JP6477986B1 - 電動パワーステアリング装置の制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図3はモデルフォローイング制御の実施形態の構成例を図2に対応させて示しており、電流指令値Iref1は変換部101でラック軸力fに変換され、ラック軸力fは粘弾性モデル追従制御部120に入力される。ラック軸力fはコラム軸トルクと等価であるが、以下の説明では便宜的にラック軸力として説明する。なお、図2に示される構成と同一構成には同一符号を付して説明は省略する。
次に、電動パワーステアリング装置の実プラント146を下記数17で表わされるPとし、本発明の規範モデル追従型制御を2自由度制御系で設計すると、Pn及びPdを実際のモデルとして図10の構成となる。ブロック143(Cd)は制御要素部を示している。(例えば朝倉書店発行の前田肇、杉江俊治著「アドバンスト制御のためのシステム制御理論」参照)
図10において、フィードフォワード制御系をブロック144→実プラントPの経路で考えると、図11となる。ここで、P=N/Dとすると、図11(A)は図11(B)となり、数20より図11(C)が得られる。図11(C)より、f=(m・s2+μ・s+k0)xとなるので、これを逆ラプラス変換すると、下記数29が得られる。
2 コラム軸(ステアリングシャフト、ハンドル軸)
10 トルクセンサ
12 車速センサ
13 バッテリ
14 舵角センサ
20 モータ
21 回転角センサ
30 コントロールユニット(ECU)
31 トルク制御部
35 電流制御部
36 PWM制御部
100 ラック位置変換部
101、102 変換部
110、210、310 ラックエンド接近判定部
120、220、320、420、520 粘弾性モデル追従制御部
121、122 切替部
124、524 パラメータ設定部
130、430 フィードフォワード制御部
140、240、440 フィードバック制御部
150 制御量制限部
151 高操舵時制限値演算部
152 低操舵時制限値演算部
153 高操舵時ゲイン部
154 低操舵時ゲイン部
155 制限部
160 操舵速度演算部
250、350 シフト補正部
260 制御パラメータ設定部
434、447 微分部
435、448 不感帯処理部
444 比例制御部
445 微分制御部
Claims (18)
- 少なくとも操舵トルクに基づいて電流指令値を演算し、前記電流指令値に基づいてモータを駆動することにより、操舵系をアシスト制御する電動パワーステアリング装置の制御装置において、
ラックエンド手前の所定角度の範囲内で粘弾性モデルを規範モデルとしたモデルフォローイング制御の構成とし、
前記モデルフォローイング制御で使用する変位情報にシフト補正を施し、
前記シフト補正は、前記変位情報が所定の第1目標値を超えて前記ラックエンドに接近した場合、前記変位情報と前記第1目標値との差である変化量に所定の比率を乗算した値を前記変位情報から減ずることにより行われ、
前記変化量が所定の限界値以上の場合、前記変位情報の計測の開始位置を、前記変化量と前記限界値との差である修正量だけ前記ラックエンドに近い位置に設定し直して、前記変位情報を修正し、
少なくとも前記修正された変位情報に前記シフト補正を施して求められた値に基づいて前記モデルフォローイング制御でのアシスト力を低減する制御量を求め、
少なくとも操舵速度に基づいて、前記制御量に対して設定される制限値を用いて前記制御量の範囲を制限し、前記制御量で前記電流指令値を補正し、ラックエンド端当てを抑制するようにし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。 - 前記モデルフォローイング制御の構成がフィードバック制御部である請求項1に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
- 前記モデルフォローイング制御の構成がフィードフォワード制御部である請求項1に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
- 前記モデルフォローイング制御の構成がフィードバック制御部及びフィードフォワード制御部である請求項1に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
- 少なくとも操舵トルクに基づいて第1の電流指令値を演算し、前記第1の電流指令値に基づいてモータを駆動することにより、操舵系をアシスト制御する電動パワーステアリング装置の制御装置において、
前記第1の電流指令値を第1のラック軸力若しくは第1のコラム軸トルクに変換する第1の変換部と、
前記モータの回転角から判定用ラック位置に変換するラック位置変換部と、
前記判定用ラック位置に基づいてラックエンドに接近したことを判定し、ラック変位及び切替信号を出力するラックエンド接近判定部と、
