inverse model of the nominal model Pn are combined is second order, and the order of the denominator of the combined transfer function is third order. .
  • the filter Hd may be set to the square of " ⁇ /( ⁇ +s)". Further, for example, the filter Hd may be set to the fourth power or more of " ⁇ /( ⁇ +s)".
  • the correction process is not limited to the process including the steering torque estimation process M32, the first disturbance calculation process M34, the second disturbance calculation process M36, and the torque command value calculation process M20.
  • the estimated motor torque Tae may be calculated by using the steering torque Th as an input for a combination process that combines the inverse model of the nominal model Pn and the filter Hd.
  • a difference calculation process for calculating the difference between the sum of the open-loop manipulated variable Mff and the feedback manipulated variable Mfb and the estimated motor torque Tae may be executed.
  • the torque command value calculation process M20 is a process for correcting the sum of the open loop manipulated variable Mff and the feedback manipulated variable Mfb based on the output of the difference calculation process.
  • the correction process includes a combination process, a difference calculation process, and a torque command value calculation process M20.
  • the output of the above-described difference calculation process is an amount corresponding to the difference between the steering torque assumed by the nominal model Pn and the actual steering torque Th.
  • the operation process is a process in which the torque of the assist motor 30 is used as the control amount, and the value obtained by converting the assist torque Ta into the torque of the assist motor 30 is used as the target value of the control amount.
  • the operation process may include a process of calculating a target value of the rotation angle of the assist motor 30 from the axial force Fa.
  • the operation process is a process of operating the assist motor 30 according to the operation amount of feedback control using the rotation angle of the assist motor 30 as the control amount.
  • the operation process is a process of operating the inverter 32 according to a value obtained by correcting the operation amount determined from the open-loop operation amount Mff and the feedback operation amount Mfb according to the estimated second disturbance torque de.
  • the torque of the assist motor 30 is set such that the torque of the assist motor 30 is generated in accordance with the value obtained by correcting the manipulated variable determined from the open loop manipulated variable Mff and the feedback manipulated variable Mfb according to the estimated second disturbance torque de. This is a process that controls the
  • the steering control device is not limited to one that includes the PU 42 and the storage device 44 and executes software processing.
  • a dedicated hardware circuit such as an ASIC may be provided to execute at least part of the processing executed in the above embodiments. That is, the control device may include a processing circuit having any of the following configurations (a) to (c).
