JP2011111080A - Electric power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to an electric power steering apparatus.
従来、車両用のパワーステアリング装置には、モータを駆動源とする電動パワーステアリング装置(EPS)がある。通常、このようなEPSにおいて、その制御装置は、ステアリングシャフトを介して伝達される操舵トルクを検出し、当該操舵トルクに基づいて、操舵系に付与すべき目標アシスト力(の基礎成分)を演算する。そして、その目標アシスト力に対応する電流指令値に実電流値を追従させるべくフィードバック制御を実行することにより、モータに対する駆動電力の供給を通じて、そのアクチュエータの作動を制御する構成となっている。 2. Description of the Related Art Conventionally, power steering apparatuses for vehicles include an electric power steering apparatus (EPS) using a motor as a drive source. Usually, in such EPS, the control device detects a steering torque transmitted through the steering shaft, and calculates a target assist force (a basic component) to be applied to the steering system based on the steering torque. To do. Then, feedback control is executed so that the actual current value follows the current command value corresponding to the target assist force, thereby controlling the operation of the actuator through the supply of driving power to the motor.
ところで、このようなEPSにおいては、静粛性の向上が最も重要な課題の一つとなっている。そして、その静粛性が問題になりやすい状況として、低速走行時、とりわけ停車状態におけるステアリング操作、所謂据え切り時を挙げることができる。 By the way, in such EPS, improvement of silence is one of the most important issues. As a situation in which the quietness is likely to be a problem, there can be mentioned a steering operation in a low-speed traveling state, in particular, a so-called stationary operation.
即ち、路面反力が大きな低速走行時は、ステアリング操作により大きなトルク(ハンドトルク+アシストトルク)を必要とすることから、その駆動源であるモータの作動により音や振動が発生しやすい。そして、特に停車時には、ステアリング操作が比較的ゆっくりと行なわれることから、その音や振動の発生に運転者(及び搭乗者)が気付きやすくなる。 That is, when the vehicle is traveling at a low speed with a large road reaction force, a large torque (hand torque + assist torque) is required for the steering operation. In particular, when the vehicle is stopped, since the steering operation is performed relatively slowly, it is easy for the driver (and the passenger) to notice the sound and vibration.
この点を踏まえ、従来、例えば、特許文献1には、車速に応じてフィードバック制御のゲイン(フィードバックゲイン)を変更し、その応答性を低下させる構成が開示されている。そして、特許文献2には、その操舵速度(ステアリングの回転速度)に応じて、また、特許文献3には、モータの実電流値に応じてフィードバックゲインを変更する構成が開示されている。
Based on this point, conventionally, for example,
即ち、上記のような音や振動は、例えば、減速ギヤの噛み合い変動等、その駆動源であるモータ外部の構成に由来して、そのトルク制御系に生ずる変動成分(リップル)を主たる要因とする。つまり、このような変動成分を含む操舵トルクに基づき目標アシスト力が演算され、当該目標アシスト力に対応する電流指令値に基づき上記フィードバック制御が実行されることにより、その変動成分が増幅され、上記のような音や振動が発生する。従って、上記のように、そのフィードバックゲインを変更して応答性を下げることにより、こうした変動成分の増幅を抑えることができる。そして、上記各従来技術は、車速或いは操舵速度に基づき音や異音が顕在化しやすい状況を推定してフィードバック制御の応答性を下げることにより、その静粛性の向上と良好な操舵フィーリングの維持との両立を図る構成となっている。 That is, the sound and vibration as described above are mainly caused by fluctuation components (ripples) generated in the torque control system derived from the configuration outside the motor that is the driving source, such as the meshing fluctuation of the reduction gear. . That is, the target assist force is calculated based on the steering torque including such a fluctuation component, and the feedback control is executed based on the current command value corresponding to the target assist force, thereby amplifying the fluctuation component, Sounds and vibrations are generated. Therefore, as described above, the amplification of such fluctuation components can be suppressed by changing the feedback gain to reduce the responsiveness. In addition, each of the above prior arts estimates the situation in which sound and abnormal noise are likely to be manifested based on the vehicle speed or steering speed, and lowers the feedback control responsiveness, thereby improving its quietness and maintaining good steering feeling. It is the structure which aims at coexistence with.
