JPH10109656A - Control device for electric power steering device - Google Patents
Control device for electric power steering deviceInfo
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- JPH10109656A JPH10109656A JP8282875A JP28287596A JPH10109656A JP H10109656 A JPH10109656 A JP H10109656A JP 8282875 A JP8282875 A JP 8282875A JP 28287596 A JP28287596 A JP 28287596A JP H10109656 A JPH10109656 A JP H10109656A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 制御装置を構成するマイクロコンピユ−タの
演算結果の下位ビツトデ−タの切り捨てなど量子化誤差
に基づくリミツトサイクル振動を低減し、操舵感覚を改
善した電動パワ−ステアリング装置の制御装置を提供す
る。
【解決手段】 検出された操舵トルクTは8ビツトデ−
タとして演算要素101に入力され、操舵補助指令値が
演算されて16ビツトの操舵補助指令値Iが出力され
る。出力デ−タは加算要素102を経て演算要素103
に入力され、下位8ビツトデ−タが切り捨てられ、上位
8ビツトデ−タがPWM信号処理回路110に出力され
る。切り捨てられた下位8ビツトデ−タ(量子化誤差)
δは記憶要素104に一時記憶され、次のサンプリング
期間に読み出されて加算要素102にフイ−ドバツクさ
れて加算されるので量子化誤差を低減することができ
る。
(57) Abstract: An electric power having improved controllability by reducing limit cycle vibration based on a quantization error such as truncation of lower-order bit data of a calculation result of a microcomputer constituting a control device. A control device for a steering device is provided. SOLUTION: A detected steering torque T is an 8-bit data.
The steering assist command value is input to the arithmetic element 101, and the 16-bit steering assist command value I is output. The output data is passed through an addition element 102 to an operation element 103.
, The lower 8-bit data is discarded, and the upper 8-bit data is output to the PWM signal processing circuit 110. Lower 8 bits data (quantization error) truncated
δ is temporarily stored in the storage element 104, is read out in the next sampling period, is fed back to the addition element 102, and is added, so that the quantization error can be reduced.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、電動パワ−ステ
アリング装置の制御装置に関する。The present invention relates to a control device for an electric power steering device.
【0002】[0002]
【従来の技術】車両用の電動パワ−ステアリング装置
は、操向ハンドルの操作によりステアリングシヤフトに
発生する操舵トルクと車速を検出し、その検出信号をマ
イクロコンピユ−タで構成される電子制御回路に入力し
て操舵補助力を発生するモ−タの制御目標値である操舵
補助指令値を算出し、算出された操舵補助指令値に基づ
いて半導体素子をHブリツジに接続したモ−タ駆動回路
における半導体素子の駆動時間を定めるPWM信号(パ
ルス幅信号)のデユ−テイ比を決定し、決定されたデユ
−テイ比によりモ−タ駆動回路を制御してモ−タを駆動
するものがある。2. Description of the Related Art An electric power steering apparatus for a vehicle detects a steering torque and a vehicle speed generated in a steering shaft by operating a steering handle, and outputs the detection signals to an electronic control circuit composed of a micro computer. A steering assist command value, which is a control target value of a motor that generates a steering assist force upon input, is calculated, and based on the calculated steering assist command value, a motor driving circuit in which a semiconductor element is connected to an H bridge. In some cases, the duty ratio of a PWM signal (pulse width signal) that determines the drive time of a semiconductor element is determined, and the motor is driven by controlling a motor drive circuit based on the determined duty ratio.
【0003】また、マイクロコンピユ−タで演算された
デジタルデ−タである操舵補助指令値をA/D変換器で
アナログデ−タに変換し、変換されたアナログデ−タに
よりモ−タ駆動回路を制御してモ−タを駆動するものが
ある。A steering assist command value, which is digital data calculated by a micro computer, is converted into analog data by an A / D converter, and a motor drive circuit is converted by the converted analog data. Some motors are controlled to drive the motor.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記したような構成の
制御回路は8ビツト信号を処理する低分解能回路が一般
的であり、マイクロコンピユ−タでの演算結果は16ビ
ツト信号であつても、PWM信号処理回路やA/D変換
回路が8ビツト信号を処理する低分解能回路では、分解
能以下の信号を処理するときに出力値として0を出力す
るか1を出力するか決定できないため、約1ビツトの分
解能で出力信号が振動する。これをリミツトサイクル振
動という。The control circuit having the above-mentioned configuration is generally a low-resolution circuit for processing an 8-bit signal. Even if the operation result of the micro-computer is a 16-bit signal, In a low-resolution circuit in which a PWM signal processing circuit or an A / D conversion circuit processes an 8-bit signal, it is not possible to determine whether to output 0 or 1 as an output value when processing a signal having a resolution lower than about 1 bit. The output signal oscillates at the bit resolution. This is called limit cycle oscillation.
