電子助力轉(zhuǎn)向設(shè)備的制作方法
【專利摘要】輔助指令值計(jì)算單元（23）在基于輔助梯度（Rag）來增加或減少基于轉(zhuǎn)矩微分值（dTh）的轉(zhuǎn)矩微分控制量（Tdt*）的同時(shí)，以將轉(zhuǎn)矩微分控制量（Tdt*）加到基于轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩（Th）值的基本輔助控制量（Tas*）所獲得的值為基礎(chǔ)來計(jì)算第一輔助分量（Ta1*）。此外，輔助指令值計(jì)算單元（23）設(shè)置有小齒輪角度反饋控制單元（40）。小齒輪角度反饋控制單元（40）根據(jù)轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩（Th）和第一輔助分量（Ta1*）計(jì)算能夠被轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向角度的小齒輪角度指令值，并且執(zhí)行旋轉(zhuǎn)角度反饋控制。輔助指令值計(jì)算單元（23）基于將由小齒輪角度反饋控制單元（40）所計(jì)算出的第二輔助分量（Ta2*）加到第一輔助分量（Ta1*）所獲得的值來計(jì)算輔助指令值（Ta*）。
【專利說明】電子助力轉(zhuǎn)向設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電子助力轉(zhuǎn)向設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，具有作為驅(qū)動(dòng)源的電機(jī)的電子助力轉(zhuǎn)向設(shè)備(EPS)是已知的。針對EPS，提出了利用高可控性實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的轉(zhuǎn)向感的各種技術(shù)。
[0003]例如，在專利文獻(xiàn)I中所公開的EPS基于輔助梯度對每種補(bǔ)償控制的特性進(jìn)行優(yōu)化，該輔助梯度是輔助力的改變相對于轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩的改變的比率。即，EPS計(jì)算轉(zhuǎn)矩微分控制水平，該轉(zhuǎn)矩微分控制水平是基于轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩的微分的補(bǔ)償分量。接下來，EPS將補(bǔ)償分量加到與目標(biāo)輔助力相對應(yīng)的輔助指令值的基本分量。因此，可以提高相對于轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩的改變施加輔助力的響應(yīng)性。因此，可以抑制施加輔助力的響應(yīng)延遲，并且從而，例如可以避免轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)開始發(fā)生的拖拽感以及在轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)束時(shí)發(fā)生的搖擺(rolling)感。此外，可以效地抑制來自轉(zhuǎn)動(dòng)輪的反向輸入振動(dòng)。
[0004]相反地，在輔助梯度大的范圍中，相對于轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩的微小改變輔助力大幅地改變。在這樣的范圍中，具有相位超前特性的轉(zhuǎn)矩微分控制水平變得過大。因此，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤時(shí)的響應(yīng)感降低，并且從而可能降低轉(zhuǎn)向感。
[0005]然而，根據(jù)以上所說明的傳統(tǒng)技術(shù)，通過依照輔助梯度的增加而減少轉(zhuǎn)矩微分控制水平，可以在寬的控制范圍上對轉(zhuǎn)矩微分控制水平進(jìn)行優(yōu)化。因此，可以實(shí)現(xiàn)具有優(yōu)良的轉(zhuǎn)向特性并且?guī)缀醪痪哂蟹聪蜉斎胝駝?dòng)的不利影響的良好的轉(zhuǎn)向感。
[0006]此外，在專利文獻(xiàn)2中所公開的EPS包括基于轉(zhuǎn)向角度對目標(biāo)轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩進(jìn)行限定的第一規(guī)范模型，以及基于轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角度(目標(biāo)旋轉(zhuǎn)角度)進(jìn)行限定的第二規(guī)范模型?；谶@兩個(gè)規(guī)范模型(理想模型)控制電機(jī)的動(dòng)作。即，通常憑借通過執(zhí)行轉(zhuǎn)矩反饋控制以便使得實(shí)際轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩跟隨目標(biāo)轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩所獲得的第一輔助分量，將轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩設(shè)置為最優(yōu)化的值。此外，憑借通過執(zhí)行使得實(shí)際轉(zhuǎn)向角度跟隨目標(biāo)轉(zhuǎn)向角度的轉(zhuǎn)向角度反饋控制所獲得的第二輔助分量，可以抵消(cancel)來自轉(zhuǎn)動(dòng)輪的反向輸入振動(dòng)。即，當(dāng)基于第一輔助分量和第二輔助分量的相加值控制電機(jī)的動(dòng)作時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)具有優(yōu)良的轉(zhuǎn)向特性并且?guī)缀醪痪哂蟹聪蜉斎胝駝?dòng)的不利影響的轉(zhuǎn)向感。