しかしながら、上記の各従来技術において「振動や異音が顕在化しやすい状況」と推定する「低車速時」「低操舵速度時」或いは「大電流通電時」には、実際には振動や異音が発生し難い状況も含まれる。例えば、低μ路においては、その路面反力の低下により、検出される操舵トルクも小さな値となることから、当該操舵トルクに含まれる変動成分の影響もまた限定的なものとなる。そして、このような場合に、フィードバック制御の応答性を下げることで、ステアリング戻り性が低下し、残留舵角が発生する等、操舵フィーリングの悪化を招いてしまうという課題を残しており、この点において、なお改善の余地を残すものとなっていた。 However, in each of the above prior arts, it is actually assumed that “vibration or noise is likely to be manifested”, “in low vehicle speed”, “low steering speed”, or “when large current is applied” The situation where it is difficult to occur is also included. For example, on a low μ road, the detected steering torque becomes a small value due to a decrease in the road surface reaction force, so that the influence of the fluctuation component included in the steering torque is also limited. And in such a case, by reducing the responsiveness of the feedback control, the steering return performance is lowered and the remaining steering angle is generated. In that respect, there was still room for improvement.
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、より適切なフィードバックゲインの変更を可能として良好な操舵フィーリングを維持しつつ静粛性の向上を図ることのできる電動パワーステアリング装置を提供することにある。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and its object is to enable more appropriate feedback gain change and to improve quietness while maintaining good steering feeling. An object of the present invention is to provide an electric power steering device that can be used.
上記問題点を解決するために、請求項1に記載の発明は、モータを駆動源として操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する操舵力補助装置と、前記モータに対する駆動電力の供給を通じて前記操舵力補助装置の作動を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記操舵系を伝達する操舵トルクに基づき前記操舵力補助装置に発生させるべき目標アシスト力を演算するとともに、該目標アシスト力に対応する電流指令値に実電流値を追従させるべくフィードバック制御を実行する電動パワーステアリング装置において、起振力を有した変動成分を含む信号から該変動成分に対応する特定の周波数成分を抽出する特定成分抽出手段を備え、前記制御手段は、抽出された前記周波数成分の強度に応じて、前記フィードバック制御の応答性を下げるべく該フィードバック制御のゲインを変更すること、を要旨とする。
In order to solve the above-described problems, the invention according to
即ち、ステアリング操作時、モータの作動により生ずる音や振動の問題は、そのトルク制御系に生ずる変動成分を要因とした振動が伝播する際、伝播経路を構成する各部材が共振することにより顕在化する。そして、その共振を生じさせるような起振力を有する周波数帯は、共振周波数帯として、予め把握することが可能である。 That is, the problem of sound and vibration caused by the operation of the motor during steering operation is manifested when each member constituting the propagation path resonates when vibration due to the fluctuation component generated in the torque control system propagates. To do. A frequency band having an exciting force that causes the resonance can be grasped in advance as a resonance frequency band.
従って、上記構成のように、起振力を有した変動成分を含む信号について、当該変動成分に対応する特定の周波数成分を抽出し、その周波数成分の強度に応じて、電流フィードバック制御の各ゲインを変更することにより、実際に「振動や異音が顕在化しやすい状況」を高精度に検知することができる。そして、これにより、当該フィードバック制御の応答性を基本的に高く設定して、振動や異音が顕在化しやすい状況にのみ、そのフィードバック制御の応答性を下げることができる。その結果、良好な操舵フィーリングを維持しつつ、その静粛性の向上を図ることができるようになる。 Therefore, as in the above configuration, a specific frequency component corresponding to the fluctuation component is extracted from a signal including a fluctuation component having an excitation force, and each gain of current feedback control is determined according to the intensity of the frequency component. By changing this, it is possible to detect with high accuracy the “situation where vibrations and abnormal sounds are likely to be actualized”. As a result, the responsiveness of the feedback control can be basically set high, and the responsiveness of the feedback control can be lowered only in a situation where vibrations and abnormal noises are easily manifested. As a result, it is possible to improve the quietness while maintaining a good steering feeling.
請求項2に記載の発明は、前記制御手段は、抽出された前記周波数成分の強度が所定の閾値以上である場合に、前記ゲインを変更すること、を要旨とする。
上記構成によれば、その変動成分の起振力が特に大きな場合に限定してフィードバック制御の各ゲインを低減することにより、効果的に音や振動の発生を抑制することができる。そして、このフィードバックゲインを低減する状況の絞り込みによって、併せてその応答性の低下による弊害の発生を効果的に抑制することができる。
The gist of the invention described in claim 2 is that the control means changes the gain when the intensity of the extracted frequency component is a predetermined threshold value or more.
According to the above configuration, it is possible to effectively suppress the generation of sound and vibration by reducing each gain of feedback control only when the excitation force of the fluctuation component is particularly large. Then, by narrowing down the situation for reducing the feedback gain, it is possible to effectively suppress the occurrence of adverse effects due to the decrease in the response.
