JP2914477B2 - Electric power steering device - Google Patents
Electric power steering deviceInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、電動機の動力を操舵
補助力としてステアリング系に直接作用させ、ドライバ
の操舵力の軽減を図る電動パワーステアリング装置に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric power steering apparatus in which the power of an electric motor is directly applied to a steering system as a steering assist force to reduce the steering force of a driver.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の電動パワーステアリング装置にお
いて、操舵トルクセンサが検出する操舵トルクと車速セ
ンサが検出する車速に基づいて目標電流を設定して電動
機を駆動するとともに、目標電流と電動機に実際に流れ
る電動機電流との偏差を比例・積分制御手段（ＰＩ制
御）、または比例・積分・微分制御手段（ＰＩＤ制御）
を介して位相遅れならびに偏差を補償するように構成さ
れたものは知られている。2. Description of the Related Art In a conventional electric power steering apparatus, a motor is driven by setting a target current based on a steering torque detected by a steering torque sensor and a vehicle speed detected by a vehicle speed sensor. Proportional / integral control means (PI control) or proportional / integral / differential control means (PID control)
It is known to compensate for phase lags as well as deviations via the.
【０００３】図７に従来の電動パワーステアリング装置
の全体構成図、図８に従来の電動パワーステアリング装
置の要部ブロック構成図を示す。図７において、電動パ
ワーステアリング装置１は、ステアリングホイール２、
ステアリング軸３、ハイポイドギア４、ピニオン５ａお
よびラック軸５ｂなどからなるラック＆ピニオン機構
５、タイロッド６、操向車輪の前輪７、操舵補助力を発
生する電動機８、ステアリングホイール２に作用する操
舵トルクを検出して操舵トルクに対応した電気信号に変
換された操舵トルク信号Ｔを出力する操舵トルクセンサ
１０、車速を検出して車速に対応した電気信号に変換さ
れた車速信号Ｖを出力する車速センサ１１、操舵トルク
信号Ｔおよび車速信号Ｖに基づいて電動機８を駆動、制
御する制御手段１２、電動機駆動手段１３、電動機電流
検出手段１４を備える。FIG. 7 is an overall configuration diagram of a conventional electric power steering device, and FIG. 8 is a block diagram of a main part of the conventional electric power steering device. In FIG. 7, an electric power steering device 1 includes a steering wheel 2,
A rack and pinion mechanism 5 including a steering shaft 3, a hypoid gear 4, a pinion 5a and a rack shaft 5b, a tie rod 6, a front wheel 7 of a steered wheel, an electric motor 8 for generating a steering assist force, and a steering torque acting on the steering wheel 2. A steering torque sensor 10 for detecting and outputting a steering torque signal T converted to an electric signal corresponding to the steering torque, and a vehicle speed sensor 11 for detecting a vehicle speed and outputting a vehicle speed signal V converted to an electric signal corresponding to the vehicle speed Control means 12 for driving and controlling the electric motor 8 based on the steering torque signal T and the vehicle speed signal V, an electric motor driving means 13, and an electric motor current detecting means 14.
【０００４】ステアリングホイール２を操舵すると、ス
テアリング軸３に設けられた操舵トルクセンサ１０が操
舵トルクを検出して対応する電気信号に変換し、操舵ト
ルク信号Ｔを制御手段１２に送る。また、ステアリング
軸３に加えられる回転は、ラック＆ピニオン機構５を介
してピニオン５ａの回転力をラック軸５ｂの軸方向の直
線運動に変換され、タイロッド６を介して前輪７の操向
を変化させる。When the steering wheel 2 is steered, a steering torque sensor 10 provided on the steering shaft 3 detects the steering torque, converts it into a corresponding electric signal, and sends a steering torque signal T to the control means 12. In addition, the rotation applied to the steering shaft 3 converts the rotational force of the pinion 5 a into a linear motion in the axial direction of the rack shaft 5 b via the rack & pinion mechanism 5, and changes the steering of the front wheel 7 via the tie rod 6. Let it.
【０００５】一方、車速センサ１１は、車両の車速を検
出して対応する電気信号に変換し、車速信号Ｖを制御装
置１２に送る。制御手段１２は、操舵トルク信号Ｔおよ
び車速信号Ｖに基づいて電動機駆動手段１３に電動機制
御電圧ＶOを供給し、電動機駆動手段１３は電動機制御
電圧ＶOに対応した電動機電圧ＶMを供給して電動機８を
駆動する。On the other hand, a vehicle speed sensor 11 detects the vehicle speed of the vehicle, converts it into a corresponding electric signal, and sends a vehicle speed signal V to a control device 12. The control means 12 supplies a motor control voltage V O to the motor drive means 13 based on the steering torque signal T and the vehicle speed signal V, and the motor drive means 13 supplies a motor voltage V M corresponding to the motor control voltage V O. To drive the electric motor 8.
【０００６】電動機電圧ＶMにより駆動された電動機８
は、ハイポイドギア４を介して操舵補助力をステアリン
グ系に作用させ、ステアリングホイール２に加えられる
操舵力の軽減を図るよう構成されている。[0006] The motor voltage V M by the driven electric motor 8
Is configured to apply a steering assist force to the steering system via the hypoid gear 4 to reduce the steering force applied to the steering wheel 2.
【０００７】図８において、電動パワーステアリング装
置１の制御手段１２は、操舵トルクセンサ１０からの操
舵トルク信号Ｔおよび車速センサ１１からの車速信号Ｖ
に基づいて図９示す車速信号Ｖをパラメータとした操舵
トルク（Ｔ）―目標電流（ＩMS）特性図（テーブル１）
の目標電流ＩMSに変換する目標電流設定手段１５、目標
電流ＩMSと電動機電流ＩMの高周波成分をフィルタリン
グした帰還電流ＩMOの偏差ΔＩを演算する減算器１６、
偏差ΔＩを比例・積分補償し、電動機駆動手段１３を制
御する電動機制御電圧ＶOを発生する比例・積分（Ｐ
Ｉ）制御手段を備えた駆動制御手段１７、電動機電流検
出手段１４からの電動機検出電流ＩMDの高周波成分を除
去するローパスフィルタ１８を備える。In FIG. 8, a control means 12 of the electric power steering apparatus 1 includes a steering torque signal T from a steering torque sensor 10 and a vehicle speed signal V from a vehicle speed sensor 11.
