JP7133452B2 - 転舵制御装置 - Google Patents
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Description
1.電動機が内蔵されて且つ転舵輪を転舵させる転舵アクチュエータを操作対象とし、運転者が入力する操舵トルクを目標トルクにフィードバック制御するための操作量であって前記電動機に要求されるトルクに換算可能な操作量である操舵側操作量を算出するトルクフィードバック処理と、前記操舵側操作量に基づき、前記転舵輪の転舵角に換算可能な換算可能角度の指令値である角度指令値を算出する角度指令値算出処理と、前記換算可能角度を前記角度指令値にフィードバック制御するための操作量であって前記電動機に要求されるトルクに換算可能な操作量である転舵側操作量を算出する角度フィードバック処理と、前記操舵側操作量が前記電動機に要求されるトルクに換算された量および前記転舵側操作量が前記電動機に要求されるトルクに換算された量の和に応じたトルク指令値に前記電動機のトルクを制御すべく前記電動機の駆動回路を操作する操作処理と、を実行する転舵制御装置である。
図1に示すように、電動パワーステアリング装置10は、運転者のステアリングホイール22の操作に基づいて転舵輪12を転舵させる操舵機構20、および転舵輪12を電動で転舵させる転舵アクチュエータ30を備えている。
ベース目標トルク算出処理M10は、後述する軸力Tafに基づき、ステアリングホイール22を介して運転者がステアリングシャフト24に入力すべき目標トルクTh*のベース値であるベース目標トルクThb*を算出する処理である。ここで、軸力Tafは、ラック軸26に加わる軸方向の力である。軸力Tafは、転舵輪12に作用する横力に応じた量となることから、軸力Tafによって横力を把握することができる。一方、ステアリングホイール22を介して運転者がステアリングシャフト24に入力すべきトルクは、横力に応じて定めることが望ましい。したがって、ベース目標トルク算出処理M10は、軸力Tafから把握される横力に応じてベース目標トルクThb*を算出する処理となっている。
偏差算出処理M16は、操舵トルクThから目標トルクTh*を減算することによって、偏差ΔThを算出する処理である。
上記の式(c1)にて表現されるモデルは、軸力Tafと等しい量のトルクがステアリングシャフト24に入力された場合にピニオン角θpが示す値をモデル化したものである。上記の式(c1)において、粘性係数Cは、電動パワーステアリング装置10の摩擦等をモデル化したものであり、慣性係数Jは、電動パワーステアリング装置10の慣性をモデル化したものであり、バネ係数Kは、電動パワーステアリング装置10が搭載される車両のサスペンションやホイールアライメント等の仕様をモデル化したものである。
詳しくは、本実施形態では、ピニオン角θpの推定値θpe、要求トルクTdおよびオブザーバゲインを規定する3行1列の行列Lを用いて以下の式(c3)にて、推定の外乱トルクTldや推定値θpeを算出する。
2階微分処理M58は、ピニオン角指令値θp*の2階時間微分値を算出する処理である。第1フィードフォワード項算出処理M60は、2階微分処理M58の出力値に慣性係数Jを乗算することによって第1フィードフォワード操作量Ttffを算出する処理である。2自由度操作量算出処理M62は、フィードバック操作量Ttfbと、第1フィードフォワード操作量Ttffと、第2フィードフォワード操作量としての推定の外乱トルクTldとを加算して、転舵側操作量Tt*を算出する処理である。
換算処理M72は、要求トルクTdを減速比Kmで除算することによって、要求トルクTdを、電動機32に対するトルクの指令値であるモータトルク指令値Tm*に換算する処理である。
ここで、本実施形態の作用および効果について説明する。
上記実施形態における事項と、上記「課題を解決するための手段」の欄に記載した事項との対応関係は、次の通りである。以下では、「課題を解決するための手段」の欄に記載した解決手段の番号毎に、対応関係を示している。[1]換算可能角度は、ピニオン角θpに対応し、操作処理は、加算処理M70、換算処理M72および操作信号生成処理M74に対応する。駆動回路は、インバータ33に対応する。[2]角度推定処理は、外乱オブザーバM52に対応する。[3]「2階時間微分値に基づくフィードフォワード操作量」は、第1フィードフォワード操作量Ttffに対応する。[4]ベース目標トルク算出処理M10において、軸力Tafが用いられていることに対応する。「同一の物体に働く力」は、ステアリングシャフト24に働くトルクに対応する。
なお、上記実施形態の各事項の少なくとも1つを、以下のように変更してもよい。
・「角度指令値算出処理について」
上記実施形態では、軸力Tafを入力とし、上記の式(c1)に基づきピニオン角指令値θp*を算出したが、これに限らない。また、軸力Tafを入力とするものに限らず、たとえば、操舵側操作量Ts*を入力としてもよい。