請求項3に記載の発明は、前記起振力を有した変動成分を含む信号は、前記操舵トルクの検出信号であること、を要旨とする。
即ち、操舵系を伝達する操舵トルクに含まれる変動成分は、それ自体が「伝播経路の各部材を共振させる振動」となる。従って、上記構成によれば、高精度に「振動や異音が顕在化しやすい状況」を検知することができる。
The gist of the invention described in claim 3 is that the signal including the fluctuation component having the excitation force is a detection signal of the steering torque.
That is, the fluctuation component included in the steering torque transmitted through the steering system itself becomes “vibration that resonates each member of the propagation path”. Therefore, according to the above configuration, it is possible to detect “a situation in which vibrations and abnormal noise are easily manifested” with high accuracy.
請求項4に記載の発明は、前記起振力を有した変動成分を含む信号は、前記実電流値の検出信号であること、を要旨とする。
即ち、モータトルクの変動(トルクリップル)は、主に、そのモータ電流の変動成分に由来する。従って、上記構成によれば、高精度に「振動や異音が顕在化しやすい状況」を検知することができる。
The gist of the invention described in
That is, the motor torque fluctuation (torque ripple) is mainly derived from the fluctuation component of the motor current. Therefore, according to the above configuration, it is possible to detect “a situation in which vibrations and abnormal noise are easily manifested” with high accuracy.
請求項5に記載の発明は、前記起振力を有した変動成分を含む信号は、前記電流指令値を示す指令信号であること、を要旨とする。
即ち、電流指令値は目標アシスト力に対応し、当該目標アシスト力は操舵系を伝達する操舵トルクの検出に基づいて演算される。従って、電流指令値(を示す指令信号)についてもまた、当然にその変動成分が反映される。従って、上記構成によれば、高精度に「振動や異音が顕在化しやすい状況」を検知することができる。
The gist of the invention described in claim 5 is that the signal including the fluctuation component having the excitation force is a command signal indicating the current command value.
That is, the current command value corresponds to the target assist force, and the target assist force is calculated based on the detection of the steering torque transmitted through the steering system. Therefore, the fluctuation component is naturally reflected in the current command value (command signal indicating the current command value). Therefore, according to the above configuration, it is possible to detect “a situation in which vibrations and abnormal noise are easily manifested” with high accuracy.
本発明によれば、より適切なフィードバックゲインの変更を可能として良好な操舵フィーリングを維持しつつ静粛性の向上を図ることが可能な電動パワーステアリング装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electric power steering apparatus which can aim at the improvement of quietness can be provided, enabling the change of a more suitable feedback gain and maintaining favorable steering feeling.
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図1に示すように、本実施形態の電動パワーステアリング装置(EPS)1において、ステアリング2が固定されたステアリングシャフト3は、ラックアンドピニオン機構4を介してラック軸5と連結されており、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト3の回転は、ラックアンドピニオン機構4によりラック軸5の往復直線運動に変換される。尚、本実施形態のステアリングシャフト3は、コラムシャフト3a、インターミディエイトシャフト3b、及びピニオンシャフト3cを連結してなる。そして、このステアリングシャフト3の回転に伴うラック軸5の往復直線運動が、同ラック軸5の両端に連結されたタイロッド6を介して図示しないナックルに伝達されることにより、転舵輪7の舵角、即ち車両の進行方向が変更される。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of the invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, in the electric power steering apparatus (EPS) 1 of the present embodiment, a steering shaft 3 to which a steering 2 is fixed is connected to a rack shaft 5 via a rack and
また、EPS1は、操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する操舵力補助装置としてのEPSアクチュエータ10と、該EPSアクチュエータ10の作動を制御する制御手段としてのECU11とを備えている。
Further, the
本実施形態のEPSアクチュエータ10は、駆動源であるモータ12が減速機構13を介してコラムシャフト3aと駆動連結された所謂コラム型のEPSアクチュエータとして構成されている。尚、本実施形態では、モータ12には、ブラシ付の直流モータが採用されている。そして、EPSアクチュエータ10は、このモータ12の回転を減速してコラムシャフト3aに伝達することにより、そのモータトルクをアシスト力として操舵系に付与する構成となっている。
The
一方、ECU11には、トルクセンサ14及び車速センサ15が接続されている。尚、本実施形態では、ステアリングシャフト3を構成する上記コラムシャフト3aの途中にトーションバー17が設けられており、トルクセンサ14は、このトーションバー17の捩れ、即ち操舵系を伝達する操舵トルクに応じて、そのセンサ信号の出力レベルが変化するように構成されている。ECU11は、これらトルクセンサ14及び車速センサ15により検出される操舵トルクτ及び車速Vに基づいて、操舵系に付与すべきアシスト力(目標アシスト力)を演算する。そして、その目標アシスト力をEPSアクチュエータ10に発生させるべく、モータ12に対する駆動電力の供給を通じて、当該EPSアクチュエータ10の作動を制御する構成となっている(パワーアシスト制御)。
On the other hand, a
次に、本実施形態のEPSによるパワーアシスト制御の態様について説明する。
図2に示すように、ECU11は、モータ制御信号を出力するマイコン21と、そのモータ制御信号に基づいて、EPSアクチュエータ10の駆動源であるモータ12に駆動電力を供給する駆動回路22とを備えている。
Next, the aspect of the power assist control by EPS of this embodiment is demonstrated.
