JPH10203384A - 電動パワーステアリング装置の制御装置 - Google Patents
電動パワーステアリング装置の制御装置Info
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- JPH10203384A JPH10203384A JP1382597A JP1382597A JPH10203384A JP H10203384 A JPH10203384 A JP H10203384A JP 1382597 A JP1382597 A JP 1382597A JP 1382597 A JP1382597 A JP 1382597A JP H10203384 A JPH10203384 A JP H10203384A
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Abstract
流制御系をデイジタル計算機で構成し、電流制御系の出
力が制限値を越えた場合だけフィードフォワードで内部
変数を補正するようにし、簡単な方法で応答の速いアン
チワインドアップを行なう。 【解決手段】 ハンドルの操舵トルクを検出するトルク
センサと、前記ハンドルと一体的に設けられたステアリ
ングシャフトを補助負荷付勢するモータと、前記操舵ト
ルクの大きさに応じて前記モータを駆動するコントロー
ルユニットとを具備した電動パワーステアリング装置の
制御装置であり、前記コントロールユニットが、操舵補
助力を制御するためにモータ電流のフィードバック制御
を行なう積分項を含むデイジタル形演算器を有し、前記
デイジタル形演算器の出力が所定の制限値を越えたとき
に、前記デイジタル形演算器の内部変数を補正する補正
手段を設ける。
Description
舵系にモータによる操舵補助力を付与するようにした電
動パワーステアリング装置の制御装置に関し、特に双一
次変換の離散時間系の電流制御系の出力が制限値を越え
た場合のみにフィードフォワードで内部変数を補正する
ようにし、簡単な方法で応答の速いアンチワインドアッ
プを行なうようにした電動パワーステアリング装置の制
御装置に関する。
タの回転力で補助負荷付勢する電動パワーステアリング
装置は、モータの駆動力を減速機を介してギア又はベル
ト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラ
ック軸に補助負荷付勢するようになっている。ここで、
一般的な電動パワーステアリング装置の構成を図6に示
して説明する。操向ハンドル1の軸2は減速ギア3、ユ
ニバーサルジョイント4a及び4b,ピニオンラック機
構5を経て操向車輪のタイロッド6に結合されている。
軸2には、操向ハンドル1の操舵トルクを検出するトル
クセンサ10が設けられており、操向ハンドル1の操舵
力を補助するモータ20がクラッチ21、減速ギア3を
介して軸2に結合されている。パワーステアリング装置
を制御するコントロールユニット30には、バッテリ1
4からイグニションキー11を経て電力が供給され、コ
ントロールユニット30は、トルクセンサ10で検出さ
れた操舵トルクTと車速センサ12で検出された車速V
とに基いてアシスト指令の操舵補助指令値Iの演算を行
ない、演算された操舵補助指令値Iに基いてモータ20
に供給する電流を制御する。クラッチ21はコントロー
ルユニット30でON/OFF制御され、通常の動作状
態ではON(結合)されている。そして、コントロール
ユニット30によりパワーステアリング装置が故障と判
断された時、及びイグニションキー11によりバッテリ
14の電源がOFFとなっている時に、クラッチ21は
OFF(切離)される。
Uで構成されるが、そのCPU内部においてプログラム
で実行される一般的な機能を示すと図7のようになる。
例えば位相補償器31は独立したハードウェアとしての
位相補償器を示すものではなく、CPUで実行される位
相補償機能を示している。尚、コントロールユニット3
0をCPUで構成せず、各機能要素を独立のハードウェ
アで構成することも可能である。
及び動作を説明すると、トルクセンサ10で検出されて
入力される操舵トルクTは、操舵系の安定性を高めるた
めに位相補償器31で位相補償され、位相補償された操
舵トルクTAが操舵補助指令値演算器32に入力され
る。又、車速センサ12で検出された車速Vも操舵補助
指令値演算器32に入力される。操舵補助指令値演算器
32は、入力された操舵トルクTA及び車速Vに基いて
モータ20に供給する電流の制御目標値である操舵補助
指令値Iを決定し、操舵補助指令値演算器32にはメモ
リ33が付設されている。メモリ33は車速Vをパラメ
ータとして操舵トルクに対応する操舵補助指令値Iを格
