JP3706296B2

JP3706296B2 - 電動パワーステアリング装置の制御装置。

Info

Publication number: JP3706296B2
Application number: JP2000134755A
Authority: JP
Inventors: 正彦栗重; 知之井上; 亮治西山; 隆之喜福; 滋樹太田垣
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-05-08
Filing date: 2000-05-08
Publication date: 2005-10-12
Anticipated expiration: 2020-05-08
Also published as: JP2001315657A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、運転者のハンドル操作により生じる操舵トルクを電動モータにより補助する、自動車用の電動パワーステアリング装置の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のステアリングハンドル（以下ハンドル）を小さな力で操作出来るようにするため、ハンドルに働く運転者の力を他の駆動装置の力を用いて補助する装置があり、パワーステアリング装置と呼ばれている。そして、他の駆動装置として電動モータ（以下モータ）を用いるものがある。
図１１は三菱電機技報ＶＯＬ．７０Ｎｏ９１９９６４３〜４９頁に記載された、従来の電動パワーステアリング装置の制御装置のブロック図である。図１１において、１は図示しないステアリングのコラム軸に装着した操舵トルクセンサに接続された操舵トルク検出器、８は操舵トルク検出器１の出力を受けてその位相を補償する位相補償器である。また、１４は図示しない車軸の回転などを検出して車速信号を出力するセンサに接続された車速検出器、２は位相補償器８の出力と車速検出器１４の出力の両方を受けて、必要な操舵トルクを決定する操舵トルク制御器である。
【０００３】
７は操舵トルク制御器２の決定したトルク値を発生するために必要なモータの電流値を決定するモータ電流決定器、３は加減算器１３を備えた電流フィードバツク制御器、４はモータ電流決定器７の出力を伝達する電流フィードフォーワード制御器、１９は加算器１２を備えモータの電流を制御するモータ駆動器、１０はこのパワーステアリング装置の駆動モータ、１１はモータ１０の電流値を検出して加減算器１３へ負帰還させるモータ電流検出器である。
【０００４】
次に動作について説明する。
ハンドルのトルクが操舵トルク検出器１により検出され、位相補償器８で位相遅れを補償し、その出力を操舵トルク制御器２に入力する。更に車速検出器１４で検出した車速信号を操舵トルク制御器２に入力し、両入力に基づきドライバがハンドルを操作して発生させた操舵トルクを補助するトルク値を決定する。
そして、この補助するべきトルク値をモータ電流決定器７へ入力し、目標電流を決定する。この目標電流にもとづき電流フィードフォーワード制御器４の出力と、電流フィードバック制御器３の出力とを加算器１２で加算し、該加算結果をモータ駆動器１９へ入力し、モータ１０の出力トルクが所望のトルクとなるように制御する。また、モータ１０の電流はモータ電流検出器１１により実電流値として検出され、フィードバツク制御器３へ加算器１３を介してフィードバツクされる。
【０００５】
ところで、モータ１０はブラシ（ブラシ付モータの場合）の微小振動や、モータ駆動器１９の転流（モータ駆動器１９がチョッパなどのいわゆるオンオフ制御方式である場合）などによる電圧脈動（これらを総称して以下、外乱と呼ぶ）により、印加されている電圧の平均値が一定であっても、モータ１０の電流値が脈動することがあり、モータ１０の異音発生、不快なハンドルの振動などとなって運転者に不快感を与える。勿論、外乱に対抗して目標電流値を維持する公知の方法としては電流フィードバツク制御器３のゲインを上げる方法があるが、制御系全体の高い周波数でのゲインが高くなることにより、１ＫＨｚ前後の高周波動作音が増加する弊害もあるので安易にゲインを上げることはできない。
【０００６】
上記のような問題点を軽減するため、電流フィードバツク制御を行わずに制御装置を構成する方法として、例えば特開平８−３１０４１７号公報に記載された制御装置のブロック構成（伝達関数ブロック図）を図１２に示す。
