JP5140158B2 - 電動式パワーステアリング制御装置 - Google Patents
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Description
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係わる電動式パワーステアリング制御装置の構成を示すブロック図である。同図において、運転者が操舵した場合の操舵トルクを検出するトルクセンサ1の出力信号は、位相補償器2により位相補償され、その周波数特性が改善される。ついで、位相補償器2により位相補償されたトルクセンサ1の出力に基づいて、トルク制御器3により、上記操舵トルクを補助する補助トルク電流が演算される。
一方、操舵成分除去手段である駆動電流ハイパスフィルタ(以下、駆動電流HPFという)4は、電流検出器10で検出された電流検出信号から操舵周波数成分を除去する。ついで、振動速度推定器5は、上記の駆動電流HPFの出力から、モータ回転速度の振動成分を演算する。ここで、振動速度推定器5は、上記駆動電流HPFの出力にゲインを乗じてモータトルクによるモータ回転方向の振動加速度を演算する振動加速度演算器5aと、これを積分しモータ回転方向の振動速度を演算する加速度積分器5bを構成要素として含む。そして、ダンピング制御器6は、上記振動速度推定器5の出力であるモータ振動速度信号に基づいて操舵の減衰特性を制御するためのダンピング電流を演算する。
次いで、トルク制御器3で演算された補助トルク電流と、ダンピング制御器6で演算されたダンピング電流とが、加算器7で加算され目標電流が演算される。そして、電流制御器8の出力端では、モータ9に通電される電流が上記目標電流に一致するように制御される。モータ9がアシストトルクを発生すべく、例えば目標電流と電流検出信号の差に対してPI制御演算を行うことにより、モータ9の入力端子に印加する駆動電圧指令値を設定する。この駆動電圧指令値は、例えばPWM信号として出力される。
ステップS101で、位相補償器2で位相補償されたトルクセンサ1の出力をマイコンに読み込みメモリに記憶し、ステップS102で、電流検出信号を読み込みメモリに記憶する。電流検出信号は例えばシャント抵抗の電圧降下を検出することにより得られる。次に、ステップS103において、トルク制御器3により、上記メモリに記憶された位相補償後のトルクセンサ出力を読み込み、補助トルク電流をマップ演算しメモリに記憶する。
ステップS104では、駆動電流HPF4において、上記メモリに記憶された電流検出信号を読み込みハイパスフィルタの演算を行い駆動電流HPF出力としてメモリに記憶し、ステップS105では、振動加速度演算器5aにおいて駆動電流HPF出力にゲインを乗じてモータ回転方向のモータ振動加速度を演算する。ステップS106では加速度積分器5bにおいてモータ振動加速度を積分演算しモータ回転方向のモータ振動速度を演算する。ステップS107において、ダンピング制御器6により、上記メモリに記憶された回転速度演算器出力を読み込み、制御ゲインを乗じてダンピング電流を演算しメモリに記憶する。ステップS108では、加算器7において、上記メモリに記憶された補助トルク電流とダンピング電流とを加算し、目標電流としてメモリに記憶する。ステップS109では、目標電流と電流検出信号の差に対してPI制御演算を行い、駆動電圧指令値を設定する。この駆動電圧指令値は例えばPWM信号として出力しモータ9の端子に印加し駆動する。上記ステップS101からS109までの動作を、制御サンプリング毎に繰り返す。
一般に運転者が操舵可能な周波数は3Hz程度以下である。また、例えばレーンチェンジ時の操舵周波数は、0.2Hz付近であり、通常はこのような低周波の操舵を行うケースが多い。これに対し、ステアリング発振を生じやすい周波数帯域は30Hz以上であり、操舵周波数との周波数分離が可能である。
T3s/(T3s+1) (1)
ここでT3は時定数であり、折点周波数をf3[Hz]とすると下記となる。
T3=1/{f3×(2π)} (2)
従って、駆動電流HPF4の出力にゲインKt/Jmを乗じることによりモータ回転方向のモータ振動加速度に変換することができる。
さらにモータ回転方向のモータ振動加速度を積分演算することにより、モータ回転方向のモータ振動速度を得ることができる。
図5は、本発明の実施の形態2に係わる電動式パワーステアリング制御装置の構成を示すブロック図である。駆動電流HPFからモータ回転速度の振動成分を演算する振動速度推定器5以外の部分は、実施の形態1と全く同一の構成であるので説明を省略する。振動速度推定器5は、駆動電流HPF4の出力にゲインを乗じて、モータトルクによるモータ回転方向のモータトルク振動加速度を演算する振動加速度演算器5aと、トルクセンサからの反力トルクやタイヤからの反力トルクを加速度の次元として出力する反力トルク加速度演算器5dの出力を加算する加速度加算器5e、加速度加算器5eの出力を積分しモータ回転方向のモータ振動速度を演算する加速度積分器5b、加速度積分器5bの出力を積分しモータ回転方向のモータ振動角度を演算する速度積分器5cよりなる。反力トルク加速度演算器5dは、速度積分器5cで演算されたモータ回転方向のモータ振動角度にゲインを乗じて反力トルク加速度信号を得る。このようにして得られたモータ振動速度信号を実施の形態1と同様にダンピング制御器6に出力する。
