JP5824376B2 - Electric power steering apparatus and program - Google Patents
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Description
本発明は、電動パワーステアリング装置およびプログラムに関する。 The present invention relates to an electric power steering apparatus and a program.
近年、車両のステアリング系に電動モータを備え、電動モータの動力にてドライバの操舵力をアシストする電動パワーステアリング装置が提案されている。
この電動パワーステアリング装置は、制御装置にて制御される。例えば特許文献1に記載の制御装置(マイコン)は、電流フィードバック制御を実行する各F/B制御部に加え、オープン制御(オープンループ制御)を実行するオープン制御部、及びこれら各制御部によるフィードバック制御及びオープン制御間の切替判定を実行する切替判定部を備える。
In recent years, there has been proposed an electric power steering device that includes an electric motor in a steering system of a vehicle and assists a driver's steering force with the power of the electric motor.
This electric power steering device is controlled by a control device. For example, the control device (microcomputer) described in
電動モータは、温度に応じて巻線の抵抗が変化することから、温度によっては実際に流れる実電流と目標電流との差が大きくなってしまうおそれがある。フィードバック制御を行う場合には、たとえ、実電流と目標電流との差が大きくても、その差が小さくなるように制御されるので実電流が目標電流に近づくが、フィードフォワード制御を行う場合には実電流と目標電流との差は大きいままである。それゆえ、電動モータの温度によっては、フィードフォワード制御とフィードバック制御との切り替え前後で、電動モータに供給される実電流が大きく異なってしまうおそれがある。そして、その切り替え前後で実電流が異なってしまうと、電動モータの出力トルクも異なることから操舵フィーリングに違和感が生じてしまう。
本発明は、電動モータの温度に関わらず、フィードフォワード制御とフィードバック制御との切り替え前後で電動モータに供給する電流に差が生じ難くする装置を提供することを目的とする。
In the electric motor, since the resistance of the winding changes according to the temperature, the difference between the actual current that actually flows and the target current may increase depending on the temperature. When performing feedback control, even if the difference between the actual current and the target current is large, the difference is reduced so that the actual current approaches the target current. The difference between the actual current and the target current remains large. Therefore, depending on the temperature of the electric motor, the actual current supplied to the electric motor may greatly differ before and after switching between the feedforward control and the feedback control. If the actual current is different before and after the switching, the output torque of the electric motor is also different, which makes the steering feeling uncomfortable.
An object of the present invention is to provide an apparatus that makes it difficult to cause a difference in current supplied to an electric motor before and after switching between feedforward control and feedback control regardless of the temperature of the electric motor.
かかる目的のもと、本発明は、転動輪に連結されたラック軸に操舵補助力を与えるための電動モータと、ステアリングホイールに加えられた操舵トルクに基づいて前記電動モータへの目標電流を設定する目標電流設定手段と、前記電動モータへ実際に供給される実電流を検出する電流検出手段と、前記目標電流設定手段が設定した目標電流と前記電流検出手段が検出した実電流とに基づいて前記電動モータの制御指令値を決定するフィードバック制御手段と、前記目標電流設定手段が設定した目標電流に基づいて前記電動モータの制御指令値を決定するフィードフォワード制御手段と、前記目標電流設定手段が設定した目標電流に基づいて、最終的な前記電動モータの制御指令値を、前記フィードフォワード制御手段が決定した制御指令値にするか、前記フィードバック制御手段が決定した制御指令値にするか、を切り替える切替手段と、を備え、前記フィードフォワード制御手段は、前記目標電流設定手段が設定した目標電流が同じであるとしても前記電動モータの温度に応じて当該電動モータの制御指令値を変え、前記切替手段は、最終的な前記電動モータの制御指令値を、前記目標電流設定手段が設定した目標電流が小さい領域では、前記フィードフォワード制御手段が決定した制御指令値にし、当該目標電流が大きくなった場合に、前記フィードバック制御手段が決定した制御指令値に切り替えることを特徴とする電動パワーステアリング装置である。 For this purpose, the present invention sets an electric motor for applying a steering assist force to a rack shaft connected to rolling wheels and a target current to the electric motor based on a steering torque applied to the steering wheel. Based on the target current setting means, the current detection means for detecting the actual current actually supplied to the electric motor, the target current set by the target current setting means, and the actual current detected by the current detection means Feedback control means for determining a control command value for the electric motor; feedforward control means for determining a control command value for the electric motor based on a target current set by the target current setting means; and the target current setting means. Based on the set target current, the final control command value of the electric motor is changed to the control command value determined by the feedforward control means. Switching means for switching between the control command value determined by the feedback control means and the feedforward control means even if the target current set by the target current setting means is the same. The control command value of the electric motor is changed according to the temperature of the electric motor, and the switching unit is configured to change the final control command value of the electric motor in a region where the target current set by the target current setting unit is small. the control command value feedforward control means decides, when the target current is increased, an electric power steering apparatus according to claim switch Rukoto the control command value, wherein the feedback control means is determined.