図に於いて、Ｉは目標電流指令値、ｉはモータの現在の電流値である。５０は制御対象であるモータ、５０ａは比例定数Ｋで、バッテリの基準電圧ＶＢＳに対するその時点でのバッテリの電圧ＶＢＡの比で、バッテリ電圧の変動により生ずるＰＷＭ信号のデューティ比に対する印加電圧のゲインを表している。５０ｂはモータ要素である。
５１はフィードフォーワード補償器で電流指令値Ｉに対するモータ電流ｉの応答特性を定義するもの、５２は加算器でフィードフォーワード補償器５１の出力Ｕ１とフィルタ５７の出力ｄａ’とを加算してＵ２を出力するもの、５５は使用するモータの特性Ｐ＝１／（Ｌｓ＋Ｒ）の逆関数、即ち（Ｌ＊ｓ＋Ｒ＊）の回路要素である。
【０００７】
そして、実際のモータ制御特性、即ち回路要素５２の出力Ｕ２との差ｄａを、フィルター５７、Ｑ＝１／（Ｔ₁Ｓ＋１）へ入力し、フィルター５７の出力をフィードフォーワード補償器５１の出力Ｕ１から減算する。これにより制御対象のモータ５０のもつ変動分と、モータ５０の回転により発生する逆起電力ＫＴωの変動分は補償されるように構成されている。
しかし、このシステムは、実際に使用されるモータのコイルインピーダンスＰの逆関数（Ｌ＊ｓ＋Ｒ＊）を実現して回路要素５５を構成するには、１００Ｈｚ以上の周波数帯域におよぶ完全微分の演算が必要なため、実際に自動車の車載機器として実現する上で、ノイズやＡ／Ｄ変換器の分解能の影響を受けやすく理論どうりの効果が得られない場合が多いという問題がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電動パワーステアリング装置の制御装置は、以上のように構成されているので、次のような課題がある。
１）電流フィードバツク制御を行うものでは、要するに応答速度が遅くて、高い周波数の外乱を押さえることが出来ない。また、応答速度を上げると不安定になるため上げることが出来ないという問題点があるため、モータのブラシの微小振動や、モータ駆動器１９の転流ノイズなどによる電圧変動などの外乱により、モータの電流値が変動することがあり、モータの異音発生、不快なハンドルの振動などとなって運転者に不快感を与える。また、容易に電流フィードバツク制御器のゲインを上げることができない。
【０００９】
２）フィードフォーワード制御を行うものでは、応答速度は早いが、実際に使用されるモータのコイルインピーダンスＰの逆関数Ｌ＊ｓ＋Ｒ＊を実現するには、１００Ｈｚ以上の周波数帯域におよぶ完全微分の演算が必要なため、実際に自動車の車載機器として実現するにはノイズやＡ／Ｄ変換器の分解能の影響を受けやすく理論式どうりの効果が得られない場合が多く、実用に供し難い。
【００１０】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、使用するモータに生ずる種々の外乱に対応できる応答速度を容易に得ることが出来、実用に供することが可能で、外乱の影響をほとんど受けないようにした電動パワーステアリング装置の制御装置を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明による電動パワーステアリング装置の制御装置は、運転者の操作によりハンドル軸に生じる操舵トルクを電動機により補助する電動パワーステアリング装置の制御装置であって、
電動機に流す目標電流値を決定する目標電流決定手段、
目標電流値と電動機の現在の電流値との差にもとづく第１信号を出力する第１の電流制御器、
電動機に印加する電圧と電動機の現在の電流値とから、電動機に生じている外乱電圧に対応する第２信号を出力する外乱電圧演算手段と、
第１信号と第２信号とを加算して、電動機に印加するべき電圧に対応する電圧基準信号を出力する加算器とを備えたものである。
【００１２】
また、運転者の操作によりハンドル軸に生じる操舵トルクをブラシ付きの直流電動機により補助する電動パワーステアリング装置の制御装置であって、
直流電動機の電機子に流す目標電流値を決定する目標電流決定手段、
目標電流値と直流電動機の現在の電流値との差にもとづく第１信号を出力する第１の電流制御器、
直流電動機の電機子の端子間電圧を検出する端子間電圧検出器、端子間電圧と電動機の現在の電流値とから、電動機に生じている外乱電圧に対応する第２信号を出力する外乱電圧演算手段と、
第１信号と第２信号とを加算して、電動機に印加するべき電圧に対応する電圧基準信号を出力する加算器とを備えたものである。
【００１３】
また、運転者の操作によりハンドル軸に生じる操舵トルクを電動機により補助する電動パワーステアリング装置の制御装置であって、
電動機の電機子に流す目標電流値を決定する目標電流決定手段、
目標電流値と電動機の現在の電流値との差にもとづく第１信号を出力する第１の電流制御器と、
