JP2022037344A - ステアリング制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】サーボ制御器400は、目標操舵トルクTs*と操舵トルクTsとの差分である操舵トルク偏差ΔTsを処理対象入力として、処理対象入力の微分に基づき微分制御トルク成分を演算する微分制御トルク成分演算部50を有する。微分制御トルク成分演算部50は、「操舵トルク偏差ΔTs(処理対象入力)の変化が相対的に大きいとき、カットオフ周波数が相対的に高い操舵トルク偏差微分信号(処理対象微分信号)の寄与度が相対的に高く」なり、「操舵トルク偏差ΔTs(処理対象入力)の変化が相対的に小さいとき、カットオフ周波数が相対的に低い操舵トルク偏差微分信号(処理対象微分信号)の寄与度が相対的に高く」なるように、微分制御トルク成分を演算する。
【選択図】 図3
Description
図1に示すように、電動パワーステアリングシステム1は、モータ80の駆動トルクにより、ドライバによるハンドル91の操作をアシストするシステムである。ステアリングシャフト92の一端にはハンドル91が固定されており、ステアリングシャフト92の他端側にはインターミディエイトシャフト93が設けられている。ステアリングシャフト92とインターミディエイトシャフト93とは、トルクセンサ94のトーションバーにより接続されており、これらにより操舵軸95が構成される。トルクセンサ94は、トーションバーの捩れ角に基づいて操舵トルクTsを検出する。
次に、本実施形態のECU10の具体的な構成について説明する。図2~図4には第1及び第2実施形態に共通する構成例を示す。図2に示す構成例のECU10は、推定負荷演算部20、目標操舵トルク演算部30、偏差算出器39、サーボ制御器400、及び、電流フィードバック(図中「FB」)部70等を備える。
図3に、第1、第2実施形態のサーボ制御器400の構成例を示す。この構成例のサーボ制御器400は、一般的なPID制御器410及び累積演算部490を含む。PID制御器410における微分制御トルク成分演算部50以外の構成は、概ね特許文献2の図4の構成と同様であり、PID演算の数式等は特許文献2に参照される。離散値の微分演算における「疑似微分」は、連続系の伝達関数でいうと(s/(τs+1)2)(ただし、s:ラプラス演算子、τ:時定数)の演算に該当する。
図5~図7を参照し、第1実施形態の微分制御トルク成分演算部の構成について説明する。図5に示すように、第1実施形態の微分制御トルク成分演算部50は、並列に設けられた第1、第2の微分演算部と、加重加算器58とを備える。なお、図5に破線で示す変形例の構成は後で補足するものとし、基本例に関しては破線部を無視して説明する。
次に図15、図16を参照し、第2実施形態の微分制御トルク成分演算部の構成について説明する。第2実施形態の微分制御トルク成分演算部60は、処理対象入力である操舵トルク偏差ΔTsの変化率が大きいときほどカットオフ周波数が高くなるように設定されたフィルタにより操舵トルク偏差微分信号D(ΔTs)を処理して微分制御トルク成分を演算する。この例では、相対的に高いカットオフ周波数を350Hzとし、相対的に低いカットオフ周波数を50Hzとする。
次に図17を参照し、第3実施形態の構成について説明する。第3実施形態のサーボ制御器400は、図3に示す第1実施形態の一般的なPID制御器410に代えて、微分先行型のPID制御器415を備える。微分先行型PID制御は、改良型のPID制御の一種であり、目標値が急変したとき、微分によって出力が極めて大きな値になってしまうことを防ぐために、微分の入力として操舵トルク偏差ΔTsでなく、制御量である操舵トルクTsを接続するものである。
本発明のステアリング制御装置は、電動パワーステアリングシステムに限らず、特許文献2の図11に開示されるように、ハンドルと操舵輪とが機械的に分離したステアバイワイヤシステムの反力制御装置に適用されてもよい。その場合、サーボ制御器では、反力検出装置で検出された操舵トルクTsが、タイヤ転舵装置で演算される負荷や転舵角に応じて演算された目標操舵トルクTs*に追従するように制御される。