ここで、前記フィードフォワード制御手段は、前記電動モータの温度が低くなるに従って当該電動モータに供給する電流が小さくなるように前記制御指令値を決定することが好適である。
また、前記フィードフォワード制御手段は、前記目標電流設定手段が設定した目標電流に応じて前記電動モータに供給するベース電流を決定するベース電流決定部と、当該ベース電流決定部が決定したベース電流に補正係数を乗算することにより当該ベース電流を補正し、補正後の値に応じた値を前記制御指令値として決定する補正部と、を備え、当該補正係数は、当該電動モータの温度が低くなるに従って小さくなることが好適である。
Here, it is preferable that the feedforward control means determines the control command value such that a current supplied to the electric motor decreases as the temperature of the electric motor decreases.
The feedforward control means includes a base current determination unit that determines a base current to be supplied to the electric motor according to a target current set by the target current setting unit, and a base current determined by the base current determination unit. A correction unit that corrects the base current by multiplying the correction coefficient and determines a value corresponding to the corrected value as the control command value, and the correction coefficient reduces the temperature of the electric motor. It is preferable to become smaller according to
他の観点から捉えると、本発明は、電動パワーステアリング装置を制御するコンピュータに、ステアリングホイールに加えられた操舵トルクに基づいて転動輪に連結されたラック軸に操舵補助力を与えるための電動モータの目標電流を設定する機能と、前記目標電流を設定する機能が設定した目標電流と、当該電動モータへ実際に供給される実電流とに基づいて当該電動モータの制御指令値を決定するフィードバック制御を行う機能と、前記目標電流を設定する機能が設定した目標電流に基づいて前記電動モータの制御指令値を決定するフィードフォワード制御を行う機能と、前記目標電流を設定する機能が設定した目標電流に基づいて、最終的な前記電動モータの制御指令値を、前記フィードフォワード制御を行う機能が決定した制御指令値にするか、前記フィードバック制御を行う機能が決定した制御指令値にするか、を切り替える機能と、を実現させるためのプログラムであって、前記フィードフォワード制御を行う機能は、前記目標電流を設定する機能が設定した目標電流が同じであるとしても前記電動モータの温度に応じて当該電動モータの制御指令値を変え、前記切り替える機能は、最終的な前記電動モータの制御指令値を、前記目標電流を設定する機能が設定した目標電流が小さい領域では、前記フィードフォワード制御を行う機能が決定した制御指令値にし、当該目標電流が大きくなった場合に、前記フィードバック制御を行う機能が決定した制御指令値に切り替えることを特徴とするプログラムである。 From another point of view, the present invention relates to an electric motor for applying a steering assist force to a rack shaft connected to a rolling wheel based on a steering torque applied to a steering wheel to a computer that controls an electric power steering device. Feedback control for determining a control command value for the electric motor based on a function for setting the target current, a target current set by the function for setting the target current, and an actual current actually supplied to the electric motor A function for performing feedforward control for determining a control command value for the electric motor based on a target current set by a function for setting the target current, and a target current set by the function for setting the target current Control command value determined by the function for performing the feedforward control based on the control command value of the electric motor based on Or a function for switching between the control command value determined by the function for performing the feedback control, and the function for performing the feedforward control sets the target current. Even if the target current set by the function is the same, the control command value of the electric motor is changed according to the temperature of the electric motor , and the switching function is used to change the final control command value of the electric motor to the target current. In a region where the target current set by the function for setting is small, the control command value determined by the function for performing the feedforward control is set, and when the target current increases, the control command for the function for performing the feedback control is determined. is a program characterized switched Rukoto the value.
