JP2007237840A - Steering controlling device, automobile, and steering controlling method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、外乱入力により発生する車両挙動を抑制するように操舵トルクを調整可能な操舵制御装置、それを備えた自動車及び操舵制御方法に関するものである。 The present invention relates to a steering control device capable of adjusting a steering torque so as to suppress a vehicle behavior generated by disturbance input, an automobile equipped with the steering control device, and a steering control method.
従来の操舵制御装置としては、外乱オブザーバを用いて、車両に入力される車幅方向の外乱のうち路面勾配外乱と横風外乱とを分離してそれぞれを推定し、横風外乱の入力による操舵への影響を抑制するように操舵アシストトルクを与えるというものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上記従来の操舵制御装置にあっては、外乱入力時に運転者が車両の動きを検知して修正操舵する場合、操舵アシストトルクの付加方向と、運転者による修正操舵の方向とが一致するため、制御による操舵と運転者による操舵とが同期して、運転者が意図する以上に車両挙動が大きくなり、運転者に違和感を与える可能性がある。
そこで、本発明は、外乱入力時に安定した車両挙動を維持することができる操舵制御装置それを備えた自動車及び操舵制御方法を提供することを課題としている。
However, in the above-described conventional steering control device, when the driver detects the movement of the vehicle at the time of disturbance input and corrective steering is performed, the direction in which the steering assist torque is applied coincides with the direction of the corrective steering by the driver. Therefore, the steering by the control and the steering by the driver are synchronized, and the vehicle behavior becomes larger than intended by the driver, which may give the driver a sense of incongruity.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a steering control device capable of maintaining a stable vehicle behavior when a disturbance is input, and an automobile equipped with the steering control device and a steering control method.
上記課題を解決するために、本発明に係る操舵制御装置は、
操舵トルクを調整可能なアクチュエータと、該アクチュエータの出力トルクを制御する制御手段とを備える操舵制御装置であって、
操舵状態量として操舵角及び操舵角速度の少なくとも一方を検出する操舵状態量検出手段と、運転者による操舵入力及び前記アクチュエータによる操舵入力と、前記操舵状態量検出手段で検出された実際の操舵状態量とに基づいて、車両に入力される周波数帯域の異なる複数の外乱を推定する複数の外乱推定手段と、該外乱推定手段で推定した外乱を抑制するように、前記アクチュエータの出力トルクを当該外乱の周波数帯域に応じた補正度合で補正する複数の外乱補償手段とを備えることを特徴としている。
In order to solve the above problems, a steering control device according to the present invention includes:
A steering control device comprising an actuator capable of adjusting a steering torque and a control means for controlling an output torque of the actuator,
Steering state quantity detection means for detecting at least one of a steering angle and a steering angular velocity as a steering state quantity, a steering input by a driver, a steering input by the actuator, and an actual steering state quantity detected by the steering state quantity detection means And a plurality of disturbance estimation means for estimating a plurality of disturbances having different frequency bands input to the vehicle, and the output torque of the actuator is reduced so as to suppress the disturbance estimated by the disturbance estimation means. It is characterized by comprising a plurality of disturbance compensation means for correcting with a correction degree corresponding to the frequency band.
また、本発明に係る自動車は、
運転席前部位置に設置されたステアリングホイールと、該ステアリングホイールに発生する操舵トルクを調整可能なアクチュエータと、該アクチュエータの出力トルクを制御する制御手段とを備える操舵制御装置を備えた自動車であって、
操舵状態量として操舵角及び操舵角速度の少なくとも一方を検出する操舵状態量検出手段と、運転者による前記ステアリングホイールに対する操舵入力及び前記アクチュエータによる前記ステアリングホイールに対する操舵入力と、前記操舵状態量検出手段で検出された実際の操舵状態量とに基づいて、車両に入力される周波数帯域の異なる複数の外乱を推定する複数の外乱推定手段と、該外乱推定手段で推定した外乱を抑制するように、前記アクチュエータの出力トルクを当該外乱の周波数帯域に応じた補正度合で補正する複数の外乱補償手段とを備えることを特徴としている。
In addition, the automobile according to the present invention is
A vehicle equipped with a steering control device including a steering wheel installed at a front position of a driver's seat, an actuator capable of adjusting a steering torque generated in the steering wheel, and a control means for controlling an output torque of the actuator. And
A steering state amount detection means for detecting at least one of a steering angle and a steering angular velocity as a steering state amount; a steering input to the steering wheel by a driver; a steering input to the steering wheel by the actuator; and a steering state amount detection means. Based on the detected actual steering state quantity, a plurality of disturbance estimation means for estimating a plurality of disturbances having different frequency bands input to the vehicle, and the disturbance estimated by the disturbance estimation means are suppressed, And a plurality of disturbance compensation means for correcting the output torque of the actuator with a correction degree corresponding to the frequency band of the disturbance.
また、本発明の係る操舵制御方法は、
操舵トルクを調整可能なアクチュエータと、該アクチュエータの出力トルクを制御する制御手段とを備える操舵制御方法であって、
運転者による操舵入力及び前記アクチュエータによる操舵入力と、実際の操舵状態量とに基づいて、車両に入力される周波数帯域の異なる複数の外乱を推定し、それらの外乱を抑制するように、前記アクチュエータの出力トルクを当該外乱の周波数帯域に応じた補正度合で補正することを特徴としている。
Further, the steering control method according to the present invention includes:
A steering control method comprising an actuator capable of adjusting a steering torque and a control means for controlling an output torque of the actuator,
Based on the steering input by the driver, the steering input by the actuator, and the actual steering state quantity, the actuator estimates a plurality of disturbances having different frequency bands input to the vehicle, and suppresses the disturbances. The output torque is corrected with a correction degree corresponding to the frequency band of the disturbance.
本発明に係る操舵制御装置によれば、運転者による操舵入力及びアクチュエータによる操舵入力と、実際の操舵状態量とに基づいて、車両に入力される周波数帯域の異なる複数の外乱を推定し、操舵トルクを調整可能なアクチュエータの出力トルクを、車両に入力される外乱の周波数帯域に応じた補正度合で補正する。
したがって、低周波数帯域の外乱を全て抑制し、高周波数帯域の外乱を一部残して抑制するなど、外乱の周波数帯域に応じて当該外乱の抑制度合を変更することができるので、運転者に高周波数帯域の外乱入力を認知させることができると共に、外乱入力に伴う車両挙動を修正しようとして運転者が修正操舵する場合には、ハンドルが重く感じることにより修正操舵の操作速度が低減されるので、車両挙動の安定性を向上することができる。
According to the steering control device of the present invention, a plurality of disturbances having different frequency bands input to the vehicle are estimated based on the steering input by the driver, the steering input by the actuator, and the actual steering state quantity, and the steering The output torque of the actuator whose torque can be adjusted is corrected with a correction degree corresponding to the frequency band of disturbance input to the vehicle.
Therefore, the degree of suppression of the disturbance can be changed according to the frequency band of the disturbance, such as suppressing all the disturbances in the low frequency band and suppressing a part of the disturbance in the high frequency band. The disturbance input in the frequency band can be recognized, and when the driver performs the correction steering in order to correct the vehicle behavior accompanying the disturbance input, the operation speed of the correction steering is reduced because the steering wheel feels heavy. The stability of the vehicle behavior can be improved.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
(第1の実施の形態)
(構成)
図1は、本発明の操舵制御装置を、電動パワーステアリングシステムを搭載した車両に適用した場合の実施形態を示す構成図である。
図中符号1は、運転者の舵取り操作用のステアリングホイール、2はステアリングシャフト、3はラックアンドピニオン式ギア機構である。ラックアンドピニオン式ギア機構3は、ステアリングシャフト2の下端に一体形成されたピニオン3aと、このピニオン3aに噛合するラック軸3bとから構成されている。ラック軸3bは車両前部にて車幅方向に延在すると共に、車幅方向左右に摺動可能となっており、その両端はタイロッド4,5を介して操向用の操舵輪6,7に連結されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
(Constitution)
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment when the steering control device of the present invention is applied to a vehicle equipped with an electric power steering system.
In the figure,
また、ステアリングシャフト2には、運転者による操舵入力である操舵トルクTsを検出するトルクセンサ11と、運転者の操舵力をアシストする電動パワーステアリング機構12とが設けられている。
電動パワーステアリング機構12は、モータ13の発生トルクを、減速機14を介してステアリングシャフト2の回転トルクに変換することで、運転者の操舵力をアシストするようになっている。このモータ13に供給されるモータ電流は、後述するEPSコントローラ20により制御される。
The
The electric
モータ13の回転角はエンコーダ15によって測定され、そのエンコーダ信号はEPSコントローラ20に出力される。本実施形態では、上記エンコーダ信号を操舵角として採用するが、操舵角センサ等により操舵角を直接検出することもできる。
また、この車両には、車速Vを検出する車速センサ16が設けられ、この車速センサ16の検出信号もEPSコントローラ20に出力される。
The rotation angle of the
Further, the vehicle is provided with a
EPSコントローラ20は、前述した各種センサからの検出信号が入力されて、これらの検出信号(操舵トルク、モータ回転角、車速等)に基づいて、モータ13の駆動電流を算出する。そして、図示しないモータ電流センサにより検出したモータ電流と、エンコーダ15により検出したモータ回転角とを参照しつつ、算出した駆動電流に基づいてモータ13を制御駆動する。ここで、モータ13へ供給される電力はバッテリ18により与えられる。
The
図2は、EPSコントローラ20の構成を示す制御ブロック図である。
この制御ブロックは、目標トルク演算部101と、目標電流演算部102と、制御電圧演算部103と、駆動電流制御部104と、外乱補償部105と、目標トルク補正部106とから構成されている。
目標トルク演算部101では、トルクセンサ11からの操舵トルクTs、車速センサ16からの車速V、及びエンコーダ15からのモータ回転角(操舵角α)が入力され、予め格納されたアシスト制御マップを参照して必要アシスト量に相当する基本トルク指令値を算出する。
FIG. 2 is a control block diagram showing the configuration of the
This control block includes a target
In the target
なお、図示しないが、この目標トルク演算部101は、操舵トルクTsに略比例したアシストを発生させて運転者の操舵負荷を低減させる静アシスト部と、モータの慣性補償をする慣性補償アシスト部と、操舵系のダンピングを確保するダンピングアシスト部と、ハンドルの戻りを改善するハンドル戻りアシスト部とから構成されて、前記基本トルク指令値を算出するようになっている。
Although not shown, the target
目標電流演算部102では、目標トルク演算部101で算出された基本トルク指令値を後述する外乱補償部105で算出されたトルク補正量で補正した目標トルクを、モータ13の駆動電流指令値であるモータ電流指令値に換算する。
制御電圧演算部103では、目標電流演算部102で算出されたモータ電流指令値に基づいて、モータPWM制御におけるモータ印加電圧指令値を算出する。
In the target
The control
駆動電流制御部104では、制御電圧演算部103で算出されたモータ印加電圧指令値に基づいて、モータ13の駆動回路におけるFET等のスイッチング素子をON/OFF制御することにより、モータ13の駆動電流を制御する。ここで、モータ13の駆動電流は、モータ電流センサ13aにより検知される電流信号が電流サーボへフィードバックされることで、安定して制御されるようになっている。
The drive
外乱補償部105では、トルクセンサ11からの操舵トルクTs、エンコーダ15からのモータ回転角(操舵角α)、及びモータ電流センサ13aからのモータ電流Iが入力され、車両に入力される外乱を周波数帯域毎に分離してそれぞれ推定し、これらの外乱を抑制するためのトルク補正量を算出する。
目標トルク補正部106では、前述した目標トルク演算部101で算出される基本トルク指令値と外乱補償部105で算出されるトルク補正量とを加算することで、基本トルク指令値を補正し、その結果を前述した目標電流演算部102に出力する。
In the
The target
図3は、車両に入力される外乱の周波数分布を示す図である。この図3に示すように、車両に入力される外乱には大きく分けて3つある。[1]車両のサスペンション左右差やタイヤのコニシティ左右差による低周波数の一定の外乱、[2]路面カント等で発生する非常に低周波数の外乱、[3]横風や路面不整による高周波数の外乱、である。本実施形態では、外乱[1]及び[2]を定常外乱、外乱[3]を過渡外乱という。 FIG. 3 is a diagram illustrating a frequency distribution of disturbances input to the vehicle. As shown in FIG. 3, there are roughly three disturbances input to the vehicle. [1] Low-frequency constant disturbance due to vehicle left-right difference and tire conicity left-right difference, [2] Very low-frequency disturbance generated by road surface cants, etc. [3] High-frequency disturbance due to crosswinds and road surface irregularities . In the present embodiment, the disturbances [1] and [2] are referred to as steady disturbances, and the disturbance [3] is referred to as transient disturbances.