【0005】このような振動は、操舵補助指令値に振動
成分が含まれることになり、操舵の際に不快な振動とし
て感じられ、商品性能を低下させることになり好ましく
ない。この発明は、このような、PWM信号処理回路や
A/D変換回路の分解能不足が原因で発生するリミツト
サイクル振動を低減し、操舵感覚を改善することを目的
とする。[0005] Such vibrations include a vibration component in the steering assist command value, and are felt as unpleasant vibrations during steering, and deteriorate the performance of the product, which is not preferable. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to reduce a limit cycle vibration generated due to such a lack of resolution of a PWM signal processing circuit and an A / D conversion circuit, and to improve a steering feeling.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】この発明は上記課題を解
決するもので、少なくともステアリングシヤフトに発生
する操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、検出
された操舵トルクに基づいて操舵補助指令値を演算する
操舵補助指令値演算手段と、前記演算された操舵補助指
令値に基づいてモ−タを制御するモ−タ制御手段を備
え、操舵トルクに応じた操舵補助力をステアリング機構
に与える電動パワ−ステアリング装置の制御装置におい
て、前記操舵補助指令値演算手段は前記モ−タ制御手段
よりもビツト数の多いデジタル演算手段から構成され、
所定時間毎にサンプリングされた操舵トルクデ−タに基
づいて操舵補助指令値を演算して前記モ−タ制御手段に
出力すると共に、その際切り捨てられた操舵補助指令値
の下位ビツトデ−タを次回にサンプリングされた操舵ト
ルクデ−タに加算して操舵補助指令値を演算することを
特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and includes a steering torque detecting means for detecting at least a steering torque generated in a steering shaft, and a steering assist command value based on the detected steering torque. An electric power which includes a steering assist command value calculating means for calculating, and a motor control means for controlling a motor based on the calculated steering assist command value, and which applies a steering assist force corresponding to a steering torque to a steering mechanism. -In the control device of the steering device, the steering assist command value calculating means is constituted by digital calculating means having a larger number of bits than the motor control means;
A steering assist command value is calculated based on the steering torque data sampled every predetermined time and output to the motor control means, and the lower-order bit data of the steering assist command value truncated at that time is used next time. The steering assist command value is calculated by adding the steering torque data to the sampled steering torque data.
【0007】そして、前記操舵トルクに応じた操舵補助
力をステアリング機構に与えるモ−タの電気的時定数
は、少なくとも操舵トルクのサンプリング期間の1/2
πとする。また、前記操舵補助指令値はモ−タ電流指令
値でよい。The electric time constant of the motor that applies a steering assisting force corresponding to the steering torque to the steering mechanism is at least の of the sampling period of the steering torque.
Let be π. The steering assist command value may be a motor current command value.
【0008】[0008]
【発明の実施の形態】以下、この発明の特徴と実施の形
態を説明する。操舵補助指令値は操舵トルク、車速その
他のパラメ−タを所定の演算式に基づいて演算して得ら
れるものであるが、このような操舵補助指令値を8ビツ
トの有限語長で演算するときは掛け算を含むために演算
結果は16ビツトで出力される。しかしながら、演算さ
れた操舵補助指令値を入力とするPWM信号処理回路
(或いはA/D変換回路)は8ビツトデ−タを入力とす
るように構成されているのが一般的であるから、前記1
6ビツトで出力される演算結果の上位8ビツトのみがP
WM信号処理回路に出力され、下位8ビツトデ−タは切
り捨てられる。これが量子化誤差となる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The features and embodiments of the present invention will be described below. The steering assist command value is obtained by calculating the steering torque, the vehicle speed and other parameters based on a predetermined arithmetic expression. When such a steering assist command value is calculated with a finite word length of 8 bits. Includes the multiplication, the operation result is output in 16 bits. However, the PWM signal processing circuit (or A / D conversion circuit) that receives the calculated steering assist command value is generally configured to receive 8-bit data.
Only the upper 8 bits of the operation result output in 6 bits are P
The data is output to the WM signal processing circuit, and the lower 8-bit data is discarded. This is a quantization error.
【0009】そこで、この切り捨てられた下位8ビツト
デ−タを次のサンプリング期間に検出された操舵トルク
デ−タに加算して操舵補助指令値を演算することで、下
位8ビツトデ−タの切り捨てによる量子化誤差を低減す
るようにした。Therefore, the truncated lower 8-bit data is added to the steering torque data detected in the next sampling period to calculate a steering assist command value, whereby the lower 8-bit data is truncated. It was made to reduce the conversion error.
【0010】図1は、量子化誤差の低減回路100を伝
達関数で表したもので、101は操舵トルクに対応する
操舵補助指令値を演算する演算要素、102は加算要
素、103は16ビツトデ−タの下位8ビツトデ−タを
切り捨てる演算要素、104は演算要素103で切り捨
てられた下位8ビツトデ−タを一時記憶する記憶要素、
105はゲイン調整要素である。FIG. 1 shows a quantization error reduction circuit 100 represented by a transfer function. 101 is an operation element for calculating a steering assist command value corresponding to a steering torque, 102 is an addition element, and 103 is a 16-bit data. An operation element for discarding the lower 8 bits of data, 104 is a storage element for temporarily storing the lower 8 bits of data cut off by the operation element 103,
105 is a gain adjustment element.