本発明によれば、電動モータの温度に関わらず、フィードフォワード制御とフィードバック制御との切り替え前後で電動モータに供給する電流に差が生じ難くすることができる。 According to the present invention, a difference in current supplied to the electric motor before and after switching between feedforward control and feedback control can be made difficult regardless of the temperature of the electric motor.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図1は、実施の形態に係る電動パワーステアリング装置100の概略構成を示す図である。
電動パワーステアリング装置100(以下、単に「ステアリング装置100」と称する場合もある。)は、乗り物の進行方向を任意に変えるためのかじ取り装置であり、本実施の形態においては自動車に適用した構成を例示している。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an electric
An electric power steering device 100 (hereinafter, also simply referred to as “
ステアリング装置100は、ドライバが操作する車輪(ホイール)状のステアリングホイール(ハンドル)101と、ステアリングホイール101に一体的に設けられたステアリングシャフト102とを備えている。また、ステアリング装置100は、ステアリングシャフト102と自在継手103aを介して連結された上部連結シャフト103と、この上部連結シャフト103と自在継手103bを介して連結された下部連結シャフト108とを備えている。下部連結シャフト108は、ステアリングホイール101の回転に連動して回転する。
The
また、ステアリング装置100は、転動輪としての左右の前輪150のそれぞれに連結されたタイロッド104と、タイロッド104に連結されたラック軸105とを備えている。また、ステアリング装置100は、ラック軸105に形成されたラック歯105aとともにラック・ピニオン機構を構成するピニオン106aを備えている。ピニオン106aは、ピニオンシャフト106の下端部に形成されている。
また、ステアリング装置100は、ピニオンシャフト106を収納するステアリングギアボックス107を有している。ピニオンシャフト106は、ステアリングギアボックス107にてトーションバー(不図示)を介して下部連結シャフト108と連結されている。ステアリングギアボックス107の内部には、下部連結シャフト108とピニオンシャフト106との相対角度に基づいてステアリングホイール101の操舵トルクを検出するトルクセンサ109が設けられている。
The
また、ステアリング装置100は、ステアリングギアボックス107に支持された電動モータ110と、電動モータ110の駆動力を減速してピニオンシャフト106に伝達する減速機構111とを有している。電動モータ110は、ブラシ付きのモータである。減速機構111は、例えば、ピニオンシャフト106に固定されたウォームホイール(不図示)と、電動モータ110の出力軸に固定されたウォームギヤ(不図示)などから構成される。
また、ステアリング装置100は、電動モータ110に実際に流れる実電流の大きさおよび方向を検出する電流検出手段の一例としてのモータ電流検出部33(図4参照)と、電動モータ110の端子間電圧を検出するモータ電圧検出部160を有している。
The
In addition, the
そして、ステアリング装置100は、電動モータ110の作動を制御する制御装置10を備えている。制御装置10には、上述したトルクセンサ109の出力値、モータ電圧検出部160の出力値、自動車の車速を検出する車速センサ170の出力値が入力される。
The
以上のように構成された電動パワーステアリング装置100は、ステアリングホイール101に加えられた操舵トルクをトルクセンサ109にて検出し、その検出トルクに対応するように電動モータ110を駆動し、電動モータ110の発生トルクをピニオンシャフト106に伝達する。これにより、電動モータ110の発生トルクが、ステアリングホイール101に加える運転者の操舵力をアシストする。
The electric
次に、制御装置10について説明する。
制御装置10は、CPU、ROM、RAM、バックアップRAM等からなる算術論理演算回路である。
図2は、電動パワーステアリング装置100の制御装置10の概略構成図である。
制御装置10には、上述したトルクセンサ109にて検出された操舵トルクが出力信号に変換されたトルク信号Tdと、車速センサ170にて検出された車速が出力信号に変換された車速信号vとが入力される。
なお、制御装置10は、トルクセンサ109などからの検出信号がアナログ信号として入力されるので、図示しないA/D変換部によりアナログ信号をデジタル信号に変換し、CPUに取り込んでいる。
Next, the
The
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the
The
Since the detection signal from the
そして、制御装置10は、トルク信号Tdに基づいて目標補助トルクを算出し、この目標補助トルクを電動モータ110が供給するのに必要となる目標電流を算出する目標電流算出部20と、目標電流算出部20が算出した目標電流に基づいてフィードバック制御などを行う制御部30とを有している。
Then, the
次に、目標電流算出部20について詳述する。図3は、目標電流算出部20の概略構成図である。
目標電流算出部20には、モータ電流検出部33にて検出された実電流が出力信号に変換されたモータ電流信号Imと、モータ電圧検出部160にて検出された電圧が出力信号に変換されたモータ端子間電圧信号Vmとが入力される。
Next, the target
The target
目標電流算出部20は、目標電流を設定する上で基準となるベース電流を算出するベース電流算出部21と、電動モータ110の慣性モーメントを打ち消すための電流を算出するイナーシャ補償電流算出部22とを備えている。また、目標電流算出部20は、モータの回転を制限する電流を算出するダンパー補償電流算出部23と、モータ電流信号Imおよびモータ端子間電圧信号Vmに基づいて電動モータ110の回転速度を算出するモータ回転速度算出部24とを備えている。また、目標電流算出部20は、ベース電流算出部21、イナーシャ補償電流算出部22、ダンパー補償電流算出部23などからの出力に基づいて最終的な目標電流を決定する最終目標電流決定部25を備えている。
The target