Torque (T) -target current ( IMS ) characteristic diagram (Table 1) with vehicle speed signal V shown in FIG.
Of the target current I target current setting unit 15 for converting the MS, the target current I MS and motor current I M subtracter 16 for calculating a deviation ΔI of the feedback current I MO of filtering high frequency components of,
Proportional / integral compensation of the deviation ΔI to generate a motor control voltage V O for controlling the motor driving means 13 (P
I) A drive control means 17 having a control means, and a low-pass filter 18 for removing a high frequency component of the motor detection current IMD from the motor current detection means 14 are provided.
【０００８】駆動制御手段１７の比例・積分（ＰＩ）制
御手段は、比例要素（Ｐ：ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ）およ
び積分要素（Ｉ：ｉｎｔｅｇｒａｌ）を備え、その伝達
関数Ｆ（ｊω）のゲインＧと位相角θは図１１に示すボ
ード線図で表わされる。図１１において、操舵回転速度
に対応した角周波数ωが低い領域では位相遅（θ＝−９
０度）れはあるが、ゲインＧ（２０ｌｏｇＧ）は大幅に
改善でき、一方角周波数ωが高い領域ではゲインＧ（２
０ｌｏｇＧ）は低いが、位相遅れは大幅に改善できるこ
とが知られている。The proportional / integral (PI) control means of the drive control means 17 includes a proportional element (P: proportion) and an integral element (I: integral), and has a gain G and a phase angle θ of a transfer function F (jω). Is represented by the Bode diagram shown in FIG. In FIG. 11, in a region where the angular frequency ω corresponding to the steering rotation speed is low, the phase is retarded (θ = −9).
0 degree), the gain G (20 logG) can be greatly improved, while in the region where the angular frequency ω is high, the gain G (2logG)
0logG) is low, but it is known that the phase lag can be greatly improved.
【０００９】ローパスフィルタ１８は、例えば図１０に
示す一次のＣＲ（抵抗、コンデンサ）ローパスフィルタ
で構成し、カットオフ角周波数ωca｛＝１／（Ｃ×
Ｒ）｝以上の周波数において、オクターブ６ｄＢの減衰
量で高周波成分を除去することにより、操舵に影響を与
えず高い角周波数の帯域に含まれるノイズや高帯域のゲ
インを低減するよう構成されている。The low-pass filter 18 is composed of, for example, a primary CR (resistor, capacitor) low-pass filter shown in FIG. 10 and has a cutoff angular frequency ω ca ｛= 1 / (C ×
R) At frequencies equal to or higher than｝, elimination of high-frequency components with an attenuation of 6 dB per octave reduces noise and high-band gain contained in a high angular frequency band without affecting steering. .
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】前述した従来の電動パ
ワーステアリング装置は、角周波数ωが低い領域ではゲ
インＧを大幅に改善し、角周波数ωが高い領域では位相
遅れを大幅に改善できるメリットはあるが、充分な操舵
補助力が必要とされる場合には駆動制御手段のゲインが
高く、ローパスフィルタを用いても操舵補助力の制御に
必要な角周波数ωよりも高い帯域の角周波数ωのゲイン
が比較的大きいため、この角周波数帯域の高周波ノイズ
成分が充分に低減されず、高周波ノイズ成分が含まれた
電動機電圧ＶMで電動機が駆動され、ノイズ周波数成分
に起因した雑音が発生してしまう課題がある。The conventional electric power steering apparatus described above has a merit that the gain G can be greatly improved in a region where the angular frequency ω is low, and the phase lag can be largely improved in a region where the angular frequency ω is high. However, when sufficient steering assist force is required, the gain of the drive control means is high, and even when a low-pass filter is used, the angular frequency ω of the band higher than the angular frequency ω necessary for controlling the steering assist force is increased. since the gain is relatively large, is not high-frequency noise component is sufficiently reduced in the angular frequency range, high frequency noise electric motor component is included voltage V M at the electric motor is driven, noise caused by the noise frequency component is generated There is a problem.
【００１１】この発明はこのような課題を解決するため
なされたもので、その目的はノイズに起因する雑音の発
生を抑制し、最適な操舵フィーリングが得られる電動パ
ワーステアリング装置を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide an electric power steering apparatus capable of suppressing generation of noise due to noise and obtaining an optimum steering feeling. is there.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
この発明に係る電動パワーステアリング装置の制御手段
は、偏差決定手段と駆動制御手段との間に、偏差信号の
信号レベルが小さい場合は小さなゲインを設定し、偏差
信号の信号レベルが大きい場合には大きなゲインを設定
するゲイン変換手段を備えたことを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems, the control means of the electric power steering apparatus according to the present invention is arranged such that, when the signal level of the deviation signal is small between the deviation determination means and the drive control means, A gain conversion means for setting a gain and setting a large gain when the signal level of the deviation signal is large is provided.
【００１３】また、この発明に係る電動パワーステアリ
ング装置の制御手段は、偏差決定手段が出力する偏差信
号の信号レベルに基づいて駆動制御手段の比例要素と積
分要素の係数のうち、少なくとも一方を変更する要素係
数変更手段を備えたことを特徴とする。Further, the control means of the electric power steering apparatus according to the present invention changes at least one of the coefficient of the proportional element and the coefficient of the integral element of the drive control means based on the signal level of the deviation signal output from the deviation determination means. It is characterized by comprising an element coefficient changing means for performing the above.
【００１４】[0014]
【作用】この発明に係る電動パワーステアリング装置
は、制御手段の偏差決定手段と駆動制御手段との間にゲ
イン変換手段を備え、偏差信号の信号レベルが小さい場
合は小さなゲインを設定し、偏差信号の信号レベルが大
きい場合には大きなゲインを設定するので、偏差信号の
信号レベルに対応した感度で電動機を駆動することがで
きる。The electric power steering apparatus according to the present invention includes gain conversion means between the deviation determination means of the control means and the drive control means, and sets a small gain when the signal level of the deviation signal is low, When the signal level is large, a large gain is set, so that the motor can be driven with a sensitivity corresponding to the signal level of the deviation signal.