【0011】なお、110は演算要素103から出力さ
れる操舵補助指令値Iに基づいてPWM信号を作成する
PWM信号処理回路、111はPWM信号によりモ−タ
を駆動制御するモ−タ制御回路で、半導体素子をHブリ
ツジに接続した回路である。112はモ−タで、その電
気的特性を伝達関数で示せば{1/(Ls+R)}で表
される。ここで、Lはモ−タのインダクタンス、sはラ
プラス演算子、Rはモ−タの端子間抵抗である。Reference numeral 110 denotes a PWM signal processing circuit for generating a PWM signal based on the steering assist command value I output from the computing element 103, and 111 denotes a motor control circuit for driving and controlling the motor based on the PWM signal. , A circuit in which a semiconductor element is connected to an H bridge. A motor 112 is represented by {1 / (Ls + R)} if its electric characteristics are represented by a transfer function. Here, L is the inductance of the motor, s is the Laplace operator, and R is the resistance between the terminals of the motor.
【0012】量子化誤差の低減回路の動作を説明する。
検出された操舵トルクTは8ビツトデ−タとして演算要
素101に入力され、操舵補助指令値が演算されて16
ビツトの操舵補助指令値Iが出力される。出力デ−タは
加算要素102を経て演算要素103に入力され、下位
8ビツトデ−タが切り捨てられ、上位8ビツトデ−タが
PWM信号処理回路110に出力される。一方、切り捨
てられた下位8ビツトデ−タ(量子化誤差)δは記憶要
素104に一時記憶され、ゲイン調整要素105でゲイ
ンを調整した上で、次のサンプリング期間に読み出され
て加算要素102に1サンプル期間遅れのデ−タとして
出力され、次のサンプリング期間に抽出された操舵トル
クに加算され、操舵補助指令値Iが演算される。The operation of the quantization error reduction circuit will be described.
The detected steering torque T is input to the calculation element 101 as 8-bit data, and the steering assist command value is calculated to be 16 bits.
A bit steering assist command value I is output. The output data is input to the operation element 103 via the addition element 102, the lower 8-bit data is discarded, and the upper 8-bit data is output to the PWM signal processing circuit 110. On the other hand, the truncated lower 8-bit data (quantization error) δ is temporarily stored in the storage element 104, the gain is adjusted by the gain adjustment element 105, read out in the next sampling period, and read to the addition element 102. The data is output as data delayed by one sample period, added to the steering torque extracted in the next sampling period, and the steering assist command value I is calculated.
【0013】このように、逐次切り捨てられた下位8ビ
ツトデ−タ(量子化誤差)δは次のサンプリング期間に
抽出された操舵トルクに基づく操舵補助指令値Iにフイ
−ドバツクされて加算されるから、下位8ビツトデ−タ
の切り捨てによる量子化誤差を低減することができる。As described above, the lower 8 bits of data (quantization error) δ, which are successively discarded, are fed back to the steering assist command value I based on the steering torque extracted in the next sampling period, and are added. , The quantization error due to the truncation of the lower 8-bit data can be reduced.
【0014】先に説明した図1に示す量子化誤差の低減
回路は、図2に示すように、量子化誤差の発生から加算
器102の出力までの伝達特性がハイパスフイルタの特
性を持つように設定される。ハイパスフイルタとしての
効果が高いのは、伝達特性が(1−Z-1)n になるとき
で、値 nが大きくなるに従いハイパスフイルタ効果が大
きく作用するようになるが、モ−タの電気的特性から n
=1が好ましい。The above-described quantization error reducing circuit shown in FIG. 1 is designed so that the transfer characteristic from the occurrence of the quantization error to the output of the adder 102 has the characteristics of a high-pass filter, as shown in FIG. Is set. The effect of the high-pass filter is high when the transfer characteristic is (1-Z -1 ) n . As the value n increases, the high-pass filter effect increases. From characteristics n
= 1 is preferred.
【0015】ここで、量子化誤差について説明する。量
子化誤差δは白色雑音とみなすことができるため、出力
である操舵補助指令値Iから独立したデ−タとして扱う
ことができる。操舵トルクとモ−タ電流とは比例関係に
あるから、量子化誤差の影響は、モ−タ電流に与える影
響として評価することができるから、以下の式(1)関
係が成立する。Here, the quantization error will be described. Since the quantization error δ can be regarded as white noise, it can be handled as data independent of the steering assist command value I which is an output. Since the steering torque and the motor current are in a proportional relationship, the effect of the quantization error can be evaluated as an effect on the motor current, and the following equation (1) holds.
【0016】 |G(s)・M(s)|≦|G(s)|∞|M(s)|∞≦1/R ・・・・・・・・・・(1) ここで、R:モ−タの端子間抵抗 M(s):1/Ls+R L:モ−タのインダクタンス s:ラプラス演算子 G(s):量子化誤差の低減回路の伝達特性(1−
Z-1)n を連続時間系に変換した伝達関数 |〜|∞:ゲイン最大値を示すものとする。| G (s) · M (s) | ≦ | G (s) | ∞ | M (s) | ∞ ≦ 1 / R (1) where R : Motor terminal resistance M (s): 1 / Ls + RL L: motor inductance s: Laplace operator G (s): transfer characteristic of quantization error reduction circuit (1-
Z -1 ) Transfer function obtained by converting n into a continuous time system | 〜 | ∞ : Indicates the maximum gain value.