ベース電流算出部21は、位相補償部26にてトルク信号Tdが位相補償されたトルク信号Tsと、車速センサ170からの車速信号vとに基づいてベース電流を算出し、このベース電流の情報を含むベース電流信号Imsを出力する。なお、ベース電流算出部21は、例えば、予め経験則に基づいて作成しROMに記憶しておいた、トルク信号Tsおよび車速信号vとベース電流との対応を示すマップに、トルク信号Tsおよび車速信号vを代入することによりベース電流を算出する。
The base
イナーシャ補償電流算出部22は、トルク信号Tdと車速信号vとに基づいて電動モータ110およびシステムの慣性モーメントを打ち消すためのイナーシャ補償電流を算出し、この電流の情報を含むイナーシャ補償電流信号Isを出力する。なお、イナーシャ補償電流算出部22は、例えば、予め経験則に基づいて作成しROMに記憶しておいた、トルク信号Tdおよび車速信号vとイナーシャ補償電流との対応を示すマップに、トルク信号Tdおよび車速信号vを代入することによりイナーシャ補償電流を算出する。
The inertia compensation
ダンパー補償電流算出部23は、トルク信号Tdと、車速信号vと、電動モータ110の回転速度信号Nmとに基づいて、電動モータ110の回転を制限するダンパー補償電流を算出し、この電流の情報を含むダンパー補償電流信号Idを出力する。なお、ダンパー補償電流算出部23は、例えば、予め経験則に基づいて作成しROMに記憶しておいた、トルク信号Td、車速信号vおよび回転速度信号Nmと、ダンパー補償電流との対応を示すマップに、トルク信号Tdと車速信号vと回転速度信号Nmとを代入することによりダンパー補償電流を算出する。
The damper compensation
最終目標電流決定部25は、ベース電流算出部21から出力されたベース電流信号Ims、イナーシャ補償電流算出部22から出力されたイナーシャ補償電流信号Isおよびダンパー補償電流算出部23から出力されたダンパー補償電流信号Idに基づいて最終的な目標電流を決定し、この電流の情報を含む目標電流信号ITを出力する。最終目標電流決定部25は、例えば、ベース電流に、イナーシャ補償電流を加算するとともにダンパー補償電流を減算して得た補償電流を、予め経験則に基づいて作成しROMに記憶しておいた、補償電流と最終的な目標電流との対応を示すマップに代入することにより最終的な目標電流を算出する。
このように、目標電流算出部20は、トルクセンサ109が検出した操舵トルクに基づいて電動モータ110に供給する目標電流を設定する目標電流設定手段の一例として機能する。
The final target
As described above, the target
次に、制御部30について詳述する。図4は、制御部30の概略構成図である。
制御部30は、電動モータ110の作動を制御するモータ駆動制御部31と、電動モータ110を駆動させるモータ駆動部32と、電動モータ110に実際に流れる実電流を検出するモータ電流検出部33と、電動モータ110の温度を検出するモータ温度検出部34と、を有している。
Next, the
The
モータ駆動制御部31は、目標電流算出部20にて算出された目標電流と、モータ電流検出部33にて検出される電動モータ110へ供給される実電流との偏差に基づいてフィードバック制御を行うフィードバック制御手段の一例としてのフィードバック(F/B)制御部40を有している。また、モータ駆動制御部31は、目標電流算出部20にて算出された目標電流に基づいてフィードフォワード制御を行うフィードフォワード制御手段の一例としてのフィードフォワード(F/F)制御部50を有している。また、モータ駆動制御部31は、今回の電動モータ110制御用のデューティ比として、フィードバック(F/B)制御部40が決定したデューティ比を用いるか、フィードフォワード(F/F)制御部50が決定したデューティ比を用いるかを切り替える切替部45を備えている。これらフィードバック制御部40、フィードフォワード制御部50および切替部45については後で詳述する。
The motor
さらに、モータ駆動制御部31は、電動モータ110をPWM駆動するためのPWM(パルス幅変調)信号を生成するPWM信号生成部60を有している。PWM信号生成部60は、フィードフォワード制御部50およびフィードバック制御部40からの出力値に基づいてPWM信号60aを生成し、生成したPWM信号60aをモータ駆動部32に出力する。
Further, the motor
モータ駆動部32は、4個の電力用電界効果トランジスタをH型ブリッジ回路の構成で接続したモータ駆動回路70と、4個の中から選択した2個の電界効果トランジスタのゲートを駆動してこれらの電界効果トランジスタをスイッチング動作させるゲート駆動回路部80とを有している。ゲート駆動回路部80は、PWM信号生成部60から出力された駆動制御信号(PWM信号)60aに基づいて、ステアリングホイール101の操舵方向に応じて2個の電界効果トランジスタを選択し、選択した2個の電界効果トランジスタをスイッチング動作させる。
The
モータ電流検出部33は、モータ駆動回路70に直列に接続されたシャント抵抗71の両端に生じる電圧から電動モータ110に流れるモータ電流(電機子電流)の値を検出してモータ電流信号Imを出力する。
モータ温度検出部34は、電動モータ110内部に取り付けられたサーミスタからの出力値に基づいて電動モータ110の温度を検出することを例示することができる。あるいは、モータ温度検出部34は、電動モータ110の雰囲気温度と電動モータ110の発熱量とに基づいて電動モータ110の温度を検出してもよい。
The motor
The motor
次に、フィードバック制御部40とフィードフォワード制御部50について説明する。
図5は、フィードバック制御部40とフィードフォワード制御部50のブロック図である。
フィードバック制御部40は、目標電流算出部20にて算出された目標電流から最終的に決定するデューティ比のベースとなるベースデューティ比を決定するF/Bベースデューティ比決定部41と、目標電流算出部20にて算出された目標電流とモータ電流検出部33にて検出された実電流との偏差を求める偏差演算部42と、その偏差がゼロとなるように最終的なデューティ比を決定するF/B最終デューティ比決定部43とを有している。
Next, the
FIG. 5 is a block diagram of the
The
図6は、目標電流とベースデューティ比との相関関係を示す図である。以下では、ステアリングホイール101の回転を右方向にアシストする電流をプラス、左方向にアシストする電流をマイナスとして説明する。
F/Bベースデューティ比決定部41は、図6に示すような相関関係を示す、目標電流からベースデューティ比を算出する関数に、目標電流算出部20にて決定された目標電流を代入することにより、ベースデューティ比を算出することにより決定する。あるいは、F/Bベースデューティ比決定部41は、例えば、予め経験則に基づいて作成しROMに記憶しておいた、目標電流とベースデューティ比との対応を示すマップと、目標電流算出部20にて算出された目標電流とに基づいてベースデューティ比を決定してもよい。
