特許ウォッチ

公開番号2025009739
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-20
出願番号2023223214
出願日2023-12-28
発明の名称制御装置、およびステアリング装置
出願人ニデック株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類B62D 6/00 20060101AFI20250109BHJP(鉄道以外の路面車両)
要約【課題】ステアリング装置における操舵性能を向上できる制御装置、および制御装置を備えるステアリング装置を提供する。
【解決手段】操舵者が操舵するハンドルを有する操舵機構と、第1転舵輪および第2転舵輪を有する転舵機構と、転舵機構を駆動する転舵側モータと、を備え、車両に搭載されるステアバイワイヤ方式のステアリング装置に搭載される制御装置であって、転舵側モータを含む制御対象を制御する転舵側制御部を備える。転舵側制御部は、制御対象に入力される入力トルクを補正する補正トルクを、制御対象の出力と制御対象の構成に基づくノミナルモデルとに基づいて生成するモデルフォロイング制御部を有する。モデルフォロイング制御部は、制御対象とノミナルモデルとのモデル化誤差に対する相補感度関数のゲイン特性におけるゲインが略1である周波数帯域において、制御対象の伝達関数がノミナルモデルの伝達関数に拘束されるように構成されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
操舵者が操舵するハンドルを有する操舵機構と、第１転舵輪および第２転舵輪を有する転舵機構と、前記転舵機構を駆動する転舵側モータと、を備え、車両に搭載されるステアバイワイヤ方式のステアリング装置に搭載される制御装置であって、
前記転舵側モータを含む制御対象を制御する転舵側制御部を備え、
前記転舵側制御部は、前記制御対象に入力される入力トルクを補正する補正トルクを、前記制御対象の出力と前記制御対象の構成に基づくノミナルモデルとに基づいて生成するモデルフォロイング制御部を有し、
前記モデルフォロイング制御部は、前記制御対象と前記ノミナルモデルとのモデル化誤差に対する相補感度関数のゲイン特性におけるゲインが略１である周波数帯域において、前記制御対象の伝達関数が前記ノミナルモデルの伝達関数に拘束されるように構成されている、制御装置。
続きを表示（約 2,900 文字）【請求項２】
前記ノミナルモデルの伝達関数は、前記入力トルクに対する前記転舵側モータの出力角度の比である機械的コンプライアンスの目標値に相当する伝達関数である、請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記転舵側モータは、
第１転舵側モータと、
第２転舵側モータと、
を含み、
前記転舵側制御部は、
前記第１転舵側モータを含む第１制御対象を制御する第１転舵側制御部と、
前記第２転舵側モータを含む第２制御対象を制御する第２転舵側制御部と、
を含み、
前記第１転舵側モータが前記転舵機構を駆動することに起因する第１干渉トルクが前記第２制御対象に加えられ、
前記第２転舵側モータが前記転舵機構を駆動することに起因する第２干渉トルクが前記第１制御対象に加えられ、
前記第１転舵側制御部は、前記第１制御対象に入力される第１入力トルクを補正する補正トルクを、前記第１制御対象の出力と前記第１制御対象の構成に基づく第１ノミナルモデルとに基づいて生成する第１モデルフォロイング制御部を有し、
前記第２転舵側制御部は、前記第２制御対象に入力される第２入力トルクを補正する補正トルクを、前記第２制御対象の出力と前記第２制御対象の構成に基づく第２ノミナルモデルとに基づいて生成する第２モデルフォロイング制御部を有し、
前記第１モデルフォロイング制御部は、前記第１制御対象と前記第１ノミナルモデルとのモデル化誤差に対する相補感度関数のゲイン特性におけるゲインが略１である周波数帯域において、前記第１制御対象の伝達関数が前記第１ノミナルモデルの伝達関数に拘束されるように構成され、
前記第２モデルフォロイング制御部は、前記第２制御対象と前記第２ノミナルモデルとのモデル化誤差に対する相補感度関数のゲイン特性におけるゲインが略１である周波数帯域において、前記第２制御対象の伝達関数が前記第２ノミナルモデルの伝達関数に拘束されるように構成されている、請求項１に記載の制御装置。
【請求項４】
前記転舵側モータは、
第１転舵側モータと、
第２転舵側モータと、
を含み、
前記転舵側制御部は、
前記第１転舵側モータを含む第１制御対象を制御する第１転舵側制御部と、
前記第２転舵側モータを含む第２制御対象を制御する第２転舵側制御部と、
を含み、
前記第１転舵側モータが前記転舵機構を駆動することに起因する第１干渉トルクが前記第２制御対象に加えられ、