本実施形態では、これらの周波数帯域の異なる複数の外乱をそれぞれ推定し、推定した外乱を抑制するようにモータ13の出力トルク(駆動電流)を補正する。このとき、周波数帯域に応じてその外乱の抑制度合を変更するものとし、低周波数の外乱[1]及び[2]に対しては抑制度合を大きく(モータ13の出力トルクの補正度合を大きく)、高周波数の外乱[3]に対しては抑制度合を小さく(モータ13の出力トルクの補正度合を小さく)する。
In the present embodiment, a plurality of disturbances having different frequency bands are estimated, and the output torque (drive current) of the
次に、外乱補償部105で実行される処理について詳述する。
図4は、外乱補償部105の構成を示す制御ブロック図である。この図4では、前述した図2の目標電流演算部102、制御電圧演算部103、駆動電流制御部104、モータ13及びモータ電流センサ13aをプラントとして、一点鎖線で示す外乱補償部105が電流目標値I*の補正量を算出するものとして説明する。
Next, processing executed by the
FIG. 4 is a control block diagram showing the configuration of the
操舵系の伝達関数(操舵トルクの入力に対する操舵角αの関係)をPs(s)、車両系の伝達関数(操舵角αの入力に対する車両挙動の関係)をPv(s)とすると、プラントの特性P(s)はPs(s)×Pv(s)となる。
この制御系の入力信号は、運転者による操舵入力に相当する操舵トルクTsの電流換算値Isと、モータ13による操舵入力に相当する電流目標値I*とを加算した値であり、これに未知外乱Tfの電流換算値Ifが加えられた値(アクチュエータ印加電流)がプラントに加わる操作量となる。そして、操舵角αがこの制御系の制御量となる。
If the transfer function of the steering system (relationship of the steering angle α with respect to the input of the steering torque) is Ps (s) and the transfer function of the vehicle system (relationship of the vehicle behavior with respect to the input of the steering angle α) is Pv (s), The characteristic P (s) is Ps (s) × Pv (s).
The input signal of this control system is a value obtained by adding the current converted value Is of the steering torque Ts corresponding to the steering input by the driver and the current target value I * corresponding to the steering input by the
ここで、未知外乱Tfとは、定常外乱Tc(図3の外乱[1]及び[2])と過渡外乱Td(図3の外乱[3])とからなる車両に入力される外乱である。
外乱補償部105は、低周波数帯域の外乱を推定する外乱推定部105aと、その低周波数帯域の外乱を補償する外乱補償部105bと、高周波数帯域の外乱を推定する外乱推定部105cと、その高周波数帯域の外乱を補償する外乱補償部105dとから構成されている。
Here, the unknown disturbance Tf is a disturbance input to the vehicle including a steady disturbance Tc (disturbances [1] and [2] in FIG. 3) and a transient disturbance Td (disturbance [3] in FIG. 3).
The
つまり、本実施形態では、外乱推定部105a及び外乱補償部105bからなる低周波数帯域の外乱補償部と、外乱推定部105c及び外乱補償部105dからなる高周波数帯域の外乱補償部との2つの外乱補償部を設けている。
この外乱補償部105では、定常外乱と過渡外乱とを分離して推定する。具体的には、各外乱推定部において、制御量としての操舵角αからプラントの逆特性とローパスフィルタとを介して得られる信号と、ドライバ操舵トルクTsの電流換算値Isと電流目標値I*との合計値からローパスフィルタを介して得られる信号とを比較することで、外乱に相当する電流値(外乱の電流換算値)を推定する。ここで、外乱推定部ごとにローパスフィルタのカットオフ周波数を異ならせることで、任意の周波数帯域の外乱を推定可能となっている。
That is, in this embodiment, two disturbances, a low frequency band disturbance compensation unit including the
The
低周波数帯域の外乱を推定するためのカットオフ周波数をfcで定義し、ローパスフィルタをHc(s)=1/{s/(2πfc)+1}2とする。すると、外乱推定部105aの出力である図中A部からは、電流換算された低周波数帯域の外乱(定常外乱)が得られる。外乱補償部105bでは、この定常外乱の電流換算値Iaに所定のゲインG1を積算し、さらにリミッタをかけて入力電流である電流目標値I*にフィードバックする。
The cut-off frequency for estimating the disturbance in the low frequency band is defined by fc, and the low-pass filter is Hc (s) = 1 / {s / (2πfc) +1} 2 . Then, a current-converted low frequency band disturbance (steady disturbance) is obtained from part A in the figure, which is the output of the
また、高周波数帯域の外乱を推定するためのカットオフ周波数をfdで定義し、ローパスフィルタをHd(s)=1/{s/(2πfd)+1}2とする。すると、外乱推定部105cの出力である図中B部からは、電流換算された低周波数帯域の外乱(定常外乱)と高周波数帯域の外乱(過渡外乱)とが得られる。外乱補償部105dでは、この定常外乱+過渡外乱の電流換算値Ibに所定のゲインG2を積算し、さらにリミッタをかけて入力電流である電流目標値I*にフィードバックする。
ここで、G1+G2=1とする。
Further, the cutoff frequency for estimating the disturbance in the high frequency band is defined by fd, and the low-pass filter is Hd (s) = 1 / {s / (2πfd) +1} 2 . Then, from the portion B in the figure, which is the output of the
Here, it is assumed that G1 + G2 = 1.
(動作)
次に、本発明の第1の実施形態の動作について説明する。
今、車両が走行中であり、仮にこの車両に外乱が全く入力されていないものとする。このとき、図4における未知外乱Tf=0である。この場合には、アクチュエータ印加電流が未知外乱Tfの電流換算値Ifによって変化することがないため、ドライバ操舵トルクの電流換算値Isと電流目標値I*との和をローパスフィルタHc(s)(又はHd(s))に通した値と、操舵角αをプラントの逆特性1/P(s)とローパスフィルタHc(s)(又はHd(s))とに通した値とは等しくなる。したがって、図4のA部及びB部から得られる外乱の電流換算値Ia及びIbは共に0となり、電流目標値I*の補正量は0となる。これにより、車両に入力される外乱を抑制するための操舵制御が行われることなく、通常の操舵が行われる。
(Operation)
Next, the operation of the first embodiment of the present invention will be described.
It is assumed that the vehicle is traveling and no disturbance is input to the vehicle. At this time, the unknown disturbance Tf = 0 in FIG. In this case, since the applied current of the actuator does not change with the current conversion value If of the unknown disturbance Tf, the sum of the driver steering torque current conversion value Is and the current target value I * is calculated as a low-pass filter Hc (s) ( Alternatively, the value passed through Hd (s)) is equal to the value passed through the steering angle α through the plant inverse characteristic 1 / P (s) and the low-pass filter Hc (s) (or Hd (s)). Therefore, the disturbance current conversion values Ia and Ib obtained from the A part and the B part in FIG. 4 are both 0, and the correction amount of the current target value I * is 0. Thereby, normal steering is performed without performing steering control for suppressing disturbance input to the vehicle.
ところで、実際には、車両のサスペンション左右差やタイヤのコニシティ左右差、路面カント等により、走行中の車両には定常的に低周波数の外乱が入力されている。このような定常外乱が車両に入力されている場合、図4において未知外乱Tf=定常外乱Tcとなる。過渡外乱Td=0であるため、図4のA部及びB部から得られる外乱の電流換算値Ia及びIbは共に定常外乱Tcの電流換算値となる。そして、これらの電流換算値Ia及びIbにそれぞれゲインG1及びG2を乗じた値が電流目標値I*の補正量となる。 Actually, low-frequency disturbances are steadily input to a running vehicle due to a difference in vehicle left and right, a difference in tire conicity, a road surface cant, and the like. When such a steady disturbance is input to the vehicle, unknown disturbance Tf = steady disturbance Tc in FIG. Since the transient disturbance Td = 0, the disturbance current conversion values Ia and Ib obtained from the A part and the B part in FIG. 4 are both the current conversion values of the steady disturbance Tc. A value obtained by multiplying the current conversion values Ia and Ib by the gains G1 and G2 is a correction amount of the current target value I * .