  • a processing circuit that includes a processing device that executes all of the above processing according to a program, and a program storage device such as a storage device that stores the program.
  • a processing circuit comprising a processing device and a program storage device that execute part of the above processing according to a program, and a dedicated hardware circuit that executes the remaining processing.
  • a processing circuit that includes a dedicated hardware circuit that executes all of the above processing.
  • a dedicated hardware circuit that executes all of the above processing.
  • ABS control method The entity that executes the various controls described above is not limited to the steering control device attached to the vehicle.
  • part of the processing for controlling the target steering torque Th* such as the disturbance observer M30, may be executed by the driver's mobile terminal.
  • “About the input section” The input unit to which the steering torque is input is not limited to the steering wheel 12.
  • “About power transmission cutoff state” The configuration for realizing a state in which power transmission is cut off between the input section into which steering torque is input and the steered wheels 20 is not limited to the configuration illustrated in FIG. 4 .
  • a clutch may be provided between the input shaft 14a and the output shaft 14b.
  • an actuator for steering the steered wheels 20 for example, an actuator in which the assist motor 30 or the steered motor 80 is disposed coaxially with the steered shaft 16 may be adopted. Alternatively, for example, one may be adopted in which the power of the assist motor 30 or the steering motor 80 is transmitted to the steering shaft 16 via a belt type reducer using a ball screw mechanism.
  • the steering device that can change the relationship between the steering angle and the turning angle is not limited to a steering device in which power transmission between the steering wheel 12 and the turning wheels 20 is cut off, as illustrated in FIG. .
  • the gear that enables power transmission between the steering wheel 12 and the steered wheels 20 may be a variable gear, thereby configuring a steering device that can change the relationship between the steering angle and the steered angle. .

Abstract

操舵制御装置（１０）は、操作量算出処理、補正処理、および操作処理を実行する。操作量算出処理は、操舵トルクを制御量として用いて且つ目標操舵トルクを制御量の目標値として用いる制御の操作量を算出する処理である。補正処理は、操舵トルクおよび操作量を入力として、ノミナルモデルが想定する操舵トルクと実際の操舵トルクとの差に応じた補正量によって操作量を補正する処理である。操作処理は、補正処理によって補正された前記操作量に応じたトルクを発生させるように、操舵装置のモータを操作する処理である。補正処理は、所定の周期で繰り返し実行される処理であって且つ、前記操作量の１つのサンプリングタイミングにおいて算出される補正量を、前記操作量の隣接する２つのサンプリングタイミングにおける値のそれぞれを用いて仮想的に算出される補正量の中間の値とする中間処理を含む。

Description

操舵制御装置、および操舵制御方法
　本開示は、操舵制御装置、および操舵制御方法に関する。
　たとえば下記特許文献１には、操舵トルクを制御量として用いて且つ操舵トルクの目標値を制御量の目標値として用いるフィードバック制御の操作量に応じて、転舵輪を転舵させるモータを操作する装置が記載されている。詳しくは、フィードバック制御の操作量は、比例要素の出力値、微分要素の出力値、および積分要素の出力値に応じて算出されている。
特開２００４－２０３０８９号公報
　ところで、上記フィードバック制御の応答性を高める等の要求要素を満たすべく、フィードバックゲインの設定等を行う場合には、フィードバック制御を定めるパラメータの値をそれら要求要素に適合させる工数が過度に大きくなるおそれがある。