【００１５】また、この発明に係る電動パワーステアリ
ング装置は、制御手段に要素係数変更手段を備え、偏差
信号の信号レベルに基づいて駆動制御手段の比例要素と
積分要素の係数のうち、少なくとも一方を変更可能とし
たので、偏差信号の信号レベルに対応した感度で電動機
を駆動することができる。Further, the electric power steering apparatus according to the present invention includes an element coefficient changing means in the control means, and at least one of a coefficient of a proportional element and a coefficient of an integral element of the drive control means is determined based on a signal level of the deviation signal. Since the change is possible, the motor can be driven with a sensitivity corresponding to the signal level of the deviation signal.
【００１６】[0016]
【実施例】以下、この発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。図１は請求項１に係る電動パワーステアリ
ング装置の制御系要部ブロック構成図である。図１にお
いて、制御手段２０は、偏差信号ΔＩを決定する偏差決
定手段１６と、例えばＰＩＤ制御手段を備えた駆動制御
手段１７との間に、駆動制御手段１７に供給する偏差信
号ΔＩのゲインＧSを変更し、ゲインＧS倍の信号ΔＩ
（ＧS×ΔＩ）を発生するゲイン変換手段２１を備えた
点が図８の制御手段１２と基本的に異なる。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a block diagram of a main part of a control system of the electric power steering apparatus according to the first embodiment. In FIG. 1, a control means 20 is provided between a deviation determination means 16 for determining a deviation signal ΔI and a drive control means 17 provided with, for example, a PID control means. S is changed and the signal ΔI of the gain G S times is changed.
Point having a (G S × ΔI) gain conversion means 21 for generating a different fundamentally control means 12 in FIG. 8.
【００１７】制御手段２０はマイクロプロセッサを基本
に構成し、目標電流設定手段１５、偏差決定手段１６、
ゲイン変換手段２１、駆動制御手段１７、ローパスフィ
ルタ１８を備える。目標電流設定手段１５は、ＲＯＭ等
のメモリに予め設計値や実験値に基づいて設定した、車
速信号Ｖをパラメータとした操舵トルク（Ｔ）―目標電
流（ＩMS）特性（図９のテーブル１参照）から操舵トル
クＴおよび車速Ｖに対応した目標電流ＩMSを選択し、偏
差決定手段１６のプラス（＋）端子に出力する。The control means 20 is basically composed of a microprocessor, and includes a target current setting means 15, a deviation determining means 16,
It comprises a gain conversion means 21, a drive control means 17, and a low-pass filter 18. The target current setting means 15 is a steering torque (T) -target current ( IMS ) characteristic using a vehicle speed signal V as a parameter, which is set in advance in a memory such as a ROM based on design values and experimental values (Table 1 in FIG. 9). select a target current I MS corresponding to the reference) the steering torque T and vehicle speed V, the output to the positive (+) terminal of the deviation determining means 16.
【００１８】偏差決定手段１６は減算器やソフト処理の
減算手段で構成し、目標電流設定手段１５で選択された
目標電流ＩMSとローパスフィルタ１８からの帰還電流Ｉ
MOの偏差（ＩMS−ＩMO）を演算し、偏差信号ΔＩをゲイ
ン変換手段２１に提供する。The deviation determining means 16 is constituted by a subtractor or software processing of the subtraction means, the feedback current I from the target current setting target current selected by means 15 I MS and the low-pass filter 18
It calculates the MO deviation (I MS -I MO), provides a deviation signal ΔI to the gain converter 21.
【００１９】ゲイン変換手段２１は、偏差決定手段１６
が出力する偏差信号ΔＩの信号レベルに対応して複数の
ゲインＧSを発生するよう構成し、偏差信号ΔＩの信号
レベルの大きさに対応した複数のゲインＧSの出力（ＧS
×ΔＩ）を駆動制御手段１７に提供する。The gain converting means 21 includes a deviation determining means 16
There in response to the signal level of the deviation signal [Delta] it to is output configured to generate a plurality of gain G S, outputs of the plurality of gains G S corresponding to the magnitude of the signal level of the deviation signal [Delta] I (G S
× ΔI) to the drive control means 17.
【００２０】図２は請求項１に係る電動パワーステアリ
ング装置のゲイン変換手段の要部ブロック図構成であ
り、ゲイン変換手段２１は、偏差信号―ゲイン変換部２
２、ゲイン記憶部２３を備える。なお、ゲイン変換手段
２１はマイクロプロセッサを用いてディジタル的に処理
したり、ディジタル回路で構成した例を示す。FIG. 2 is a block diagram of the main part of the gain conversion means of the electric power steering apparatus according to the first embodiment.
2. It has a gain storage unit 23. Here, the gain conversion means 21 is an example in which digital processing is performed using a microprocessor or a digital circuit is used.
【００２１】図２において、偏差信号―ゲイン変換部２
２は、偏差決定手段１６から提供される目標電流ＩMSと
帰還電流ＩMOの偏差信号ΔＩ（＝ＩMS−ＩMO）を取込
み、偏差信号ΔＩをゲイン記憶部２３に送り、ゲイン記
憶部２３から偏差信号ΔＩに対応したゲインＧSを読み
出してゲインＧSと偏差信号ΔＩの乗算を実行し、ＧS倍
の偏差信号ΔＩ（ＧS×ΔＩ）をＰＩＤ制御手段１７
（駆動制御手段１７）に出力する。In FIG. 2, the deviation signal-gain conversion unit 2
2 sends the deviation signal ΔI between the target current I MS and the feedback current I MO supplied from the deviation determining means 16 (= I MS -I MO) uptake, the deviation signal ΔI gain storage section 23, a gain storage section 23 after reading a gain G S corresponding to the deviation signal [Delta] I and performs multiplication of the gain G S and deviation signal [Delta] I, G S times the deviation signal ΔI (G S × ΔI) a PID control means 17
(Drive control means 17).
【００２２】ゲイン記憶部２３はＲＯＭ等のメモリで構
成し、予め設計値や実験値に基づいて設定された偏差信
号ΔＩとゲインＧSの対応データを記憶しておき、偏差
信号ΔＩが供給された場合には偏差信号ΔＩに対応した
ゲインＧSを偏差信号―ゲイン変換部２２に供給する。The gain storage unit 23 is composed of a memory such as a ROM, and stores data corresponding to the deviation signal ΔI and the gain G S which are set in advance based on design values and experimental values, and receives the deviation signal ΔI. and supplies the gain conversion section 22 - the gain G S corresponding to the deviation signal ΔI deviation signal when the.