納しており、操舵補助指令値演算器32による操舵補助
指令値Iの演算に使用される。操舵補助指令値(電流指
令値)Iは減算器30Aに入力されると共に、応答速度
を高めるためのフィードフォワード系の微分補償器34
に入力され、減算器30Aの偏差(I−i)は比例演算
器35に入力され、その比例出力は加算器30Bに入力
されると共にフィードバック系の特性を改善するための
積分演算器36に入力される。微分補償器34及び積分
補償器36の出力も加算器30Bに加算入力され、加算
器30Bでの加算結果である電流制御値Eが、モータ駆
動信号としてモータ駆動回路37に入力される。モータ
20のモータ電流値(電流検出値)iはモータ電流検出
回路38で検出され、モータ電流値iは減算器30Aに
入力されてフィードバックされる。
て説明すると、モータ駆動回路37は加算器30Bから
の電流制御値Eに基いて電界効果トランジスタ(FE
T)FET1〜FET4の各ゲートを駆動するFETゲ
ート駆動回路371、FET1〜FET4で成るHブリ
ッジ回路、FET1及びFET2のハイサイド側を駆動
する昇圧電源372等で構成されている。FET1及び
FET2は、電流制御値Eに基いて決定されるデューテ
ィ比D1のPWM(パルス幅変調)信号によってON/
OFFされ、実際にモータに流れる電流Irの大きさが
制御される。FET3及びFET4は、デューティ比D
1の小さい領域では所定1次関数式(a,bを定数とし
てD2=a・D1+b)で定義されるデューティ比D2
のPWM信号で駆動され、デューティ比D1の大きい領
域ではPWM信号の符号により決定されるモータの回転
方向に応じてON/OFFされる。例えばFET3が導
通状態にあるときは、電流はFET1、モータ20、F
ET3、抵抗R1を経て流れ、モータ20に正方向の電
流が流れる。又、FET4が導通状態にあるときは、電
流はFET2、モータ20、FET4、抵抗R2を経て
流れ、モータ20に負方向の電流が流れる。従って、加
算器30Bからの電流制御値EもPWM出力となってい
る。又、モータ電流検出回路38は抵抗R1の両端にお
ける電圧降下に基いて正方向電流の大きさを検出すると
共に、抵抗R2の両端における電圧降下に基いて負方向
の電流の大きさを検出する。モータ電流検出回路38で
検出されたモータ電流値iは、減算器30Aに入力され
てフィードバックされる。
制御系を比例積分形とした例として、特開平8−142
886号公報に示される制御装置がある。
ーステアリング装置では、モータ印加電圧の制御を行な
う比例積分形の電流制御系は、アナログ回路又はデイジ
タル計算機により実現されるが、電流制御系をデイジタ
ル計算機で実現した場合には、その出力が最大値を越え
た場合に制限値を出力するリミッタを設けている。モー
タ駆動回路37ではFETをPWM駆動しており、PW
Mのデユーティ比のように最大値が存在するからであ
る。そして、リミッタを設けた場合には積分ワインドア
ップを防ぐため、アンチワインドアップ制御を行なうよ
うにしている。しかしながら、従来のアンチワインドア
ップ制御では、リミッタの前後の値の差を積分項にフィ
ードバックするため計算負荷が大きく、高価な高速コン
ピュータを用いなければならないという問題があった。
のであり、本発明の目的は、電動パワーステアリング装
置の電流制御系をデイジタル計算機で構成し、電流制御
系の出力が制限値を越えた場合だけフィードフォワード
で内部変数を補正するようにし、簡単な方法で応答の速
いアンチワインドアップを行なうようにした電動パワー
ステアリング装置の制御装置を提供することにある。
舵トルクを検出するトルクセンサと、前記ハンドルと一
体的に設けられたステアリングシャフトを補助負荷付勢
するモータと、前記操舵トルクの大きさに応じて前記モ
ータを駆動するコントロールユニットとを具備した電動
パワーステアリング装置の制御装置に関するもので、本
発明の上記目的は、前記コントロールユニットが、操舵
補助力を制御するためにモータ電流のフィードバック制
御を行なう積分項を含むデイジタル形演算器を有し、前
記デイジタル形演算器の出力Y(k)が所定の制限値Y
maxを越えたときに、前記デイジタル形演算器の内部
変数を補正する補正手段を具備することによって達成さ
れる。又、前記デイジタル形演算器を、制御係数b1及
びb2、中間変数W(k)及びW(k−1)、フォワー
ドシフトオペレータをZとする双一次変換の離散時間系
とすることにより、そして、更に前記補正手段が前記中
間変数W(k−1)に対して、電流指令値と電流検出値
との偏差をe(k)として、Y(k)>Ymaxの場合 W(k−1)={Ymax−b1・e(k)}/(b1