ここで、本実施形態ではG1+G2=1であるため、電流目標値I*の補正量は、定常外乱Tcの電流換算値にゲイン1を乗じた値に相当する。つまり、電流目標値I*を定常外乱Tcの電流換算値で補正することになり、定常外乱Tcが全て抑制されることになる。
このように、定常外乱Tcを全て抑制することにより、車両起因の片流れや路面カント変化に伴う操舵トルク変化を確実に抑制することができる。その結果、運転者は自車走行車線中央での走行を維持するために所定操舵角を維持する必要がなくなるなど、運転負荷の軽減することができる。
Since in this embodiment a G1 + G2 = 1, the correction amount of the current target value I * corresponds to a value obtained by multiplying the
In this way, by suppressing all the steady disturbances Tc, it is possible to reliably suppress the steering torque change due to the vehicle-induced single flow and the road surface cant change. As a result, it is possible to reduce the driving load such that the driver does not need to maintain a predetermined steering angle in order to maintain traveling in the center of the vehicle lane.
次に、自車両に横風や路面不整による高周波数の外乱が入力された場合について説明する。
図5は、外乱入力の時系列推移を示す図である。この図5において、車両のサスペンション左右差やタイヤのコニシティ左右差による低周波数の外乱(外乱[1])を破線で示し、路面カント等で発生する非常に低周波数の外乱(外乱[2])を一点鎖線で示し、横風や路面不整による高周波数の外乱(外乱[3])を二点鎖線で示している。また、車両に入力される全外乱(外乱[1]+[2]+[3])を実線で示している。
Next, a case where a high-frequency disturbance due to cross wind or road surface irregularity is input to the host vehicle will be described.
FIG. 5 is a diagram showing a time series transition of disturbance input. In FIG. 5, a low-frequency disturbance (disturbance [1]) due to vehicle left-right difference or tire conicity left-right difference is indicated by a broken line, and a very low-frequency disturbance (disturbance [2]) generated by a road surface cant or the like. Is indicated by an alternate long and short dash line, and a high-frequency disturbance (disturbance [3]) due to crosswinds or road surface irregularities is indicated by an alternate long and two short dashes line. Further, the total disturbance (disturbance [1] + [2] + [3]) input to the vehicle is indicated by a solid line.
今、車両がトンネル内を直進走行している状態からトンネル出口を通過し、強い横風を受けたものとする。この場合には、図5の時刻t1で、二点鎖線に示すような高周波数の外乱が車両に入力される。このとき、図4の外乱補償部105では、A部から一定外乱である外乱[1]及び低い周波数の外乱[2]の電流換算値Iaが得られ、B部から外乱[1]〜[3]の電流換算値Ibが得られる。ここで、B部から得られる外乱の電流換算値Ibは、高周波数帯域のカットオフ周波数fdにより、横風の非常に高い周波数成分がフィルタリングされた外乱の電流換算値となる。そして、これらの電流換算値Ia及びIbにそれぞれゲインG1及びG2を乗じた値の和が電流目標値I*の補正量となる。
It is assumed that the vehicle passes through the tunnel exit from a state where the vehicle travels straight through the tunnel and receives a strong crosswind. In this case, a high-frequency disturbance as shown by a two-dot chain line is input to the vehicle at time t1 in FIG. At this time, the
図6は、本実施形態の効果を説明する図である。図6において、細線は車両に入力される全外乱、破線は低周波数帯域の外乱補償量、二点鎖線は高周波数帯域の外乱補償量、太実線は低周波数帯域の外乱補償量と高周波数帯域の外乱補償量とを加算した全補償量である。
本実施形態では、ゲインの和(G1+G2)を1としているため、図6の太実線に示すように、低周波数帯域の外乱[1]及び[2]は完全に補正されることになる。また、高周波数帯域の外乱[3]は全てが補正されず、一部を残して補正されることになる(図6のA部)。つまり、外乱の周波数帯域に応じた補正度合で電流目標値I*が補正されることになり、外乱の周波数帯域が高いほど当該補正度合は小さくなる。
FIG. 6 is a diagram for explaining the effect of the present embodiment. In FIG. 6, the thin line is the total disturbance input to the vehicle, the broken line is the disturbance compensation amount in the low frequency band, the two-dot chain line is the disturbance compensation amount in the high frequency band, and the thick solid line is the disturbance compensation amount in the low frequency band and the high frequency band. Is the total compensation amount obtained by adding the disturbance compensation amount.
In the present embodiment, since the sum of gains (G1 + G2) is 1, the disturbances [1] and [2] in the low frequency band are completely corrected as shown by the thick solid line in FIG. Further, the disturbance [3] in the high frequency band is not corrected entirely, but is corrected while leaving a part (A part in FIG. 6). That is, the current target value I * is corrected with a correction degree according to the disturbance frequency band, and the correction degree decreases as the disturbance frequency band increases.
このように、横風外乱等の高周波数の外乱が車両に入力された場合には、その外乱を一部残して補正するので、横風外乱の入力に伴う車両挙動変化を修正しようとして運転者が修正操舵した場合に、ステアリング操作が重く感じることになる。その結果、操舵操作速度が速くなることを抑制することができ、車両挙動の安定性を向上することができる。
ちなみに、外乱オブザーバを用いて低周波数の路面勾配外乱と高周波数の横風外乱とを分離してそれぞれを推定し、横風外乱の入力による操舵への影響を完全に抑制するように操舵アシストトルクを与えた場合、以下のような動作となる。
In this way, when a high-frequency disturbance such as a side wind disturbance is input to the vehicle, it is corrected by leaving a part of the disturbance, so the driver corrects the change in the vehicle behavior accompanying the input of the side wind disturbance. When steering, the steering operation feels heavy. As a result, an increase in the steering operation speed can be suppressed, and the stability of the vehicle behavior can be improved.
By the way, a disturbance observer is used to separate low-frequency road gradient disturbances and high-frequency side wind disturbances and estimate them, and steering assist torque is given so as to completely suppress the influence of the side wind disturbance on the steering. In such a case, the operation is as follows.
図7及び図8は、横風外乱のみの影響を完全に抑制した場合の動作を説明する図である。
外乱入力時に、横風外乱の入力による操舵への影響を完全に抑制するように操舵アシストトルクを与えた場合、図7(a)に示すように、ハンドル手放し状態で車両が略直進走行する。
しかしながら、横風外乱入力時に運転者が車両の動きを敏感に検知して、外乱入力に抗する方向に修正操舵した場合、操舵アシストトルクが付加される方向と運転者による修正操舵の方向とが一致するため、操舵操作が助長される。その結果、図7(b)に示すように、運転者が意図する以上に車両挙動が大きくなって、運転者に違和感を与える可能性がある。
7 and 8 are diagrams for explaining the operation when the influence of only the side wind disturbance is completely suppressed.
When the steering assist torque is applied so as to completely suppress the influence on the steering by the input of the cross wind disturbance at the time of disturbance input, as shown in FIG.
However, when the driver detects the movement of the vehicle sensitively during crosswind disturbance input and corrective steering is performed against the disturbance input, the direction in which the steering assist torque is applied coincides with the direction of the corrective steering by the driver. Therefore, the steering operation is facilitated. As a result, as shown in FIG. 7B, the vehicle behavior becomes larger than intended by the driver, which may give the driver a sense of discomfort.
また、路面勾配外乱の入力による操舵への影響を抑制する処理を施さないため、図8の破線に示すように、路面勾配による片流れが発生する可能性がある。この場合、図8の実線に示すように車両の直進走行を維持するためには、運転者は所定操舵角を維持する必要があり、運転負荷が増大してしまう。
これに対して、本実施形態では、周波数帯域の異なる複数の外乱をそれぞれ推定し、低周波数帯域の外乱は抑制度合を大きくして完全に補正し、高周波数帯域の外乱は抑制度合を小さくして一部残して補正する。言い換えると、外乱入力時の車両挙動に対して運転者による修正操舵が行われる可能性が低い低周波数帯域の外乱に対しては抑制度合を大きくし、修正操舵が行われる可能性が高い高周波数帯域の外乱に対しては抑制度合を小さくする。
Moreover, since the process which suppresses the influence on the steering by the input of road surface gradient disturbance is not performed, as shown by the broken line of FIG. 8, there is a possibility that a single flow due to the road surface gradient occurs. In this case, as shown by the solid line in FIG. 8, in order to maintain the vehicle traveling straight, the driver needs to maintain a predetermined steering angle, which increases the driving load.
In contrast, in this embodiment, a plurality of disturbances having different frequency bands are estimated, and disturbances in the low frequency band are completely corrected by increasing the degree of suppression, while disturbances in the high frequency band are reduced in the degree of suppression. Correct some of them. In other words, the low-frequency band disturbance is less likely to be subjected to corrective steering by the driver with respect to the vehicle behavior at the time of disturbance input. The degree of suppression is reduced for band disturbance.
したがって、低周波数の外乱入力に起因する片流れ等を確実に防止することができると共に、高周波数の外乱入力時に運転者による修正操舵と制御による操舵とが同期することを抑制し、車両挙動の安定性を向上することができる。
また、外乱補償部105において、低周波数帯域の外乱補償量(電流換算値Ia)と高周波数帯域の外乱補償量(電流換算値Ib)とには夫々リミッタを設けている。これにより、制限値以上の外乱の抑制は行われないことになる。
Therefore, it is possible to reliably prevent a single flow or the like caused by a low-frequency disturbance input, and to suppress the synchronization between the correction steering by the driver and the steering by the control at the time of high-frequency disturbance input, thereby stabilizing the vehicle behavior. Can be improved.
In the
本実施形態では、高周波数帯域の外乱補償量にリミッタを設けているため、車両に大きな過渡外乱が入力されると、このリミッタにより制限値以上の外乱の抑制が行われない。これにより、運転者へ外乱が入力されていることを確実に伝達することが可能となる。
このとき、制限値より小さい過渡外乱はすべて抑制対象となるため、当該制限値を、外乱入力時の修正操舵がほとんど不要な小さい外乱を全て抑制するような値に設定すれば、効果的に車両挙動の安定化を図ることができる。
In this embodiment, since the limiter is provided for the disturbance compensation amount in the high frequency band, if a large transient disturbance is input to the vehicle, the limiter does not suppress disturbance exceeding the limit value. Thus, it is possible to reliably transmit that a disturbance is input to the driver.
At this time, all transient disturbances smaller than the limit value are to be suppressed. Therefore, if the limit value is set to a value that suppresses all small disturbances that require almost no correction steering at the time of disturbance input, the vehicle can be effectively used. It is possible to stabilize the behavior.
また、当該制限値を、リミッタがかかった状態でのステアリング操作の重さが運転者に許容できる重さとなるように設定すれば、操舵トルクが増加しすぎることに起因する操舵感の悪化を抑制することができる。
さらに、車両に大きな過渡外乱が入力された場合に、外乱の変化に追従して外乱補償量を大きくすることがないため、外乱の大きさに比例して所定のステアリングの重さを維持することができ、安定した操舵感を得ることができる。
In addition, if the limit value is set so that the weight of the steering operation with the limiter applied is acceptable to the driver, the deterioration of the steering feeling caused by the excessive increase of the steering torque is suppressed. can do.