　本開示の一態様では、操舵制御装置が提供される。操舵制御装置は、操作量算出処理、補正処理、および操作処理を実行するように構成され、前記操作量算出処理は、操舵トルクを制御量として用いて且つ目標操舵トルクを前記制御量の目標値として用いる制御の操作量を算出する処理であり、前記操舵トルクは、運転者が操舵装置に入力するトルクであり、前記目標操舵トルクは、前記操舵トルクの目標値であり、前記補正処理は、前記操舵トルクおよび前記操作量を入力として用いる処理であって、ノミナルモデルが想定する前記操舵トルクと実際の前記操舵トルクとの差に応じた補正量によって前記操作量を補正する処理であり、前記操作処理は、前記補正処理によって補正された前記操作量に応じたトルクを発生させるように、前記操舵装置のモータを操作する処理であり、前記補正処理は、所定の周期で繰り返し実行される処理であって且つ、前記操作量の１つのサンプリングタイミングにおいて算出される前記補正量を、隣接する２つのサンプリングタイミングにおいて得られる前記操作量のそれぞれを用いて仮想的に算出される前記補正量の中間の値とする中間処理を含む。
　本開示の別の態様では、操舵制御方法が提供される。操舵制御方法は、操作量算出処理、補正処理、および操作処理を実行する工程を有し、前記操作量算出処理は、操舵トルクを制御量として用いて且つ目標操舵トルクを前記制御量の目標値として用いる制御の操作量を算出する処理であり、前記操舵トルクは、運転者が操舵装置に入力するトルクであり、前記目標操舵トルクは、前記操舵トルクの目標値であり、前記補正処理は、前記操舵トルクおよび前記操作量を入力として用いる処理であって且つ、ノミナルモデルが想定する前記操舵トルクと実際の前記操舵トルクとの差に応じた補正量によって前記操作量を補正する処理であり、前記操作処理は、前記補正処理によって補正された前記操作量に応じたトルクを発生させるように、前記操舵装置のモータを操作する処理であり、前記補正処理は、所定の周期で繰り返し実行される処理であって且つ、前記操作量の１つのサンプリングタイミングにおいて算出される前記補正量を、隣接する２つのサンプリングタイミングにおいて得られる前記操作量のそれぞれを用いて仮想的に算出される前記補正量の中間の値に設定する中間処理を含む。
第１の実施形態にかかる操舵制御装置および操舵装置の構成を示す図である。 図１の操舵制御装置が実行する処理を示すブロック図である。 図２中の外乱オブザーバのｓ領域での表現を示すブロック図である。 図２中の外乱オブザーバの離散形での表現を示すブロック図である。 第２の実施形態にかかる操舵制御装置および操舵装置の構成を示す図である。 図５の操舵制御装置が実行する処理を示すブロック図である。
　＜第１の実施形態＞
　以下、第１の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
　「前提構成」
　図１に示すように、操舵装置１０は、ステアリングホイール１２を備える。ステアリングホイール１２は、運転者が操舵の意思を伝達する手段である。ステアリングホイール１２には、伝達軸１４が連結されている。そのため、ステアリングホイール１２が回転すると伝達軸１４が一体的に回転する。伝達軸１４の回転動力は、転舵シャフト１６に伝達される。転舵シャフト１６は車幅方向（図１中の左右方向）に沿って延びている。転舵シャフト１６の両端にはタイロッド１８を介して転舵輪２０が連結されている。
　伝達軸１４は、転舵シャフト１６に対して交わるように設けられている。伝達軸１４および転舵シャフト１６には、互いに噛み合わされる歯が形成されている。そして、それら歯同士が噛み合わされることによって、伝達軸１４から転舵シャフト１６への動力の伝達が可能となっている。すなわち、伝達軸１４の回転動力は、転舵シャフト１６の軸方向への変位動力に変換される。転舵シャフト１６の軸方向への変位は、タイロッド１８を介して転舵輪２０に伝達される。これにより、転舵輪２０の転舵角が変更される。なお、転舵角とは、タイヤの切れ角のことである。
　また、操舵装置１０は、アシストモータ３０を備えている。アシストモータ３０は、運転者による操舵を補助するための力であるアシスト力を生成する。アシストモータ３０の回転動力は、駆動軸３４に付与される。駆動軸３４および転舵シャフト１６には、互いに噛み合わされる歯が形成されている。そして、それら歯同士が噛み合わされることによって、駆動軸３４から転舵シャフト１６への動力の伝達が可能となっている。すなわち、駆動軸３４の回転動力は、転舵シャフト１６の軸方向への変位動力に変換される。これにより、アシストモータ３０の回転動力は、駆動軸３４を介して、転舵シャフト１６の軸方向への変位動力に変換される。詳しくは、アシストモータ３０は、一例として、３相のブラシレスモータである。なお、アシストモータ３０の端子には、インバータ３２の出力電圧が印加される。
　操舵制御装置４０は、制御対象である操舵装置１０の制御量を制御する。操舵制御装置４０は、制御量を制御すべく、ステアリングホイール１２に入力される操舵トルクＴｈを参照する。操舵トルクＴｈは、トルクセンサ５０によって検出される。トルクセンサ５０は、伝達軸１４の一部であるトーションバー５２の捩れ度合いに応じて操舵トルクＴｈを検出するセンサである。また、操舵制御装置４０は、車速センサ５４によって検出される車速ＳＰＤを参照する。また、操舵制御装置４０は、回転角センサ５６によって検出されるアシストモータ３０の回転角度θａを参照する。また、操舵制御装置４０は、アシストモータ３０を流れる電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを参照する。
　操舵制御装置４０は、ＰＵ４２および記憶装置４４を備えている。ＰＵ４２は、ＣＰＵ、ＧＰＵ、およびＴＰＵ等のソフトウェア処理装置である。記憶装置４４は、電気的に書き換え可能な不揮発性メモリ、およびディスク媒体等の記憶媒体を備える。記憶装置４４には、操舵制御プログラム４４ａが記憶されている。操舵制御装置４０は、記憶装置４４に記憶された操舵制御プログラム４４ａをＰＵ４２が実行することにより制御量を制御する。
　「操舵制御装置４０が実行する処理」
　図２に、操舵制御装置４０が実行する処理を示す。図２に示す処理は、操舵制御プログラム４４ａをＰＵ４２がたとえば所定周期で繰り返し実行することによって実現される。
　目標操舵トルク算出処理Ｍ１０は、軸力Ｆａに基づき、操舵トルクＴｈの目標値である目標操舵トルクＴｈ＊を算出する処理である。軸力Ｆａは、転舵シャフト１６に加わる力である。ただし、軸力Ｆａは、伝達軸１４のトルクに換算された量である。なお、目標操舵トルク算出処理Ｍ１０は、軸力Ｆａが同一であっても、車速ＳＰＤに応じて目標操舵トルクＴｈ＊を異なる値に設定する処理を含む。これは、車速ＳＰＤに応じた最適な操舵感を運転者に抱かせることを狙った設定である。
　開ループ操作量算出処理Ｍ１２は、開ループ操作量Ｍｆｆを算出する処理である。開ループ操作量Ｍｆｆは、操舵トルクＴｈを制御量として用いて且つ、目標操舵トルクＴｈ＊を制御量の目標値として用いる開ループ制御の操作量である。開ループ操作量算出処理Ｍ１２は、目標操舵トルクＴｈ＊が入力されることによって、開ループ操作量Ｍｆｆを算出する処理である。開ループ操作量算出処理Ｍ１２は、ノミナルモデルＰｎの逆モデルに基づき、開ループ操作量Ｍｆｆを算出する。ノミナルモデルＰｎは、アシストモータ３０のトルクであるアシストトルクＴａを入力として用いて且つ、操舵トルクＴｈの推定値である推定操舵トルクＴｈｅを出力するモデルである。ここで、アシストトルクＴａは、伝達軸１４のトルクに換算された値である。逆モデルは、推定操舵トルクＴｈｅを入力として用いて且つ、アシストトルクＴａを出力するモデルである。なお、ノミナルモデルＰｎについては後に詳述する。
　偏差算出処理Ｍ１４は、操舵トルクＴｈから目標操舵トルクＴｈ＊を減算した値である偏差を算出する処理である。