【００２３】図３に偏差信号ΔＩの信号レベルに対応し
たゲインＧSの一実施例特性図を示す。例えば、偏差信
号ΔＩが正の値で、０からΔＩ1まではゲインＧS1に設
定し、偏差信号ΔＩがΔＩ1を超えてΔＩ2まではゲイン
ＧS2に設定し、偏差信号ΔＩがΔＩ2を超えてΔＩ3まで
の場合にはゲインＧS3に設定する。一方、偏差信号ΔＩ
が負の値であっても、偏差信号ΔＩの絶対値が正の偏差
信号ΔＩと同じ場合には同一のゲインＧSを出力するよ
うデータを設定する。FIG. 3 is a characteristic diagram of an embodiment of the gain G S corresponding to the signal level of the deviation signal ΔI. For example, in deviation signal [Delta] I is a positive value, and set the gain G S1 is from 0 to [Delta] I 1, the deviation signal [Delta] I until [Delta] I 2 exceeds the [Delta] I 1 is set to the gain G S2, the deviation signal [Delta] I is [Delta] I 2 In the case of exceeding ΔI 3 and exceeding ΔI 3 , the gain is set to G S3 . On the other hand, the deviation signal ΔI
Is set to output the same gain G S when the absolute value of the deviation signal ΔI is the same as the positive deviation signal ΔI even if is a negative value.
【００２４】ゲインＧSは偏差信号ΔＩが大きくなる
（ΔＩ1からΔＩ3）につれて大きくなる（ＧS1から
ＧS3）よう設定したので、例えば、急激な操舵をした場
合は、偏差信号ΔＩが大きくなり、ゲインＧSも大きく
設定して大きな偏差信号ＧS×ΔＩをＰＩＤ制御手段１
７に供給し、ＰＩＤ制御手段１７は偏差信号ＧS×ΔＩ
を電圧に変換した後、ＰＩＤ補償を施して電動機制御電
圧ＶOを出力し、電動機駆動手段１３を介して大きな電
動機電圧ＶMで電動機８を駆動して大きな操舵補助力を
ステアリング系に与えるが、電動機電圧ＶMが大きくな
ると帰還電流ＩMOも大きくなり、偏差信号ΔＩが速やか
に小さな値となってゲインＧSも小さくなるため、緩や
かに電動機８の駆動を制御する。The gain G S is set so as to increase (G S1 to G S3 ) as the deviation signal ΔI increases (ΔI 1 to ΔI 3 ). For example, when the steering is sharply performed, the deviation signal ΔI increases. The gain G S is also set to be large, and the large deviation signal G S × ΔI
7 and the PID control means 17 outputs the deviation signal G S × ΔI
After converting into voltage, and outputs the motor control voltage V O is subjected to PID compensation, but by driving the motor 8 in a large motor voltage V M through the motor drive unit 13 provides greater steering assist force to a steering system , also increases the feedback current I MO motor voltage V M is increased, the gain G S becomes small deviation signal ΔI is a rapidly small value, slowly to control the driving of the motor 8.
【００２５】図４に請求項１に係る電動パワーステアリ
ング装置のゲイン変換手段の別実施例要部ブロック構成
図を示し、ゲイン変換手段をアナログ回路で構成した例
を示す。ゲイン変換手段２４は、比較器を構成する差動
増幅器ＯＰ１、ＯＰ２およびＯＰ３、切替部２５、増幅
器２６、オフセット補償部２７を備える。FIG. 4 is a block diagram of a main part of another embodiment of the gain conversion means of the electric power steering apparatus according to the first aspect, and shows an example in which the gain conversion means is constituted by an analog circuit. The gain conversion means 24 includes differential amplifiers OP1, OP2, and OP3 forming a comparator, a switching unit 25, an amplifier 26, and an offset compensation unit 27.
【００２６】比較器ＯＰ１、ＯＰ２およびＯＰ３は、そ
れぞれ基準電圧素子Ｖr1、Ｖr2、およびＶr3（Ｖr3＞Ｖ
r2＞Ｖr1）を備え、偏差信号ΔＩが基準電圧Ｖr1、
Ｖr2、およびＶr3を超える場合には、例えばＨレベルの
切替制御信号ＣO1、ＣO2、ＣO3を切替部２５およびオフ
セット補償部２７に出力する。The comparators OP1, OP2 and OP3 are respectively provided with reference voltage elements V r1 , V r2 and V r3 (V r3 > V
r2 > V r1 ), and the deviation signal ΔI is equal to the reference voltage V r1 ,
When V r2 and V r3 are exceeded, for example, H-level switching control signals C O1 , C O2 , and C O3 are output to the switching unit 25 and the offset compensation unit 27.
【００２７】切替部２５は、例えば電子スイッチ等のス
イッチＳａ、Ｓｂ、Ｓｃで構成し、それぞれＨレベルの
切替制御信号ＣO1、ＣO2、ＣO3に基づいて開放制御す
る。スイッチＳａ、Ｓｂ、Ｓｃは抵抗Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ
をノーマルシャント状態に保つので、この状態では増幅
器２６の帰還抵抗はＲｏに設定できる。The switching unit 25 is constituted by switches Sa, Sb, Sc such as electronic switches, for example, and performs opening control based on H-level switching control signals C O1 , C O2 , C O3 , respectively. Switches Sa, Sb, Sc are resistors Ra, Rb, Rc
Is kept in the normal shunt state, so that the feedback resistance of the amplifier 26 can be set to Ro in this state.