電動機に印加するべき電圧に対応する電圧基準信号または電機子の端子間電圧から予め記憶した電機子のコイルインピーダンスと電機子の現在の電流値との積を減算して、電動機に発生している外乱電圧に対応する第２信号を出力する外乱電圧演算手段と、
第１信号と第２信号とを加算して、電動機に印加する電圧に対応する電圧基準信号を出力する加算器とを備えた者である。
【００１４】
また、外乱電圧演算手段が出力する第２信号は、あらかじめ定めた所定のゲインを乗じるとともに、予め定めた所定の上限または下限値に制限する第２の電流制御器を介して第１信号に加算されるようにしたものである。
【００１５】
また、第２の電流制御器は位相進み補償特性を備えたものである。
【００１６】
また、外乱電圧演算手段は、電動機の電機子コイルインピーダンス特性とステップ状外乱電圧の和を電流モデルとしたものである。
【００１７】
また、外乱電圧演算手段は、電動機の電機子コイルインピーダンス特性と正弦波状外乱電圧の和を電流モデルとしたものである。
【００１８】
また、外乱電圧演算手段は、電動機の電機子コイルインピーダンス特性と時間に対する多項式で表される外乱電圧の和を電流モデルとしたものである。
【００１９】
また、外乱電圧演算手段は、その入力側か、その出力側のすくなくとも一方にハイパスフィルターを備えたものである。
【００２０】
また、予め記憶した電機子のコイルインピーダンスと電機子の現在の電流値との積を求める手段は、モータ電流に対応する信号を電機子コイルインピーダンスの逆モデルと等価のフィルターに通すこととしたものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置の制御装置の構成を図１に示す。図に於いて２０は目標電流決定手段であり、操舵トルクと車速信号から目標電流を決定する（図の一点罫線部分）部分であるが、従来の図１１と同じなので説明は簡単にする。
図に於いて、１は図示しないステアリングのコラム軸に装着した操舵トルクセンサに接続された操舵トルク検出器、８は操舵トルク検出器１の出力を受けてその位相を補償する位相補償器である。また、１４は図示しない車軸の回転などを検出して車速信号を出力するセンサに接続された車速検出器、２は位相補償器８の出力と、車速検出器１４の出力の両方を受けて必要な操舵トルクを決定する操舵トルク制御器、７は操舵トルク制御器２の決定したトルク値を発生するために必要なモータの電流値を決定するモータ電流決定器である。９は制御対象であるモータの電機子コイル、１０はモータの軸、１１はモータの電流を検出するモータ電流検出器である。
【００２２】
１３は加減算器、３は電流フィードバック制御器であるが、以下、第１の電流制御器という。１５は外乱電圧推定オブザーバであり、モータ駆動指令電圧Ｖｒｅｆと実電流値Ｉａｃｔが入力され、これらをもとに外乱電圧Ｖを推定する。１６はハイパスフィルター、５は第２の電流制御器でありその特性は図２に示すように、入力に対して一定値を乗じるとともに所定のレベルでリミッタにより制限されるものである。１２ａは加算器で第１、第２のの電流制御器３、５の出力を加算する。
【００２３】
次に動作について、図１のブロック図と図３のフローチャートにより説明する。目標電流Ｉｒｅｆと実電流Ｉａｃｔとの差を加減算器１３で演算し、第１の電流制御器３へ入力する。第１の電流制御器３内で、予めＲＯＭに記憶している比例ゲインＫｐと、積分ゲインＫｉを用いて、比例積分演算を行う。微分要素があっても構わないがここでは微分ゲインをゼロとして説明する。
第１の電流制御器３の出力である駆動基準電圧ＶｄＦＢと第２の電流制御器５の出力である外乱補償電圧ＶｄＦＦとを、加算器１２ａで加算してモータ駆動指令電圧Ｖｒｅｆとし、更にここから外乱電圧Ｖｄｉｓｔ１とモータの逆起電力Ｖｂを減算した実入力値Ｖｃをモータの電機子コイル９へ入力する。
【００２４】
モータ電機子コイル９は指令された電圧Ｖｃに応じた電圧をモータに印加し、モータ１０に流れた電流はモータ電流検出器１１により実電流値として検出され、第１の制御器（フィードバック制御器）３へ加減算器１３を介して入力される。
【００２５】
外乱電圧推定オブザーバ１５について説明する。外乱電圧推定オブザーバ１５はコイルインピーダンス特性と外乱電圧の和として構成したモータ１０の電流挙動のモデルを持つ。
外乱電圧Ｖｄｉｓｔの動特性が（１）式で与えられるステップ状であるものとしてモータの電流挙動をモデル化すると（２）式のようになる。この電流挙動モデル（２）式の中の状態量である外乱電圧Ｖｄｉｓｔを外乱電圧推定オブザーバにより推定する。
【００２６】
【数１】