Furthermore, when a large transient disturbance is input to the vehicle, the amount of disturbance compensation is not increased following the change in the disturbance, so that the predetermined steering weight is maintained in proportion to the magnitude of the disturbance. And a stable steering feeling can be obtained.
なお、外乱入力時の車両挙動やステアリングの重さは、車両の仕様や操舵系の仕様によって異なるため、車種毎に実験的に上記制限値を設定することが望ましい。
また、本実施形態では、低周波数帯域の外乱補償量にもリミッタを設けている。
車両起因の定常外乱は、固有の車両で一定であるが、生産時のばらつきにより所定範囲内の値となる。また、路面カント等に起因する外乱も、直線路であれば所定範囲内(例えば、北米の高速道路では1から3までの間)の値となる。したがって、これら2つの値から上記制限値を設定すれば、車両起因の定常外乱と路面カント等に起因する外乱とが完全に抑制対象となる。
Since the vehicle behavior and the steering weight at the time of disturbance input vary depending on the specifications of the vehicle and the specifications of the steering system, it is desirable to set the limit value experimentally for each vehicle type.
In this embodiment, a limiter is also provided for the amount of disturbance compensation in the low frequency band.
The steady disturbance caused by the vehicle is constant in a specific vehicle, but becomes a value within a predetermined range due to variations in production. Also, the disturbance caused by the road surface cant is a value within a predetermined range for a straight road (for example, between 1 and 3 on a highway in North America). Therefore, if the limit value is set from these two values, the steady disturbance caused by the vehicle and the disturbance caused by the road surface cant are completely suppressed.
ところで、例えばパンク等が発生した場合には、車両に上記制限値以上の外乱が入力されることになり、これは抑制しないことになる。しかしながら、このような場合には、運転者に操舵トルク変化が伝わり、運転者がパンクの発生に気づくことができるため効果的である。
また、カーブ路における路面カントに起因する外乱は直線路における路面カントに起因する外乱より大きいため、このような場合にも、この外乱は抑制対象とならず、運転者に操舵トルク変化が伝わる。しかしながら、旋回中は操舵トルクが発生しているため、変化量が小さく問題となるレベルではない。
By the way, when a puncture or the like occurs, for example, a disturbance exceeding the limit value is input to the vehicle, and this is not suppressed. However, in such a case, the steering torque change is transmitted to the driver, which is effective because the driver can notice the occurrence of puncture.
In addition, since the disturbance caused by the road surface cant on the curved road is larger than the disturbance caused by the road surface cant on the straight road, in this case, the disturbance is not an object to be suppressed, and the steering torque change is transmitted to the driver. However, since the steering torque is generated during the turn, the amount of change is small and not a problem level.
なお、本実施形態においては、モータ13がアクチュエータを構成し、目標トルク演算部101、目標電流演算部102、制御電圧演算部103及び駆動電流制御部104が制御手段を構成している。また、エンコーダ15が操舵状態量検出手段を構成し、外乱推定部105a及び105cが外乱推定手段を構成し、外乱補償部105b及び105dが外乱補償手段を構成している。
In the present embodiment, the
(第1の実施形態の効果)
(1)操舵状態量検出手段で操舵状態量を検出し、運転者による操舵入力及びアクチュエータによる操舵入力と、実際の操舵状態量とに基づいて、複数の外乱推定手段で車両に入力される周波数帯域の異なる複数の外乱を推定する。そして、外乱推定手段で推定した各外乱を抑制するように、アクチュエータの出力トルクを当該外乱の周波数帯域に応じた補正度合で補正する。
(Effects of the first embodiment)
(1) A frequency input to the vehicle by a plurality of disturbance estimation means based on the steering input by the driver, the steering input by the actuator, and the actual steering state quantity, which is detected by the steering state quantity detection means. Estimate multiple disturbances in different bands. Then, the output torque of the actuator is corrected with a correction degree corresponding to the frequency band of the disturbance so as to suppress each disturbance estimated by the disturbance estimating means.
したがって、低周波数帯域の外乱を全て抑制し、高周波数帯域の外乱を一部残して抑制するなど、外乱の周波数帯域に応じて抑制度合を変更することができる。その結果、車両起因の片流れや路面カント変化に伴う操舵トルク変化などの低周波数帯域の外乱入力による影響を確実に抑制することができる。
また、横風等の高周波数帯域の外乱入力を一部残して補正することで、運転者に外乱入力を伝達することができると共に、外乱入力に伴う車両挙動を修正しようとして運転者が修正操舵する場合には、ハンドルが重く感じることにより修正操舵の操作速度が低減されるので、運転者による操舵と制御による操舵とが同期することを抑制して車両挙動の安定性を向上することができる。
Therefore, the degree of suppression can be changed in accordance with the frequency band of the disturbance, such as suppressing all disturbances in the low frequency band and suppressing a part of the disturbance in the high frequency band. As a result, it is possible to reliably suppress the influence of disturbance inputs in the low frequency band such as a single flow caused by the vehicle and a steering torque change accompanying a change in road surface cant.
In addition, by correcting a part of the disturbance input in a high frequency band such as a crosswind, the disturbance input can be transmitted to the driver, and the driver corrects the steering to correct the vehicle behavior associated with the disturbance input. In this case, since the operation speed of the correction steering is reduced when the steering wheel feels heavy, the synchronization of the steering by the driver and the steering by the control can be suppressed, and the stability of the vehicle behavior can be improved.
(2)外乱推定手段で、運転者による操舵入力及びアクチュエータによる操舵入力を制御入力、実際の操舵角を制御量とするモデルにおいて、前記制御入力をローパスフィルタに通した値と、前記制御量をそのモデルの逆特性と前記ローパスフィルタとに通した値との差に基づいて外乱を推定するので、車両に入力される外乱を適切に推定することができる。
また、外乱推定手段ごとに、ローパスフィルタのカットオフ周波数を夫々異なる値に設定するので、車両に入力される外乱を任意の周波数帯域ごとに推定することができる。
(2) A disturbance estimation means, in which a steering input by a driver and a steering input by an actuator are control inputs, and the actual steering angle is a control amount, a value obtained by passing the control input through a low-pass filter, and the control amount Since the disturbance is estimated based on the difference between the inverse characteristic of the model and the value passed through the low-pass filter, the disturbance input to the vehicle can be appropriately estimated.
Further, since the cutoff frequency of the low-pass filter is set to a different value for each disturbance estimation means, the disturbance input to the vehicle can be estimated for each arbitrary frequency band.
(3)横風外乱等の周波数帯域が高い外乱ほどアクチュエータの出力トルクの補正度合を小さくする。具体的には、定常外乱の電流換算値に所定のゲインを積算した値と、定常外乱+過渡外乱の電流換算値に所定のゲインを積算した値とを加算して全外乱補償量を決定するものとし、各ゲインの和を1とする。
したがって、外乱入力時に運転者による修正操舵が行われる可能性の小さい外乱は全て抑制し、修正操舵が行われる可能性の大きい外乱ほど多く残すことができる。その結果、運転者による修正操舵と外乱抑制のための操舵制御とが同期するを抑制して車両挙動の安定性を向上することができる。
(3) The degree of correction of the output torque of the actuator is reduced as the disturbance has a higher frequency band such as a crosswind disturbance. Specifically, the total disturbance compensation amount is determined by adding a value obtained by adding a predetermined gain to the current conversion value of the steady disturbance and a value obtained by adding the predetermined gain to the current conversion value of the steady disturbance + transient disturbance. Suppose the sum of each gain is 1.
Therefore, it is possible to suppress all disturbances that are less likely to be corrected by the driver when a disturbance is input, and to leave more disturbances that are likely to be corrected. As a result, it is possible to improve the stability of the vehicle behavior by suppressing the synchronization between the correction steering by the driver and the steering control for suppressing the disturbance.
(4)高周波数帯域の外乱補償量に制限値を設けるので、当該制限値以上の外乱抑制を行わないようにすることができる。したがって、運転者へ外乱が入力されていることを確実に伝達することができる。また、車両に入力される外乱の大きさに追従して補償量を大きくしないので、所定のハンドルの重さを維持することができ、修正操舵時の車両挙動の安定化を図ることができる。 (4) Since a limit value is provided for the disturbance compensation amount in the high frequency band, it is possible to prevent disturbance suppression exceeding the limit value. Therefore, it is possible to reliably transmit the disturbance input to the driver. In addition, since the amount of compensation is not increased following the magnitude of the disturbance input to the vehicle, the predetermined steering wheel weight can be maintained, and the vehicle behavior during the correction steering can be stabilized.
(5)外乱入力時の車両挙動に対して運転者による修正操舵が行われる可能性に応じた抑制度合で、その外乱を抑制するように、アクチュエータの出力トルクを制御するので、運転者による修正操舵が行われる可能性の低い低周波数帯域の外乱に対しては全てを抑制し、運転者による修正操舵が行われる可能性の高い高周波数帯域の外乱に対しては一部残して抑制するなど、外乱の周波数帯域に応じて抑制度合を変更することができる。その結果、外乱入力時に運転者による修正操舵が行われた場合であっても、安定した車両挙動を維持することができる。 (5) Since the output torque of the actuator is controlled so as to suppress the disturbance with the degree of suppression according to the possibility that the driver will perform the correction steering with respect to the vehicle behavior at the time of disturbance input, the correction by the driver Suppresses all low-frequency disturbances that are unlikely to be steered, and partially suppresses high-frequency disturbances that are likely to be corrected by the driver The degree of suppression can be changed according to the frequency band of disturbance. As a result, stable vehicle behavior can be maintained even when corrective steering is performed by the driver during disturbance input.
(6)操舵状態量検出手段で操舵状態量を検出し、運転者による操舵入力及びアクチュエータによる操舵入力と、実際の操舵状態量とに基づいて、複数の外乱推定手段で車両に入力される周波数帯域の異なる複数の外乱を推定する。そして、外乱推定手段で推定した各外乱を抑制するように、アクチュエータの出力トルクを当該外乱の周波数帯域に応じた補正度合で補正する。したがって、外乱の周波数帯域に応じて抑制度合を変更することができるので、外乱入力時に安定した車両挙動を維持することが可能な自動車とすることができる。 (6) A frequency that is input to the vehicle by a plurality of disturbance estimation means based on the steering input by the driver, the steering input by the actuator, and the actual steering state quantity, by detecting the steering state quantity by the steering state quantity detection means. Estimate multiple disturbances in different bands. Then, the output torque of the actuator is corrected with a correction degree corresponding to the frequency band of the disturbance so as to suppress each disturbance estimated by the disturbance estimating means. Therefore, since the degree of suppression can be changed according to the frequency band of the disturbance, it is possible to provide an automobile capable of maintaining a stable vehicle behavior when the disturbance is input.