【００２８】増幅器２６はオペアンプ等で構成し、増幅
器２６のオープンゲインは非常に高く、ゲインＧSは帰
還抵抗と入力抵抗Ｒｉの比で決定されるよう構成するた
め、ゲインＧSは偏差信号ΔＩの信号レベルに対応し、
ΔＩ≦Ｖr1の場合にはゲインＧS＝ＧS0（＝Ｒｏ／Ｒ
ｉ）、Ｖr1＜ΔＩ≦Ｖr2の場合にはゲインＧS＝Ｇ
S1｛＝（Ｒａ＋Ｒｏ）／Ｒｉ｝、Ｖr2＜ΔＩ≦ΔＶr3の
場合にはＧS＝ＧS2｛＝（Ｒａ＋Ｒｂ＋Ｒｏ）／Ｒ
ｉ｝、ΔＶr3＜ΔＩの場合にはＧS＝ＧS3｛＝（Ｒａ＋
Ｒｂ＋Ｒｃ＋Ｒｏ）／Ｒｉ｝に設定し、ゲインＧS0、Ｇ
S1、ＧS2、ＧS3と偏差信号ΔＩの積の出力ＧS×ΔＩを
ＰＩＤ制御手段１７に供給する。The amplifier 26 is an operational amplifier or the like, the open gain of the amplifier 26 is very high, since the gain G S is be configured to be determined by the ratio of the input resistance Ri and the feedback resistor, the gain G S is the deviation signal ΔI Corresponding to the signal level of
When ΔI ≦ V r1 , the gain G S = G S0 (= Ro / R
i), when V r1 <ΔI ≦ V r2 , gain G S = G
S1 {= (Ra + Ro) / Ri}, G S = G S2 {= (Ra + Rb + Ro) in the case of V r2 <ΔI ≦ ΔV r3 / R
If i｝, ΔV r3 <ΔI, G S = G S3 ｛= (Ra +
Rb + Rc + Ro) / Ri｝, and the gains G S0 , G
The output G S × ΔI of the product of S 1 , G S2 , G S3 and the deviation signal ΔI is supplied to the PID control means 17.
【００２９】オフセット補償部２７は、例えばレベルシ
フト回路等で構成し、切替制御信号ＣO1、ＣO2、ＣO3に
基づいて増幅器２６からの出力ＧS×ΔＩを、ゲインＧS
（ＧS1、ＧS2、ＧS3）を変化することなくオフッセット
（直流）レベルのみをそれぞれＶr1、Ｖr2、Ｖr3だけマ
イナス（−）側にレベルシフトし、図３のような折れ線
のゲイン特性を実現する。The offset compensator 27 is composed of, for example, a level shift circuit or the like, and outputs the output G S × ΔI from the amplifier 26 based on the switching control signals C O1 , C O2 , and C O3 to the gain G S.
(G S1, G S2, G S3) Ofussetto (direct current) level only each V r1 without changing, V r2, V r3 only negative (-) and level-shifted to the side, line gain as shown in FIG. 3 Realize the characteristics.
【００３０】駆動制御手段１７は電圧変換手段および少
なくとも比例・積分（ＰＩ）制御手段を備え、偏差決定
手段１６から供給される目標電流ＩMSと帰還電流ＩMOの
偏差信号ΔＩ（＝ＩMS−ＩMO）をゲイン変換手段２１で
ＧS倍増幅した信号ＧS×ΔＩを電圧変換した後に比例補
償、積分補償および微分を施して図１１に示すボード線
図で表わされ、角周波数ωに対してゲインＧと位相角θ
を有する電動機制御電圧ＶOを出力して電動機駆動手段
１３を制御し、電動機駆動手段１３から電動機電圧ＶM
を電動機８に供給してステアリング系に操舵補助力を与
えるよう駆動する。The drive control unit 17 voltage converting means and at least a proportional-integral (PI) a control unit, the deviation signal of the target current I MS and the feedback current I MO supplied from the deviation determining means 16 ΔI (= I MS - The signal G S × ΔI obtained by amplifying I MO ) by G S by the gain conversion means 21 is subjected to voltage conversion, and then subjected to proportional compensation, integral compensation and differentiation to be represented by a Bode diagram shown in FIG. Gain G and phase angle θ
And outputs the motor control voltage V O controls the motor driving unit 13 having the motor voltage V M from the motor drive unit 13
Is supplied to the electric motor 8 so as to apply a steering assist force to the steering system.
【００３１】このように、請求項１に係る電動パワース
テアリング装置１は、制御手段２０にゲイン変換手段２
１を備え、偏差決定手段１６から供給される偏差信号Δ
Ｉの信号レベルに対応してゲインＧSを変化するよう構
成したので、偏差信号ΔＩの信号レベルが小さい場合は
ゲインＧSを小さく（低感度）設定してノイズの影響を
抑え、偏差信号ΔＩの信号レベルが大きい場合にはゲイ
ンＧSを大きく（高感度）設定して充分な操舵補助力が
得られるよう構成する。As described above, in the electric power steering apparatus 1 according to the first aspect, the control means 20 is provided with the gain conversion means 2.
1 and the deviation signal Δ supplied from the deviation determination means 16.
Since the gain G S is changed in accordance with the signal level of I, when the signal level of the deviation signal ΔI is small, the gain G S is set small (low sensitivity) to suppress the influence of noise, and the deviation signal ΔI When the signal level is high, the gain G S is set large (high sensitivity) so that a sufficient steering assist force can be obtained.
【００３２】図５は請求項２に係る電動パワーステアリ
ング装置の制御系要部ブロック構成図である。図５にお
いて、制御手段３０は、目標電流設定手段１５、偏差決
定手段１６、ローパスフィルタ１８、要素係数変更手段
３１、ＰＩＤ（比例・積分・微分）制御手段３２を備え
る。なお、ゲイン変換手段２１に代えて要素係数変更手
段３１を設け、ＰＩＤ制御手段３２の比例、積分および
微分係数（ＰS、ＩS、ＤS）を変更可能にした点が図１
の制御手段２０と基本的に異なる。FIG. 5 is a block diagram of a main part of a control system of the electric power steering apparatus according to the second aspect. 5, the control means 30 includes a target current setting means 15, a deviation determination means 16, a low-pass filter 18, an element coefficient changing means 31, and a PID (proportional / integral / differential) control means 32. Incidentally, the element coefficient changing means 31 provided in place of the gain conversion section 21, a proportional PID control means 32, integral and derivative (P S, I S, D S) is a point that can be changed to Figure 1
Is basically different from the control means 20 of FIG.