【0017】上記した式(1)の関係が成立するために
はモ−タの電気的時定数を前記ハイパスフイルタのクロ
スオ−バ−周波数ωc 以下に設定すればよい。即ち、モ
−タの電気的時定数をナイキスト周波数ωN の1/π以
下、或いはサンプリング期間Ts の1/2π以下に設定
すればよい。何故ならば、サンプリング期間Ts とナイ
キスト周波数ωN との間には、ωN =1/2Ts の関係
があるからである。In order to satisfy the relationship of the above equation (1), the electric time constant of the motor may be set to be equal to or lower than the crossover frequency ωc of the high-pass filter. That is, the electric time constant of the motor may be set to 1 / π or less of the Nyquist frequency ωN or 1 / 2π or less of the sampling period Ts. This is because there is a relationship ωN = 1 / Ts between the sampling period Ts and the Nyquist frequency ωN.
【0018】以上説明したとおり、図1に示す量子化誤
差の低減回路は、量子化誤差の発生から加算器102の
出力までの伝達特性がハイパスフイルタの特性を持つよ
うに設定されており、量子化誤差信号はハイパスフイル
タを通過した出力となるから、ある周波数以上に量子化
誤差が分布することになる。この対策としては、量子化
誤差低減回路の出力側にロ−パスフイルタを挿入するこ
とで、ある周波数以上に分布する量子化誤差の影響を排
除することができる。As described above, the quantization error reducing circuit shown in FIG. 1 is set so that the transfer characteristic from the occurrence of the quantization error to the output of the adder 102 has the characteristics of a high-pass filter. Since the quantization error signal is an output having passed through the high-pass filter, the quantization error is distributed at a certain frequency or higher. As a countermeasure, by inserting a low-pass filter at the output side of the quantization error reduction circuit, it is possible to eliminate the influence of quantization errors distributed over a certain frequency.
【0019】実際の回路においては、操舵補助力を発生
させるモ−タの電気的特性は図3に示すような特性を有
しておりロ−パスフイルタとして機能するので、特別な
回路部品としてロ−パスフイルタを必要とするものでは
なく、モ−タの電気的時定数を少なくとも操舵トルクの
サンプリング周波数の1/2πとするとよい。In an actual circuit, the motor which generates the steering assist force has the electrical characteristics shown in FIG. 3 and functions as a low-pass filter. A pass filter is not required, and the electric time constant of the motor may be at least 1 / 2π of the sampling frequency of the steering torque.
【0020】このように、量子化誤差低減回路の出力側
にロ−パスフイルタを挿入すると、全体としての伝達特
性は図4に示すような特性となり、全周波数範囲におい
てゲインが1/R(Rはモ−タの端子間抵抗)以下とな
り、量子化誤差を低減することができる。なお、以上説
明した量子化誤差低減回路は、具体的な回路素子から構
成された低減回路が制御回路に設けられているわけでは
なく、制御回路を構成するCPUの内部で実行される機
能である。As described above, when a low-pass filter is inserted at the output side of the quantization error reduction circuit, the overall transfer characteristics are as shown in FIG. 4, and the gain is 1 / R (R is (Resistance between motor terminals), and the quantization error can be reduced. Note that the above-described quantization error reduction circuit does not include a reduction circuit composed of specific circuit elements in the control circuit, and is a function executed inside the CPU configuring the control circuit. .
【0021】[0021]
【実施例】以下、この発明の実施例について説明する。
図5は、この発明を実施するに適した電動パワ−ステア
リング装置の構成の概略を説明する図で、操向ハンドル
1の軸2は減速ギア4、ユニバ−サルジョイント5a、
5b、ピニオンラツク機構7を経て操向車輪のタイロツ
ド8に結合されている。軸2には操向ハンドル1の操舵
トルクを検出するトルクセンサ3が設けられており、ま
た、操舵力を補助するモ−タ10がクラツチ9、減速ギ
ア4を介して軸2に結合している。Embodiments of the present invention will be described below.
FIG. 5 is a diagram schematically illustrating the configuration of an electric power steering apparatus suitable for carrying out the present invention. The shaft 2 of the steering handle 1 is provided with a reduction gear 4, a universal joint 5a,
5b, which is connected to a tie rod 8 of a steered wheel via a pinion rack mechanism 7. The shaft 2 is provided with a torque sensor 3 for detecting the steering torque of the steering handle 1, and a motor 10 for assisting the steering force is connected to the shaft 2 via a clutch 9 and a reduction gear 4. I have.
【0022】パワ−ステアリング装置を制御する電子制
御回路13は、バツテリ14からイグニツシヨンキ−1
1を経て電力が供給される。電子制御回路13は、トル
クセンサ3で検出された操舵トルクと車速センサ12で
検出された車速に基づいて操舵補助指令値の演算を行
い、演算された操舵補助指令値に基づいてモ−タ10に
供給する電流を制御する。The electronic control circuit 13 for controlling the power steering device is supplied from the battery 14 to the ignition key-1.