　フィードバック操作量算出処理Ｍ１６は、偏差を入力として用いて、フィードバック操作量Ｍｆｂを算出する処理である。フィードバック操作量Ｍｆｂは、操舵トルクＴｈを制御量として用いて且つ、目標操舵トルクＴｈ＊を制御量の目標値として用いるフィードバック制御の操作量である。フィードバック操作量Ｍｆｂは、偏差を入力として用いる比例要素の出力値と、偏差を入力として用いる微分要素の出力値との和である。なお、フィードバック操作量Ｍｆｂは、伝達軸１４のトルクに換算された値である。詳しくは、フィードバック操作量算出処理Ｍ１６は、比例要素のゲインおよび微分要素のゲインの２つのうちの少なくとも１つを車速ＳＰＤに応じて変更する処理を含む。
　トルク指令値算出処理Ｍ２０は、開ループ操作量Ｍｆｆと、フィードバック操作量Ｍｆｂと、推定第２外乱トルクｄｅとを入力として用いて、アシストトルクＴａを算出する処理である。トルク指令値算出処理Ｍ２０において、開ループ操作量Ｍｆｆとフィードバック操作量Ｍｆｂとの和から、推定第２外乱トルクｄｅを減算することによって得られた値がアシストトルクＴａに代入される。
　アシストトルクＴａは、軸力算出処理Ｍ２２に入力される。軸力算出処理Ｍ２２は、アシストトルクＴａと操舵トルクＴｈとの和を軸力Ｆａに代入する処理である。
　アシストトルクＴａは、外乱オブザーバＭ３０に入力される。外乱オブザーバＭ３０は、操舵トルク推定処理Ｍ３２、第１外乱算出処理Ｍ３４、および第２外乱算出処理Ｍ３６を含む。
　操舵トルク推定処理Ｍ３２は、ノミナルモデルＰｎに、アシストトルクＴａを入力することによって、推定操舵トルクＴｈｅを出力する処理である。推定操舵トルクＴｈｅは、ノミナルモデルＰｎが想定する操舵トルクである。
　第１外乱算出処理Ｍ３４は、推定第１外乱トルクｄｈｅを算出する処理である。推定第１外乱トルクｄｈｅは、実際の制御対象における操舵トルクＴｈに重畳される外乱成分である。推定第１外乱トルクｄｈｅは、ノミナルモデルＰｎから推定されるトルクに対する実際のトルクの差である。換言すれば、推定第１外乱トルクｄｈｅは、ノミナルモデルＰｎが想定する操舵トルクと実際の操舵トルクＴｈとの差である。詳しくは、第１外乱算出処理Ｍ３４は、操舵トルクＴｈから推定操舵トルクＴｈｅを減算することによって得られた値を、推定第１外乱トルクｄｈｅに代入する処理である。
　第２外乱算出処理Ｍ３６は、推定第１外乱トルクｄｈｅを入力として、推定第２外乱トルクｄｅを算出する処理である。推定第２外乱トルクｄｅは、アシストモータ３０のトルクに換算された外乱トルクである。第２外乱算出処理Ｍ３６は、ノミナルモデルＰｎの逆モデルとフィルタＨｄとを用いて、推定第２外乱トルクｄｅを算出する処理である。
　フィルタＨｄは、ノミナルモデルＰｎに含まれる微分演算に起因したノイズを低減するために設けられる。本実施形態では、フィルタＨｄは、一例として、３次のローパスフィルタである。
　上述したように、アシストトルクＴａは、開ループ操作量Ｍｆｆとフィードバック操作量Ｍｆｂとの和から、推定第２外乱トルクｄｅを減算することによって得られた値である。一方、推定第２外乱トルクｄｅは、ノミナルモデルＰｎが想定する操舵トルクと実際の操舵トルクＴｈとの差を、アシストモータ３０のトルクに換算することによって得られた量である。これは、推定第２外乱トルクｄｅが、ノミナルモデルＰｎが想定する操舵トルクと実際の操舵トルクＴｈとの差に応じた量であることを意味する。したがって、アシストトルクＴａは、開ループ操作量Ｍｆｆとフィードバック操作量Ｍｆｂとの和を、ノミナルモデルＰｎが想定する操舵トルクと実際の操舵トルクＴｈとの差に応じた補正量に応じて補正することによって得られた量である。
　操作信号生成処理Ｍ４０は、アシストトルクＴａを入力することによって、インバータ３２を操作する処理である。詳しくは、操作信号生成処理Ｍ４０は、アシストモータ３０のトルクを制御量として用いて且つ、アシストトルクＴａをアシストモータ３０のトルクに換算した値を制御量の目標値として用いる操作量を算出する処理を含む。操作量の算出には、回転角度θａおよび電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗが参照される。また、操作信号生成処理Ｍ４０は、同操作量が得られるようにインバータ３２を操作する処理を含む。操作量は、たとえインバータ３２のスイッチング素子のオン・オフ操作の1周期に対するオン操作時間の時比率であってもよい。図２には、インバータ３２に対する操作信号ＭＳを記載している。ただし、実際には、操作信号ＭＳは、インバータ３２の各スイッチング素子に対する各別の操作信号である。
　「ノミナルモデルＰｎ」
　操舵トルクＴｈは、慣性係数Ｊｈ、粘性係数Ｃｈ、および操舵角θｈを用いると、以下の式（ｃ１）にて表現される。なお、慣性係数Ｊｈは、伝達軸１４のうちのトーションバー５２よりもステアリングホイール１２に近い方の部分である第１部分の慣性を示す。また、粘性係数Ｃｈは、伝達軸１４の第１部分の粘性を示す。また、操舵角θｈは、ステアリングホイール１２の回転角度である。
　－Ｔｈ＝（Ｊｈ・ｓ・ｓ＋Ｃｈ・ｓ）・θｈ　…（ｃ１）
　一方、回転角度θｌ、およびトーションバー５２の捩れ剛性係数Ｋｔｂを用いると、以下の式（ｃ２）が成立する。なお、回転角度θｌは、伝達軸１４のうちのトーションバー５２よりもステアリングホイール１２から遠い方の部分である第２部分の回転角度である。
　Ｔｈ＝Ｋｔｂ・（θｈ－θｌ）　…（ｃ２）
　また、慣性係数Ｊ、粘性係数Ｃ、および弾性係数Ｋを用いると、回転角度θｌと、アシストトルクＴａおよび操舵トルクＴｈとの間には、以下の式（ｃ３）が成立する。慣性係数Ｊは、伝達軸１４の第２部分の慣性を示す。また、粘性係数Ｃは、伝達軸１４の第２部分の粘性を示す。また、弾性係数Ｋは、伝達軸１４の第２部分の弾性を示す。なお、粘性係数Ｃ、および弾性係数Ｋには、実際には、転舵シャフト１６、タイロッド１８および転舵輪２０等が伝達軸１４に及ぼす影響が反映される。
　Ｔｈ＋Ｔａ＝（Ｊ・ｓ・ｓ＋Ｃ・ｓ＋Ｋ）・θｌ　…（ｃ３）
　ここで、操舵角θｈがゼロとなるように操舵トルクＴｈが入力されているとすると、操舵角θｈが常時ゼロとなる。操舵角θｈをゼロとして、上記の式（ｃ１）～（ｃ３）に基づき、アシストトルクＴａから操舵トルクＴｈまでの伝達関数を算出すると、以下の式（ｃ４）が得られる。
　Ｔｈ／Ｔａ＝（－Ｋｔｂ）／｛Ｊ・ｓ・ｓ＋Ｃ・ｓ＋Ｋ＋Ｋｔｂ｝　…（ｃ４）
　なお、上記の式（ｃ４）においては、微分演算子ｓを用いた。上記の式（ｃ４）が、ノミナルモデルＰｎである。なお、上記の式（ｃ４）は、上記の式（ｃ１）～（ｃ３）において、「θｈ」および「θｌ」を以下のように読み替えても成立する。
　θｈ：ステアリングホイール１２の回転角度に対する、伝達軸１４の第１部分の回転角度の位相差。これは常時ゼロである。
　θｌ：ステアリングホイール１２の回転角度に対する、伝達軸１４の第２部分の回転角度の位相差。
　したがって、上記の式（ｃ４）は、任意の操舵角θｈに対して成立する。
　「外乱オブザーバＭ３０の設計」
　図３に、オブザーバゲインＬ１，Ｌ２，Ｌ３を用いた外乱オブザーバＭ３０のｓ領域での表現を示す。
　図３に示すように、加算処理Ｍ５０は、アシストトルクＴａに推定第２外乱トルクｄｅを加算することによって得られる値を算出する処理である。
　乗算処理Ｍ５２は、加算処理Ｍ５０の出力値に捩れ剛性係数Ｋｔｂの「－１」倍の値を乗算する処理である。
