JP6173608B2 - 操舵制御装置 - Google Patents
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Description
・制御系の安定性を悪化させる。
・自励振動が発生する。
・交差周波数付近の路面振動を伝えやすくなる。
図1は本発明の実施の形態1による操舵制御装置を示す構成図である。図1に示すように、ステアリングホイール1に、ステアリング軸2が連結されている。ステアリング軸2には、タイロッドを介して、一対の転舵輪3が連結されている。運転者がステアリングホイール1を操作すると、ステアリングホイール1に連結したステアリング軸2の回転に応じて左右の転舵輪3が転舵される。ステアリング軸2には、トルクセンサ4が配置され、ステアリング軸2に作用する操舵トルクを検出する。モータ5は減速機構6を介してステアリング軸2に連結しており、モータ5が発生する操舵補助トルクをステアリング軸2に付与することができる。また、車両の車速は車速センサ7で検出する。モータ5に流れる電流は電流センサ8で検出する。
なお、本実施の形態においても、特許文献1と同様に、アシストマップに入力する操舵トルクThdlには、位相補償処理を行い、操舵制御装置の制御系の安定性を確保する。ただし、電流指令値1を付与することによる制御系の安定性を確保する技術として、単純な位相補償処理に限定するものではなく、公知の技術で安定性を確保すれば良い。
なお、ζ2/ζ1の値からノッチ深さを調整し、また、ζ1の大きさからノッチの幅を調整する。
ここで、ノッチ周波数ω1は、操舵制御装置の機械共振周波数(約10Hz)より大きく、かつ、操舵制御装置の開ループ特性の交差周波数より小さく設定する。
また、例えば、ζ1は0.1に設定し、ζ2は1に設定する。すなわち、ノッチの深さは10となる。ただし、この限りではなく、開ループ特性に応じて、ζ1とζ2は調整する。
また、図6において、点線60、61は、電流指令値2を使用しない場合の制御開ループ特性である。以下では、当該場合を、「電流指令値2を使用しない場合(a)」と呼ぶこととする。これは、電流駆動部10が、図2の電流指令値1演算部11から出力される電流指令値1のみを用いて、モータ5を駆動した場合の制御開ループ特性を示している。この場合の操舵制御装置の構成としては、図2の構成から、微分器12、ノッチフィルタ処理部13、および、電流指令値2演算部14を削除した構成となる。
さらに、図6において、64は、「ノッチフィルタ処理を実施しない電流指令値2を加えた場合(b)」の制御開ループ特性の交差周波数である。交差周波数とは、ゲインが0になるときの周波数値のことである。65は、「電流指令値2を使用しない場合(a)」の制御開ループ特性の交差周波数である。
図7において、点線60、61は、図6と同様に、「電流指令値2を使用しない場合(a)」の制御開ループ特性を示す。
実線72、73は、本実施の形態によるノッチフィルタ処理を実施した電流指令値2を加えた場合の制御開ループ特性を示す。以下では、当該場合を、「ノッチフィルタ処理を実施した電流指令値2を加えた場合(c)」と呼ぶこととする。
図7において、74は、「ノッチフィルタ処理を実施した電流指令値2を加えた場合(c)」の制御開ループ特性の交差周波数である。
(1)ノッチフィルタ特性の特徴であるノッチ周波数で急峻にゲインを小さくする効果により、ノッチフィルタ処理適用後の交差周波数を下げたこと。
(2)ノッチフィルタ特性の特徴であるノッチ周波数より高い周波数で、位相を進ませる効果により、ノッチフィルタ処理適用後の交差周波数あたりの位相を進ませたこと。
これにより、電流指令値2を加えたことによる交差周波数74付近の安定性低下を抑制し、交差周波数74付近の外乱振動の悪化を抑えることができる。
また、ノッチ特性でなく、位相進み補償器を用いると高周波ゲインが高くなり、ノイズの影響を受けやすくなるが、ノッチ特性は、ノッチ周波数以上の周波数でのゲインを増加させないため、ノイズの影響を抑制できる。
電流指令値2に処理して、安定性を改善する構成としているため、電流指令値1に付与しやすく、調整・手戻りを軽減できる。
また、ノッチ特性でなく、位相進み補償器を用いると高周波ゲインが高くなり、ノイズの影響を受けやすくなるが、ノッチ特性は、ノッチ周波数以上の周波数でのゲインを増加させないため、ノイズの影響を抑制できる。
電流指令値2に処理して、安定性を改善する構成としているため、電流指令値1に付与しやすく、調整・手戻りを軽減できる。