【００３３】要素係数変更手段３１は演算プログラム処
理等のソフト、ＲＯＭ等のメモリを用いたハードで構成
し、偏差決定手段１６からの偏差信号ΔＩの信号レベル
に基づいてＰＩＤ制御部３２の比例係数ＰS、積分係数
ＩS、および微分係数ＤSの全て、または比例係数ＰSお
よび積分係数ＩS、またはいずれか１つの係数を変更す
るよう構成する。The element coefficient changing means 31 is composed of software such as an arithmetic program processing and hardware using a memory such as a ROM. P S, configured to modify all or a proportional coefficient P S and integral coefficient I S or any one coefficient, the integral coefficient I S, and the derivative D S.
【００３４】偏差信号ΔＩは目標電流ＩMSと帰還電流Ｉ
MOの偏差（ＩMS−ＩMO）なので、偏差信号ΔＩが大きい
場合は電動機制御電圧ＶOが大きい値となるよう要素係
数（ＰS、ＩS、ＤS）を設定し、偏差信号ΔＩが小さい
場合には電動機制御電圧ＶOも小さい値となるよう要素
係数（ＰS、ＩS、ＤS）を設定する。The deviation signal ΔI is determined by the target current I MS and the feedback current I
Since MO deviation (I MS -I MO), elements coefficients as when the deviation signal ΔI is large as the motor control voltage V O is greater value (P S, I S, D S) is set and the deviation signal ΔI If the motor control voltage V O is small, the element coefficients (P S , I S , and D S ) are set so as to have a small value.
【００３５】図６に請求項２に係る電動パワーステアリ
ング装置の要素係数変更手段の要部ブロック構成図を示
す。なお、この実施例は要素係数変更手段をハードで構
成した場合を示す。図６において、要素係数変更手段３
１は、偏差信号―係数変換部３３、係数記憶部３４を備
える。FIG. 6 is a block diagram of a main part of the element coefficient changing means of the electric power steering apparatus according to the second aspect. This embodiment shows a case where the element coefficient changing means is constituted by hardware. In FIG. 6, the element coefficient changing means 3
1 includes a deviation signal-coefficient conversion unit 33 and a coefficient storage unit 34.
【００３６】要素係数変更手段３１は偏差信号ΔＩを取
込み、偏差信号ΔＩを偏差信号―係数変換部３３に提供
し、偏差信号―係数変換部３３から偏差信号ΔＩに対応
する比例、積分および微分の要素係数ＰS、ＩSおよびＤ
Sを読み出してＰＩＤ制御部３２に供給する。The element coefficient changing means 31 takes in the deviation signal ΔI, supplies the deviation signal ΔI to the deviation signal-coefficient conversion section 33, and outputs the proportional, integral and differential signals corresponding to the deviation signal ΔI from the deviation signal-coefficient conversion section 33. Element coefficients P S , I S and D
S is read and supplied to the PID control unit 32.
【００３７】偏差信号―係数変換部３３はＲＯＭ等のメ
モリで構成し、予め設計値や実験値に基づいて設定した
偏差信号ΔＩと要素係数（ＰS、ＩS、ＤS）の対応デー
タを記憶する。The deviation signal-coefficient conversion unit 33 is formed of a memory such as a ROM, and stores correspondence data between the deviation signal ΔI and element coefficients (P S , I S , D S ) set in advance based on design values and experimental values. Remember.
【００３８】ＰＩＤ制御部３２は、比例要素制御部３
５、積分要素制御部３６、微分要素制御部３７を備え、
要素係数変更手段３１から供給される要素係数（ＰS、
ＩS、ＤS）に基づいて偏差信号ΔＩを比例、積分および
微分制御し、それぞれＰS×ΔＩ、ＩS×ΔＩ、ＤS×Δ
Ｉを出力し、加算器３８で加算｛＝（ＰS＋ＩS＋ＤS）
×ΔＩ｝した後、図示しない電圧変換手段で電圧に変換
した電動機制御電圧ＶOを電動機駆動手段１３に出力す
る。The PID control unit 32 includes the proportional element control unit 3
5, including an integral element control unit 36 and a differential element control unit 37,
The element coefficients (P S ,
I S , D S ), proportionally, integratively and differentially controlling the deviation signal ΔI based on P S × ΔI, I S × ΔI, D S × Δ.
I is output and added by the adder 38 ｛= (P S + I S + D S )
× ΔI｝, the motor control voltage V O converted into a voltage by a voltage conversion means (not shown) is output to the motor drive means 13.
【００３９】偏差信号ΔＩが大きな場合は要素係数（Ｐ
S＋ＩS＋ＤS）を増加させるとともに、各要素係数をハ
ンチングや応答速度が改善されるよう適切に設定し、電
動機８から充分な操舵補助力が得られるように構成し、
偏差信号ΔＩが小さな場合には要素係数（ＰS＋ＩS＋Ｄ
S）を減少させて偏差信号ΔＩに含まれる角周波数ωの
高い（図１１の範囲Ａ以上で、例えば１００Ｈｚ以上）
帯域のノイズの増加を防止する。When the deviation signal ΔI is large, the element coefficient (P
With increasing S + I S + D S) , properly set to each element coefficient hunting and response speed is improved, and configured sufficient steering assist force from the electric motor 8 is obtained,
When the deviation signal ΔI is small, the element coefficient (P S + I S + D
S ) is reduced and the angular frequency ω included in the deviation signal ΔI is high (above the range A in FIG. 11, for example, 100 Hz or more).
Prevent band noise from increasing.
【００４０】また、ハード構成の要素係数変更手段３１
に代えて、演算プログラム処理等のソフト構成を用いて
偏差信号ΔＩに対応して変化する要素係数（ＰS、ＩS、
ＤS）を演算することもできる。Further, the element coefficient changing means 31 of the hardware configuration
, The element coefficients (P S , I S ,
D S ) can also be calculated.
【００４１】例えば、ＰＩＤ制御部３２の出力｛（ＰS
＋ＩS＋ＤS）×ΔＩに対応する値｝をＹn、偏差信号Δ
Ｉに対応する値をＸnとし、要素係数（ＰS、ＩS、ＤS）
を用いて数１よりＹnを演算する。For example, the output の (P S of the PID control unit 32
+ I S + D S ) × ΔI is represented by Y n and the deviation signal Δ
A value corresponding to the I and X n, elements coefficient (P S, I S, D S)
Is used to calculate Y n from Equation 1.