　乗算処理Ｍ５２の出力値に応じた加算処理Ｍ５４の出力値は、乗算処理Ｍ５６に入力される。乗算処理Ｍ５６は、加算処理Ｍ５４の出力値に慣性係数Ｊの逆数を乗算する処理である。
　乗算処理Ｍ５６の出力値に応じた加算処理Ｍ５８の出力値は、積分要素Ｍ６０に入力される。
　積分要素Ｍ６０の出力値に応じた加算処理Ｍ６２の出力値は、積分要素Ｍ６４に出力される。積分要素Ｍ６４の出力値は、推定操舵トルクＴｈｅである。
　乗算処理Ｍ６６は、積分要素Ｍ６０の出力値に、粘性係数Ｃを乗算する処理である。
　乗算処理Ｍ６８は、推定操舵トルクＴｈｅに、「Ｋｔｂ＋Ｋ」を乗算する処理である。
　上記加算処理Ｍ５４は、乗算処理Ｍ５２の出力値から乗算処理Ｍ６６の出力値と乗算処理Ｍ６８の出力値とを減算する処理である。
　乗算処理Ｍ７０は、推定第１外乱トルクｄｈｅに、オブザーバゲインＬ３を乗算する処理である。乗算処理Ｍ７０の出力値は、積分要素Ｍ７６に入力される。積分要素Ｍ７６の出力値が、推定第２外乱トルクｄｅである。
　乗算処理Ｍ７２は、推定第１外乱トルクｄｈｅに、オブザーバゲインＬ２を乗算する処理である。加算処理Ｍ５８は、乗算処理Ｍ５６の出力値に乗算処理Ｍ７２の出力値を加算する処理である。
　乗算処理Ｍ７４は、推定第１外乱トルクｄｈｅに、オブザーバゲインＬ１を乗算する処理である。加算処理Ｍ６２は、積分要素Ｍ６０の出力値に乗算処理Ｍ７４の出力値を加算する処理である。
　実プラントＭ８０は、実際の制御対象である。
　本実施形態では、フィルタＨｄは、「ω／（ｓ＋ω）」の３乗である。そのため、図３における実外乱トルクｄから推定第２外乱トルクｄｅまでの伝達関数が「ω／（ｓ＋ω）」の３乗と等しくなるように、オブザーバゲインＬ１，Ｌ２，Ｌ３を設計する。その際、上述のノミナルモデルＰｎを実プラントＭ８０に等しいと仮定している。
　「離散系の表現」
　外乱オブザーバＭ３０は、実際にはデジタル処理される。
　図４に、外乱オブザーバＭ３０の離散系での表現を示す。図４に示す処理がＰＵ４２が実際に実行する処理である。なお、図４において、図３に示した処理と表記上同一となるものについては便宜上同一の符号を付している。
　図４に示すように、図３の積分要素Ｍ６０，Ｍ６４，Ｍ７６は、双一次変換処理Ｍ６０ａ，Ｍ６４ａ，Ｍ７６ａに置換されている。双一次変換「（Ｔ／２）・（１＋Ｚ＾（－１））／（１－Ｚ＾（－１））」において、「Ｔ」はサンプリング周期である。双一次変換を用いると、前進矩形近似「Ｔ・Ｚ＾（－１）／（１－Ｚ＾（－１））」によって近似する場合に得られる値と、後進矩形近似「Ｔ／（１－Ｚ＾（－１））」によって近似する場合に得られる値との中間の値が算出される。
　双一次変換処理の使用は、図３に示した連続系における理論値から実際の性能が乖離することを抑制することを狙ったものである。前進矩形近似または後進矩形近似を用いる場合と比較して、双一次変換を用いる場合には、演算負荷は大きくなる。しかし、双一次変換を用いる場合には、前進矩形近似または後進矩形近似を用いる場合と比較して、離散化に伴う誤差が小さくなる。そのため、操舵トルクＴｈを制御量として用いる制御の制御性を高めることができる。
　また、図４に示す加算処理Ｍ５０は、アシストトルクＴａに推定第２外乱トルクｄｅを加算する処理である。遅延処理Ｍ９２は、加算処理Ｍ５０の出力値の１サンプリング前の値を出力する処理である。加算処理Ｍ９４は、加算処理Ｍ５０の出力値と遅延処理Ｍ９２の出力値とを加算する処理である。乗算処理Ｍ９６は、加算処理Ｍ９４の出力値に「１／２」を乗算する処理である。乗算処理Ｍ９６の出力値は、乗算処理Ｍ５２に入力される。
　すなわち、乗算処理Ｍ５２の入力は、推定第２外乱トルクｄｅによって補正されたアシストトルクＴａについての、隣接する２つのサンプリングタイミングで得られる値の平均値となっている。これは、離散化に伴う誤差を低減することを狙ったものである。
　＜本実施形態の作用および効果＞
　ＰＵ４２は、操舵トルクＴｈと推定操舵トルクＴｈｅとの差である推定第１外乱トルクｄｈｅを入力として用いて、推定第２外乱トルクｄｅを算出する。推定第２外乱トルクｄｅは、伝達軸１４の第２部分のトルクの外乱要素を示す。すなわち、転舵シャフト１６を変位させる力に変換されるトルクのうちの外乱要素を示す。
　ＰＵ４２は、開ループ操作量Ｍｆｆおよびフィードバック操作量Ｍｆｂの和を推定第２外乱トルクｄｅによって補正することによって得られた値をアシストトルクＴａとして用いる。そして、ＰＵ４２は、アシストモータ３０のトルクがアシストトルクＴａに近づくように、インバータ３２を操作する。これにより、ノミナルモデルＰｎと実際の制御対象との誤差等である外乱要素を補償しつつ、目標操舵トルクＴｈ＊を制御量の目標値として用いる制御を実行できる。換言すれば、外乱オブザーバＭ３０により、実際の制御対象に対するノミナルモデルＰｎの誤差を補償しつつ、目標操舵トルクＴｈ＊を制御量の目標値として用いる制御を実行できる。
　このように誤差相当量が直ちに補償されることから、目標操舵トルクＴｈ＊に対する操舵トルクＴｈの応答性を高めることができる。
　また、外乱オブザーバＭ３０を用いることなく、実際の制御対象に応じて制御器を設計する場合と比較して、制御器の設計に要する工数を軽減できる。
　さらに、図３に示すｓ領域での表現を、実際のデジタル処理に置換する際、ＰＵ４２は、外乱オブザーバＭ３０の入力として、互いに隣接する２つのサンプリングタイミングで得られる値の平均値を用いた。すなわち、ＰＵ４２は、開ループ操作量Ｍｆｆおよびフィードバック操作量Ｍｆｂの和の前回値と今回値との平均値に応じた値に応じて、推定第２外乱トルクｄｅを算出した。これにより、推定第２外乱トルクｄｅは、開ループ操作量Ｍｆｆおよびフィードバック操作量Ｍｆｂの和を、隣接する２つのサンプリングタイミングである第１のタイミングと第２のタイミングとのそれぞれで単独で用いた場合に得られる値の中間値となる。
　すなわち、推定第２外乱トルクｄｅは、「ｄｅ１」と「ｄｅ２」との中間の値となる。ここで、「ｄｅ１」と「ｄｅ２」とは、以下の値である。
　ｄｅ１：第１のタイミングにおいて、開ループ操作量Ｍｆｆおよびフィードバック操作量Ｍｆｂを用いて算出した推定第２外乱トルクｄｅである。
　ｄｅ２：第２のタイミングにおいて、開ループ操作量Ｍｆｆおよびフィードバック操作量Ｍｆｂを用いて算出した推定第２外乱トルクｄｅである。
　サンプリング周期で変化する単一の開ループ操作量Ｍｆｆおよびフィードバック操作量Ｍｆｂの単一のセットのみを用いる場合、連続系によって想定される値に対して推定第２外乱トルクｄｅが大きくずれるおそれがある。これに対し、第１タイミングにおいて仮想的に算出される値と、第２タイミングにおいて仮想的に算出される値との中間の値を推定第２外乱トルクｄｅとして用いることにより、連続系によって想定される値からのずれを軽減できる。
　以上説明した本実施形態によれば、さらに以下の作用および効果を奏する。
　（１－１）ＰＵ４２は、積分要素Ｍ６０，Ｍ６４，Ｍ７６を双一次変換処理Ｍ６０ａ，Ｍ６４ａ，Ｍ７６ａに置換した。これにより、前進矩形近似または後進矩形近似を用いる場合と比較して、ｓ領域の表現によって示される性能を極力維持できる。