推定の外乱トルクTldの算出手法としては、上記実施形態において例示したものに限らない。たとえば、上記の式(c2)に基づき、要求トルクTdから、ピニオン角指令値θp*の2階時間微分値、ピニオン角θpの2階時間微分値または推定値θpeの2階時間微分値に慣性係数Jを乗算した値を減算することによって算出してもよい。
上記実施形態では、第1フィードフォワード操作量Ttffを、ピニオン角指令値θp*の2階時間微分値に基づき算出したが、これに限らず、たとえばピニオン角θpに基づき算出してもよい。
上記実施形態では、換算可能角度として、ピニオン角θpを用いたが、これに限らない。たとえば、転舵輪の転舵角自体としてもよい。
上記実施形態では、操舵側操作量Ts*を、ステアリングシャフト24のトルクに換算したが、これに限らない。たとえば、電動機32のトルクとしてもよい。
上記実施形態では、転舵側操作量Tt*をステアリングシャフト24のトルクに換算したが、これに限らない。たとえば、電動機32のトルクとしてもよい。
ベース目標トルク算出処理としては、軸力Tafと車速Vとに応じてベース目標トルクThb*を算出する処理に限らない。たとえば軸力Tafのみに基づきベース目標トルクThb*を算出する処理であってもよい。
・「ベース目標トルクについて」
軸力Tafに基づきベース目標トルクThb*を求めることは必須ではない。たとえば、操舵トルクThに基づきアシストトルクを算出し、アシストトルクと操舵トルクとの和に基づきベース目標トルクThb*を算出してもよい。
転舵制御装置がCPU42とROM44とを備えて、ソフトウェア処理を実行するものに限らない。たとえば、上記実施形態においてソフトウェア処理されたものの少なくとも一部を、ハードウェア処理する専用のハードウェア回路(たとえばASIC等)を備えてもよい。すなわち、転舵制御装置は、以下の(a)~(c)のいずれかの構成であればよい。(a)上記処理の全てを、プログラムに従って実行する処理装置と、プログラムを記憶するROM等のプログラム格納装置とを備える。(b)上記処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置およびプログラム格納装置と、残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備える。(c)上記処理の全てを実行する専用のハードウェア回路を備える。ここで、処理装置およびプログラム格納装置を備えたソフトウェア処理回路や、専用のハードウェア回路は複数であってもよい。すなわち、上記処理は、1または複数のソフトウェア処理回路および1または複数の専用のハードウェア回路の少なくとも一方を備えた処理回路によって実行されればよい。
電動機としては、SPMSMに限らず、IPMSM等であってもよい。また、同期機に限らず誘導機であってもよい。さらに、たとえばブラシ付きの直流電動機であってもよい。その場合、駆動回路としては、Hブリッジ回路を採用すればよい。
Claims (4)
- 電動機が内蔵されて且つ転舵輪を転舵させる転舵アクチュエータを操作対象とし、
運転者が入力する操舵トルクを目標トルクにフィードバック制御するための操作量であって前記電動機に要求されるトルクに換算可能な操作量である操舵側操作量を算出するトルクフィードバック処理と、
前記操舵側操作量に基づき、前記転舵輪の転舵角に換算可能な換算可能角度の指令値である角度指令値を算出する角度指令値算出処理と、
前記換算可能角度を前記角度指令値にフィードバック制御するための操作量であって前記電動機に要求されるトルクに換算可能な操作量である転舵側操作量を算出する角度フィードバック処理と、
前記操舵側操作量が前記電動機に要求されるトルクに換算された量および前記転舵側操作量が前記電動機に要求されるトルクに換算された量の和に応じたトルク指令値に前記電動機のトルクを制御すべく前記電動機の駆動回路を操作する操作処理と、を実行する転舵制御装置。 - 前記角度フィードバック処理は、前記換算可能角度および前記電動機に要求されるトルクを入力として前記換算可能角度の推定値を算出する角度推定処理と、前記推定値を前記角度指令値にフィードバック制御する処理と、を含む請求項1記載の転舵制御装置。
- 前記角度フィードバック処理は、微分要素を用いて算出したフィードバック操作量に前記角度指令値の2階時間微分値に基づくフィードフォワード操作量を加算した値に基づき前記転舵側操作量を算出する処理である請求項1または2記載の転舵制御装置。
- 前記操舵側操作量と前記操舵トルクとを同一の物体に働く力に換算した量同士の和に基づき、前記目標トルクを算出する目標トルク算出処理を実行する請求項1~3のいずれか1項に記載の転舵制御装置。
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