(7)運転者による操舵入力及び前記アクチュエータによる操舵入力と、実際の操舵状態量とに基づいて、車両に入力される周波数帯域の異なる複数の外乱を推定し、それらの外乱を抑制するように、アクチュエータの出力トルクを当該外乱の周波数帯域に応じた補正度合で補正する。したがって、外乱の周波数帯域に応じて抑制度合を変更することができるので、外乱入力時に安定した車両挙動を維持することができる。 (7) Based on the steering input by the driver, the steering input by the actuator, and the actual steering state quantity, a plurality of disturbances having different frequency bands input to the vehicle are estimated, and the disturbances are suppressed. The output torque of the actuator is corrected with a correction degree corresponding to the frequency band of the disturbance. Therefore, since the degree of suppression can be changed according to the frequency band of disturbance, stable vehicle behavior can be maintained at the time of disturbance input.
(第2の実施の形態)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
(構成)
この第2の実施形態は、前述した第1の実施形態において、定常外乱の補償量と定常外乱+過渡外乱の補償量とを加算したものを全外乱補償量としているのに対し、定常外乱の補償量と過渡外乱の補償量とを夫々算出し、両者を加算したものを全外乱補償量とするようにしたものである。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
(Constitution)
In the second embodiment, the total disturbance compensation amount is the sum of the steady disturbance compensation amount and the steady disturbance + transient disturbance compensation amount in the first embodiment described above, whereas the steady disturbance disturbance amount. The compensation amount and the compensation amount of the transient disturbance are calculated, and the sum of both is made the total disturbance compensation amount.
図9は、第2の実施形態における外乱補償部105の構成を示す制御ブロック図である。本実施形態の外乱補償部105では、図4に示す前述した第1の実施形態の外乱補償部105において、外乱補償部105dで、外乱推定部105aから得られる電流換算値Iaと外乱推定部105cから得られる電流換算値Ibとの差に基づいて高周波数帯域の外乱補償量を算出するようにしたことを除いては、図4の外乱補償部105と同様の構成を有するため、処理の異なる部分を中心に説明する。
FIG. 9 is a control block diagram illustrating a configuration of the
図9のA部からは定常外乱の電流換算値Iaが得られ、図9のB部からは定常外乱+過渡外乱の電流換算値Ibが得られるため、電流換算値Iaと電流換算値Ibとの差から、過渡外乱の電流換算値Ic(=Ib−Ia)が求められる(図9のC部)。
外乱補償部105dでは、この過渡外乱の電流換算値Icに所定のゲインG2を積算し、さらにリミッタをかけて入力電流である電流目標値I*にフィードバックする。
ここで、低周波数帯域の外乱補償部のゲインG1は1、高周波数帯域の外乱補償部のゲインG2は1より小さい値に設定する。
The current conversion value Ia of the steady disturbance is obtained from the A part of FIG. 9, and the current conversion value Ib of the steady disturbance + transient disturbance is obtained from the B part of FIG. 9, so that the current conversion value Ia and the current conversion value Ib From this difference, a current equivalent value Ic (= Ib−Ia) of the transient disturbance is obtained (C portion in FIG. 9).
In the
Here, the gain G1 of the disturbance compensator in the low frequency band is set to 1, and the gain G2 of the disturbance compensator in the high frequency band is set to a value smaller than 1.
(動作)
次に、本発明の第2の実施形態の動作について説明する。
今、車両がトンネル内を直進走行している状態からトンネル出口を通過し、強い横風を受けたものとする。この場合には、図5の時刻t1で、二点鎖線に示すような高周波数の外乱が車両に入力される。このとき、図9の外乱補償部105では、A部から一定外乱である外乱[1]及び低い周波数の外乱[2]の電流換算値Iaが得られ、B部から外乱[1]〜[3]の電流換算値Ibが得られる。また、C部からは、過渡外乱[3]の電流換算値Ic(=Ib−Ia)が得られる。
そして、電流換算値IaにゲインG1を乗じた値と、電流換算値IcにゲインG2を乗じた値との和が電流目標値I*の補正量となる。
(Operation)
Next, the operation of the second exemplary embodiment of the present invention will be described.
It is assumed that the vehicle passes through the tunnel exit from a state where the vehicle travels straight through the tunnel and receives a strong crosswind. In this case, a high-frequency disturbance as shown by a two-dot chain line is input to the vehicle at time t1 in FIG. At this time, the
The sum of the value obtained by multiplying the current conversion value Ia by the gain G1 and the value obtained by multiplying the current conversion value Ic by the gain G2 is the correction amount of the current target value I * .
図10は、本実施形態の効果を説明する図である。図10において、細線は車両に入力される全外乱、破線は低周波数帯域の外乱補償量、二点鎖線は高周波数帯域の外乱補償量、太実線は低周波数帯域の外乱補償量と高周波数帯域の外乱補償量とを加算した全補償量である。
本実施形態では、ゲインG1を1、ゲインG2を1より小さい値としているため、図10の太実線に示すように、低周波数帯域の外乱[1]及び[2]は完全に補正されることになる。また、高周波数帯域の外乱[3]は全てが補正されず、一部を残して補正されることになる。
FIG. 10 is a diagram for explaining the effect of the present embodiment. In FIG. 10, the thin line is the total disturbance input to the vehicle, the broken line is the disturbance compensation amount in the low frequency band, the two-dot chain line is the disturbance compensation amount in the high frequency band, and the thick solid line is the disturbance compensation amount in the low frequency band and the high frequency band. Is the total compensation amount obtained by adding the disturbance compensation amount.
In the present embodiment, the gain G1 is set to 1 and the gain G2 is set to a value smaller than 1, so that the disturbances [1] and [2] in the low frequency band are completely corrected as shown by the thick solid line in FIG. become. Further, the disturbance [3] in the high frequency band is not corrected entirely, but is corrected while leaving a part.
このように、横風外乱等の高周波数帯域の外乱が車両に入力された場合には、一部を残して補正するので、前述した第1の実施形態と同様に、横風外乱の入力に伴う車両挙動変化を修正しようとして運転者が修正操舵した場合に、ステアリング操作が重く感じることになる。その結果、操舵操作速度が速くなることを抑制することができ、車両挙動の安定性を向上することができる。 As described above, when a disturbance in a high frequency band such as a crosswind disturbance is input to the vehicle, the correction is made by leaving a part of the disturbance, so that the vehicle accompanying the input of the crosswind disturbance as in the first embodiment described above. When the driver steers to correct the behavior change, the steering operation feels heavy. As a result, an increase in the steering operation speed can be suppressed, and the stability of the vehicle behavior can be improved.
(第2の実施形態の効果)
(1)横風等の周波数帯域が高い外乱ほど補正度合を小さくする。具体的には、定常外乱の電流換算値にゲイン1を積算した値と、過渡外乱の電流換算値に1より小さいゲインを積算した値とを加算して全外乱補償量を決定する。
したがって、外乱入力時の車両挙動に対する修正操舵が不要な小さい外乱は全て抑制し、修正操舵が必要な大きい外乱は一部残すことができる。その結果、運転者による修正操舵操作と外乱抑制のための操舵トルク制御とが同期することを抑制して車両挙動の安定性を向上することができる。
(Effect of 2nd Embodiment)
(1) The degree of correction is reduced as the disturbance has a higher frequency band such as crosswind. Specifically, the total disturbance compensation amount is determined by adding a value obtained by integrating
Therefore, it is possible to suppress all small disturbances that do not require correction steering for the vehicle behavior at the time of disturbance input, and to leave some large disturbances that require correction steering. As a result, it is possible to suppress the synchronization between the correction steering operation by the driver and the steering torque control for suppressing the disturbance, thereby improving the stability of the vehicle behavior.
(応用例)
上記第2の実施形態においては、低周波数帯域の外乱推定値(定常外乱の電流換算値Ia)と、高周波数帯域の外乱推定値(定常外乱+過渡外乱の電流換算値Ib)との差から過渡外乱のみの電流換算値Icを算出する場合について説明したが、高周波数帯域の外乱推定値にバンドパスフィルタをかけることで過渡外乱のみの電流換算値Icを抽出することもできる。この場合にも、定常外乱と過渡外乱とを夫々個別に推定することができるので、外乱の周波数帯域に応じて補正度合を変更することが可能となる。
(Application examples)
In the second embodiment, from the difference between the disturbance estimated value in the low frequency band (current converted value Ia for steady disturbance) and the disturbance estimated value in the high frequency band (steady disturbance + converted current value Ib for transient disturbance). Although the case where the current converted value Ic of only the transient disturbance is calculated has been described, the current converted value Ic of only the transient disturbance can also be extracted by applying a bandpass filter to the disturbance estimated value in the high frequency band. Also in this case, since the steady disturbance and the transient disturbance can be estimated individually, the correction degree can be changed according to the frequency band of the disturbance.
(第3の実施の形態)
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。
(構成)
この第3の実施形態は、前述した第1及び第2の実施形態において、高周波数帯域の外乱入力に対するダンピング制御を行うダンピング補償部を追加するようにしたものである。
図11は、第3の実施形態における外乱補償部105の構成を示す制御ブロック図である。本実施形態の外乱補償部105は、図4に示す前述した第1の実施形態の外乱補償部105と同様の構成を有し、操舵角速度βに所定のゲイン(ダンピング係数)G3を積算した値(ダンピング補償量)を、電流目標値I*に対して負のフィードバックすることで、高周波数帯域の外乱入力に対するダンピング制御を行うダンピング補償部200を追加する。そして、外乱補償部105の外乱補償量とダンピング補償部200のダンピング補償量とに基づいて、電流目標値I*を補正する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
(Constitution)
In the third embodiment, in the first and second embodiments described above, a damping compensation unit that performs damping control for disturbance input in a high frequency band is added.
FIG. 11 is a control block diagram illustrating a configuration of the
ダンピング補償部200は、操舵角αに基づいて操舵角速度βを算出する操舵角速度算出部201と、高周波数帯域の外乱推定値(定常外乱+過渡外乱の電流換算値Ib)に基づいてゲインG3を設定するゲイン設定部202とから構成されている。
操舵角速度算出部201では、操舵角αを時間微分することで、操舵角速度βを算出する。なお、回転速度を直接計測するタコジェネレータ等を用いて操舵角速度βを検出することもできる。
ゲイン設定部202では、高周波数帯域の外乱推定値(定常外乱+過渡外乱の電流換算値Ib)に基づいて、予め格納されたゲイン設定マップを参照してゲインG3を設定する。
The damping
The steering angular velocity calculation unit 201 calculates the steering angular velocity β by differentiating the steering angle α with respect to time. It is also possible to detect the steering angular velocity β using a tacho generator or the like that directly measures the rotational speed.