前記第２転舵側モータが前記転舵機構を駆動することに起因する第２干渉トルクが前記第１制御対象に加えられ、
前記第１転舵側制御部は、前記第１制御対象の伝達関数を前記第１制御対象の構成に基づく第１ノミナルモデルの伝達関数に拘束するモデルフォロイング制御によって、前記第２干渉トルクを補償し、
前記第２転舵側制御部は、前記第２制御対象の伝達関数を前記第２制御対象の構成に基づく第２ノミナルモデルの伝達関数に拘束するモデルフォロイング制御によって、前記第１干渉トルクを補償する、請求項１に記載の制御装置。
【請求項５】
前記第１ノミナルモデルの伝達関数は、前記第１入力トルクに対する前記第１転舵側モータの出力角度の比である機械的コンプライアンスの目標値に相当する伝達関数であり、
前記第２ノミナルモデルの伝達関数は、前記第２入力トルクに対する前記第２転舵側モータの出力角度の比である機械的コンプライアンスの目標値に相当する伝達関数である、請求項３に記載の制御装置。
【請求項６】
前記第１制御対象は、前記第１転舵輪を含み、
前記第２制御対象は、前記第２転舵輪を含む、請求項５に記載の制御装置。
【請求項７】
前記第１制御対象および前記第２制御対象のそれぞれは、前記転舵機構に設けられたブッシュを少なくとも１つ含む、請求項６に記載の制御装置。
【請求項８】
前記第１ノミナルモデルの伝達関数は、以下の式で表される関数Ｆ
ｎａ
（ｓ）を少なくとも含む、請求項７に記載の制御装置。
TIFF
2025009739000024.tif
48
170
ただし、sはラプラス変換子であり、Ｊ
ｍ１
は前記第１転舵側モータの慣性モーメントに相当するパラメータであり、Ｂ
ｍ１
は前記第１転舵側モータの粘性摩擦係数に相当するパラメータであり、J
Ｔｙｒｅ１
は前記第１転舵輪の慣性モーメントに相当するパラメータであり、Ｂ
Ｔｙｒｅ１
は前記第１転舵輪の粘性摩擦係数に相当するパラメータであり、Ｋ
Ｂｕｓｈ１
は前記第１制御対象における前記ブッシュを含む弾性要素の等価ばね定数に相当するパラメータであり、Ｇ
１
は前記第１転舵側モータから前記第１転舵輪までのギヤ比に相当するパラメータである。
【請求項９】
前記第２ノミナルモデルの伝達関数は、以下の式で表される関数Ｆｎｂ（ｓ）を少なくとも含む、請求項７に記載の制御装置。
TIFF
2025009739000025.tif
45
170
ただし、sはラプラス変換子であり、Ｊ
ｍ２
は前記第２転舵側モータの慣性モーメントに相当するパラメータであり、Ｂ
ｍ２
は前記第２転舵側モータの粘性摩擦係数に相当するパラメータであり、J
Ｔｙｒｅ２
は前記第２転舵輪の慣性モーメントに相当するパラメータであり、Ｂ
Ｔｙｒｅ２
は前記第２転舵輪の粘性摩擦係数に相当するパラメータであり、Ｋ
Ｂｕｓｈ２
は前記第２制御対象における前記ブッシュを含む弾性要素の等価ばね定数に相当するパラメータであり、Ｇ
２
は前記第２転舵側モータから前記第２転舵輪までのギヤ比に相当するパラメータである。
【請求項１０】
前記操舵者に前記ハンドルを介して伝達される操舵反力を制御する操舵反力制御部を備え、
前記第１モデルフォロイング制御部は、前記第１制御対象の出力に基づいて前記第１ノミナルモデルを用いて算出されたトルクと前記第１入力トルクとの差分に基づいて前記第２干渉トルクを含む第１推定値を算出し、
前記第２モデルフォロイング制御部は、前記第２制御対象の出力に基づいて前記第２ノミナルモデルを用いて算出されたトルクと前記第２入力トルクとの差分に基づいて前記第１干渉トルクを含む第２推定値を算出し、
前記操舵反力制御部は、前記第１推定値と前記第２推定値とを足し合わせた合計値に基づいて、前記操舵者に伝達される反力を制御する、請求項６に記載の制御装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置、およびステアリング装置に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、機械的に連結されない分離型パワーステアリング装置、いわゆるステアバイワイヤ方式のステアリング装置が知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第４６３９５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のようなステアリング装置においては、操舵性能のさらなる向上が望まれていた。