　なお、前進矩形近似または後進矩形近似を用いる場合、単一の入力タイミングで得られる値を用いて積分処理がなされる。これに対し、双一次変換処理によれば、隣接する２つのタイミングで得られる値の中間値が用いられる。これは、図４における遅延処理Ｍ９２、加算処理Ｍ９４、および乗算処理Ｍ９６を採用しない場合であっても、推定第２外乱トルクｄｅが、「ｄｅ１」と「ｄｅ２」との中間の値として算出されることを意味する。
　（１－２）ＰＵ４２は、目標操舵トルクＴｈ＊をノミナルモデルＰｎの逆モデルに入力することによって、開ループ操作量Ｍｆｆを算出する。また、ＰＵ４２は、開ループ操作量Ｍｆｆに応じてアシストトルクＴａを算出する。これにより、目標操舵トルクＴｈ＊を制御量の目標とする制御における開ループ操作量Ｍｆｆの誤差の補償成分として、推定第２外乱トルクｄｅを用いることができる。そのため、制御対象を疑似的に線形化することができる。
　（１－３）アシストトルクＴａに、フィードバック操作量Ｍｆｂを含めた。これにより、指定第２外乱トルクｄｅの誤差相当分を、フィードバック操作量Ｍｆｂによって補償することができる。したがって、操舵トルクＴｈを目標操舵トルクＴｈ＊に、より高精度に近似させることができる。
　（１－４）ノミナルモデルＰｎを、慣性係数Ｊのみならず、粘性係数Ｃ、および弾性係数Ｋ、捩れ剛性係数Ｋｔｂを含めて構成した。これにより、ノミナルモデルＰｎを、実際の制御対象を高精度に近似したモデルとすることができる。
　＜第２実施形態＞
　以下、第２の実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
　「前提構成」
　図５に、本実施形態にかかる操舵制御システムの構成を示す。なお、図５において、図１に示した部材に対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。
　図５に示すように、操舵装置１０において、伝達軸１４は、ステアリングホイール１２に連結された入力軸１４ａと、転舵シャフト１６と係合する出力軸１４ｂとに分離されている。なお、本実施形態において出力軸１４ｂは実際には不要である。ただし、下記の説明の便宜上、出力軸１４ｂを設けている。
　入力軸１４ａには、反力モータ７０が設けられている。反力モータ７０は、ステアリングホイール１２に、運転者が入力するトルクとは逆方向のトルクである反力を付与するためのモータである。反力モータ７０は、一例として、３相のブラシレスモータである。なお、反力モータ７０の端子には、インバータ７２の出力電圧が印加される。
　転舵シャフト１６には、駆動軸３４を介して、転舵モータ８０のトルクが付与される。転舵モータ８０は、一例として、３相のブラシレスモータである。なお、転舵モータ８０の端子には、インバータ８２の出力電圧が印加される。
　操舵制御装置４０は、操舵装置１０を制御対象とする。操舵制御装置４０は、制御対象の制御量である反力を制御すべく、インバータ７２を操作する。また、操舵制御装置４０は、制御対象の制御量である転舵輪２０の転舵角を制御すべく、インバータ８２を操作する。
　操舵制御装置４０は、制御量である反力の制御のために、回転角センサ９０によって検出される、反力モータ７０の回転角度θｓを参照する。また、操舵制御装置４０は、反力の制御のために、反力モータ７０に流れる電流ｉｕｓ，ｉｖｓ，ｉｗｓを参照する。また、操舵制御装置４０は、制御量である転舵角を制御するために、回転角センサ９２によって検出される転舵モータ８０の回転角度θｔを参照する。また、操舵制御装置４０は、転舵角を制御するために、転舵モータ８０を流れる電流ｉｕｔ，ｉｖｔ，ｉｗｔを参照する。
　「操舵制御装置４０が実行する処理」
　図６に、操舵制御装置４０が実行する処理を示す。換言すれば、図６は、ステアリングホイール１２の動力の転舵輪２０への伝達が遮断された状態において操舵制御装置４０が実行する処理を示す。なお、図６において、図２に示した処理に対応する処理については、便宜上、同一の符号を付している。
　図６に示すように、偏差算出処理Ｍ１４は、目標操舵トルクＴｈ＊から操舵トルクＴｈを減算することによって得られる値を算出する処理である。トルク指令値算出処理Ｍ２０は、反力指令値Ｔｒ＊を出力する処理である。トルク指令値算出処理Ｍ２０は、開ループ操作量Ｍｆｆおよびフィードバック操作量Ｍｆｂの和から推定第２外乱トルクｄｅを減算することによって得られた値を反力指令値Ｔｒ＊に代入する処理である。反力指令値Ｔｒ＊は、ステアリングホイール１２に加える反力トルクの指令値である。反力指令値Ｔｒ＊は、伝達軸１４の角度に換算されている。
　操舵用操作信号生成処理Ｍ４０ａは、反力指令値Ｔｒ＊が入力されることによって、インバータ７２を操作する処理である。詳しくは、操舵用操作信号生成処理Ｍ４０ａは、反力モータ７０のトルクを制御量として用いて且つ反力指令値Ｔｒ＊を反力モータ７０のトルクに換算した値を制御量の目標値として用いる制御の操作量を算出する処理を含む。操作量の算出には、回転角度θｓおよび電流ｉｕｓ，ｉｖｓ，ｉｗｓが参照される。また、操舵用操作信号生成処理Ｍ４０ａは、同操作量に応じてインバータ７２を操作する処理を含む。図６には、インバータ７２の操作信号ＭＳｓを記載した。なお、実際には、操作信号ＭＳｓは、インバータ７２の各スイッチング素子に対する各別の操作信号である。
　目標角度算出処理Ｍ１００は、駆動軸３４の回転角度の目標値である目標角度θｐ＊を算出する処理である。駆動軸３４の回転角度は、転舵角と１対１の対応関係を有する。目標角度算出処理Ｍ１００は、たとえば操舵装置１０のモデルを用いて反力指令値Ｔｒ＊から目標角度θｐ＊を算出する処理であってもよい。このモデルにおいて、たとえば、反力指令値Ｔｒ＊を、入力軸１４ａと出力軸１４ｂとが機械的に連結されていると仮定した場合に伝達軸１４に加わるトルクと見なしてもよい。
　角度制御処理Ｍ１０２は、駆動軸３４の回転角度を目標角度θｐ＊に制御するための操作量を算出する処理である。この操作量は、転舵モータ８０に対するトルクの指令値である転舵トルク指令値Ｔｔ＊である。
　転舵用操作信号生成処理Ｍ１０４は、転舵トルク指令値Ｔｔ＊が入力されることによって、インバータ８２を操作する処理である。転舵用操作信号生成処理Ｍ１０４は、転舵モータ８０のトルクを制御量として用いて且つ転舵トルク指令値Ｔｔ＊を転舵モータ８０のトルクに換算した値を制御量の目標値として用いる制御の操作量を算出する処理を含む。操作量の算出には、回転角度θｔおよび電流ｉｕｔ，ｉｖｔ，ｉｗｔが参照される。また、転舵用操作信号生成処理Ｍ１０４は、同操作量に応じてインバータ８２を操作する処理を含む。図６には、インバータ８２の操作信号ＭＳｔを記載した。なお、実際には、操作信号ＭＳｔは、インバータ８２の各スイッチング素子に対する各別の操作信号である。
　＜その他の実施形態＞
　なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記各実施形態および以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
　「中間処理について」
　・積分要素Ｍ６０，Ｍ６４，Ｍ７６のそれぞれを、双一次変換処理Ｍ６０ａ，Ｍ６４ａ，Ｍ７６ａに置換することは必須ではない。たとえば、積分要素Ｍ６０，Ｍ６４のそれぞれを、双一次変換処理Ｍ６０ａ，Ｍ６４ａに置換する一方、積分要素Ｍ７６については前進矩形近似または後進矩形近似を採用してもよい。
　・積分要素Ｍ６０，Ｍ６４，Ｍ７６のいずれについても双一次変換処理に置換しなくてもよい。その場合であっても、図４における遅延処理Ｍ９２、加算処理Ｍ９４、および乗算処理Ｍ９６を採用するなら、推定第２外乱トルクｄｅを、「ｄｅ１」と「ｄｅ２」との中間の値とすることができる。