前記ラック変位が所定の第1目標値を超えて前記ラックエンドに接近した場合、前記ラック変位と前記第1目標値との差である変化量に所定の比率を乗算した値を前記ラック変位から減ずることにより前記ラック変位を補正し、補正ラック変位を出力するシフト補正部を具備し、前記第1のラック軸力若しくは第1のコラム軸トルク、前記補正ラック変位及び前記切替信号に基づいて、粘弾性モデルを規範モデルとした第2のラック軸力若しくは第2のコラム軸トルクを生成する粘弾性モデル追従制御部と、
少なくとも操舵速度に基づいて前記第2のラック軸力若しくは第2のコラム軸トルクに対して設定される上限値及び下限値を用いて、前記第2のラック軸力若しくは第2のコラム軸トルクを制限する制御量制限部と、
前記制限された第2のラック軸力若しくは第2のコラム軸トルクを第2の電流指令値に変換する第2の変換部とを備え、
前記シフト補正部は、前記変化量が所定の限界値以上の場合、前記変化量と前記限界値との差である修正量を算出し、
前記ラックエンド接近判定部は、前記ラック変位の計測の開始位置を、前記修正量だけ前記ラックエンドに近い位置に設定し直して、前記ラック変位を修正し、
前記第2の電流指令値を前記第1の電流指令値に加算して前記アシスト制御を行い、ラックエンド端当てを抑制するようにし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。 - 前記補正ラック変位によって、前記規範モデルのパラメータを変更する請求項5に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
- 前記粘弾性モデル追従制御部が、
前記補正ラック変位に基づいてフィードフォワード制御して第3のラック軸力若しくは第3のコラム軸トルクを出力するフィードフォワード制御部と、
前記補正ラック変位及び前記第1のラック軸力若しくは第1のコラム軸トルクに基づいてフィードバック制御して第4のラック軸力若しくは第4のコラム軸トルクを出力するフィードバック制御部と、
前記切替信号により前記第3のラック軸力若しくは第3のコラム軸トルクの出力をON/OFFする第1の切替部と、
前記切替信号により前記第4のラック軸力若しくは第4のコラム軸トルクの出力をON/OFFする第2の切替部と、
前記第1及び第2の切替部の出力を加算して前記第2のラック軸力若しくは第2のコラム軸トルクを出力する加算部とを具備している請求項5又は6に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。 - 前記フィードフォワード制御部が、
前記補正ラック変位を微分し、第1微分データを出力する第1の微分部と、
前記第1微分データ又は前記第1微分データから演算される粘性項データに対してゼロ前後に不感帯を設ける第1の不感帯処理部とを具備し、
前記フィードバック制御部が、
目標ラック変位と前記補正ラック変位との差である誤差データを微分し、第2微分データを出力する第2の微分部と、
前記第2微分データ又は前記第2微分データから演算される微分項データに対してゼロ前後に不感帯を設ける第2の不感帯処理部とを具備している請求項7に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。 - 前記粘弾性モデル追従制御部が、
前記第1のラック軸力若しくは第1のコラム軸トルクに基づいてフィードフォワード制御して第3のラック軸力若しくは第3のコラム軸トルクを出力するフィードフォワード制御部と、
前記補正ラック変位及び前記第1のラック軸力若しくは第1のコラム軸トルクに基づいてフィードバック制御して第4のラック軸力若しくは第4のコラム軸トルクを出力するフィードバック制御部と、
前記切替信号により前記第3のラック軸力若しくは第3のコラム軸トルクの出力をON/OFFする第1の切替部と、
前記切替信号により前記第4のラック軸力若しくは第4のコラム軸トルクの出力をON/OFFする第2の切替部と、
前記第1及び第2の切替部の出力を加算して前記第2のラック軸力若しくは第2のコラム軸トルクを出力する加算部とを具備している請求項5又は6に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。 - 前記フィードバック制御部が、
前記目標ラック変位と前記補正ラック変位との差である誤差データを微分し、微分データを出力する微分部と、
前記微分データ又は前記微分データから演算される微分項データに対してゼロ前後に不感帯を設ける不感帯処理部とを具備している請求項9に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。 - 前記補正ラック変位によって、前記フィードバック制御部の制御パラメータを変更する請求項7乃至10のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
- 少なくとも操舵トルクに基づいて第1の電流指令値を演算し、前記第1の電流指令値に基づいてモータを駆動することにより、操舵系をアシスト制御する電動パワーステアリング装置の制御装置において、