実施の形態2に係る操舵制御装置の全体の構成および動作については、上記の実施の形態1と同じであるため、ここでは、説明を省略する。また、上記の実施の形態1と共通する構成については、同一の符号を用いることとする。以下では、実施の形態1と異なる点である、電流指令値2演算部14の動作について主に説明する。電流指令値2演算部14の動作について、図10に示すフローチャートで説明する。
・y=a1x2+b1x+c1 (a1<0) (二次関数)
・y=k1x (k1<0) (正比例)
・y=k2/x (k2>0) (反比例)
・y=a2x2+b2x+c2 (a2<0) (二次関数)
・y=k3x (k3<0) (正比例)
・y=k4/x (k4>0) (反比例)
なお、操舵速度を検出する検出方法(操舵速度検出部)としては、ステアリングホイール1やモータ5に取り付けた角度センサの検出値を微分して操舵速度を演算する構成としても良いし、モータ5の電流や電圧から操舵速度を推定するようにしても良い。
Claims (7)
- 車両のステアリングホイールの運転者による操舵をアシストするための操舵制御装置であって、
前記ステアリングホイールの操舵トルクを検出する操舵トルク検出部と、
前記車両の車速を検出する車速検出部と、
前記ステアリングホイールに操舵補助力を付与するモータと、
前記操舵トルク検出部により検出される前記操舵トルク及び前記車速検出部により検出される前記車速に基づいて、前記モータに対する第1の電流指令値を演算する第1の電流指令値演算部と、
前記操舵トルク検出部により検出される前記操舵トルクの微分値を演算する操舵トルク微分部と、
ノッチフィルタを有し、前記ノッチフィルタを用いて前記操舵トルクの微分値をフィルタ処理するノッチフィルタ処理部と、
前記フィルタ処理された前記操舵トルクの微分値に基づいて、前記モータに対する第2の電流指令値を演算する第2の電流指令値演算部と、
前記第1の電流指令値と前記第2の電流指令値との和に前記モータに流れる電流の値が一致するように前記モータを駆動する電流駆動部と
を備え、
前記第2の電流指令値演算部が、前記フィルタ処理された前記操舵トルクの微分値の代わりに、前記フィルタ処理を実施しない前記操舵トルクの微分値を用いて、前記第2の電流指令値を求めた場合の前記操舵制御装置における制御開ループ特性の交差周波数を第1の交差周波数としたとき、
前記ノッチフィルタのノッチ周波数は、前記操舵制御装置の機械共振周波数より大きく、且つ、前記第1の交差周波数より小さくなるように設定される
操舵制御装置。 - 前記ノッチフィルタは、次数が2次である
請求項1記載の操舵制御装置。 - 前記操舵トルク検出部により検出される前記操舵トルクに応じて設定される補正ゲインを求め、当該補正ゲインを用いて、前記第2の電流指令値演算部が前記フィルタ処理された前記操舵トルクの微分値に基づいて演算した前記第2の電流指令値を補正する補正部をさらに備えた
請求項1または2に記載の操舵制御装置。 - 前記操舵トルク検出部により検出される前記操舵トルクの変化量に対する前記第1の電流指令値の変化量の比に応じて設定される補正ゲインを求め、当該補正ゲインを用いて、前記第2の電流指令値演算部が前記フィルタ処理された前記操舵トルクの微分値に基づいて演算した前記第2の電流指令値を補正する補正部をさらに備えた
請求項1または2に記載の操舵制御装置。 - 前記ステアリングホイールの操舵速度を検出する操舵速度検出部と、
前記操舵速度検出部で検出される前記操舵速度の大きさに応じて設定される補正ゲインを求め、当該補正ゲインを用いて、前記第2の電流指令値演算部が前記フィルタ処理された前記操舵トルクの微分値に基づいて演算した前記第2電流指令値を補正する補正部をさらに備えた
請求項1または2に記載の操舵制御装置。 - 前記ステアリングホイールの操舵速度を検出する操舵速度検出部と、
前記操舵トルク検出部により検出される前記操舵トルクに応じて設定される第1の補正ゲイン、および、前記操舵速度検出部で検出される前記操舵速度の大きさに応じて設定される第2の補正ゲインを求め、前記第1の補正ゲイン及び前記第2の補正ゲインを用いて、前記第2の電流指令値演算部が前記フィルタ処理された前記操舵トルクの微分値に基づいて演算した前記第2の電流指令値を補正する補正部と
をさらに備えた
請求項1または2に記載の操舵制御装置。 - 前記第2の電流指令値演算部は、前記フィルタ処理された前記操舵トルクの微分値に加え、前記車速検出部で検出された車速も用いて、前記第2の電流指令値を演算する
請求項1から6までのいずれか1項に記載の操舵制御装置。
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