FIG. 6 is a diagram showing a correlation between the target current and the base duty ratio. In the following description, it is assumed that the current that assists the rotation of the
The F / B base duty
偏差演算部42は、目標電流算出部20からの出力値ITとモータ電流検出部33からの出力値Imとの偏差の値を偏差信号42aとして出力する。
F/B最終デューティ比決定部43は、目標電流と実電流とが一致するように最終的なデューティ比を決定する。例えば、入力された偏差信号42aに対して、比例要素で比例処理し、積分要素で積分処理し、これらの値をF/Bベースデューティ比決定部41が決定したベースデューティ比に加味して得た値に応じたフィードバック処理信号43aを生成・出力する。
The
The F / B final duty
フィードフォワード制御部50は、目標電流算出部20にて算出された目標電流から最終的に決定するデューティ比のベースとなるベースデューティ比を決定するF/Fベースデューティ比決定部51と、F/Fベースデューティ比決定部51が決定したベースデューティ比を、補正係数αを用いて補正する補正部52と、補正係数αを設定する補正係数設定部53とを有する。
The
F/Fベースデューティ比決定部51は、図6に示すような相関関係を示す、目標電流からベースデューティ比を算出する関数に、目標電流算出部20にて決定された目標電流を代入することにより、ベースデューティ比を算出することにより決定する。あるいは、F/Fベースデューティ比決定部51は、例えば、予め経験則に基づいて作成しROMに記憶しておいた、目標電流とベースデューティ比との対応を示すマップと、目標電流算出部20にて算出された目標電流とに基づいてベースデューティ比を決定してもよい。
The F / F base duty
補正部52は、F/Fベースデューティ比決定部51が決定したベースデューティ比に補正係数αを乗算することにより得た値に応じたフィードフォワード処理信号52aを生成・出力する。
補正係数設定部53については後で説明する。
The
The correction
次に、切替部45について詳細に説明する。
切替部45は、フィードバック制御部40およびフィードフォワード制御部50が決定した最終的なデューティ比の絶対値が、予め定められたデューティ比である閾値以下である場合には、PWM信号生成部60に出力するデューティ比として、フィードフォワード制御部50が決定したデューティ比を出力する。他方、閾値より大きい場合には、PWM信号生成部60に出力するデューティ比として、フィードバック制御部40が決定したデューティ比を出力する。これは、以下の理由による。
Next, the switching
When the absolute value of the final duty ratio determined by the
フィードバック制御部40は、目標電流算出部20にて決定された目標電流と、モータ電流検出部33にて検出された電動モータ110の実電流との偏差に基づいてフィードバック制御を行う。しかしながら、本実施の形態に係る電動モータ110はブラシ付きモータであるため、電動モータ110に供給される電流が小さい(低い)領域(低電流領域)では、モータ電流検出部33の検出精度が悪い。そのため、低電流領域にてフィードバック制御を行うと(フィードバック制御部40が決定したデューティ比をPWM信号生成部60に出力すると)、電動モータ110に供給される電流が目標電流から大きく外れてしまうおそれがある。したがって、本実施の形態においては、低電流領域となる、デューティ比の絶対値が小さい領域では、PWM信号生成部60に出力するデューティ比として、フィードフォワード制御部50が決定したデューティ比を用い、それ以外の領域では、PWM信号生成部60に出力するデューティ比として、フィードバック制御部40が決定したデューティ比を用いる。
The
次に、補正部52および補正係数設定部53について詳細に説明する。
図7は、デューティ比と電動モータ110に実際に流れる実電流との相関関係を温度別に示す図である。温度が20度であるときの関係を細い実線で示し、温度が−30度であるときの関係を太い破線で示し、温度が90度であるときの関係を太い2点鎖線で示している。図7では、電流およびデューティ比がプラスの部分のみ示しているが、電流およびデューティ比がマイナスの部分は、零点を基準に対称形状となる。
Next, the
FIG. 7 is a diagram showing the correlation between the duty ratio and the actual current actually flowing through the
電動モータ110の特性として、電動モータ110の温度が高くなると、巻線の抵抗が大きくなるため電流が流れ難くなり、温度が低くなると、抵抗値が小さくなるので電流が流れ易くなる。
それゆえ、図7に示すように、PWM信号生成部60に出力されたデューティ比が同じであったとしても、電動モータ110の温度が高い90度のときの電流値は、温度が20度であるときの電流値よりも小さくなり、電動モータ110の温度が低い−30度のときの電流値は、温度が20度であるときの電流値よりも大きくなる。
As a characteristic of the
Therefore, as shown in FIG. 7, even when the duty ratio output to the PWM
フィードバック制御部40にて、目標電流とモータ電流検出部33にて検出された電動モータ110の実電流との偏差に基づいてフィードバック制御を行う場合には、たとえ、温度の高低により電動モータ110の実電流が目標電流から外れたとしても修正される。これに対して、例えば、補正部52にてF/Fベースデューティ比決定部51が決定したベースデューティ比を補正しない構成のフィードフォワード制御部50にてフィードフォワード制御を行う場合には実電流の如何に関わらず、例えば、温度が20度であるときのデューティ比と目標電流との相関関係に基づいてデューティ比が決定される。それゆえ、上述した低電流領域では、電動モータ110の温度によって、電動モータ110の実電流が目標電流から大きくずれるおそれがある。
When the
図8は、電動モータ110が低温であるときの、電動モータ110の目標電流と、比較例に係るモータ駆動制御部31にて電動モータ110の駆動を制御した場合の電動モータ110の実電流とを示す図である。(a)は目標電流を示し、(b)は実電流を示し、(c)は(b)におけるVIIIC部の拡大図である。