The
このゲイン設定マップは、横軸に電流換算値Ib、縦軸にゲインG3をとっており、電流換算値Ibが所定値−TH以上TH以下である場合にはG3=0に設定されるようになっている。また、電流換算値IbがTHより大きい領域では、電流換算値Ibの増加に伴ってゲインG3も比例的に増加し、電流換算値Ibが−THより小さい領域では、電流換算値Ibの減少に伴ってゲインG3も比例的に減少するようになっている。また、ゲインG3には上限値及び下限値が設けられている。
そして、ダンピング補償部200は、操舵角速度算出部201で算出した操舵角速度βと、ゲイン設定部202で設定したゲインG3とを乗算し、これを電流目標値I*に対して負のフィードバックすることで、当該電流目標値I*を補正する。
In this gain setting map, the horizontal axis represents the current conversion value Ib, and the vertical axis represents the gain G3. When the current conversion value Ib is equal to or greater than the predetermined value −TH and is equal to or less than TH, G3 = 0 is set. It has become. In the region where the current conversion value Ib is larger than TH, the gain G3 also increases proportionally as the current conversion value Ib increases, and in the region where the current conversion value Ib is smaller than -TH, the current conversion value Ib decreases. Along with this, the gain G3 also decreases proportionally. The gain G3 has an upper limit value and a lower limit value.
Then, the damping
(動作)
次に、本発明の第3の実施形態の動作について説明する。
今、車両がトンネル内を直進走行している状態からトンネル出口を通過し、強い横風を受けたものとする。この場合には、図5の時刻t1で、二点鎖線に示すような高周波数の外乱が車両に入力される。このとき、図11の外乱補償部105では、A部から一定外乱である外乱[1]及び低い周波数の外乱[2]の電流換算値Iaが得られ、B部から外乱[1]〜[3]の電流換算値Ibが得られる。そして、これらの電流換算値Ia及びIbにそれぞれゲインG1及びG2を乗じた値の和が全外乱補償量となる。
(Operation)
Next, the operation of the third embodiment of the present invention will be described.
It is assumed that the vehicle passes through the tunnel exit from a state where the vehicle travels straight through the tunnel and receives a strong crosswind. In this case, a high-frequency disturbance as shown by a two-dot chain line is input to the vehicle at time t1 in FIG. At this time, the
横風外乱入力時には、上記外乱補償量によって、横風外乱を一部抑制するような操舵トルク制御が行われるが、一般的に制御の安定性を確保するために当該制御には遅れが設定されていることにより瞬時に外乱が抑制されず、外乱入力に起因する車両挙動が発生する。このとき、運転者が反射的に素早い修正操舵を行ったものとする。
車両に入力される高周波数の外乱が比較的大きく、Ib>THである場合には、ダンピング補償部200のゲイン設定部202で、ゲインG3が比較的大きい値に設定される。これにより、操舵角速度βとゲインG3とを乗算したダンピング補償量も大きい値となる。
When a side wind disturbance is input, steering torque control is performed to partially suppress the side wind disturbance by the above disturbance compensation amount. In general, a delay is set in the control to ensure the stability of the control. Thus, the disturbance is not suppressed instantaneously, and the vehicle behavior due to the disturbance input occurs. At this time, it is assumed that the driver performs corrective and quick correction steering.
When the high-frequency disturbance input to the vehicle is relatively large and Ib> TH, the
したがって、外乱補償量に加えてダンピング補償量で電流目標値I*を補正したときの電流目標値I*の補正量は、外乱補償量のみで電流目標値I*を補正したときの電流目標値I*の補正量と比較して、ダンピング補償量分だけ小さくなる。
つまり、高周波数帯域の外乱が入力されたときに、運転者が速い操舵速度で大きい修正操舵をしたとき、操舵速度が抑制されてハンドル操作が重くなるダンピング制御が行われることになる。これにより、運転者による過剰な修正操舵及び過剰な車両挙動が抑制される。
Accordingly, the correction amount of the current target value I * when the corrected target current value I * with damping compensation amount in addition to the disturbance compensation amount, the current target value when the corrected target current value I * only disturbance compensation amount Compared with the correction amount of I * , it is reduced by the amount of damping compensation.
That is, when disturbance in the high frequency band is input, when the driver performs large correction steering at a high steering speed, damping control is performed in which the steering speed is suppressed and the steering operation becomes heavy. As a result, excessive correction steering and excessive vehicle behavior by the driver are suppressed.
また、ゲイン設定部202で、ゲインG3に上限値及び下限値を設けているため、操舵角速度βが非常に速い場合であっても、ダンピング補償量が大きくなりすぎることを防止することができる。その結果、ダンピング制御によって操舵トルクが重くなりすぎることを防止することができる。
本実施形態において、ダンピング補償部200がダンピング補償手段を構成している。
Further, since the
In the present embodiment, the damping
(第3の実施形態の効果)
(1)車両に入力される外乱のうち高周波数帯域の外乱と操舵角速度とに基づいて、高周波数帯域の外乱入力に対するダンピング制御を行うように、アクチュエータの出力トルクを補正する。したがって、高周波帯域の外乱が入力されたときのステアリングの挙動が抑制されるので、安定した車両挙動を実現することができる。
(Effect of the third embodiment)
(1) Based on the disturbance in the high frequency band and the steering angular velocity among the disturbances input to the vehicle, the output torque of the actuator is corrected so as to perform damping control for the disturbance input in the high frequency band. Therefore, since the steering behavior when a disturbance in the high frequency band is input is suppressed, a stable vehicle behavior can be realized.
(2)ダンピング係数を高周波数帯域の外乱が大きいほど大きく設定する。また、このダンピング係数に制限値を設ける。
したがって、高周波数帯域の外乱が大きいほど、ダンピング補償量を大きく設定することができる。外乱が大きいほど外乱入力時の車両挙動は大きく、運転者による修正操舵も大きくなりがちであるので、このようにダンピング補償量を大きく設定することにより、ステアリングの挙動を抑制して、より安定した車両挙動を実現することができる。
また、ダンピング係数に制限値を設けることにより、ダンピング補償量が大きくなりすぎることを防止することができるので、ダンピング制御により操舵トルクが重くなりすぎることを防止することができる。
(2) The damping coefficient is set to be larger as the disturbance in the high frequency band is larger. In addition, a limit value is set for this damping coefficient.
Therefore, the larger the disturbance in the high frequency band, the larger the damping compensation amount can be set. The greater the disturbance, the greater the vehicle behavior at the time of disturbance input, and the driver's corrective steering tends to increase, so by setting the damping compensation amount large in this way, the steering behavior is suppressed and more stable Vehicle behavior can be realized.
Also, by providing a limit value for the damping coefficient, it is possible to prevent the amount of damping compensation from becoming too large, so that it is possible to prevent the steering torque from becoming too heavy due to damping control.
(第4の実施の形態)
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。
(構成)
この第4の実施形態は、前述した第1〜第3の実施形態において、高周波数帯域の外乱補償部で、外乱推定値に所定のゲインを積算した後、通常のリミッタに代えてレートリミッタをかけるようにしたものである。
図12は、第4の実施形態における外乱補償部105の構成を示す制御ブロック図である。本実施形態の外乱補償部105では、図4に示す前述した第1の実施形態の外乱補償部105において、外乱補償部105dで、外乱推定部105cから得られる電流換算値IcにゲインG2を積算した後、レートリミッタをかけたものを高周波数帯域の外乱補償量として電流目標値I*にフィードバックするようにしたことを除いては、図4の外乱補償部105と同様の構成を有するため、処理の異なる部分を中心に説明する。
レートリミッタは、外乱補償量の変化速度に制限を設けるためのものであり、当該レートリミッタの制限値は、高周波数帯域の特性を決めているローパスフィルタHd(s)のカットオフ周波数fdより低い値に設定する。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
(Constitution)
In the fourth embodiment, in the first to third embodiments described above, the disturbance compensator in the high frequency band adds a predetermined gain to the estimated disturbance value, and then replaces the normal limiter with a rate limiter. It's something that you want to call.
FIG. 12 is a control block diagram illustrating a configuration of the
The rate limiter is for limiting the rate of change of the disturbance compensation amount, and the limit value of the rate limiter is lower than the cutoff frequency fd of the low-pass filter Hd (s) that determines the characteristics of the high frequency band. Set to value.
(動作)
次に、本発明の第4の実施形態の動作について説明する。
今、車両がトンネル内を直進走行している状態からトンネル出口を通過し、強い横風を受けたものとする。この場合には、図5の時刻t1で、二点鎖線に示すような高周波数の外乱が車両に入力される。このとき、図12の外乱補償部105では、A部から一定外乱である外乱[1]及び低い周波数の外乱[2]の電流換算値Iaが得られ、B部から外乱[1]〜[3]の電流換算値Ibが得られる。そして、これらの電流換算値Ia及びIbにそれぞれゲインG1及びG2を乗じた値の和が全外乱補償量となる。
ここで、高周波数帯域の外乱補償量に対してはレートリミッタをかけており、高周波数帯域の外乱補償量の変化速度に制限が設けられているため、当該外乱補償量の変動が抑制される。
つまり、レートリミッタにより周波数特性だけでは整形できない急激な外乱補償量の変化を抑制することができる。
(Operation)
Next, the operation of the fourth embodiment of the present invention will be described.
It is assumed that the vehicle passes through the tunnel exit from a state where the vehicle travels straight through the tunnel and receives a strong crosswind. In this case, a high-frequency disturbance as shown by a two-dot chain line is input to the vehicle at time t1 in FIG. At this time, the
Here, a rate limiter is applied to the disturbance compensation amount in the high frequency band, and the change speed of the disturbance compensation amount in the high frequency band is limited, so that fluctuations in the disturbance compensation amount are suppressed. .
That is, it is possible to suppress a sudden change in the amount of disturbance compensation that cannot be shaped only by the frequency characteristics by the rate limiter.
(第4の実施形態の効果)
(1)アクチュエータの出力トルクの補正量の変化速度に制限を設ける。したがって、前記補正量の急激な変化を抑制することができるので、当該補正量の急激な変化に伴う操舵トルクの急激な変化を抑制することができる。
(Effect of the fourth embodiment)
(1) A limit is set on the change speed of the correction amount of the output torque of the actuator. Therefore, since a rapid change in the correction amount can be suppressed, a sudden change in steering torque accompanying a sudden change in the correction amount can be suppressed.