【００２７】
（２）式の拡大系を（３）式に示す可観測正準系に変換する。この（３）式に対する外乱電圧推定オブザーバの基本式は（４），（５）式のようになる。
【００２８】
【数２】

【００２９】
この（４），（５）式へ制御の対象とするモータの抵抗値Ｒｍ、インダクタンス値Ｌｍに対する係数を代入したものが外乱電圧推定オブザーバの機能を表す演算式となる。外乱電圧推定オブザーバ１５は、この式に実電流Ｉａｃｔ，駆動指令電圧Ｖｒｅｆを入力し、外乱電圧推定値Ｖｄｉｓｔを算出するものである。
式（４）で重み係数ｇ１，ｇ２は外乱電圧推定オブザーバ１５の出力が安定になるように値を予め決めておく。
【００３０】
操舵したときにはモータの逆起電力Ｖｂはゼロではない。そして逆起電力も電流制御系内においては外乱の一つであるから、トータルの外乱電圧は
Ｖｂ＋Ｖｄｉｓｔとなる。
ここで逆起電力Ｖｂは操舵速度に比例する。そして操舵速度の周波数範囲は高くとも３Ｈｚ程度であるので、周波数２０〜２００Ｈｚのブラシ振動や、転流リップルによる外乱電圧とは周波数帯域が１桁以上異なる。そこで外乱電圧推定オブザーバ１５の出力をハイパスフィルター１６で処理して、モータの逆起電圧Ｖｂの成分を取り除き、本来の外乱電圧のみを推定する。理解を助けるため図５に実際の外乱電圧の波形と外乱電圧オブザーバ１５による演算の結果の波形とを示す。高い精度で実際の波形に極めて近い演算結果が得られるている。
【００３１】
電動パワーステアリング装置の制御装置の動作はＲＯＭに記憶したプログラムをＣＰＵにより実行する。この動作フローを図３のフローチャートにより説明する。
ステップ１０１で操舵トルクセンサの信号を操舵トルクＴｈｄｌとして読込み、メモリに記憶する。
ステップ１０２で操舵トルクＴｈｄｌに基づき予め定められたテーブルデータに基づき目標電流Ｉｒｅｆをテーブルルックアップする。
ステップ１０３でモータ実電流Ｉａｃｔを読み込みメモリに記憶する。
ステップ１０４で該モータ実電流Ｉａｃｔと目標電流Ｉｒｅｆとの電流偏差ΔＩ＝Ｉｒｅｆ−Ｉａｃｔを演算する。
ステップ１０５で該電流偏差ΔＩに基づき、比例、積分演算し、駆動基準電圧ＶｄＦＢを決定し、第１の電流制御器３の出力として記憶する。
ステップ１０６でモータ実電流Ｉａｃｔとモータ駆動指令電圧Ｖｒｅｆとを外乱電圧推定オブザーバに入力し、外乱電圧推定値Ｖｄｉｓｔを前述の説明のように演算する。なお、モータ駆動指令電圧Ｖｒｅｆは電源投入と同時にゼロにリセットする。
ステップ１０７で外乱電圧推定値Ｖｄｉｓｔを次式のハイパスフィルタの演算式で処理し、低周波成分を除去する。ここでτは定数であり、除去する周波数帯域に対して予め設定し記憶しておく。
【００３２】
【数３】