比較例に係るモータ駆動制御部31は、本実施の形態に係るモータ駆動制御部31に対してフィードフォワード制御部50の構成が異なる。比較例に係るフィードフォワード制御部50は、本実施の形態に係るフィードフォワード制御部50とは異なり補正部52にてF/Fベースデューティ比決定部51が決定したベースデューティ比を補正しない。つまり、比較例に係るフィードフォワード制御部50は、F/Fベースデューティ比決定部51が決定したベースデューティ比を最終的なデューティ比として切替部45に出力する。
FIG. 8 shows the target current of the
The motor
この比較例に係るフィードフォワード制御部50は、実電流の如何に関わらず、例えば温度が20度であるときのデューティ比と目標電流との相関関係に基づいてデューティ比が決定されるので、低電流領域では、電動モータ110の温度によって、電動モータ110の実電流が目標電流から大きくずれるおそれがある。これに対して、フィードバック制御部40からの出力がPWM信号生成部60に出力される、デューティ比が閾値より大きい領域では、目標電流とモータ電流検出部33にて検出された電動モータ110の実電流との偏差に基づいてフィードバック制御が行われるので、電動モータ110の実電流が目標電流となり易い。
The
その結果、切替部45が、電動モータ110制御用のデューティ比として、比較例に係るフィードフォワード制御部50が決定したデューティ比を用いている状態からフィードバック制御部40が決定したデューティ比を用いるように切り替える領域、およびフィードバック制御部40が決定したデューティ比を用いている状態から比較例に係るフィードフォワード制御部50が決定したデューティ比を用いるように切り替える領域では、実電流が急激に変化してしまう。
As a result, the switching
例えば、電動モータ110が低温であるときに、切替部45が、電動モータ110制御用のデューティ比として、比較例に係るフィードフォワード制御部50が決定したデューティ比を用いている状態からフィードバック制御部40が決定したデューティ比を用いるように切り替えると、実電流が目標電流から上方にずれている状態からフィードバック制御により目標電流と同じになる状態へ移行する。その結果、電動モータ110の実電流に図8(c)に示すような段差が生じてしまい、電動モータ110のアシストトルクにも段差が生じてしまうので操舵フィーリングに違和感が生じてしまう。
For example, when the
他方、電動モータ110が低温であるときに、切替部45が、電動モータ110制御用のデューティ比として、フィードバック制御部40が決定したデューティ比を用いている状態から比較例に係るフィードフォワード制御部50が決定したデューティ比を用いるように切り替えると、実電流が目標電流と同じである状態からフィードフォワード制御により目標電流から上方にずれる状態に移行する。つまり、切替部45による切り替えポイントの前後で、電動モータ110の実電流に段差が生じてしまい、電動モータ110のアシストトルクにも段差が生じてしまうので操舵フィーリングに違和感が生じてしまう。
On the other hand, when the
また、電動モータ110が高温であるときに、切替部45が、電動モータ110制御用のデューティ比として、比較例に係るフィードフォワード制御部50が決定したデューティ比を用いている状態からフィードバック制御部40が決定したデューティ比を用いるように切り替えると、実電流が目標電流から下方にずれている状態からフィードバック制御により目標電流と同じになる状態へ移行する。つまり、切替部45による切り替えポイントの前後で、電動モータ110の実電流に段差が生じてしまい、電動モータ110のアシストトルクにも段差が生じてしまうので操舵フィーリングに違和感が生じてしまう。
Further, when the
他方、電動モータ110が高温であるときに、切替部45が、電動モータ110制御用のデューティ比として、フィードバック制御部40が決定したデューティ比を用いている状態から比較例に係るフィードフォワード制御部50が決定したデューティ比を用いるように切り替えると、実電流が目標電流と同じである状態からフィードフォワード制御により目標電流から下方にずれる状態に移行する。つまり、切替部45による切り替えポイントの前後で、電動モータ110の実電流に段差が生じてしまい、電動モータ110のアシストトルクにも段差が生じてしまうので操舵フィーリングに違和感が生じてしまう。
On the other hand, when the
そこで、本実施の形態に係るフィードフォワード制御部50においては、F/Fベースデューティ比決定部51が決定したベースデューティ比に補正係数αを乗算することにより得た値に応じたフィードフォワード処理信号52aを生成・出力する補正部52と、補正係数αを設定する補正係数設定部53とを備えている。そして、補正係数設定部53は、電動モータ110の温度に応じた値となるように補正係数αを設定する。
Therefore, in the
図9は、補正係数αと電動モータ110の温度との相関関係を示す図である。
補正係数設定部53は、図9に示すように、電動モータ110の温度が基準温度(例えば20度)であるときの補正係数αを1とし、温度が基準温度よりも低くなるに従って補正係数αを1よりも小さくし、温度が基準温度よりも高くなるに従って補正係数αを1よりも大きくなるように設定する。また、補正係数設定部53は、モータ温度検出部34が検出し、出力する温度を、電動モータ110の温度として用いる。
FIG. 9 is a diagram showing a correlation between the correction coefficient α and the temperature of the
As shown in FIG. 9, the correction
例えば、補正係数設定部53は、図9に示すような相関関係を示す、電動モータ110の温度から補正係数αを算出する関数に、モータ温度検出部34から入力された温度を代入することにより、補正係数αを算出することにより決定する。あるいは、補正係数設定部53は、例えば、予め経験則に基づいて作成しROMに記憶しておいた、電動モータ110の温度と補正係数αとの対応を示すマップと、モータ温度検出部34から入力された温度とに基づいて補正係数αを決定してもよい。
For example, the correction
以上のように構成されたフィードフォワード制御部50においては、補正係数設定部53にて、電動モータ110の温度が基準温度よりも低いときには補正係数αが1よりも小さい値に設定される。そして、補正部52が、この1よりも小さい値の補正係数αを用いて、F/Fベースデューティ比決定部51が決定したベースデューティ比を補正する。これにより、電動モータ110の温度が基準温度よりも低いときには、フィードフォワード制御部50から出力される最終的なデューティ比は、ベースデューティ比よりも小さくなるので、電動モータ110の実電流が目標電流に近づく。
In the