【００４２】[0042]
【数１】Ｙn＝ＰS×Ｘn＋ＩS×（Ｉn-1＋Ｉ×Ｘn）＋Ｄ
S×（Ｘn−Ｘn-1） ただし、Ｉn-1は前回までの総和（Ｉ×Ｘ）[Number 1] Y n = P S × X n + I S × (I n-1 + I × X n) + D
S × (X n −X n−1 ) where I n−1 is the sum up to the previous time (I × X)
【００４３】偏差信号ΔＩに対応する値Ｘnに応じて要
素係数（ＰS、ＩS、ＤS）を変化することにより、図６
の要素係数変更手段３１と同様な処理を行う。By changing the element coefficients (P S , I S , D S ) according to the value X n corresponding to the deviation signal ΔI, FIG.
The same processing as the element coefficient changing means 31 is performed.
【００４４】このように、請求項２に係る電動パワース
テアリング装置１は、制御手段３０に要素係数変更手段
３１を備え、偏差決定手段１６から供給される偏差信号
ΔＩの信号レベルに対応して比例・積分・微分要素の要
素係数（ＰS、ＩS、ＤS）を変化させるよう構成したの
で、偏差信号ΔＩの信号レベルが小さい場合は要素係数
（ＰS、ＩS、ＤS）を小さく（低感度化）設定してノイ
ズの影響を抑え、偏差信号ΔＩの信号レベルが大きい場
合には要素係数（ＰS、ＩS、ＤS）を大きく（高感度
化）設定して充分な操舵補助力が得られるとともに、ハ
ンチングや応答速度の改善を図るよう構成する。As described above, in the electric power steering apparatus 1 according to the second aspect, the control means 30 is provided with the element coefficient changing means 31 and is proportional to the signal level of the deviation signal ΔI supplied from the deviation determination means 16. · element coefficient of the integral-derivative element (P S, I S, D S) since it is configured so as to vary the elements coefficients when the signal level of the deviation signal ΔI is smaller (P S, I S, D S) decrease (low sensitivity) set suppressing the influence of noise, elements coefficients when the signal level of the deviation signal ΔI is large (P S, I S, D S) and large (high sensitivity) setting to sufficient steering The configuration is such that assisting force is obtained, and hunting and response speed are improved.
【００４５】[0045]
【発明の効果】以上説明したようにこの発明に係る電動
パワーステアリング装置は、制御手段にゲイン変換手段
を備え、偏差信号の信号レベルに対応したゲインで偏差
信号を増幅し、電動機制御電圧を発生するので、偏差信
号の信号レベルが小さい場合はゲインを小さく設定して
ノイズの影響を抑えることができ、偏差信号の信号レベ
ルが大きい場合にはゲインを大きく設定して充分な操舵
補助力を得ることができる。As described above, the electric power steering apparatus according to the present invention includes the gain conversion means in the control means, amplifies the deviation signal with a gain corresponding to the signal level of the deviation signal, and generates a motor control voltage. Therefore, when the signal level of the deviation signal is small, the gain can be set small to suppress the influence of noise, and when the signal level of the deviation signal is large, the gain can be set large to obtain a sufficient steering assist force. be able to.
【００４６】また、この発明に係る電動パワーステアリ
ング装置は、制御手段に要素係数変更手段を備え、偏差
信号の信号レベルに対応して比例・積分・微分要素の要
素係数（ＰS、ＩS、ＤS）を変化させ、対応する電動機
制御電圧を発生するので、偏差信号の信号レベルが小さ
い場合は要素係数（ＰS、ＩS、ＤS）を小さく設定して
ノイズの影響を抑え、偏差信号の信号レベルが大きい場
合には要素係数（ＰS、ＩS、ＤS）を大きく設定して充
分な操舵補助力が得られるとともに、ハンチングや応答
速度の改善を図ることができる。Further, the electric power steering apparatus according to the present invention includes the element coefficient changing means in the control means, and the element coefficients (P S , I S , D S ) is changed to generate a corresponding motor control voltage. Therefore, when the signal level of the deviation signal is low, the effect of noise is suppressed by setting the element coefficients (P S , I S , D S ) to be small, and the deviation is reduced. signal the signal level is high when the element factor (P S, I S, D S) with set larger sufficient steering assist force is obtained, it is possible to improve the hunting and response speed.
【００４７】よって、ノイズに起因する雑音の発生を抑
制し、最適な操舵フィーリングが得られる電動パワース
テアリング装置を提供することができる。Accordingly, it is possible to provide an electric power steering apparatus capable of suppressing the generation of noise due to noise and obtaining an optimum steering feeling.
【図１】請求項１に係る電動パワーステアリング装置の
制御系要部ブロック構成図FIG. 1 is a block diagram of a main part of a control system of an electric power steering apparatus according to claim 1.
【図２】請求項１に係る電動パワーステアリング装置の
ゲイン変換手段の要部ブロック構成図FIG. 2 is a block diagram of a main part of gain conversion means of the electric power steering device according to claim 1.
【図３】偏差信号ΔＩの信号レベルに対応したゲインＧ
Sの一実施例特性図FIG. 3 shows a gain G corresponding to a signal level of a deviation signal ΔI.
Characteristic diagram of one embodiment of S
【図４】請求項１に係る電動パワーステアリング装置の
ゲイン変換手段の別実施例要部ブロック構成図FIG. 4 is a block diagram of a main part of another embodiment of the gain conversion means of the electric power steering apparatus according to claim 1.
【図５】請求項２に係る電動パワーステアリング装置の
制御系要部ブロック構成図FIG. 5 is a block diagram of a main part of a control system of the electric power steering apparatus according to claim 2;
【図６】請求項２に係る電動パワーステアリング装置の
要素係数変更手段の要部ブロック構成図FIG. 6 is a block diagram of a main part of an element coefficient changing means of the electric power steering apparatus according to claim 2;
【図７】従来の電動パワーステアリング装置の全体構成
図FIG. 7 is an overall configuration diagram of a conventional electric power steering device.
【図８】従来の電動パワーステアリング装置の要部ブロ
ック構成図FIG. 8 is a block diagram of a main part of a conventional electric power steering device.