【００３３】
ステップ１０８で該ハイパスフィルタの出力ＶｄｉｓｔＨＰに基づき、予め記憶しておいた図３に示すＶｄｉｓｔＨＰとＶｄＦＦとの関係に基づき外乱補償電圧ＶｄＦＦをテーブルルックアップにより決定し、その値を第２の電流制御器５の出力として記憶する。
ステップ１０９でステップ１０５で演算した第１の電流制御器３の出力ＶｄＦＢと、ステップ１０８で演算した第２の電流制御器５の出力ＶｄＦＦとを加算しモータ駆動指令電圧Ｖｒｅｆを演算する。
ステップ１１０で該モータ駆動指令電圧Ｖｒｅｆにもとづきモータ駆動回路へ駆動信号を出力する。
以上の処理ルーチンは所定の周期毎に実施され、外乱や目標値変化があっても常にモータ電流を目標値に制御することが出来る。
【００３４】
上記に説明した第２の電流制御器５の特性は、必ずしも図２に示すものに限るものではなく、例えば図４に示すように、ＶｄｉｓｔＨＰの値に応じて切り替わる複数段のゲインを持つようにしてもよい。この場合も、所定のレベル以上の出力はリミッタ値により制限する。
【００３５】
また、第２の電流制御器５は次式（７）で表される位相進みフィルターとしてもよい。（７）式に於いてＫＦＦは第２の電流制御ゲイン、τ１とβはフィルター定数で、０＜β＜１であり、位相を進ませる周波数帯域に対して予め設定し、記憶しておく。このフィルターは実電流Ｉａｃｔの検出遅れや端子間電圧検出の遅れなどの位相遅れを補償するものである。
【００３６】
【数４】

【００３７】
また、図１に於いて第２の電流制御器５とハイパスフィルター１６の接続順序は図６に示すように、逆であってもよい。即ち、外乱電圧推定オブザーバ１５の出力をまず第２の電流制御器５に入力し、次にハイパスフィルター１６に入力しこの出力を加算点１２ａ入力してもよい。
【００３８】
また、外乱電圧Ｖｄｉｓｔの動特性は、（１）式で与えられるステップ状であるものとして、モータ１０の電流挙動をモデル化したが、次式（８）で与えられる周波数ωの正弦波状であるとして外乱電圧推定オブザーバ１５を構成してもよい。
【００３９】
【数５】

【００４０】
また、他の方法としてＶｄｉｓｔを、実際の外乱電圧波形を同定して決定した次式（９）で表されるものとして外乱電圧推定オブザーバ１５を構成してもよい。ここでＣ１，Ｃ２，Ｃ３は実際の外乱電圧波形を同定して定めた定数である。なお、外乱電圧推定オブザーバ１５とハイパスフィルター１６とは、この発明に言う外乱電圧演算手段である。
【００４１】
【数６】

【００４２】
実施の形態２．
実施の形態２の電動パワーステアリング装置の制御装置の構成を図７で、動作を図８により説明する。なお、目標電流を決定するまでの部分（目標電流決定手段２０）は実施の形態１の図１と同じなので図７では記載を省略しているが、同様に使用されている。図７において６は端子間電圧検出器、１６ｃ、１６ｄはハイパスフィルターである。この構成の場合、外乱電圧推定オブザーバ１５ａで使用する演算式は実施の形態１の式（４）（５）のＶｒｅｆをＶＴに置き換えたものとなる。これ以外は実施の形態１と同じなので説明を省略する。
【００４３】
図８は図７のものの動作を説明するフローチャートである。ステップ１０１から１０５及び、ステップ１０８から１１０は図３のフローと同じなので説明を省略する。
ステップ２０６で端子間電圧ＶＴを端子間電圧検出器６で検出し、ハイパスフィルター１６ｄで処理してメモリに記憶する。
ステップ２０７で端子間電圧ＶＴとモータ電流検出器１１が検出した実電流Ｉａｃｔをハイパスフィルター１６ｃで処理したものとを外乱電圧推定オブザーバ１５ａに入力し、実施の形態１の（４）（５）式を、前述のとおり、ＶｒｅｆをＶＴに置き換えた式により外乱電圧推定値を演算する。
以後は実施の形態１の図３のステップ１０８以後と同じである。
なお、外乱電圧推定オブザーバ１５ａとハイパスフィルター１６ｃ，１６ｄとはこの発明に言う外乱電圧演算手段である。
【００４４】
実施の形態３．
実施の形態３による電動パワーステアリング装置の制御装置の構成を図９に、動作を説明するフローチャートを図１０に示す。なお、目標電流を決定するまでの部分（目標電流決定手段２０）は実施の形態１の図１と同じなので図７では記載を省略しているが、同様に使用されている。外乱電圧推定オブザーバ１５ｂと第２の電流制御器５との間にハイパスフィルター１６がない点を除けば、構成は実施の形態１の図１と同じ構成である。外乱電圧推定オブザーバ１５ｂの演算内容は実施の形態１の図１のものとも、実施の形態２の図７のものとも異なっている。
【００４５】
モータ電流検出器１１で検出した実電流値Ｉａｃｔと、モータ電流指令値Ｖｒｅｆとの間には、下記（１０）式が成立する。
【００４６】
【数７】