400・・・サーボ制御器、
50、505、60、605・・・微分制御トルク成分演算部、
80 ・・・モータ。
Claims (5)
- 操舵トルク(Ts)を目標操舵トルク(Ts*)に追従させるように、サーボ制御器(400)によりモータ(80)の出力指令(Tb*)を演算するステアリング制御装置であって、
前記サーボ制御器は、目標操舵トルクと操舵トルクとの差分である操舵トルク偏差(ΔTs)、又は、操舵トルクを処理対象入力として、前記処理対象入力の微分に基づき微分制御トルク成分を演算する微分制御トルク成分演算部(50、505、60、605)を有し、
前記処理対象入力を微分し、所定のカットオフ周波数以上の高周波成分を遮断するフィルタで処理した信号を処理対象微分信号とすると、
前記微分制御トルク成分演算部は、
前記処理対象入力の変化が相対的に大きいとき、カットオフ周波数が相対的に高い前記処理対象微分信号の寄与度が相対的に高くなり、
前記処理対象入力の変化が相対的に小さいとき、カットオフ周波数が相対的に低い前記処理対象微分信号の寄与度が相対的に高くなるように、前記微分制御トルク成分を演算するステアリング制御装置。 - 前記微分制御トルク成分演算部(50、505)は、
カットオフ周波数が異なる複数のフィルタで処理された前記処理対象微分信号を加重加算して、前記微分制御トルク成分を演算するものであって、
カットオフ周波数が相対的に高い前記処理対象微分信号の寄与度を、前記処理対象微分信号の振幅の絶対値が相対的に大きい帯域で相対的に高くし、
カットオフ周波数が相対的に低い前記処理対象微分信号の寄与度を、前記処理対象微分信号の振幅の絶対値が相対的に小さい帯域で相対的に高くする請求項1に記載のステアリング制御装置。 - 前記微分制御トルク成分演算部は、
第1カットオフ周波数(fco1)以上の高周波成分が遮断された前記処理対象微分信号が入力され、前記処理対象微分信号の振幅の絶対値が相対的に小さい小振幅域を不感帯とし、振幅の絶対値が相対的に大きい大振幅域では、入力に応じた前記処理対象微分信号を出力する第1微分不感帯処理器(541)と、
前記第1カットオフ周波数より低い第2カットオフ周波数(fco2)以上の高周波成分が遮断された前記処理対象微分信号が入力され、前記大振幅域を不感帯とし、前記小振幅域では、入力に応じた前記処理対象微分信号を出力する第2微分不感帯処理器(542)と、
前記第1微分不感帯処理器の出力に第1微分ゲイン(Kd1)を乗じた値、もしくは、第1微分ゲインが乗算された前記処理対象入力に基づく前記処理対象微分信号を入力とする前記第1微分不感帯処理器の出力と、前記第2微分不感帯処理器の出力に第2微分ゲイン(Kd2)を乗じた値、もしくは、第2微分ゲインが乗算された前記処理対象入力に基づく前記処理対象微分信号を入力とする前記第2微分不感帯処理器の出力と、を加算して前記微分制御トルク成分を算出する加重加算器(58)と、
を有する請求項2に記載のステアリング制御装置。 - 前記微分制御トルク成分演算部(60、605)は、
前記処理対象入力の変化率が大きいときほどカットオフ周波数が高くなるように設定されたフィルタにより前記処理対象微分信号を処理して前記微分制御トルク成分を演算する請求項1に記載のステアリング制御装置。 - 前記微分制御トルク成分演算部は、
前記処理対象入力の変化率を演算する変化率演算部(61)と、
前記処理対象入力の変化率が大きいほど、前記処理対象微分信号の演算に用いるカットオフ周波数が高くなるようフィルタ定数を演算するフィルタ定数演算部(62)と、
前記フィルタ定数に基づいて前記処理対象微分信号を演算する処理対象疑似微分部(63)と、
前記処理対象疑似微分部が出力した処理対象微分信号、又は、前記処理対象疑似微分部に入力される前記処理対象入力に微分ゲイン(Kd)を乗じる微分ゲイン処理部(64)と、
を有する請求項4に記載のステアリング制御装置。
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