As shown in FIG. 2, the
尚、本実施形態の駆動回路22は、複数(4つ)のスイッチング素子(MOSFET)をブリッジ状に接続してなり、その対角に位置する各組のスイッチング素子が交互にオン/オフすることにより、印加電圧に基づく駆動電力を出力する周知の構成を有している。また、以下に示す各制御ブロックは、マイコン21が実行するコンピュータプログラムにより実現されるものである。そして、同マイコン21は、所定のサンプリング周期(検出周期)で各状態量を検出し、所定周期毎に以下の各制御ブロックに示される各演算処理を実行することにより、モータ制御信号を生成する。
The
詳述すると、マイコン21は、モータ12に対する電力供給の目標値、即ち目標アシスト力に対応する電流指令値I*を演算する電流指令値演算部25と、電流指令値演算部25により算出された電流指令値I*に基づいてモータ制御信号を出力するモータ制御信号出力部26とを備えている。
More specifically, the
電流指令値演算部25には、アシスト制御部27が設けられており、上記車速V及び操舵トルクτは、このアシスト制御部27に入力される。尚、本実施形態では、上記トルクセンサ14のセンサ信号に基づく検出信号としての操舵トルクτ_naは、位相補償制御部28に入力され、上記アシスト制御部27には、この位相補償制御部28において位相補償処理が施された後の操舵トルクτが入力される。そして、アシスト制御部27は、これら操舵トルクτ及び車速Vに基づいて、目標アシスト力に相当するアシスト制御量Ias*を演算する。
The current command value calculation unit 25 is provided with an assist control unit 27, and the vehicle speed V and the steering torque τ are input to the assist control unit 27. In this embodiment, the steering torque τ_na as a detection signal based on the sensor signal of the
具体的には、本実施形態のアシスト制御部27は、その操舵トルクτ(の絶対値)が大きいほど、また車速Vが遅いほど、より大きな値(絶対値)を有するアシスト制御量Ias*を演算する。そして、電流指令値演算部25は、このアシスト制御量Ias*に基づく電流指令値I*をモータ制御信号出力部26に出力する構成となっている。
Specifically, the assist control unit 27 of the present embodiment increases the assist control amount Ias * having a larger value (absolute value) as the steering torque τ (absolute value) is larger and the vehicle speed V is slower. Calculate. The current command value calculation unit 25 is configured to output a current command value I * based on the assist control amount Ias * to the motor control
一方、モータ制御信号出力部26には、その電流指令値I*とともに、電流センサ29により検出されたモータ12の実電流値Iが入力されるようになっている。そして、本実施形態のモータ制御信号出力部26は、その電流指令値I*に実電流値Iを追従させるべくフィードバック制御を実行することにより、モータ制御信号を生成し及び上記駆動回路22に出力する構成となっている。
On the other hand, the actual current value I of the
詳述すると、モータ制御信号出力部26において、電流指令値I*及び実電流値Iは、減算器30に入力され、この減算器30において演算された偏差ΔIは、更にF/B制御部31へと入力される。そして、F/B制御部31は、その偏差ΔI及びフィードバックゲインに基づいて、そのフィードバック制御(比例:P、積分:I)を実行する。
More specifically, in the motor control
具体的には、F/B制御部31は、偏差ΔIに比例ゲインKpを乗ずることにより得られる比例成分、及び偏差ΔIの積分値に積分ゲインKiを乗ずることにより得られる積分成分を加算することにより、電圧指令値V*を演算する。そして、この電圧指令値V*に基づいて、PWM変換部32がモータ制御信号を生成する。
Specifically, the F /
このようにして生成されたモータ制御信号は、マイコン21から駆動回路22へと出力され、同駆動回路22により当該モータ制御信号に基づく駆動電力がモータ12へと供給される。そして、その目標アシスト力に相当するモータトルクが発生することにより、当該目標アシスト力に対応するアシスト力が操舵系に付与されるようになっている。
The motor control signal generated in this way is output from the
(フィードバックゲイン可変制御)
次に、本実施形態のEPSにおけるフィードバックゲイン可変制御の態様について説明する。
(Feedback gain variable control)
Next, an aspect of feedback gain variable control in the EPS of the present embodiment will be described.