　・図４に示した例では、遅延処理Ｍ９２、加算処理Ｍ９４、および乗算処理Ｍ９６によって、加算処理Ｍ５０の出力値の単純平均値を算出したが、これに限らない。たとえば加重平均値を算出してもよい。すなわち、たとえば、出力値の前回値に重み係数αを乗算することによって得られた値と、出力値の今回値に「１－α」を乗算することによって得られた値との和を算出してもよい。ここで、重み係数αの値は、「０」よりも大きくて且つ「１」未満の任意の値とする。
　・図４における遅延処理Ｍ９２、加算処理Ｍ９４、および乗算処理Ｍ９６を採用することは必須ではない。その場合であっても、たとえば、積分要素Ｍ６０，Ｍ６４，Ｍ７６の３つの処理のうちの少なくとも１つを双一次変換処理に置換することによって、推定第２外乱トルクｄｅを、「ｄｅ１」と「ｄｅ２」との中間の値とすることができる。
　「目標操舵トルク算出処理Ｍ１０について」
　・目標操舵トルク算出処理Ｍ１０が軸力Ｆａに基づき目標操舵トルクＴｈ＊を算出することは必須ではない。たとえば、目標操舵トルク算出処理Ｍ１０は、操舵トルクＴｈと、アシストトルクＴａとを入力として用いて、目標操舵トルクＴｈ＊を算出する処理であってもよい。
　・目標操舵トルク算出処理Ｍ１０が車速ＳＰＤを入力として用いることは必須ではない。
　・目標操舵トルク算出処理Ｍ１０への入力としては、上述したものに限らない。たとえば互いに異なるサンプリングタイミングにおける操舵角の２つ以上のサンプリング値を目標操舵トルク算出処理Ｍ１０へ入力してもよい。その場合、同入力に応じて、ステアリングホイール１２の切込み時および切り戻し時の識別処理を実現できる。そのため、たとえば、切込み時において切り戻し時と比較して目標操舵トルクＴｈ＊の絶対値をより大きい値に設定してもよい。
　「開ループ操作量算出処理について」
　・開ループ操作量算出処理Ｍ１２としては、目標操舵トルクＴｈ＊を入力として用いる処理に限らない。たとえば、開ループ操作量算出処理Ｍ１２は、軸力Ｆａを入力して用いる処理であってもよい。その場合、開ループ操作量算出処理Ｍ１２の伝達関数は、軸力Ｆａから目標操舵トルクＴｈ＊を算出する伝達関数と、ノミナルモデルＰｎの逆モデルとの積であればよい。
　「フィードバック操作量算出処理について」
　・フィードバック操作量Ｍｆｂが、偏差を入力として用いる比例要素の出力値と、偏差を入力として用いる微分要素の出力値と、の和であることは必須ではない。たとえば、フィードバック操作量Ｍｆｂは、偏差を入力として用いる比例要素の出力値と、偏差を入力として用いる微分要素の出力値と、偏差に応じた値を入力として用いる積分要素の出力値の和としてもよい。またたとえば、フィードバック操作量Ｍｆｂは、偏差を入力として用いる比例要素の出力値と、偏差に応じた値を入力として用いる積分要素の出力値と、の和としてもよい。この際、積分要素のゲインを車速ＳＰＤに応じて可変としてもよい。
　なお、微分要素としては、偏差が入力されるものに限らない。たとえば、微分要素は、操舵トルクＴｈを入力として用いるものであってもよい。換言すれば、微分要素は、先行微分型の制御器を構成してもよい。
　・フィードバック操作量算出処理を構成する要素のゲインの少なくとも１つを車速ＳＰＤに応じて可変とする処理は必須ではない。
　「操作量算出処理について」
　・たとえばフィードバック操作量算出処理を備えることなく、開ループ操作量算出処理のみから、操作量算出処理を構成してもよい。またたとえば、開ループ操作量算出処理を備えることなく、フィードバック操作量算出処理のみから、操作量算出処理を構成してもよい。
　「ノミナルモデルＰｎについて」
　・ノミナルモデルＰｎとしては、上記実施形態において例示したモデルに限らない。たとえば、下記の式（ｃ６）にて表現されるモデルであってもよい。
　（－Ｋｔｂ）／｛Ｊ・ｓ・ｓ｝　…（ｃ６）
　すなわち、ノミナルモデルＰｎの伝達関数の分母の多項式に１次の項および0次の項を含まなくてもよい。また、これに代えて、上記の式（ｃ６）の分母に「Ｋｔｂ」を加えてもよい。換言すれば、ノミナルモデルＰｎの伝達関数の分母の多項式に0次の項を含めてもよい。
　なお、ノミナルモデルＰｎの伝達関数の分母の多項式の次数が２次であることも必須ではない。
　「補正処理について」
　・フィルタＨｄは、その伝達関数の分母が３次の多項式であって分子が０次の多項式であることは必須ではない。換言すれば、フィルタＨｄとノミナルモデルＰｎの逆モデルとが結合された伝達関数の分子の次数が２次であって、結合された伝達関数の分母の次数が３次であることは必須ではない。たとえば、フィルタＨｄを、「ω／（ω＋ｓ）」の２乗としてもよい。また、たとえば、フィルタＨｄを、「ω／（ω＋ｓ）」の４乗以上としてもよい。
　・補正処理としては、操舵トルク推定処理Ｍ３２、第１外乱算出処理Ｍ３４、第２外乱算出処理Ｍ３６、およびトルク指令値算出処理Ｍ２０を含む処理に限らない。たとえば、まず第１に、操舵トルクＴｈを、ノミナルモデルＰｎの逆モデルとフィルタＨｄとを結合する結合処理の入力として用いることによって、推定モータトルクＴａｅを算出してもよい。その場合、第２に、開ループ操作量Ｍｆｆおよびフィードバック操作量Ｍｆｂの和と推定モータトルクＴａｅとの差を算出する差算出処理を実行すればよい。その場合、第３に、トルク指令値算出処理Ｍ２０は、差算出処理の出力によって、開ループ操作量Ｍｆｆおよびフィードバック操作量Ｍｆｂの和を補正する処理である。その場合、補正処理は、結合処理、差算出処理、およびトルク指令値算出処理Ｍ２０によって構成される。なお、上述の差算出処理の出力は、ノミナルモデルＰｎが想定する操舵トルクと実際の操舵トルクＴｈとの差に応じた量である。
　「操作処理について」
　・図２に示す処理においては、操作処理を、アシストモータ３０のトルクを制御量として用いて且つアシストトルクＴａをアシストモータ３０のトルクに換算した値を制御量の目標値として用いる処理としたが、これに限らない。たとえば、操作処理は、軸力Ｆａからアシストモータ３０の回転角度の目標値を算出する処理を含んでもよい。その場合、操作処理は、アシストモータ３０の回転角度を制御量として用いるフィードバック制御の操作量に応じてアシストモータ３０を操作する処理となる。なお、ここで、軸力Ｆａは、開ループ操作量Ｍｆｆおよびフィードバック操作量Ｍｆｂから定まる操作量を推定第２外乱トルクｄｅによって補正することによって得られた値と操舵トルクＴｈとの和である。したがって、操作処理は、開ループ操作量Ｍｆｆおよびフィードバック操作量Ｍｆｂから定まる操作量を推定第２外乱トルクｄｅに応じて補正した値に応じてインバータ３２を操作する処理となる。これは、開ループ操作量Ｍｆｆおよびフィードバック操作量Ｍｆｂから定まる操作量を推定第２外乱トルクｄｅに応じて補正することによって得られた値に応じたトルクを発生させるように、アシストモータ３０のトルクを制御する処理である。
　なお、角度のフィードバック制御を含める変更が適用可能な実施例としては、図２に示した実施例に限らない。たとえば、図６に示した実施例に適用してもよい。
　「操舵制御装置について」
　・図５に例示した構成において、反力モータ７０を操作する装置と、転舵モータ８０を操作する装置と、を別体としてもよい。