【００４７】
従って、外乱電圧Ｖｄｉｓｔは、（１０）式を変形した（１１）式で明らかなように、実電流Ｉａｃｔをモータのコイルインピーダンスの逆モデル（Ｌｍｓ＋Ｒｍ）に通して、コイルでの電圧損失を求め、モータ駆動指令値Ｖｒｅｆとの誤差から推定するように外乱電圧推定オブザーバ１５ｂを構成する。
【００４８】
【数８】

【００４９】
図１０のフローチャートにより動作について説明する。
ステップ１０１から１０５及び、ステップ１０８から１１０は図３のフローと同じなので説明は簡単にする。
ステップ３０７で実電流Ｉａｃｔとモータ駆動指令値Ｖｒｅｆをメモリから読みだし、（１１）式に基づいて外乱電圧推定オブザーバ１５ｂが演算を行う。
ステップ１０８では、ステップ１０５で演算した第１の電流制御器３の出力ＶｄＦＢと、ステップ３０７で演算した第２の電流制御器５の出力ＶｄＦＦとを加算し、モータ駆動指令電圧Ｖｒｅｆ＝ＶｄＦＢ＋ＶｄＦＦを演算する。
以後は実施の形態１の図３のステップ１０９以後と同じである。
【００５０】
以上の処理も、他の実施の形態と同様に、メインルーチンの中で所定の周期で実施されるので、外乱や目標値変更があっても、モータ電流を常に目標値に制御することができる。
【００５１】
【発明の効果】
この発明の電動パワーステアリング制御装置の制御装置は、電動機に働く外乱電圧を印加電圧に対する電流値から演算し、この外乱電圧を補償する電圧を電動機に印加するよう構成したので、外乱による電流の脈動が無く、運転フィーリングも快適な電動パワーステアリング装置が得られる。
【００５２】
また、外乱電圧は電機子の端子間電圧と電流値とから演算したので、ブラシの接触不良にもとづく外乱電圧をキャンセルすることができる。
【００５３】
また、外乱電圧は電機子の端子間電圧から、電機子コイルインピーダンスと電流値の積を減算して求めたので、外乱電圧を容易にキャンセルすることができる。
【００５４】
また、外乱電圧演算手段により求められた外乱電圧は、所定のゲインと、上下限制限を有する第２の電流制御器を介して使用されるので、極端に大きい異常な外乱により制御が攪乱されることがない。
【００５５】
また、第２の電流制御器は位相進み補償特性を備えているので、高い周波数の外乱も補償することができる。
【００５６】
また、外乱電圧演算手段は、その電流モデルを電機子コイルインピーダンス特性とステップ状外乱電圧の和としたので演算が容易である。
【００５７】
また、外乱電圧演算手段は、その電流モデルを電機子コイルインピーダンス特性と正弦波状外乱電圧の和としたので、実際に外乱電圧波形を観察した結果から容易に演算することができる。
【００５８】
また、外乱電圧演算手段は、その電流モデルを電機子コイルインピーダンス特性と時間に対する多項式で表される外乱電圧の和としたので、論理的に推定できる外乱電圧に対して演算が容易である。
【００５９】
また、外乱電圧演算手段は、その入力側か出力側の少なくとも一方にハイパスフィルターを備えているので、フィードバツク制御系が対応出来ない高い周波数の外乱電圧に対する電流の変動を抑制できる。
【００６０】
また、電機子コイルインピーダンスと電流との積を求める手段として、電機子コイルインピーダンスの逆モデルと等価のフィルタに電機子電流に対応する信号を流すことで得ているので、演算が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１の電動パワーステアリング装置の制御装置の構成図である。
【図２】図１中の第２の電流制御器の特性説明図である。
【図３】図１の装置の動作を説明するフローチャートである。
【図４】第２の電流制御器の他の特性説明図である。
【図５】図１中の外乱電圧推定オブザーバの出力波形の説明図である。
【図６】図１の構成の変形した構成を示す説明図である。
【図７】実施の形態２の電動パワーステアリング装置の制御装置の構成図である。
【図８】図７のものの動作を説明するフローチャートである。
【図９】実施の形態３の電動パワーステアリング装置の制御装置の構成図である。
【図１０】図９のものの動作を説明するフローチャートである。
【図１１】電動パワーステアリング装置の従来の制御装置の構成図であるる。
【図１２】電動パワーステアリング装置の従来の制御装置の構成図であるる。
【符号の説明】
１操舵トルク検出器、２操舵トルク制御器、
３第１の電流制御器、５第２の電流制御器、
７モータ電流決定器、８位相補償器、１９モータ駆動器、
９モータコイル、１０モータ軸、１１モータ電流検出器、
１２、１２ａ加算器、１３加減算器、１４車速検出器、
１５、１５ａ、１５ｂ外乱電圧推定オブザーバ、
１６ハイパスフィルター。