図2に示すように、本実施形態では、上記モータ制御信号出力部26には、F/Bゲイン演算部33が設けられており、上記F/B制御部31によるフィードバック制御は、このF/Bゲイン演算部33が演算する比例ゲインKp及び積分ゲインKiを用いて行なわれる。そして、本実施形態では、その比例ゲインKp及び積分ゲインKiを変更してフィードバック制御の応答性を変化させることにより、良好な操舵フィーリングを維持しつつ、駆動源であるモータ12の作動に伴う音や振動の発生を抑制して静粛性の向上を図る構成となっている。
As shown in FIG. 2, in the present embodiment, the motor control
詳述すると、本実施形態のマイコン21には、入力信号に含まれる特定の周波数成分を抽出する特定成分抽出手段としての特定成分抽出部35が設けられている。本実施形態では、この特定成分抽出部35には、位相補償制御部28において位相補償処理が施される前の検出信号としての操舵トルクτ_naが入力されるようになっている。また、本実施形態では、この特定成分抽出部35が抽出する特定の周波数成分として、モータ作動時にハウジングやケース等に振動(及び音)を発生させるような起振力を有した変動成分に対応する周波数成分が設定されている。そして、この起振力を有した特定の周波数成分としては、例えば、上記ハウジングやケース等、その振動の伝播経路に存在する各部材の共振周波数帯等が、これに該当する。
More specifically, the
更に、特定成分抽出部35は、その抽出された特定の周波数成分の強度を演算し、抽出信号Spとして上記F/Bゲイン演算部33に出力する。そして、本実施形態では、同F/Bゲイン演算部33が、その抽出信号Spが示す変動成分の強度(A)に応じた比例ゲインKp及び積分ゲインKiを演算することにより、モータ制御信号出力部26が実行するフィードバック制御の応答性が可変するようになっている。
Further, the specific
さらに詳述すると、図3のフローチャートに示すように、特定成分抽出部35は、検出信号としての操舵トルクτ_naを取得すると(ステップ101)、先ず、バンドパスフィルタ処理を実行することによりその起振力を有した変動成分に対応する特定の周波数成分を抽出する(ステップ102)。尚、このステップ102において用いるバンドパスフィルタの伝達関数は、次に示すような周知の(1)式に表される。
More specifically, as shown in the flowchart of FIG. 3, when the specific
尚、上記ステップ103において演算する当該周波数成分の強度を示すRMS値(√X(n):t=n)の演算は、次の(2)式を用いて行なわれる。
The RMS value (√X (n): t = n) indicating the intensity of the frequency component calculated in
一方、図4に示すように、本実施形態のF/Bゲイン演算部33は、比例ゲイン演算部37及び積分ゲイン演算部38を備えている。そして、上記比例ゲインKp及び積分ゲインKiは、その入力される抽出信号Spが示す変動成分の強度A、即ち上記特定成分抽出部35おいて抽出された「起振力を有した変動成分」の強度に基づいて、これら比例ゲイン演算部37及び積分ゲイン演算部38が演算する構成となっている。
On the other hand, as shown in FIG. 4, the F / B
詳述すると、本実施形態では、これら比例ゲイン演算部37及び積分ゲイン演算部38は、それぞれ、その対応する各フィードバックゲイン(Kp,Ki)と上記抽出信号Spに示される変動成分の強度Aとが関連付けられたマップ37a,38aを備えている。そして、比例ゲイン演算部37及び積分ゲイン演算部38は、上記のようにF/Bゲイン演算部33に入力される抽出信号Spに示される変動成分の強度Aを、そのマップ37a,38aに参照することにより、当該抽出信号Spに示される変動成分の強度Aに応じた比例ゲインKp及び積分ゲインKiを演算する。
More specifically, in the present embodiment, the proportional
具体的には、比例ゲイン演算部37に設けられたマップ37aにおいて、比例ゲインKpは、抽出信号Spに示される変動成分の強度A(の絶対値)が所定値A0以下である場合(|A|≦A0)には、所定値P0となるように設定されている(Kp=P0)。また、抽出信号Spに示される変動成分の強度Aが所定値A1以上である場合(|A|≧A1)には、比例ゲインKpは、上記所定値P0よりも小さな所定値P1となるように設定されている(Kp=P1、P1<P0)。そして、抽出信号Spに示される変動成分の強度Aが上記所定値A0よりも大きく所定値A1よりも小さい領域(A0<|A|<A1)においては、比例ゲインKpは、上記所定値P0と所定値P1との間で線形補間されるように、詳しくは当該所定値P0から所定値P1まで、抽出信号Spに示される変動成分の強度Aの増大に従って低下するように設定されている。
Specifically, in the
同様に、積分ゲイン演算部38に設けられたマップ38aにおいて、積分ゲインKiは、抽出信号Spに示される変動成分の強度A(の絶対値)が所定値A0以下である場合(|A|≦A0)には、所定値I0となるように設定されている(Ki=I0)。また、抽出信号Spに示される変動成分の強度Aが所定値A1以上である場合(|A|≧A1)には、積分ゲインKiは、上記所定値I0よりも小さな所定値I1となるように設定されている(Ki=I1、I1<I0)。そして、抽出信号Spに示される変動成分の強度Aが上記所定値A0よりも大きく所定値A1よりも小さい領域(A0<|A|<A1)においては、積分ゲインKiは、上記所定値I0と所定値I1との間で線形補間されるように、詳しくは当該所定値I0から所定値I1まで、抽出信号Spに示される変動成分の強度Aの増大に従って低下するように設定されている。
Similarly, in the