他方、電動モータ110の温度が基準温度よりも高いときには、補正係数設定部53にて、補正係数αが1よりも大きな値に設定される。そして、補正部52が、この1よりも大きな値の補正係数αを用いて、F/Fベースデューティ比決定部51が決定したベースデューティ比を補正する。これにより、電動モータ110の温度が基準温度よりも高いときには、フィードフォワード制御部50から出力される最終的なデューティ比は、ベースデューティ比よりも大きくなるので、電動モータ110の実電流が目標電流に近づく。
On the other hand, when the temperature of the
そして、この本実施の形態に係るフィードフォワード制御部50を備えるステアリング装置100においては、フィードフォワード制御が行われる低電流領域において、電動モータ110の温度に応じた補正が行われることから、切替部45による切り替えポイントの前後で、電動モータ110の実電流に段差が生じ難くなる。その結果、電動モータ110のアシストトルクにも段差が生じ難くなるので操舵フィーリングに違和感が生じることを抑制することが可能となる。
And in
なお、上述した実施の形態においては、切替部45は、フィードバック制御部40およびフィードフォワード制御部50が決定した最終的なデューティ比に基づいてPWM信号生成部60に出力するデューティ比を切り替えるが、特にかかる態様に限定されない。例えば、切替部45は、フィードバック制御部40のF/Bベースデューティ比決定部41および/またはフィードフォワード制御部50のF/Fベースデューティ比決定部51が決定したデューティ比に基づいてPWM信号生成部60に出力するデューティ比を切り替えてもよい。つまり、F/Bベースデューティ比決定部41および/またはF/Fベースデューティ比決定部51が決定したデューティ比が閾値以下である場合には、フィードフォワード制御部50が最終的に決定したデューティ比をPWM信号生成部60に出力し、閾値より大きい場合には、フィードバック制御部40が最終的に決定したデューティ比をPWM信号生成部60に出力してもよい。
In the above-described embodiment, the switching
また、フィードフォワード制御部50が決定したデューティ比が閾値以下であり、フィードフォワード制御部50が決定したデューティ比を用いて電動モータ110を制御している状態から、デューティ比が閾値よりも大きくなった場合には、超えた時点の次回からフィードバック制御部40が決定したデューティ比を用い、超えた直後は超える直前に用いたデューティ比を用いるようにしてもよい。
Further, the duty ratio determined by the
10…制御装置、20…目標電流算出部、30…制御部、33…モータ電流検出部、34…モータ温度検出部、40…フィードバック制御部、45…切替部、50…フィードフォワード制御部、51…F/Fベースデューティ比決定部、52…補正部、53…補正係数設定部、60…PWM信号生成部、100…電動パワーステアリング装置、101…ステアリングホイール、102…ステアリングシャフト、109…トルクセンサ、110…電動モータ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
ステアリングホイールに加えられた操舵トルクに基づいて前記電動モータへの目標電流を設定する目標電流設定手段と、
前記電動モータへ実際に供給される実電流を検出する電流検出手段と、
前記目標電流設定手段が設定した目標電流と前記電流検出手段が検出した実電流とに基づいて前記電動モータの制御指令値を決定するフィードバック制御手段と、
前記目標電流設定手段が設定した目標電流に基づいて前記電動モータの制御指令値を決定するフィードフォワード制御手段と、
前記目標電流設定手段が設定した目標電流に基づいて、最終的な前記電動モータの制御指令値を、前記フィードフォワード制御手段が決定した制御指令値にするか、前記フィードバック制御手段が決定した制御指令値にするか、を切り替える切替手段と、
を備え、
前記フィードフォワード制御手段は、前記目標電流設定手段が設定した目標電流が同じであるとしても前記電動モータの温度に応じて当該電動モータの制御指令値を変え、
前記切替手段は、最終的な前記電動モータの制御指令値を、前記目標電流設定手段が設定した目標電流が小さい領域では、前記フィードフォワード制御手段が決定した制御指令値にし、当該目標電流が大きくなった場合に、前記フィードバック制御手段が決定した制御指令値に切り替えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。 An electric motor for applying a steering assist force to the rack shaft connected to the rolling wheels ;
Target current setting means for setting a target current to the electric motor based on a steering torque applied to the steering wheel;
Current detection means for detecting an actual current actually supplied to the electric motor;
Feedback control means for determining a control command value for the electric motor based on the target current set by the target current setting means and the actual current detected by the current detection means;
Feedforward control means for determining a control command value of the electric motor based on the target current set by the target current setting means;
Based on the target current set by the target current setting means, the final control command value of the electric motor is set to the control command value determined by the feedforward control means, or the control command determined by the feedback control means Switching means for switching between values or