Power is supplied via 1. The electronic control circuit 13 calculates a steering assist command value based on the steering torque detected by the torque sensor 3 and the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 12, and based on the calculated steering assist command value, the motor 10. Control the current supplied to the
【0023】クラツチ9は電子制御回路13により制御
される。クラツチ9は通常の動作状態では結合してお
り、電子制御回路13によりパワ−ステアリング装置の
故障と判断された時、及び電源がOFFとなつている時
に切離される。The clutch 9 is controlled by an electronic control circuit 13. The clutch 9 is engaged in a normal operation state, and is disconnected when the electronic control circuit 13 determines that the power steering device has failed and when the power is off.
【0024】図6は、電子制御回路13のブロツク図で
ある。この実施例では電子制御回路13は主としてCP
Uから構成されるが、ここではそのCPU内部において
プログラムで実行される機能を示してある。例えば、位
相補償器21は独立したハ−ドウエアとしての位相補償
器21を示すものではなく、CPUで実行される位相補
償機能を示す。FIG. 6 is a block diagram of the electronic control circuit 13. In this embodiment, the electronic control circuit 13 is mainly composed of CP
U, but here the functions executed by the program inside the CPU are shown. For example, the phase compensator 21 does not indicate the phase compensator 21 as independent hardware, but indicates a phase compensation function executed by the CPU.
【0025】以下、電子制御回路13の機能と動作を説
明する。トルクセンサ3から入力された操舵トルク信号
は、位相補償器21で操舵系の安定を高めるために位相
補償され、操舵補助指令値演算器22に入力される。ま
た、車速センサ12で検出された車速も操舵補助指令値
演算器22に入力される。Hereinafter, functions and operations of the electronic control circuit 13 will be described. The steering torque signal input from the torque sensor 3 is phase-compensated by the phase compensator 21 to enhance the stability of the steering system, and is input to the steering assist command value calculator 22. The vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 12 is also input to the steering assist command value calculator 22.
【0026】操舵補助指令値演算器22は、入力された
トルク信号と車速信号に基づいて、モ−タ10に供給す
る電流の制御目標値である操舵補助指令値Iを決定する
ものである。The steering assist command value calculator 22 determines a steering assist command value I which is a control target value of the current supplied to the motor 10 based on the input torque signal and vehicle speed signal.
【0027】比較器23、微分補償器24、比例演算器
25、積分演算器26及び加算器27から構成される回
路は、実際のモ−タ電流値iが操舵補助指令値Iに一致
するようにフイ−ドバツク制御を行う回路である。The circuit composed of the comparator 23, the differential compensator 24, the proportional calculator 25, the integral calculator 26 and the adder 27 ensures that the actual motor current value i matches the steering assist command value I. This is a circuit for performing feedback control.
【0028】比例演算器25では、操舵補助指令値Iと
実際のモ−タ電流値iとの差に比例した比例値が出力さ
れる。さらに比例演算器25の出力信号はフイ−ドバツ
ク系の特性を改善するため積分演算器26において積分
され、差の積分値の比例値が出力される。The proportional calculator 25 outputs a proportional value proportional to the difference between the steering assist command value I and the actual motor current value i. Further, the output signal of the proportional calculator 25 is integrated in the integrating calculator 26 in order to improve the characteristics of the feedback system, and the proportional value of the integrated value of the difference is output.
【0029】微分補償器24では、操舵補助指令値演算
器22で演算された操舵補助指令値Iに対する実際にモ
−タに流れるモ−タ電流値iの応答速度を高めるため、
操舵補助指令値Iの微分値が出力される。The differential compensator 24 increases the response speed of the motor current value i actually flowing to the motor to the steering assist command value I calculated by the steering assist command value calculator 22.
A differential value of the steering assist command value I is output.
【0030】微分補償器24から出力された操舵補助指
令値Iの微分値、比例演算器25から出力された操舵補
助指令値と実際のモ−タ電流値との差に比例した比例
値、及び積分演算器26から出力された積分値は、加算
器27において加算演算され、演算結果であるモ−タ電
流を制御する電流制御値Eがモ−タ駆動回路41に出力
される。The differential value of the steering assist command value I output from the differential compensator 24, a proportional value proportional to the difference between the steering assist command value output from the proportional calculator 25 and the actual motor current value, and The integration value output from the integration calculator 26 is added in an adder 27, and a current control value E for controlling a motor current, which is a calculation result, is output to a motor drive circuit 41.
【0031】図7にモ−タ駆動回路41の構成の一例を
示す。モ−タ駆動回路41は加算器27から入力された
電流制御値EをPWM信号と電流方向信号とに分離変換
する変換部44、FET1 〜FET4 、及びそれ等FE
T1 〜FET4 のゲ−トを開閉駆動するFETゲ−ト駆
動回路45等からなる。なお、昇圧電源46はFET1
、FET2 のハイサイド側を駆動する電源である。FIG. 7 shows an example of the configuration of the motor drive circuit 41. The motor drive circuit 41 converts the current control value E input from the adder 27 into a PWM signal and a current direction signal, and converts the current control value E into a PWM signal and a current direction signal.
It comprises an FET gate drive circuit 45 for opening and closing the gates of T1 to FET4. The boost power supply 46 is connected to the FET1
, And a power source for driving the high side of FET2.