+b2) Y(k)<−Ymaxの場合 W(k−1)={−Ymax−b1・e(k)}/(b
1+b2) なる補正を行なうことによって、より効果的に達成され
る。
照して説明する。
示すように、操舵補助指令値演算器32からの操舵補助
指令値(電流指令値)Iと、モータ電流検出回路38か
らのモータ電流値(電流検出値)iとの偏差e(k)を
比例積分制御する電流制御系40を設けると共に、電流
制御系40の出力Y(k)を制限値Ymaxでリミット
するリミッタ50を設けている。電流制御系40は、双
一次変換の離散時間系となっている。
なっており、加算器41からの中間変数W(k)は制御
変数b1を乗算されて加算器42に与えられると共に、
フォワードシフトオペレータZの1サンプリング前を示
すZ−1に与えられる。1サンプリング前のオペレータ
Z−1からの中間変数W(k−1)は加算器41に入力
されると共に、制御変数b2を乗算して加算器42に与
えられる。加算器42の出力Y(k)は制限値Ymax
のリミッタ50に入力され、リミッタ50の出力Eが電
流制御値(モータ印加電圧)Eとなっている。リミッタ
50は、出力Y(k)が制限値Ymaxを越えた場合に
E=Ymaxとする。
図3(A)となるような操舵を行なった場合には、電流
制御値Eは同図(B)のようになり、中間変数W(k−
1)は同図(C)のようになる。そして、図3(A)に
おいて電流指令値Iが制限値Ymaxを越える区間aで
は、電流偏差e(k)が中間変数に積算されるため、中
間変数W(k−1)は図3(C)のようになる。また、
電流指令値Iが制限値Ymaxより小さくなるb点以降
においても、中間変数の値が残るため、電流制御値Eが
最大値を持続してしまう区間Cを生じる。これにより、
図3(A)に示すように電流検出値iは遅れを生じ、操
舵の違和感となる。
0の出力Y(k)がリミッタ50の制限値Ymaxを越
えた場合は、中間変数W(k−1)について下記数1及
び数2のような補正を行なう。
+b2)
1+b2) 上記数1及び数2の補正を行なった場合の電流指令値I
及び電流検出値iは図4(A)のようになり、電流制御
値Eは同図(B)のようになり、中間変数W(k−1)
は同図(C)のようになる。中間変数W(k−1)の値
が補正されることにより、電流指令値Iが制限値Y
maxより小さくなったときに電流検出値iも追従する
ので、操舵の違和感をなくすことができる。このよう
に、本発明では、最大値を超えた場合のみにフィードフ
ォワードで中間変数の補正計算を行なうので、応答が早
くかつ計算負荷が少ない。
換について説明する。
器を伝達関数(sはラプラス演算子)で現わすと、数3
となる。
は、離散時間系に変換する必要があり、離散化の方法に
は後退差分方式、双一次変換などがある。そして、双一
次変換は下記数4として離散化するものである。
めると次の数5のようになる。
(b1+b2・Z−1)/(1−Z−1) b1=(Kp・Ki・T+2Kp)/2 b2=(Kp・Ki・T−2Kp)/2 そして、下記のように定義する。
/e(k) (k):時間kにおけるサンプル値 数6及び数5より、次式が成り立つ。
うになり、整理してまとめると図2のブロック図が得ら
れる。
明したが、積分項を含むデイジタル形演算器について適
用できる。
リミッタの前後の値の差を積分項にフィードバックする
ため計算負荷が大きく、高価な計算機を用いなければな
らないという問題があった。本発明によれば、電流制御
系の出力が制限値を越えた場合のみにフィードフォワー
ドで内部変数を補正計算するため、簡単な方法かつ応答
の速いアンチワインドアップを行なうことができる。そ
のため、計算負荷が少なく安価な計算機で実現できる。
示すブロック図である。
る。
る。
る。
ック構成図である。
すブロック図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 ハンドルの操舵トルクを検出するトルク
センサと、前記ハンドルと一体的に設けられたステアリ
ングシャフトを補助負荷付勢するモータと、前記操舵ト
ルクの大きさに応じて前記モータを駆動するコントロー
ルユニットとを具備した電動パワーステアリング装置の
制御装置において、前記コントロールユニットが、操舵
補助力を制御するためにモータ電流のフィードバック制
御を行なう積分項を含むデイジタル形演算器を有し、前
記デイジタル形演算器の出力Y(k)が所定の制限値Y
maxを越えたときに、前記デイジタル形演算器の内部
変数を補正する補正手段を具備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。 - 【請求項2】 前記デイジタル形演算器を、制御係数b
1及びb2、中間変数W(k)及びW(k−1)、フォ