このように比例ゲインKp及び積分ゲインKiをそれぞれ変更することで、F/B制御部31の実行するフィードバック制御の応答性は、図5に示されるように変化する。即ち、抽出信号Spに示される変動成分の強度Aが小さな領域では(図4参照、|A|≦A0)、比例ゲインKp及び積分ゲインKiが高くなることで(Kp=P0,Ki=I0)、同図中、実線に示される波形L1のように、その応答性が高くなる。一方、抽出信号Spに示される変動成分の強度Aが大きな領域では(図4参照、|A|≧A1)、比例ゲインKp及び積分ゲインKiが低くなることで(Kp=P1,Ki=I1)、同図中、一点鎖線に示される波形L2のように、その応答性が低下する。
By changing the proportional gain Kp and the integral gain Ki in this way, the responsiveness of the feedback control executed by the F /
そして、本実施形態では、これにより、以下のような作用及び効果を得ることが可能となっている。
(1)即ち、ステアリング操作時、モータの作動により生ずる音や振動の問題は、そのトルク制御系に存在する変動成分を要因とした振動が伝播する際、その伝播経路を構成する各部材が共振することにより顕在化する。そして、その共振を生じさせるような起振力を有する周波数帯は、共振周波数帯として、予め把握することが可能である。
In this embodiment, the following actions and effects can be obtained.
(1) That is, the problem of sound and vibration caused by the operation of the motor during steering operation is that when vibrations caused by fluctuation components existing in the torque control system propagate, each member constituting the propagation path resonates. It becomes obvious by doing. A frequency band having an exciting force that causes the resonance can be grasped in advance as a resonance frequency band.
従って、上記構成のように、検出信号としての操舵トルクτ_naについて、その起振力を有した変動成分に対応する特定の周波数成分を抽出し、その周波数成分の強度に応じて、電流フィードバック制御の各ゲイン(Kp,Ki)を変更することにより、実際に「振動や異音が顕在化しやすい状況」を高精度に検知することができる。そして、これにより、当該フィードバック制御の応答性を基本的に高く設定して、振動や異音が顕在化しやすい状況にのみ、そのフィードバック制御の応答性を下げることができる。その結果、良好な操舵フィーリングを維持しつつ、その静粛性の向上を図ることができるようになる。 Therefore, as in the above configuration, for the steering torque τ_na as the detection signal, a specific frequency component corresponding to the fluctuation component having the excitation force is extracted, and current feedback control is performed according to the intensity of the frequency component. By changing each gain (Kp, Ki), it is possible to detect with high accuracy the “situation in which vibrations and abnormal noise are likely to be actual”. As a result, the responsiveness of the feedback control can be basically set high, and the responsiveness of the feedback control can be lowered only in a situation where vibrations and abnormal noises are easily manifested. As a result, it is possible to improve the quietness while maintaining a good steering feeling.
(2)抽出信号Spとして出力される変動成分の強度には、ローパスフィルタ処理が施される。これにより、頻繁に、その電流フィードバック制御の各ゲイン(Kp,Ki)が変更される状況を回避することができ、その結果、より良好な操舵フィーリングを実現することができる。 (2) The intensity of the fluctuation component output as the extraction signal Sp is subjected to low-pass filter processing. As a result, it is possible to avoid a situation in which each gain (Kp, Ki) of the current feedback control is frequently changed, and as a result, it is possible to realize a better steering feeling.
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、本発明を所謂コラム型のEPS1に具体化したが、本発明は、所謂ピニオン型やラックアシスト型のEPSに適用してもよい。
In addition, you may change the said embodiment as follows.