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みて、ステアリング装置における操舵性能を向上できる制御装置、およびそのような制御装置を備えるステアリング装置を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の制御装置の一つの態様は、操舵者が操舵するハンドルを有する操舵機構と、第１転舵輪および第２転舵輪を有する転舵機構と、前記転舵機構を駆動する転舵側モータと、を備え、車両に搭載されるステアバイワイヤ方式のステアリング装置に搭載される制御装置であって、前記転舵側モータを含む制御対象を制御する転舵側制御部を備える。前記転舵側制御部は、前記制御対象に入力される入力トルクを補正する補正トルクを、前記制御対象の出力と前記制御対象の構成に基づくノミナルモデルとに基づいて生成するモデルフォロイング制御部を有する。前記モデルフォロイング制御部は、前記制御対象と前記ノミナルモデルとのモデル化誤差に対する相補感度関数のゲイン特性におけるゲインが略１である周波数帯域において、前記制御対象の伝達関数が前記ノミナルモデルの伝達関数に拘束されるように構成されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一つの態様によれば、ステアリング装置における操舵性能を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、第１実施形態におけるステアリング装置を模式的に示す図である。
図２は、第１実施形態における転舵機構の一部を模式的に示す図である。
図３は、第１実施形態における第１転舵側モータの一部を模式的に示す図である。
図４Ａは、第１実施形態における第１転舵側モータの一部および第１転舵側制御部の一部を模式的に示す図である。
図４Ｂは、第１実施形態における第２転舵側モータの一部および第２転舵側制御部の一部を模式的に示す図である。
図５は、第１実施形態における制御装置の構成を示すブロック図である。
図６は、第１実施形態における指令値生成部の構成を示すブロック図である。
図７は、第１実施形態における指令値生成部の一部の構成を示すブロック図である。
図８は、車両応答特性と操舵者が車両を操舵する際のフィーリングとの関係を示すグラフである。
図９は、第１実施形態における協調制御部の構成を示すブロック図である。
図１０は、第１実施形態における周波数領域設定部のゲイン特性を示すグラフである。
図１１は、第１実施形態における操舵反力制御部の構成を示すブロック図である。
図１２Ａは、操舵トルクとセルフアライニングトルクとの関係の一例を示すグラフである。
図１２Ｂは、アシストトルクと操舵トルクとの関係の一例を示すグラフである。
図１３は、第１実施形態における第１転舵側制御部の一部の構成を示すブロック図である。
図１４は、第１実施形態における第１制御対象を単純化したモデルを示す図である。
図１５は、相補感度関数のゲイン特性、および第１制御対象の伝達関数と第１ノミナルモデルの伝達関数とのモデル化誤差の逆数のゲイン特性を例示するグラフである。
図１６は、第１実施形態における第２転舵側制御部の一部の構成を示すブロック図である。
図１７は、第２実施形態におけるステアリング装置を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜第１実施形態＞
図１に示す本実施形態のステアリング装置１００は、車両に搭載される。ステアリング装置１００は、ステアバイワイヤ方式のステアリング装置である。図１に示すように、ステアリング装置１００は、操舵者が操舵するハンドル１１を含む操舵機構１０と、第１転舵輪２１および第２転舵輪２２を有する転舵機構２０と、第１操舵側モータ３１と、第２操舵側モータ３２と、第１転舵側モータ３３と、第２転舵側モータ３４と、制御装置５０と、操舵トルクセンサ８１と、舵角センサ８２と、第１回転センサ８３と、第２回転センサ８４と、第１バッテリ８５ａと、第２バッテリ８５ｂと、を備える。制御装置５０は、第１操舵側制御部５１と、第２操舵側制御部５２と、第１転舵側制御部５３と、第２転舵側制御部５４と、を備える。第１バッテリ８５ａは、第１操舵側制御部５１および第１転舵側制御部５３に電力を供給する。第２バッテリ８５ｂは、第２操舵側制御部５２および第２転舵側制御部５４に電力を供給する。
【００１０】
車両を運転する運転者、すなわち操舵者がハンドル１１を介して操舵機構１０を操舵すると、制御装置５０によって第１転舵側モータ３３および第２転舵側モータ３４が駆動され、第１転舵側モータ３３および第２転舵側モータ３４によって転舵機構２０が駆動される。転舵機構２０が駆動されることによって、第１転舵輪２１の角度および第２転舵輪２２の角度が変えられ、車両の進行方向が変化する。第１転舵輪２１および第２転舵輪２２は、車両におけるフロント側の一対のタイヤである。第１転舵輪２１の角度および第２転舵輪２２の角度は、転舵角である。
（【００１１】以降は省略されています）

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