【0032】なお、先に図1により説明した量子化誤差
低減回路100では、操舵補助指令値Iから直接PWM
信号を演算するように説明したが、実施例ではフイ−ド
バツク系の特性を改善する回路要素が加わり、操舵補助
指令値Iから電流制御値Eを得、電流制御値Eを変換部
44でPWM信号に変換演算している。前記した量子化
誤差低減回路100は電流制御値E(16ビツト信号)
を入力とする変換部44において、16ビツト信号から
8ビツトのPWM信号に変換する過程に介装されるもの
である。In the quantization error reduction circuit 100 described with reference to FIG. 1, the PWM is directly obtained from the steering assist command value I.
Although the description has been made so as to calculate the signal, in the embodiment, a circuit element for improving the characteristics of the feedback system is added, the current control value E is obtained from the steering assist command value I, and the current control value E is converted by the conversion unit 44 into PWM. Converting to signal The above-described quantization error reduction circuit 100 outputs a current control value E (16-bit signal).
Is input in the conversion unit 44 which converts a 16-bit signal into an 8-bit PWM signal.
【0033】なお、以下の説明では、電流制御値Eから
PWM信号を得るものとし、その過程で量子化誤差の低
減処理を行うものとして説明するが、操舵補助指令値I
からPWM信号を得る過程で、即ち操舵補助指令値Iに
PWM信号を得る過程で切捨てた下位8ビツトデ−タを
加算し、量子化誤差の低減処理を行うようにしてもよ
い。In the following description, it is assumed that the PWM signal is obtained from the current control value E, and the quantization error is reduced in the process.
In the process of obtaining the PWM signal from, ie, the process of obtaining the PWM signal to the steering assist command value I, the lower 8 bit data truncated in the process of obtaining the PWM signal may be added to perform the quantization error reduction processing.
【0034】PWM信号(パルス幅変調信号)は、Hブ
リツジ接続されたFET(電界効果トランジスタ)スイ
ツチング素子FET1 〜FET2 のゲ−トを駆動する信
号で、加算器27において演算された電流制御値Eの絶
対値によりPWM信号のデユ−テイ比(FETのゲ−ト
をON/OFFする時間比)が決定される。The PWM signal (pulse width modulation signal) is a signal for driving the gates of the H bridge-connected FETs (field effect transistors) switching elements FET1 and FET2, and the current control value E calculated by the adder 27. Determines the duty ratio of the PWM signal (the time ratio for turning on / off the gate of the FET).
【0035】電流方向信号は、モ−タに供給する電流の
方向を指示する信号で、加算器27で演算された電流制
御値Eの符号(正負)により決定される信号である。The current direction signal is a signal indicating the direction of the current supplied to the motor, and is a signal determined by the sign (positive or negative) of the current control value E calculated by the adder 27.
【0036】FET1 とFET2 は前記したPWM信号
のデユ−テイ比に基づいてゲ−トがON/OFFされる
スイツチング素子で、モ−タに流れる電流の大きさを制
御するためのスイツチング素子である。また、FET3
とFET4 は前記した電流方向信号に基づいてゲ−トが
ON或いはOFFされる(一方がONの時、他方はOF
Fとなる)スイツチング素子で、モ−タに流れる電流の
方向、即ちモ−タの回転方向を切り換えるスイツチング
素子である。FET1 and FET2 are switching elements whose gates are turned ON / OFF based on the duty ratio of the PWM signal, and are switching elements for controlling the magnitude of the current flowing to the motor. . Also, FET3
And the gate of the FET 4 is turned ON or OFF based on the above-mentioned current direction signal (when one is ON, the other is OF).
F), which is a switching element for switching the direction of the current flowing through the motor, that is, the direction of rotation of the motor.
【0037】FET4 が導通状態にあるときは、電流は
FET1 、モ−タ10、FET4 、抵抗R1 を経て電流
が流れ、モ−タ10に正方向の電流が流れる。FET3
が導通状態にあるときは、電流はFET2 、モ−タ1
0、FET3 、抵抗R2 を経て電流が流れ、モ−タ10
に負方向の電流が流れる。When the FET 4 is in a conductive state, a current flows through the FET 1, the motor 10, the FET 4, and the resistor R1, and a positive current flows through the motor 10. FET3
Is in the conductive state, the current flows through the FET2 and the motor 1.
0, a current flows through the FET3 and the resistor R2, and the motor 10
Current flows in the negative direction.
【0038】モ−タ電流検出回路42は、抵抗R1 の両
端における電圧降下に基づいて、正方向電流の大きさを
検出し、また、抵抗R2 の両端における電圧降下に基づ
いて、負方向電流の大きさを検出する。検出された実際
のモ−タ電流値iは、比較器23にフイ−ドバツクして
入力される(図6参照)。The motor current detecting circuit 42 detects the magnitude of the positive current based on the voltage drop across the resistor R1, and detects the negative current based on the voltage drop across the resistor R2. Detect size. The detected actual motor current value i is fed back to the comparator 23 and input (see FIG. 6).
【0039】次に、電流制御値EからPWM信号を得る
ときの量子化誤差の低減処理、即ち、演算された16ビ
ツトデ−タから上位8ビツトデ−タを抽出してPWM信
号を得るときの量子化誤差の低減処理について、図8の
フロ−チヤ−トに基づいて説明する。Next, a quantization error reduction process for obtaining a PWM signal from the current control value E, that is, a quantization error for obtaining a PWM signal by extracting upper 8 bit data from the calculated 16 bit data. The process of reducing the error will be described with reference to the flowchart of FIG.