With
The feedforward control means changes the control command value of the electric motor according to the temperature of the electric motor even if the target current set by the target current setting means is the same .
The switching means sets the final control command value of the electric motor to a control command value determined by the feedforward control means in a region where the target current set by the target current setting means is small, and the target current is increased. if it becomes, the electric power steering apparatus according to claim switch Rukoto the control command value in which the feedback control means is determined.
ステアリングホイールに加えられた操舵トルクに基づいて転動輪に連結されたラック軸に操舵補助力を与えるための電動モータの目標電流を設定する機能と、
前記目標電流を設定する機能が設定した目標電流と、当該電動モータへ実際に供給される実電流とに基づいて当該電動モータの制御指令値を決定するフィードバック制御を行う機能と、
前記目標電流を設定する機能が設定した目標電流に基づいて前記電動モータの制御指令値を決定するフィードフォワード制御を行う機能と、
前記目標電流を設定する機能が設定した目標電流に基づいて、最終的な前記電動モータの制御指令値を、前記フィードフォワード制御を行う機能が決定した制御指令値にするか、前記フィードバック制御を行う機能が決定した制御指令値にするか、を切り替える機能と、
を実現させるためのプログラムであって、
前記フィードフォワード制御を行う機能は、前記目標電流を設定する機能が設定した目標電流が同じであるとしても前記電動モータの温度に応じて当該電動モータの制御指令値を変え、
前記切り替える機能は、最終的な前記電動モータの制御指令値を、前記目標電流を設定する機能が設定した目標電流が小さい領域では、前記フィードフォワード制御を行う機能が決定した制御指令値にし、当該目標電流が大きくなった場合に、前記フィードバック制御を行う機能が決定した制御指令値に切り替えることを特徴とするプログラム。 In the computer that controls the electric power steering device ,
A function of setting a target current of an electric motor for applying a steering assist force to a rack shaft coupled to a rolling wheel based on a steering torque applied to the steering wheel ;
A function of performing feedback control for determining a control command value of the electric motor based on a target current set by the function of setting the target current and an actual current actually supplied to the electric motor;
A function of performing feedforward control for determining a control command value of the electric motor based on a target current set by the function of setting the target current;
Based on the target current set by the function for setting the target current, the final control command value for the electric motor is set to the control command value determined by the function for performing the feedforward control, or the feedback control is performed. A function to switch between the control command value determined by the function and
Is a program for realizing
The function of performing the feedforward control is to change the control command value of the electric motor according to the temperature of the electric motor, even if the target current set by the function of setting the target current is the same .
The function of switching the final control command value of the electric motor to a control command value determined by the function of performing the feedforward control in a region where the target current set by the function of setting the target current is small, when the target current is increased, the program characterized by switching Rukoto the control command value function for the feedback control is determined.
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