【図９】車速信号Ｖをパラメータとした操舵トルク
（Ｔ）―目標電流（ＩMS）特性図（テーブル１）FIG. 9 is a steering torque (T) -target current ( IMS ) characteristic diagram (Table 1) using a vehicle speed signal V as a parameter.
【図１０】一次のＣＲ（抵抗、コンデンサ）ローパスフ
ィルタ回路図FIG. 10 is a circuit diagram of a primary CR (resistor, capacitor) low-pass filter.
【図１１】ボード線図FIG. 11 is a Bode diagram
１…電動パワーステアリング装置、２…ステアリングホ
イール、３…ステアリング軸、４…ハイポイドギア、５
…ラック＆ピニオン機構、５ａ…ピニオン、５ｂ…ラッ
ク軸、６…タイロッド、７…前輪、８…電動機、１０…
操舵トルクセンサ、１１…車速センサ、１２，２０，３
０…制御手段、１３…電動機駆動手段、１４…電動機電
流検出手段、１５…目標電流設定手段、１６…偏差決定
手段、１７…駆動制御手段、１８…ローパスフィルタ、
２１，２４…ゲイン変換手段、２２…偏差信号―ゲイン
変換部、２３…ゲイン記憶部、２５…切替部、２６…増
幅器、２７…オフセット補償部、３１…要素係数変更手
段、３２…ＰＩＤ制御部、３３…偏差信号―係数変換
部、３４…係数記憶部、３５…比例要素制御部、３６…
積分要素制御部、３７…微分要素制御部、ＩMS…目標電
流、ＩMO…帰還電流、ΔＩ…偏差信号、ＩM…電動機電
流、ＩMD…電動機検出電流、ＶM…電動機電圧、ＶO…電
動機制御電圧。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Electric power steering device, 2: Steering wheel, 3: Steering shaft, 4: Hypoid gear, 5
... Rack and pinion mechanism, 5a ... Pinion, 5b ... Rack shaft, 6 ... Tie rod, 7 ... Front wheel, 8 ... Electric motor, 10 ...
Steering torque sensor, 11 ... vehicle speed sensor, 12, 20, 3
0 ... control means, 13 ... motor drive means, 14 ... motor current detection means, 15 ... target current setting means, 16 ... deviation determination means, 17 ... drive control means, 18 ... low-pass filter,
21, 24: gain conversion means, 22: deviation signal-gain conversion section, 23: gain storage section, 25: switching section, 26: amplifier, 27: offset compensation section, 31: element coefficient changing section, 32: PID control section 33, a deviation signal-coefficient conversion unit, 34, a coefficient storage unit, 35, a proportional element control unit, 36,
Integral element control unit, 37 ... differential element controller, I MS ... target current, I MO ... feedback current, [Delta] I ... deviation signal, I M ... motor current, I MD ... motor detection current, V M ... motor voltage, V O ... motor control voltage.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 義人 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式 会社本田技術研究所内 (56)参考文献 特開 平３−136974（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−580（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B62D 5/04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Yoshito Nakamura 1-4-1 Chuo, Wako-shi, Saitama Pref. Honda Technical Research Institute Co., Ltd. (56) References JP-A-3-136974 (JP, A) 5-580 (JP, U) (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) B62D 5/04
Claims (2)
操舵トルクセンサと、ステアリング系に操舵補助力を作
用させる電動機と、この電動機に流れる電動機電流を検
出する電動機電流検出手段と、前記操舵トルクセンサか
らの操舵トルク信号に基づいて前記電動機の目標電流を
設定する目標電流設定手段、前記目標電流と前記電動機
電流の偏差信号を決定する偏差決定手段、この偏差信号
に基づいて前記電動機の駆動を制御し、少なくとも比例
要素および積分要素を備えた駆動制御手段からなる制御
手段と、を備えた電動パワーステアリング装置におい
て、 前記制御手段は、前記偏差決定手段と前記駆動制御手段
との間に、前記偏差信号の信号レベルが小さい場合は小
さなゲインを設定し、前記偏差信号の信号レベルが大き
い場合には大きなゲインを設定するゲイン変換手段を備
えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。1. A steering torque sensor for detecting a steering torque of a steering system, an electric motor for applying a steering assist force to the steering system, an electric motor current detecting means for detecting an electric current of the electric motor flowing through the electric motor, and the steering torque sensor. Target current setting means for setting a target current of the motor based on the steering torque signal of the motor, deviation determining means for determining a deviation signal between the target current and the motor current, and controlling the driving of the motor based on the deviation signal. , A control means comprising a drive control means having at least a proportional element and an integral element, wherein the control means comprises: When the signal level of the deviation signal is low, a small gain is set. An electric power steering apparatus characterized by comprising a gain conversion section for setting the gain.
操舵トルクセンサと、ステアリング系に操舵補助力を作
用させる電動機と、この電動機に流れる電動機電流を検
出する電動機電流検出手段と、前記操舵トルクセンサか
らの操舵トルク信号に基づいて前記電動機の目標電流を
設定する目標電流設定手段、前記目標電流と前記電動機
電流の偏差信号を決定する偏差決定手段、この偏差信号
に基づいて前記電動機の駆動を制御し、少なくとも比例
要素と積分要素を備えた駆動制御手段からなる制御手段
と、を備えた電動パワーステアリング装置において、 前記制御手段に、前記偏差決定手段が出力する前記偏差
信号の信号レベルに基づいて前記駆動制御手段の比例要
素と積分要素の係数のうち、少なくとも一方を変更する
要素係数変更手段を備えたことを特徴とする電動パワー
ステアリング装置。2. A steering torque sensor for detecting a steering torque of a steering system, a motor for applying a steering assist force to the steering system, a motor current detecting means for detecting a motor current flowing through the motor, and a steering torque sensor. Target current setting means for setting a target current of the motor based on the steering torque signal, deviation determining means for determining a deviation signal between the target current and the motor current, and controlling the driving of the motor based on the deviation signal. An electric power steering apparatus including at least a drive control unit having a proportional element and an integral element. The electric power steering apparatus further comprising: a control unit configured to control the control unit based on a signal level of the deviation signal output from the deviation determination unit. An element coefficient changing means for changing at least one of the coefficient of the proportional element and the coefficient of the integral element of the drive control means; Electric power steering apparatus according to claim that there were example.
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