【0040】まず、操舵トルクのサンプリングを行い操
舵トルクTを検出し、モ−タ電流を制御する電流制御値
Eを演算する(ステツプP1)。これは所定の時間間隔
でトルクセンサ3からの出力を取り出し、演算すること
で達成できる。次に、前回の操舵トルクTに基づく電流
制御値EからPWM信号を得る演算の過程において切捨
てた下位8ビツトデ−タδ(初回はδは零)をメモリか
ら読み出し、サンプリングされた操舵トルクTに基づく
電流制御値Eに加算する(ステツプP2)。First, the steering torque is sampled to detect the steering torque T, and a current control value E for controlling the motor current is calculated (step P1). This can be achieved by extracting the output from the torque sensor 3 at predetermined time intervals and calculating it. Next, in the process of obtaining the PWM signal from the current control value E based on the previous steering torque T, the lower 8-bit data δ (δ is zero for the first time) which has been truncated is read out from the memory, and the sampled steering torque T The current control value E is added to the current control value E (step P2).
【0041】切捨てた下位8ビツトデ−タδを加えて電
流制御値Eを再度演算する。16ビツトの演算結果が得
られるが、その上位8ビツトデ−タをPWM信号として
出力し(ステツプP3)、また、切捨てた下位8ビツト
デ−タを新たな下位8ビツトのデ−タδとしてメモリに
保存する(ステツプP4)。The current control value E is calculated again by adding the truncated lower 8-bit data δ. A 16-bit operation result is obtained. The higher 8 bits of data are output as a PWM signal (step P3), and the truncated lower 8 bits of data are output to the memory as new lower 8 bits of data δ. Save (Step P4).
【0042】次の操舵トルクのサンプリングにより入力
された電流制御値Eに切捨てた下位8ビツトデ−タを加
えての再演算のため、ステツプP1に戻る。The process returns to step P1 for recalculation by adding the truncated lower 8 bits to the current control value E input by sampling the next steering torque.
【0043】以上説明した実施例では、電子制御回路が
8ビツトのCPUで構成され、電流制御値Eの演算にお
いては、演算の過程で得られる16ビツトデ−タの上位
8ビツトデ−タがPWM信号として出力され、下位8ビ
ツトデ−タを誤差として次回の演算に加算されると説明
した。In the embodiment described above, the electronic control circuit is constituted by an 8-bit CPU, and in the calculation of the current control value E, the upper 8 bit data of the 16-bit data obtained in the calculation process is a PWM signal. , And the lower 8 bits are added to the next calculation as an error.
【0044】しかし、これは電子制御回路が8ビツトの
CPUで構成されるものとしての説明であり、電子制御
回路が8ビツト以外のCPUで構成された場合において
も、同様に上位ビツトデ−タをPWM信号として出力す
るときは下位ビツトデ−タが誤差となる。このような誤
差を次回の演算に加算処理する本願発明の処理手法は、
デジタル演算に基づく量子化誤差を少なくする手法とし
て、8ビツト以外のCPUによるデ−タ処理にも適用で
きることは改めていうまでもない。However, the above description is based on the assumption that the electronic control circuit is constituted by an 8-bit CPU. Even when the electronic control circuit is constituted by a CPU other than the 8-bit CPU, the upper bit data is similarly transmitted. When outputting as a PWM signal, the lower bit data becomes an error. The processing method of the present invention for adding such an error to the next calculation is as follows.
It goes without saying that a technique for reducing the quantization error based on the digital operation can be applied to data processing by a CPU other than 8-bit.
【0045】また、以上説明した量子化誤差の処理で
は、上位ビツトデ−タをPWM信号として出力するとき
下位ビツトデ−タを切り捨てているが、下位ビツトデ−
タの最上位桁を四捨五入するなどして上位ビツトデ−タ
に含める処理をしてもよい。この場合も下位ビツトデ−
タは、次の操舵トルクのサンプリングによる電流制御値
Eの再演算の過程において加算して処理する。In the above-described quantization error processing, the lower bit data is discarded when the upper bit data is output as a PWM signal, but the lower bit data is discarded.
The most significant digit of the data may be rounded off and included in the upper bit data. Also in this case, the lower bit data
The data is added and processed in the process of recalculating the current control value E by sampling the next steering torque.
【0046】[0046]
【発明の効果】以上説明したとおり、この発明の電動パ
ワ−ステアリング装置の制御装置では、制御装置を構成
するマイクロコンピユ−タでの演算結果は16ビツト信
号であつて、PWM信号処理回路やA/D変換回路が8
ビツト信号を処理する低分解能回路であつても、下位ビ
ツトデ−タの切り捨てなどにより発生する誤差を次の操
舵トルクのサンプリングによる操舵補助指令値、或いは
電流制御値の再演算の過程において加算して処理するか
ら、演算過程で発生する誤差を小さくすることができ、
PWM信号処理回路やA/D変換回路の分解能不足が原
因で発生するリミツトサイクル振動を低減し、操舵感覚
を改善することができる。As described above, in the control device for the electric power steering device according to the present invention, the operation result of the microcomputer constituting the control device is a 16-bit signal, and the PWM signal processing circuit and the A 8 / D conversion circuits
Even in a low-resolution circuit for processing a bit signal, an error generated by truncation of lower bit data or the like is added in a process of re-calculating a steering assist command value or a current control value by sampling the next steering torque. Since processing, the error that occurs in the calculation process can be reduced,
Limit cycle vibration generated due to insufficient resolution of the PWM signal processing circuit and the A / D conversion circuit can be reduced, and the steering feeling can be improved.