前記第1の電流指令値を第1のラック軸力若しくは第1のコラム軸トルクに変換する第1の変換部と、
前記モータの回転角から判定用ラック位置に変換するラック位置変換部と、
前記判定用ラック位置に基づいてラックエンドに接近したことを判定し、ラック変位及び切替信号を出力するラックエンド接近判定部と、
前記ラック変位が所定の第1目標値を超えて前記ラックエンドに接近した場合、前記ラック変位と前記第1目標値との差である変化量に所定の比率を乗算した値を前記ラック変位から減ずることにより前記ラック変位を補正し、補正ラック変位を出力するシフト補正部とを具備し、前記第1のラック軸力若しくは第1のコラム軸トルク、前記ラック変位、前記補正ラック変位及び前記切替信号に基づいて、粘弾性モデルを規範モデルとした第2のラック軸力若しくは第2のコラム軸トルクを生成する粘弾性モデル追従制御部と、
少なくとも操舵速度に基づいて前記第2のラック軸力若しくは第2のコラム軸トルクに対して設定される上限値及び下限値を用いて、前記第2のラック軸力若しくは第2のコラム軸トルクを制限する制御量制限部と、
前記制限された第2のラック軸力若しくは第2のコラム軸トルクを第2の電流指令値に変換する第2の変換部とを備え、
前記規範モデルのパラメータを、前記ラック変位が所定の第2目標値以下の場合は前記ラック変位によって変更し、前記ラック変位が前記第2目標値を超えた場合は一定とし、
前記シフト補正部は、前記変化量が所定の限界値以上の場合、前記変化量と前記限界値との差である修正量を算出し、
前記ラックエンド接近判定部は、前記ラック変位の計測の開始位置を、前記修正量だけ前記ラックエンドに近い位置に設定し直して、前記ラック変位を修正し、
前記第2の電流指令値を前記第1の電流指令値に加算して前記アシスト制御を行い、ラックエンド端当てを抑制するようにし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。 - 前記粘弾性モデル追従制御部が、
前記ラック変位に基づいてフィードフォワード制御して第3のラック軸力若しくは第3のコラム軸トルクを出力するフィードフォワード制御部と、
前記補正ラック変位及び前記第1のラック軸力若しくは第1のコラム軸トルクに基づいてフィードバック制御して第4のラック軸力若しくは第4のコラム軸トルクを出力するフィードバック制御部と、
前記切替信号により前記第3のラック軸力若しくは第3のコラム軸トルクの出力をON/OFFする第1の切替部と、
前記切替信号により前記第4のラック軸力若しくは第4のコラム軸トルクの出力をON/OFFする第2の切替部と、
前記第1及び第2の切替部の出力を加算して前記第2のラック軸力若しくは第2のコラム軸トルクを出力する加算部とを具備している請求項12に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。 - 前記粘弾性モデル追従制御部が、
前記第1のラック軸力若しくは第1のコラム軸トルクに基づいてフィードフォワード制御して第3のラック軸力若しくは第3のコラム軸トルクを出力するフィードフォワード制御部と、
前記補正ラック変位及び前記第1のラック軸力若しくは第1のコラム軸トルクに基づいてフィードバック制御して第4のラック軸力若しくは第4のコラム軸トルクを出力するフィードバック制御部と、
前記切替信号により前記第3のラック軸力若しくは第3のコラム軸トルクの出力をON/OFFする第1の切替部と、
前記切替信号により前記第4のラック軸力若しくは第4のコラム軸トルクの出力をON/OFFする第2の切替部と、
前記第1及び第2の切替部の出力を加算して前記第2のラック軸力若しくは第2のコラム軸トルクを出力する加算部とを具備している請求項12に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。 - 前記フィードバック制御部の制御パラメータを、前記ラック変位が所定の第3目標値以下の場合は前記ラック変位によって変更し、前記ラック変位が前記第3目標値を超えた場合は一定とする請求項13又は14に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
- 前記制御量制限部が、
前記上限値及び下限値を前記操舵速度の変化に合わせて徐々に変更する請求項5乃至15のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。 - 前記上限値及び下限値を操舵方向に応じて設定する請求項5乃至16のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
- 前記上限値及び下限値を前記第1のラック軸力若しくは第1のコラム軸トルクに基づいて設定する請求項5乃至17のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
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