In the above embodiment, the present invention is embodied in a so-called
・上記実施形態では、本発明をブラシ付の直流モータを駆動源とするEPS1に具体化したが、ブラシレスモータを駆動源とするEPSに適用してもよい。
・上記実施形態では、バンドパスフィルタ処理を実行することにより、その起振力を有した変動成分に対応する特定の周波数成分を抽出することとした(図3参照、ステップ102)。しかし、これに限らず、例えば、その起振力を有する変動成分が複数の周波数帯に存在する場合、或いは、状況(モータ回転角速度等)に応じて、当該起振力を有する変動成分の周波数帯が変動する場合等には、ハイパスフィルタ処理を実行することにより、その変動成分に対応する特定の周波数成分を抽出するとよい。尚、この場合において用いるハイパスフィルタの伝達関数は、次に示すような周知の(3)式に表される。
In the above embodiment, the present invention is embodied in
In the above embodiment, the specific frequency component corresponding to the fluctuation component having the excitation force is extracted by executing the bandpass filter process (see FIG. 3, step 102). However, the present invention is not limited to this, for example, when the fluctuation component having the vibration force exists in a plurality of frequency bands, or depending on the situation (motor rotation angular velocity, etc.), the frequency of the fluctuation component having the vibration force When the band fluctuates, a specific frequency component corresponding to the fluctuation component may be extracted by executing a high-pass filter process. Note that the transfer function of the high-pass filter used in this case is represented by the following well-known expression (3).
・また、バンドパスフィルタ処理の前処理として、ハイパスフィルタ処理を実行してもよい。これにより、その他の不要なノイズを事前に除去することができる。
・上記実施形態では、F/B制御部31は、そのフィードバック制御として、比例制御及び成分制御(PI制御)を実行し、F/Bゲイン演算部33は、その比例ゲインKp及び積分ゲインKiを可変することとした。しかし、これに限らず、そのフィードバックゲインの変更については、比例ゲインKp及び積分ゲインKiの少なくとも何れか一方について行なう構成であればよい。更に、そのフィードバック制御として、微分制御を加えた所謂PID制御を実行する構成に具体化してもよく、この場合においてもまた、比例ゲイン及び積分ゲイン、並びに微分ゲインのうち少なくとも何れか一つについて行なう構成であればよい。
-Moreover, you may perform a high pass filter process as a pre-process of a band pass filter process. Thereby, other unnecessary noises can be removed in advance.
In the above embodiment, the F /
・上記実施形態では、抽出信号Spに示される変動成分の強度Aが上記所定値A0よりも大きく所定値A1よりも小さい領域(A0<|A|<A1)では、各フィードバックゲイン(Kp,Ki)は、抽出信号Spに示される変動成分の強度Aの増大に従って低減されることとした。しかし、これに限らず、所定の閾値を境に、高応答側の値(P0,I0)と低応答側の値(I1,P1)とを切り替える構成としてもよい。また、特別な閾値を設けることなく、変動成分の強度Aの増大に従って、各フィードバックゲインを低減する構成としてもよい。そして、その低減方法についても、連続的に漸次低減してもよく、ステップ状に低減してもよい。 In the above embodiment, in the region where the intensity A of the fluctuation component indicated by the extraction signal Sp is larger than the predetermined value A0 and smaller than the predetermined value A1 (A0 <| A | <A1), each feedback gain (Kp, Ki) ) Is reduced as the intensity A of the fluctuation component indicated in the extraction signal Sp increases. However, the present invention is not limited to this, and the high response side values (P0, I0) and the low response side values (I1, P1) may be switched with a predetermined threshold as a boundary. Moreover, it is good also as a structure which reduces each feedback gain according to the increase in the intensity | strength A of a fluctuation component, without providing a special threshold value. And also about the reduction method, you may reduce continuously and gradually and may reduce in steps.