Claims

運転者の操作によりハンドル軸に生じる操舵トルクを電動機により補助する電動パワーステアリング装置の制御装置であって、
前記電動機に流す目標電流値を決定する目標電流決定手段、
前記目標電流値と前記電動機の現在の電流値との差にもとづく第１信号を出力する第１の電流制御器、
前記電動機に印加する電圧と前記電動機の現在の電流値とから、前記電動機に生じている外乱電圧に対応する第２信号を出力する外乱電圧演算手段と、
前記第１信号と前記第２信号とを加算して、前記電動機に印加するべき電圧に対応する電圧基準信号を出力する加算器と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の制御装置。
運転者の操作によりハンドル軸に生じる操舵トルクをブラシ付きの直流電動機により補助する電動パワーステアリング装置の制御装置であって、
前記直流電動機の電機子に流す目標電流値を決定する目標電流決定手段、
前記目標電流値と前記直流電動機の現在の電流値との差にもとづく第１信号を出力する第１の電流制御器、
前記直流電動機の前記電機子の端子間電圧を検出する端子間電圧検出器、
前記端子間電圧と前記電動機の現在の電流値とから、前記電動機に生じている外乱電圧に対応する第２信号を出力する外乱電圧演算手段と、
前記第１信号と前記第２信号とを加算して、前記電動機に印加するべき電圧に対応する電圧基準信号を出力する加算器と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の制御装置。
運転者の操作によりハンドル軸に生じる操舵トルクを電動機により補助する電動パワーステアリング装置の制御装置であって、
前記電動機の電機子に流す目標電流値を決定する目標電流決定手段、
前記目標電流値と前記電動機の現在の電流値との差にもとづく第１信号を出力する第１の電流制御器と、
前記電動機に印加するべき電圧に対応する電圧基準信号または前記電機子の端子間電圧から予め記憶した前記電機子のコイルインピーダンスと前記電機子の現在の電流値との積を減算して、前記電動機に発生している外乱電圧に対応する第２信号を出力する外乱電圧演算手段と、
前記第１信号と前記第２信号とを加算して、前記電動機に印加する電圧に対応する電圧基準信号を出力する加算器と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の制御装置。
外乱電圧演算手段が出力する第２信号は、あらかじめ定めた所定のゲインを乗じるとともに、予め定めた所定の上限または下限値に制限する第２の電流制御器を介して第１信号に加算されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
第２の電流制御器は位相進み補償特性を備えたものであることを特徴とする請求項４に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
外乱電圧演算手段は、電動機の電機子コイルインピーダンス特性とステップ状外乱電圧の和を電流モデルとしたことを特徴とする請求項１または２に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
外乱電圧演算手段は、電動機の電機子コイルインピーダンス特性と正弦波状外乱電圧の和を電流モデルとしたことを特徴とする請求項１または２に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
外乱電圧演算手段は、電動機の電機子コイルインピーダンス特性と時間に対する多項式で表される外乱電圧の和を電流モデルとしたことを特徴とする請求項１または２に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
外乱電圧演算手段は、その入力側か、その出力側のすくなくとも一方にハイパスフィルターを備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
予め記憶した電機子のコイルインピーダンスと電機子の現在の電流値との積を求める手段は、モータ電流に対応する信号を電機子コイルインピーダンスの逆モデルと等価のフィルターに通すことであることを特徴とする請求項３に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。