(第5の実施の形態)
次に、本発明の第5の実施形態について説明する。
(構成)
この第5の実施形態は、前述した第1〜第4の実施形態において、高周波数帯域の外乱補償部のゲインG2を、運転者による操舵入力と高周波数帯域の外乱の大きさとに基づいて設定するようにしたものである。
図13は、第5の実施形態における外乱補償部105の構成を示す制御ブロック図である。本実施形態の外乱補償部105は、図4に示す前述した第1の実施形態の外乱補償部105において、高周波数帯域の外乱補償部のゲインG2を、運転者による操舵入力と高周波数帯域の外乱の大きさとに基づいて算出するようにしたことを除いては、図4の外乱補償部105と同様の構成を有するため、処理の異なる部分を中心に説明する。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.
(Constitution)
In the fifth embodiment, the gain G2 of the disturbance compensator in the high frequency band is set based on the steering input by the driver and the magnitude of the disturbance in the high frequency band in the first to fourth embodiments described above. It is what you do.
FIG. 13 is a control block diagram illustrating a configuration of the
ゲインG2は、ドライバ操舵トルクTsの電流換算値Isと、高周波数帯域の外乱推定部から得られる定常外乱+過渡外乱の電流換算値Ibとに基づいて、ゲイン算出マップを参照して設定する。
図13に示すゲイン算出マップは、電流換算値Ibが正値である場合のマップであり、横軸にドライバ操舵トルクTsの電流換算値Is、縦軸にゲインG2をとり、電流換算値Isが0から定常外乱+過渡外乱の電流換算値Ibまでの領域ではゲインG2が一定値(例えば、1)に設定され、電流換算値Isが電流換算値Ibより大きくなるほどゲインG2は上記一定値から0まで比例的に小さく設定されるようになっている。また、電流換算値Isが0より小さい領域では、電流換算値Isが小さいほどゲインG2が上記一定値から0まで比例的に小さく設定されるようになっている。
The gain G2 is set with reference to the gain calculation map based on the current converted value Is of the driver steering torque Ts and the current converted value Ib of steady disturbance + transient disturbance obtained from the disturbance estimating unit in the high frequency band.
The gain calculation map shown in FIG. 13 is a map when the current conversion value Ib is a positive value. The horizontal axis represents the current conversion value Is of the driver steering torque Ts, the vertical axis represents the gain G2, and the current conversion value Is is The gain G2 is set to a constant value (for example, 1) in the range from 0 to the steady disturbance + transient disturbance current conversion value Ib, and the gain G2 increases from the above constant value to 0 as the current conversion value Is becomes larger than the current conversion value Ib. Is set proportionally smaller. Further, in a region where the current conversion value Is is smaller than 0, the gain G2 is set proportionally smaller from the constant value to 0 as the current conversion value Is is smaller.
また、電流換算値Ibが負値である場合には、電流換算値Isが定常外乱+過渡外乱の電流換算値Ibから0までの領域ではゲインG2が一定値(例えば、1)に設定され、電流換算値Isが0より大きくなるほどゲインG2は上記一定値から0まで比例的に小さく設定され、電流換算値Isが電流換算値Ibより小さい領域では、電流換算値Isが小さいほどゲインG2が上記一定値から0まで比例的に小さく設定されるようになる。 Further, when the current conversion value Ib is a negative value, the gain G2 is set to a constant value (for example, 1) in the region where the current conversion value Is is from the steady disturbance + transient disturbance current conversion value Ib to 0, The gain G2 is set proportionally smaller from the constant value to 0 as the current conversion value Is becomes larger than 0. In a region where the current conversion value Is is smaller than the current conversion value Ib, the gain G2 becomes smaller as the current conversion value Is decreases. From a certain value to 0, it is set proportionally smaller.
(動作)
次に、本発明の第5の実施形態について説明する。
今、車両がトンネル内を直進走行している状態からトンネル出口を通過し、強い横風を受けたものとする。この場合には、図5の時刻t1で、二点鎖線に示すような高周波数の外乱が車両に入力される。このとき、図13の外乱補償部105では、A部から一定外乱である外乱[1]及び低い周波数の外乱[2]の電流換算値Iaが得られ、B部から外乱[1]〜[3]の電流換算値Ibが得られる。そして、これらの電流換算値Ia及びIbにそれぞれゲインG1及びG2を乗じた値の和が全外乱補償量となる。
(Operation)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.
It is assumed that the vehicle passes through the tunnel exit from a state where the vehicle travels straight through the tunnel and receives a strong crosswind. In this case, a high-frequency disturbance as shown by a two-dot chain line is input to the vehicle at time t1 in FIG. At this time, the
ここで、横風外乱入力時に運転者が手放し運転をしているものとする。この場合には、ドライバ操舵トルクTs=0であるので、ドライバ操舵トルクTsの電流換算値Is=0となる。したがって、ゲイン算出マップによりゲインG2=1に設定される。また、G1+G2=1であるため、G1=0となる。
これにより、低周波数帯域の外乱補償部から出力される定常外乱の補償量は0となり、高周波数帯域の外乱補償部から出力される定常外乱+過渡外乱の補償量のみにより電流目標値I*が補正される。このとき、ゲインG2=1であるので、定常外乱及び過渡外乱は共に全て補正されることになり、車両は外乱入力の影響を受けることはない。したがって、車両は自動的に直進走行する。
Here, it is assumed that the driver is letting go when the side wind disturbance is input. In this case, since the driver steering torque Ts = 0, the current converted value Is = 0 of the driver steering torque Ts is obtained. Therefore, the gain G2 = 1 is set by the gain calculation map. Since G1 + G2 = 1, G1 = 0.
Thereby, the compensation amount of the steady disturbance output from the disturbance compensator in the low frequency band becomes 0, and the target current value I * is obtained only by the compensation amount of the steady disturbance + transient disturbance output from the disturbance compensator in the high frequency band. It is corrected. At this time, since the gain G2 = 1, both the steady disturbance and the transient disturbance are corrected, and the vehicle is not affected by the disturbance input. Therefore, the vehicle automatically travels straight.
図14は、高周波数帯域の外乱Tbとドライバ操舵トルクTsとの関係を示す図である。上記のように、外乱入力時に運転者が手放し運転しているときの外乱Tbと操舵トルクTsとの関係は、図中(1)に示す直線のようになる。
一方、外乱入力時に運転者が積極的な操舵を行わず、ハンドルに軽く手を添えて、車両に入力される外乱に応じてハンドルが動くままにしている(軽保舵している)ものとすると、高周波数帯域の外乱Tbとドライバ操舵トルクTsとが等しくなるため、高周波数帯域の外乱Tbとドライバ操舵トルクTsとの関係は、図中(2)に示す直線のようになる。この場合も、外乱入力時に運転者が手放し運転している場合と同様に、ゲインG2=1となるので、定常外乱及び過渡外乱は共に全て補正されることになり、車両は外乱入力の影響を受けることはない。
FIG. 14 is a diagram illustrating a relationship between the disturbance Tb in the high frequency band and the driver steering torque Ts. As described above, the relationship between the disturbance Tb and the steering torque Ts when the driver is driving by hand at the time of disturbance input is as shown by the straight line shown in FIG.
On the other hand, the driver does not actively steer when a disturbance is input, and the steering wheel is moved lightly according to the disturbance input to the vehicle with a light hand on the steering wheel (lightly steered) Then, since the disturbance Tb in the high frequency band and the driver steering torque Ts become equal, the relationship between the disturbance Tb in the high frequency band and the driver steering torque Ts becomes a straight line shown in (2) in the figure. In this case as well, the gain G2 = 1 as in the case where the driver is letting go when the disturbance is input, so that both the steady disturbance and the transient disturbance are corrected, and the vehicle is affected by the disturbance input. I will not receive it.
また、外乱入力時に運転者の操舵状態が手放しと軽保舵との中間の状態であるときには、高周波数帯域の外乱Tbとドライバ操舵トルクTsとの関係は、図14における直線(1)と直線(2)とに挟まれた領域(3)内となる。この領域(3)でも、ゲインG2=1となるので、定常外乱及び過渡外乱は共に全て補正されることになり、車両は外乱入力の影響を受けることはない。 Further, when the driver's steering state is an intermediate state between letting go and light steering at the time of disturbance input, the relationship between the disturbance Tb in the high frequency band and the driver steering torque Ts is the straight line (1) and the straight line in FIG. It is in the area (3) sandwiched between (2). Even in this region (3), since the gain G2 = 1, both the steady disturbance and the transient disturbance are corrected, and the vehicle is not affected by the disturbance input.
一方、外乱入力時に、運転者が外乱入力と同一方向へ積極操舵しており、ドライバ操舵トルクTsが外乱Tbより大きいものとすると、高周波数帯域の外乱Tbとドライバ操舵トルクTsとの関係は、図14における直線(2)とTb=0の直線とに挟まれた領域(4)内となる。この領域(4)では、Ts>Tb、即ちIs>Ibであるので、ゲイン算出マップによりゲインG2は1より小さい値に設定される。したがって、定常外乱は全て補正されるが、過渡外乱は一部残して補正される(過渡外乱の補正量が小さくなる)ことになる。 On the other hand, at the time of disturbance input, if the driver is actively steering in the same direction as the disturbance input and the driver steering torque Ts is greater than the disturbance Tb, the relationship between the disturbance Tb in the high frequency band and the driver steering torque Ts is The region (4) is sandwiched between the straight line (2) and the straight line Tb = 0 in FIG. In this region (4), since Ts> Tb, that is, Is> Ib, the gain G2 is set to a value smaller than 1 by the gain calculation map. Accordingly, all of the steady disturbances are corrected, but the transient disturbances are corrected by leaving a part (transient disturbance correction amount is reduced).
このように、外乱入力時に運転者が外乱方向に当該外乱より大きい操舵をしている場合には、高周波数帯域の外乱補償量を小さくするので、外乱抑制のための操舵トルク制御によって運転者による操舵が助長されることに起因する違和感を抑制することができる。
また、外乱入力時に運転者が外乱入力とは反対方向(外乱入力に逆らう方向)へ操舵しているものとすると、ドライバ操舵トルクTsと外乱Tbとの符号が逆になるため、周波数帯域の外乱Tbとドライバ操舵トルクTsとの関係は、図14における領域(5)内となる。この領域(5)では、ゲイン算出マップによりゲインG2は1より小さい値に設定される。したがって、定常外乱は全て補正されるが、過渡外乱は一部残して補正される(過渡外乱の補正量が小さくなる)ことになる。
Thus, when the driver is steering larger than the disturbance in the disturbance direction at the time of disturbance input, the disturbance compensation amount in the high frequency band is reduced, so that the driver performs steering torque control for disturbance suppression. A sense of incongruity caused by the promotion of steering can be suppressed.