・上記実施形態では、検出信号としての操舵トルクτ_naを「起振力を有した変動成分を含む信号」として、その変動成分に対応する特定の周波数成分を抽出し、当該周波数成分の強度に基づいて、そのフィードバックゲインを変更することとした。しかし、これに限らず、位相補償制御部28による位相補償処理後の操舵トルクτ(図2参照)を「起振力を有した変動成分を含む信号」としてもよい。尚、この場合における操舵トルクτの位置づけは、瞬間値ではなく、連続的な検出信号であることはいうまでもない。
In the above embodiment, the steering torque τ_na as the detection signal is set as “a signal including a fluctuation component having an excitation force”, a specific frequency component corresponding to the fluctuation component is extracted, and based on the intensity of the frequency component Therefore, it was decided to change the feedback gain. However, the present invention is not limited to this, and the steering torque τ (see FIG. 2) after the phase compensation processing by the phase
・また、その「起振力を有した変動成分を含む信号」として、例えば、図6に示すように、モータ12の実電流値Iの検出信号を用いる、或いは図7に示すように、上記目標アシスト力に対応した電流指令値I*を示す指令信号を用いる構成としてもよい。
Further, as the “signal including a fluctuation component having an oscillating force”, for example, a detection signal of the actual current value I of the
即ち、モータトルクの変動(トルクリップル)は、主に、そのモータ電流の変動成分に由来する。従って、その実電流値Iの検出信号を用いても上記実施形態と同様の効果を得ることができる。また、目標アシスト力は、操舵トルクτ(τ_na)に基づき演算されるため、その目標アシスト力に対応する電流指令値I*(を示す指令信号)もまた、当然に、検出信号としての操舵トルクτの変動成分が反映される。従って、このような構成としても上記実施形態と同様の効果を得ることができる。 That is, the motor torque fluctuation (torque ripple) is mainly derived from the fluctuation component of the motor current. Therefore, even if the detection signal of the actual current value I is used, the same effect as in the above embodiment can be obtained. In addition, since the target assist force is calculated based on the steering torque τ (τ_na), the current command value I * (the command signal indicating the target assist force) corresponding to the target assist force is naturally also the steering torque as the detection signal. The fluctuation component of τ is reflected. Therefore, even with such a configuration, it is possible to obtain the same effect as the above embodiment.
・更に、図8に示すように、電圧センサ39によりモータ12の端子間電圧Vmを検出し、当該端子間電圧Vmの検出信号を「起振力を有した変動成分を含む信号」としてもよい。即ち、駆動回路22が供給するモータ電流が変動することで、モータ12の端子間電圧Vmも変動する。従って、このような構成としても上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
Further, as shown in FIG. 8, the voltage sensor 39 detects the voltage Vm between the terminals of the
1…電動パワーステアリング装置(EPS)、2…ステアリング、3…ステアリングシャフト、10…EPSアクチュエータ、11…ECU、12…モータ、14…トルクセンサ、21…マイコン、22…駆動回路、25…電流指令値演算部、26…モータ制御信号出力部、27…アシスト制御部、28…位相補償制御部、29…電流センサ、31…F/B制御部、33…F/Bゲイン演算部、35…特定成分抽出部、37…比例ゲイン演算部、37a…マップ、38…積分ゲイン演算部、38a…マップ、39…電圧センサ、I…実電流値、I*…電流指令値、ΔI…偏差、Ias*…アシスト制御量、τ,τ_na…操舵トルク、Sp…抽出信号、A…強度、A0,A1…所定値、Kp…比例ゲイン、P0,P1…所定値、Ki…積分ゲイン、I0,I1…所定値、Vm…端子間電圧。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
起振力を有した変動成分を含む信号から該変動成分に対応する特定の周波数成分を抽出する特定成分抽出手段を備え、
前記制御手段は、抽出された前記周波数成分の強度に応じて、前記フィードバック制御の応答性を下げるべく該フィードバック制御のゲインを変更すること、
を特徴とする電動パワーステアリング装置。 A steering force assisting device for applying an assisting force for assisting a steering operation to a steering system using a motor as a driving source, and a control means for controlling the operation of the steering force assisting device through supply of driving power to the motor; The control means calculates a target assist force to be generated by the steering force assisting device based on a steering torque transmitted through the steering system, and causes an actual current value to follow a current command value corresponding to the target assist force. In the electric power steering apparatus that executes feedback control,
A specific component extracting means for extracting a specific frequency component corresponding to the fluctuation component from a signal including the fluctuation component having an excitation force;
The control means changes the gain of the feedback control to reduce the responsiveness of the feedback control according to the intensity of the extracted frequency component;
An electric power steering device.
前記制御手段は、抽出された前記周波数成分の強度が所定の閾値以上である場合に、前記ゲインを変更すること、を特徴とする電動パワーステアリング装置。 The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein
The electric power steering apparatus, wherein the control means changes the gain when the intensity of the extracted frequency component is equal to or greater than a predetermined threshold.
前記起振力を有した変動成分を含む信号は、前記操舵トルクの検出信号であること、
を特徴とする電動パワーステアリング装置。 In the electric power steering device according to claim 1 or 2,
The signal including the fluctuation component having the vibration force is a detection signal of the steering torque;
An electric power steering device.
前記起振力を有した変動成分を含む信号は、前記実電流値の検出信号であること、
を特徴とする電動パワーステアリング装置。 In the electric power steering device according to claim 1 or 2,
The signal including the fluctuation component having the excitation force is a detection signal of the actual current value,
An electric power steering device.
前記起振力を有した変動成分を含む信号は、前記電流指令値を示す指令信号であること、を特徴とする電動パワーステアリング装置。 In the electric power steering device according to claim 1 or 2,
The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the signal including the fluctuation component having the excitation force is a command signal indicating the current command value.
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