　・操舵制御装置としては、ＰＵ４２と記憶装置４４とを備えて、ソフトウェア処理を実行するものに限らない。たとえば、上記実施形態において実行される処理の少なくとも一部を実行するたとえばＡＳＩＣ等の専用のハードウェア回路を備えてもよい。すなわち、制御装置は、以下の（ａ）～（ｃ）のいずれかの構成を備える処理回路を含んでいてもよい。
　（ａ）上記処理の全てを、プログラムに従って実行する処理装置と、プログラムを記憶する記憶装置等のプログラム格納装置とを備える処理回路。
　（ｂ）上記処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置およびプログラム格納装置と、残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備える処理回路。
　（ｃ）上記処理の全てを実行する専用のハードウェア回路を備える処理回路。
　ここで、処理装置およびプログラム格納装置を備えたソフトウェア実行装置は、複数であってもよい。また、専用のハードウェア回路は複数であってもよい。
　「操舵制御方法について」
　・上述した各種制御を実行する主体としては、車両に取り付けられた操舵制御装置に限らない。たとえば外乱オブザーバＭ３０等、目標操舵トルクＴｈ＊への制御のための一部の処理については、運転者の携帯端末が実行してもよい。
　「入力部について」
　・操舵トルクが入力される入力部としては、ステアリングホイール１２に限らない。
　「動力伝達の遮断状態について」
　・操舵トルクが入力される入力部と転舵輪２０との動力伝達の遮断状態を実現する構成は、図４に例示した構成に限らない。たとえば、入力軸１４ａと出力軸１４ｂとの間にクラッチを設けてもよい。
　「操舵装置について」
　・転舵輪２０を転舵させるアクチュエータとして、たとえば、転舵シャフト１６の同軸上にアシストモータ３０または転舵モータ８０を配置するものを採用してもよい。またたとえば、ボールねじ機構を用いたベルト式減速機を介してアシストモータ３０または転舵モータ８０の動力を転舵シャフト１６に伝達するものを採用してもよい。
　・操舵角と転舵角との関係を変更可能な操舵装置としては、図４に例示したように、ステアリングホイール１２と転舵輪２０との間の動力の伝達を遮断された操舵装置に限らない。たとえば、ステアリングホイール１２と転舵輪２０との間の動力伝達を可能とするギアを、可変ギアとすることによって、操舵角と転舵角との関係を変更可能な操舵装置を構成してもよい。

Claims (11)

  1. 　操作量算出処理、補正処理、および操作処理を実行するように構成され、
    　前記操作量算出処理は、操舵トルクを制御量として用いて且つ目標操舵トルクを前記制御量の目標値として用いる制御の操作量を算出する処理であり、
    　前記操舵トルクは、運転者が操舵装置に入力するトルクであり、
    　前記目標操舵トルクは、前記操舵トルクの目標値であり、
    　前記補正処理は、前記操舵トルクおよび前記操作量を入力として用いる処理であって、ノミナルモデルが想定する前記操舵トルクと実際の前記操舵トルクとの差に応じた補正量によって前記操作量を補正する処理であり、
    　前記操作処理は、前記補正処理によって補正された前記操作量に応じたトルクを発生させるように、前記操舵装置のモータを操作する処理であり、
    　前記補正処理は、所定の周期で繰り返し実行される処理であって且つ、前記操作量の１つのサンプリングタイミングにおいて算出される前記補正量を、隣接する２つのサンプリングタイミングにおいて得られる前記操作量のそれぞれを用いて仮想的に算出される前記補正量の中間の値とする中間処理を含む操舵制御装置。
  2. 　前記中間処理は、前記補正量の算出に用いる前記操作量を、隣接する２つのサンプリングタイミングにおいて得られる前記操作量の平均値に設定する処理を含む請求項１記載の操舵制御装置。
  3. 　前記補正処理の伝達関数は、積分要素を含み、
    　前記中間処理は、前記積分要素を双1次変換によって離散化する処理を含む請求項１記載の操舵制御装置。
  4. 　前記補正処理は、操舵トルク推定処理、および外乱推定処理を含み、
    　前記操舵トルク推定処理は、前記ノミナルモデルを利用することによって前記操作量に応じた前記操舵トルクの推定値である推定操舵トルクを算出する処理であり、
    　前記外乱推定処理は、前記推定操舵トルクと前記操舵トルクとの差から、前記ノミナルモデルの逆モデルおよびフィルタを利用することによって外乱トルクを推定する処理であり、
    　前記逆モデルおよびフィルタの合成の伝達関数の分母の多項式の次数が、前記伝達関数の分子の多項式の次数よりも大きい請求項１記載の操舵制御装置。
  5. 　前記ノミナルモデルの伝達関数の分母の多項式の次数は、２次であり、
    　前記フィルタの伝達関数の分母の多項式の次数は、３次以上である請求項４記載の操舵制御装置。
  6. 　前記ノミナルモデルの伝達関数の分母の多項式は、１次の項と0次の項とを含む請求項５記載の操舵制御装置。
  7. 　前記操作量算出処理は、開ループ操作量算出処理を含み、
    　前記開ループ操作量算出処理は、前記目標操舵トルクを前記ノミナルモデルの逆モデルに入力することによって開ループ操作量を算出する処理であり、
    　前記開ループ操作量は、前記操舵トルクを前記制御量として用いて且つ前記操舵トルクの目標値を前記制御量の目標値として用いる開ループ制御の操作量である請求項１記載の操舵制御装置。
  8. 　前記操作量算出処理は、フィードバック操作量算出処理を含み、
    　前記フィードバック操作量算出処理は、フィードバック操作量を算出する処理であり、
    　前記フィードバック操作量は、前記操舵トルクを前記制御量として用いて且つ前記目標操舵トルクを前記制御量の目標値として用いるフィードバック制御の操作量である請求項１記載の操舵制御装置。
  9. 　前記モータは、車両の転舵輪を転舵させるモータである請求項１記載の操舵制御装置。
  10. 　前記モータは、車両の転舵輪と前記操舵トルクの入力部との間の動力伝達の遮断状態において、前記入力部にトルクを付与するモータである請求項１記載の操舵制御装置。
  11. 　操作量算出処理、補正処理、および操作処理を実行する工程を有し、
    　前記操作量算出処理は、操舵トルクを制御量として用いて且つ目標操舵トルクを前記制御量の目標値として用いる制御の操作量を算出する処理であり、
    　前記操舵トルクは、運転者が操舵装置に入力するトルクであり、
    　前記目標操舵トルクは、前記操舵トルクの目標値であり、
    　前記補正処理は、前記操舵トルクおよび前記操作量を入力として用いる処理であって且つ、ノミナルモデルが想定する前記操舵トルクと実際の前記操舵トルクとの差に応じた補正量によって前記操作量を補正する処理であり、
    　前記操作処理は、前記補正処理によって補正された前記操作量に応じたトルクを発生させるように、前記操舵装置のモータを操作する処理であり、
    　前記補正処理は、所定の周期で繰り返し実行される処理であって且つ、前記操作量の１つのサンプリングタイミングにおいて算出される前記補正量を、隣接する２つのサンプリングタイミングにおいて得られる前記操作量のそれぞれを用いて仮想的に算出される前記補正量の中間の値に設定する中間処理を含む操舵制御方法。
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