ワードシフトオペレータをZとする双一次変換の離散時
間系とした請求項1に記載の電動パワーステアリング装
置の制御装置。 - 【請求項3】 前記補正手段が前記中間変数W(k−
1)に対して、電流指令値と電流検出値との偏差をe
(k)として、 Y(k)>Ymaxの場合 W(k−1)={Ymax−b1・e(k)}/(b1
+b2) Y(k)<−Ymaxの場合 W(k−1)={−Ymax−b1・e(k)}/(b
1+b2) なる補正を行なうようになっている請求項2に記載の電
動パワーステアリング装置の制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1382597A JP3666160B2 (ja) | 1997-01-28 | 1997-01-28 | 電動パワーステアリング装置の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1382597A JP3666160B2 (ja) | 1997-01-28 | 1997-01-28 | 電動パワーステアリング装置の制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10203384A true JPH10203384A (ja) | 1998-08-04 |
JP3666160B2 JP3666160B2 (ja) | 2005-06-29 |
Family
ID=11844060
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1382597A Expired - Lifetime JP3666160B2 (ja) | 1997-01-28 | 1997-01-28 | 電動パワーステアリング装置の制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3666160B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1053928A2 (en) | 1999-05-18 | 2000-11-22 | Denso Corporation | DC motor drive unit and motor-driven power steering control apparatus |
JP2007302177A (ja) * | 2006-05-15 | 2007-11-22 | Nsk Ltd | 電動パワーステアリング装置 |
JP2009268331A (ja) * | 2008-04-30 | 2009-11-12 | Honda Motor Co Ltd | Dc/dcコンバータ装置、電気車両及びdc/dcコンバータの制御方法 |
JP2014237375A (ja) * | 2013-06-07 | 2014-12-18 | 株式会社デンソー | ステアリング制御装置 |
-
1997
- 1997-01-28 JP JP1382597A patent/JP3666160B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1053928A2 (en) | 1999-05-18 | 2000-11-22 | Denso Corporation | DC motor drive unit and motor-driven power steering control apparatus |
US6335604B1 (en) | 1999-05-18 | 2002-01-01 | Denso Corporation | DC motor drive unit and motor-driven power steering control apparatus |
JP2007302177A (ja) * | 2006-05-15 | 2007-11-22 | Nsk Ltd | 電動パワーステアリング装置 |
JP2009268331A (ja) * | 2008-04-30 | 2009-11-12 | Honda Motor Co Ltd | Dc/dcコンバータ装置、電気車両及びdc/dcコンバータの制御方法 |
JP2014237375A (ja) * | 2013-06-07 | 2014-12-18 | 株式会社デンソー | ステアリング制御装置 |
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JP3666160B2 (ja) | 2005-06-29 |
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