Further, if the driver is steering in the opposite direction to the disturbance input (direction against the disturbance input) at the time of disturbance input, the signs of the driver steering torque Ts and the disturbance Tb are reversed, and therefore the disturbance in the frequency band. The relationship between Tb and driver steering torque Ts is in the region (5) in FIG. In this region (5), the gain G2 is set to a value smaller than 1 by the gain calculation map. Accordingly, all of the steady disturbances are corrected, but the transient disturbances are corrected by leaving a part (transient disturbance correction amount is reduced).
このように、外乱入力時に運転者が外乱とは反対方向に操舵をしている場合には、高周波数帯域の外乱補償量を小さくするので、外乱抑制のための操舵トルク制御と運転者による操舵が干渉することに起因する違和感を抑制することができる。
さらに、運転者による操舵が大きいほど(|Is|が|Ib|より大きいほど)高周波数帯域の外乱補償量を小さくするので、より運転者の違和感を抑制することができる。
In this way, when the driver is steering in the direction opposite to the disturbance when the disturbance is input, the disturbance compensation amount in the high frequency band is reduced, so that the steering torque control for disturbance suppression and the steering by the driver are performed. Can suppress a sense of incongruity caused by interference.
Furthermore, the greater the steering by the driver (the larger | Is | is greater than | Ib |), the smaller the amount of disturbance compensation in the high frequency band, so the driver's uncomfortable feeling can be further suppressed.
(第5の実施形態の効果)
(1)外乱補償手段は、車両に入力される外乱のうち高周波数帯域の外乱と、運転者の操舵により発生する操舵トルクとに基づいて、高周波数帯域の外乱分のアクチュエータの出力トルクの補正度合を変更するので、横風等の突発的な外乱入力に対して運転者が反応して修正操舵した場合や、外乱入力と同一方向へ積極的に操舵した場合など、運転者が操舵入力した場合には、アクチュエータの出力トルクの補正度合を小さくすることができる。その結果、外乱抑制のための操舵トルク制御と運転者による操舵との同期及び干渉が抑制されるので、操舵性を向上することができ、より安定した車両挙動を実現することができる。
(Effect of 5th Embodiment)
(1) The disturbance compensation means corrects the output torque of the actuator for the disturbance in the high frequency band based on the disturbance in the high frequency band among the disturbances input to the vehicle and the steering torque generated by the driver's steering. When the driver makes steering input, such as when the driver reacts to sudden disturbance input such as crosswinds and corrects steering, or when the driver actively steers in the same direction as the disturbance input. The degree of correction of the output torque of the actuator can be reduced. As a result, since the synchronization and interference between the steering torque control for suppressing disturbance and the steering by the driver are suppressed, the steering performance can be improved and a more stable vehicle behavior can be realized.
(応用例)
なお、上記各実施形態においては、電動パワーステアリングシステムを搭載した車両に本発明を適用する場合について説明したが、ステアバイワイヤシステムを搭載した車両に適用することもできる。
図15は、本発明を、ステアバイワイヤシステムを搭載した車両に本発明を適用した場合の概略構成図である。この車両では、図1の車両におけるEPSコントローラ20に代えて反力コントローラ30を設けている。なお、操舵輪を転動する装置は別途設けられているものとする。
(Application examples)
In each of the above embodiments, the case where the present invention is applied to a vehicle equipped with an electric power steering system has been described. However, the present invention can also be applied to a vehicle equipped with a steer-by-wire system.
FIG. 15 is a schematic configuration diagram when the present invention is applied to a vehicle equipped with a steer-by-wire system. In this vehicle, a
反力コントローラ30では、各種センサからの検出信号が入力されて、これらの検出信号(操舵トルク、エンコーダ信号、車速等)に基づいて、モータ13の駆動電流を算出する。そして、図示しないモータ電流センサにより検出したモータ電流と、エンコーダ15により検出したモータ回転角とを参照しつつ、算出した駆動電流に基づいてモータ13を制御駆動する。
The
反力コントローラ30の具体的な構成は、図2に示す第1〜第5の実施形態におけるEPSコントローラ20の構成と同じである。なお、反力コントローラ30の目標トルク演算部101は、操舵角(エンコーダ信号)に略比例したモータ反力を発生させて運転者の操舵反力を制御する操舵反力制御部と、モータの慣性補償をする慣性補償アシスト部と、操舵系のダンピングを確保するダンピングアシスト部と、ハンドルの戻りを改善するハンドル戻りアシスト部とから構成されて、前記基本トルク指令値Tpを算出するようになっている。
The specific configuration of the
また、EPSコントローラ20の外乱補償部105では、プラントの特性P(s)を操舵系の特性Ps(s)×車両系の特性Pv(s)としているのに対し、反力コントローラ30の外乱補償部105では、プラントの特性P(s)を操舵系の特性Ps(s)だけとして、操舵系の慣性と粘性だけ、又はその他摩擦等を考慮したモデルとする。
また、モータポンプ式パワーステアリングシステムを搭載した車両に本発明を適用することもできる。
このように、ステアバイワイヤシステムやモータポンプ式パワーステアリングシステムを搭載した車両に本発明を適用した場合であっても、電動パワーステアリングシステムを搭載した車両に本発明を適用した第1〜第5の実施形態と同様の効果を得ることができる。
The
Further, the present invention can also be applied to a vehicle equipped with a motor pump type power steering system.
As described above, even when the present invention is applied to a vehicle equipped with a steer-by-wire system or a motor pump type power steering system, the first to fifth aspects where the present invention is applied to a vehicle equipped with an electric power steering system. The same effect as the embodiment can be obtained.
なお、上記各実施形態においては、外乱補償部105で、ドライバ操舵トルクTsの電流換算値Isと、電流目標値I*とを加算した値を入力信号、操舵角αを制御量とする制御系について説明したが、図16に示すように、操舵角速度βを制御量とすることもできる。この場合にも、操舵角αを制御量した場合と同様の効果を得ることができる。
また、上記各実施形態においては、低周波数帯域の外乱補償部と高周波数帯域の外乱補償部との2つの外乱補償部を設ける場合について説明したが、周波数帯域の異なる3つ以上の外乱補償部を設けることもできる。これにより、車両に入力される外乱の種類に応じてより適切に補正度合を設定することが可能となる。
In each of the above-described embodiments, the
In each of the above embodiments, the case where two disturbance compensators, that is, a disturbance compensator in a low frequency band and a disturbance compensator in a high frequency band, is described. However, three or more disturbance compensators having different frequency bands are provided. Can also be provided. This makes it possible to set the correction degree more appropriately according to the type of disturbance input to the vehicle.
1 ステアリングホイール
2 ステアリングシャフト
3 ラックアンドピニオン式ギア機構
6,7 操舵輪
11 トルクセンサ
13 モータ
15 エンコーダ
16 車速センサ
20 EPSコントローラ
101 目標トルク演算部
102 目標電流演算部
103 制御電圧演算部
104 駆動電流制御部
105 外乱補償部
106 目標トルク補正部
DESCRIPTION OF
Claims (11)
操舵状態量として操舵角及び操舵角速度の少なくとも一方を検出する操舵状態量検出手段と、運転者による操舵入力及び前記アクチュエータによる操舵入力と、前記操舵状態量検出手段で検出された実際の操舵状態量とに基づいて、車両に入力される周波数帯域の異なる複数の外乱を推定する複数の外乱推定手段と、該外乱推定手段で推定した各外乱を抑制するように、前記アクチュエータの出力トルクを当該外乱の周波数帯域に応じた補正度合で補正する複数の外乱補償手段とを備えることを特徴とする操舵制御装置。 A steering control device comprising an actuator capable of adjusting a steering torque and a control means for controlling an output torque of the actuator,
Steering state quantity detection means for detecting at least one of a steering angle and a steering angular velocity as a steering state quantity, a steering input by a driver, a steering input by the actuator, and an actual steering state quantity detected by the steering state quantity detection means And a plurality of disturbance estimation means for estimating a plurality of disturbances having different frequency bands input to the vehicle, and the output torque of the actuator is controlled so as to suppress each disturbance estimated by the disturbance estimation means. A steering control device comprising: a plurality of disturbance compensation means for correcting at a correction degree according to the frequency band of
外乱入力時の車両挙動に対して運転者による修正操舵が行われる可能性に応じた抑制度合で、その外乱を抑制するように、前記アクチュエータの出力トルクを制御する操舵制御手段を備えることを特徴とする操舵制御装置。 A steering control device comprising an actuator capable of adjusting a steering torque and a control means for controlling an output torque of the actuator,
A steering control means is provided for controlling the output torque of the actuator so as to suppress the disturbance with a degree of suppression according to the possibility that the driver will perform correction steering with respect to the vehicle behavior at the time of disturbance input. A steering control device.
操舵状態量として操舵角及び操舵角速度の少なくとも一方を検出する操舵状態量検出手段と、運転者による前記ステアリングホイールに対する操舵入力及び前記アクチュエータによる操舵入力と、前記操舵状態量検出手段で検出された実際の操舵状態量とに基づいて、車両に入力される周波数帯域の異なる複数の外乱を推定する複数の外乱推定手段と、該外乱推定手段で推定した外乱を抑制するように、前記アクチュエータの出力トルクを当該外乱の周波数帯域に応じた補正度合で補正する複数の外乱補償手段とを備えることを特徴とする自動車。 A vehicle equipped with a steering control device including a steering wheel installed at a front position of a driver seat, an actuator capable of adjusting a steering torque of the steering wheel, and a control means for controlling an output torque of the actuator,
Steering state quantity detection means for detecting at least one of a steering angle and a steering angular velocity as a steering state quantity, a steering input to the steering wheel by the driver and a steering input by the actuator, and an actual state detected by the steering state quantity detection means And a plurality of disturbance estimation means for estimating a plurality of disturbances having different frequency bands input to the vehicle based on the steering state quantity of the vehicle, and an output torque of the actuator so as to suppress the disturbance estimated by the disturbance estimation means A vehicle having a plurality of disturbance compensation means for correcting the disturbance with a correction degree corresponding to the frequency band of the disturbance.
運転者による操舵入力及び前記アクチュエータによる操舵入力と、実際の操舵状態量とに基づいて、車両に入力される周波数帯域の異なる複数の外乱を推定し、それらの外乱を抑制するように、前記アクチュエータの出力トルクを当該外乱の周波数帯域に応じた補正度合で補正することを特徴とする操舵制御方法。 A steering control method comprising an actuator capable of adjusting a steering torque and a control means for controlling an output torque of the actuator,
Based on the steering input by the driver, the steering input by the actuator, and the actual steering state quantity, the actuator estimates a plurality of disturbances having different frequency bands input to the vehicle, and suppresses the disturbances. The steering control method is characterized in that the output torque is corrected with a correction degree corresponding to the frequency band of the disturbance.
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