ステップS301で、位相補償器2で位相補償されたトルクセンサ1の出力をマイコンに読み込みメモリに記憶し、ステップS302で、電流検出信号を読み込みメモリに記憶する。電流検出信号は例えばシャント抵抗の電圧降下を検出することにより得られる。
次に、ステップS303において、トルク制御器3により、上記メモリに記憶された位相補償後のトルクセンサ出力を読み込み、補助トルク電流をマップ演算しメモリに記憶する。
ステップS304では、駆動電流HPF4において、上記メモリに記憶された電流検出信号を読み込みハイパスフィルタの演算を行い駆動電流HPF出力としてメモリに記憶し、ステップS305では、振動加速度演算器5aにおいて駆動電流HPF出力にゲインを乗じてモータが発生するトルクによるモータ回転方向のモータトルク振動加速度を演算する。ステップS306では、加速度加算器5eにおいて、振動加速度演算器5aで演算されたモータトルク振動加速度信号と、反力トルク加速度演算器5dで演算しメモリに記憶された反力トルク加速度信号とを加算演算しモータ振動加速度信号としてメモリに記憶する。ステップS307では加速度積分器5bにおいてモータ振動加速度を積分演算しモータ回転方向のモータ振動速度を演算しメモリに記憶する。ステップS308では速度積分器5cにおいてモータ振動速度信号を積分して、モータ振動角度信号を演算しメモリに記憶する。ステップS309では反力トルク加速度演算器において、モータ振動角度信号にゲインを乗じて、トルクセンサからの反力トルクやタイヤからの反力トルクを加速度の次元に変換した反力トルク加速度信号を演算しメモリに記憶する。ステップS310では加速度積分器5bにおいてメモリに記憶されたモータ振動速度をダンピング制御器6に出力する。
以上のように、モータトルク振動加速度に反力トルク振動加速度を加算することにより、より正確なモータ回転方向のモータ振動加速度を演算することができ、これを積分演算することにより、より正確なモータ回転方向のモータ振動速度を得ることができる。
T4s/(T4s+1) (3)
積分器の伝達関数は
1/s (4)
であるので、ハイパスフィルタを通した信号を積分することにより、ローパスフィルタにゲインを乗じた下記の伝達関数となる。
T4/(T4s+1) (5)
ここでT4は時定数であり、折点周波数をf4[Hz]とする下記となる。
T4=1/{f4×(2π)} (6)
時定数は、例えば30Hzで振動が発生する場合は、折点周波数f4を30Hz以下など振動周波数以下の範囲に設定する。
この場合、折点周波数f4以下の周波数範囲では積分されない擬似積分しとなるので、信号にオフセットがある場合にも積分によるドリフトを防止することができる。
Claims (4)
- 運転者による操舵トルクをトーションバーの相対角から検出する操舵トルク検出手段と、上記検出された操舵トルク信号に基づいて上記操舵トルクを補助する補助トルク電流を演算するトルク制御器と、
上記操舵トルクを補助するトルクを発生するモータと、
上記モータに通電される電流の検出値もしくは指令値から操舵による成分を除去する電流操舵成分除去手段と、
上記モータの回転方向の振動速度を推定する振動速度推定手段と、
上記推定されたモータ振動速度の推定値を用いて、上記補助トルク電流に加算されるダンピング電流を演算するダンピング制御器と、
を備えた電動式パワーステアリング制御装置であって、
上記振動速度推定手段は、電流操舵成分除去手段から出力されるモータ電流に積算してモータの回転方向の振動加速度を演算する振動加速度演算手段と、
振動加速度演算手段出力を積分してモータ回転方向の振動速度を演算する回転加速度積分手段と、
を備えたことを特徴とする電動式パワーステアリング制御装置。 - 上記モータの回転方向の振動速度を推定する振動速度推定手段の出力を積分してモータの回転方向の振動角度を演算する速度積分手段と、
上記回転方向の振動角度から、トルクセンサからの反力トルクやタイヤからの反力トルクを加速度の次元として出力する反力トルク加速度を演算する反力トルク加速度演算手段と、
上記電流操舵成分除去手段から出力されるモータ電流に積算してモータの回転方向の振動加速度を演算したモータトルク振動加速度演算手段の出力を加算し、モータ振動加速度を演算する加速度加算手段と、
を有し、
上記回転加速度積分手段は、上記加速度加算手段出力を積分演算することを特徴とする請求項1記載の電動式パワーステアリング制御装置。 - 折点周波数が上記モータの回転方向の振動周波数以下の周波数の範囲に設定されたハイパスフィルタを、上記回転加速度積分手段あるいは上記速度積分手段に挿入することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電動式パワーステアリング制御装置。
- 上記電流操舵成分除去手段への入力信号は、電流検出器の出力あるいは目標電流であることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1の請求項に記載の電動式パワーステアリング制御装置。
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