【図1】この発明による量子化誤差の低減回路を伝達関
数で示した回路図。FIG. 1 is a circuit diagram showing a quantization error reduction circuit according to the present invention as a transfer function.
【図2】量子化誤差の低減回路の伝達特性を説明する
図。FIG. 2 is a diagram illustrating transfer characteristics of a quantization error reduction circuit.
【図3】モ−タの電気的特性を説明する図。FIG. 3 is a diagram illustrating electric characteristics of a motor.
【図4】量子化誤差低減回路の出力側にロ−パスフイル
タを挿入した場合の伝達特性を説明する図。FIG. 4 is a diagram for explaining transfer characteristics when a low-pass filter is inserted on the output side of the quantization error reduction circuit.
【図5】電動パワ−ステアリング装置の構成の概略を説
明する図。FIG. 5 is a diagram schematically illustrating the configuration of an electric power steering device.
【図6】電子制御回路のブロツク図。FIG. 6 is a block diagram of an electronic control circuit.
【図7】モ−タ駆動回路のブロツク図。FIG. 7 is a block diagram of a motor drive circuit.
【図8】量子化誤差の低減処理を説明するフロ−チヤ−
ト。FIG. 8 is a flowchart for explaining a quantization error reduction process.
G.
100 量子化誤差低減回路 101 操舵補助指令値を演算する演算要素 102 加算要素 103 下位ビツトデ−タを切り捨てる演算要素 104 切り捨てられた下位ビツトデ−タを一時記憶す
る記憶要素 105 ゲイン調整要素 110 PWM信号処理回路 111 モ−タ制御回路 112 モ−タREFERENCE SIGNS LIST 100 Quantization error reduction circuit 101 Arithmetic element for calculating steering assist command value 102 Addition element 103 Arithmetic element for truncating lower bit data 104 Storage element for temporarily storing truncated lower bit data 105 Gain adjustment element 110 PWM signal processing Circuit 111 Motor control circuit 112 Motor
Claims (3)
する操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、検出
された操舵トルクに基づいて操舵補助指令値を演算する
操舵補助指令値演算手段と、前記演算された操舵補助指
令値に基づいてモ−タを制御するモ−タ制御手段を備
え、操舵トルクに応じた操舵補助力をステアリング機構
に与える電動パワ−ステアリング装置の制御装置におい
て、 前記操舵補助指令値演算手段は前記モ−タ制御手段より
もビツト数の多いデジタル演算手段から構成され、所定
時間毎にサンプリングされた操舵トルクデ−タに基づい
て操舵補助指令値を演算して前記モ−タ制御手段に出力
すると共に、その際切り捨てられた操舵補助指令値の下
位ビツトデ−タを次回にサンプリングされた操舵トルク
デ−タに加算して操舵補助指令値を演算することを特徴
とする電動パワ−ステアリング装置の制御装置。1. A steering torque detecting means for detecting at least a steering torque generated in a steering shaft; a steering assist command value calculating means for calculating a steering assist command value based on the detected steering torque; A control device for an electric power steering device, comprising: a motor control means for controlling a motor based on an auxiliary command value; Is composed of digital arithmetic means having a larger number of bits than the motor control means, calculates a steering assist command value based on steering torque data sampled at predetermined time intervals, and outputs the command to the motor control means. At the same time, the lower bit data of the truncated steering assist command value is added to the steering torque data sampled next time. Electric power, characterized in that for calculating a steering assist command value - control of the steering device.
テアリング機構に与えるモ−タの電気的時定数が、少な
くとも操舵トルクのサンプリング期間の1/2πである
ことを特徴とする請求項1記載の電動パワ−ステアリン
グ装置の制御装置。2. The motor according to claim 1, wherein an electric time constant of the motor for applying a steering assisting force according to the steering torque to the steering mechanism is at least ππ of a sampling period of the steering torque. Control device for electric power steering device.
値であることを特徴とする請求項1記載の電動パワ−ス
テアリング装置の制御装置。3. The control device for an electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the steering assist command value is a motor current control value.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28287596A JP3663782B2 (en) | 1996-10-07 | 1996-10-07 | Control device for electric power steering device |
| US08/909,806 US5861725A (en) | 1996-08-19 | 1997-08-12 | Control apparatus for electric power steering system |
| DE19735810A DE19735810C2 (en) | 1996-08-19 | 1997-08-18 | Control unit for electric power steering system |
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Applications Claiming Priority (1)
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- 1996-10-07 JP JP28287596A patent/JP3663782B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JP3663782B2 (en) | 2005-06-22 |
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