[0007]近年來，對于車輛需要更高水平的靜音。然而，根據(jù)專利文獻(xiàn)I中所公開的傳統(tǒng)技術(shù)，難以實(shí)現(xiàn)抑制反向輸入振動(dòng)和實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的轉(zhuǎn)向特性兩者。更具體地，需要減少在例如直行和制動(dòng)時(shí)所導(dǎo)致的小的反向輸入振動(dòng)(即，具有相對高的頻率的振動(dòng)分量)。當(dāng)為了滿足這種需求增加轉(zhuǎn)矩微分控制水平時(shí)，轉(zhuǎn)向特性變差。
[0008]相反地，當(dāng)施加專利文獻(xiàn)2中所公開的傳統(tǒng)技術(shù)時(shí)，理論上可以抑制所有的反向輸入振動(dòng)。然而，當(dāng)考慮到兩個(gè)模型互相干擾的可能性時(shí)，難以使得實(shí)際轉(zhuǎn)向情況與這兩個(gè)規(guī)范模型相匹配。因此，難以以高水平實(shí)現(xiàn)抑制反向輸入振動(dòng)和實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的轉(zhuǎn)向特性兩者。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0010]專利文獻(xiàn)[0011]專利文獻(xiàn)1:日本早期公開專利公布第2006-131191號
[0012]專利文獻(xiàn)2:日本專利第4453012號

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明的公開
[0014]本發(fā)明要解決的問題
[0015]本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種能夠以更高的水平抑制反向輸入振動(dòng)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的轉(zhuǎn)向特性的電子助力轉(zhuǎn)向設(shè)備。
[0016]用于解決該問題的裝置
[0017]為了解決以上的缺點(diǎn)，本發(fā)明的第一方面提供了一種電子助力轉(zhuǎn)向設(shè)備，該電子助力轉(zhuǎn)向設(shè)備包括轉(zhuǎn)向力輔助裝置和控制單元。轉(zhuǎn)向力輔助裝置包括作為驅(qū)動(dòng)源的電機(jī)，并且該轉(zhuǎn)向力輔助裝置將輔助力施加到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。控制單元基于被傳送到轉(zhuǎn)向軸的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩設(shè)置輔助力的基本分量。控制單元基于基本分量的改變相對于轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩的改變的比率增加/減少補(bǔ)償分量，并且基于通過將補(bǔ)償分量加到基本分量所獲得的值計(jì)算第一輔助分量。控制單元基于轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩和第一輔助分量計(jì)算可以被轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角度的旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度指令值。控制單元執(zhí)行基于旋轉(zhuǎn)角度指令值的旋轉(zhuǎn)角度反饋控制以計(jì)算第二輔助分量?？刂茊卧谝酝ㄟ^將第二輔助分量加到第一輔助分量所獲得的值為基礎(chǔ)的輔助指令值控制轉(zhuǎn)向力輔助裝置的動(dòng)作。
[0018]根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，基于轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩和第一輔助分量計(jì)算可以被轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角度的旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度指令值。接下來，根據(jù)基于旋轉(zhuǎn)角度指令值執(zhí)行的旋轉(zhuǎn)角度反饋控制來計(jì)算第二輔助分量，并且從而可以有效地抵消來自轉(zhuǎn)動(dòng)輪的反向輸入振動(dòng)。因此，在不考慮反向輸入振動(dòng)降低功能的情況下，當(dāng)主要關(guān)注轉(zhuǎn)向特性時(shí)，可以對基于輔助梯度的每種補(bǔ)償控制特性的最優(yōu)化控制進(jìn)行設(shè)計(jì)。
[0019]在以上所說明的電子助力轉(zhuǎn)向設(shè)備中，優(yōu)選的是:控制單元應(yīng)當(dāng)基于轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩與第一輔助分量的相加值計(jì)算被傳送到旋轉(zhuǎn)軸的輸入轉(zhuǎn)矩，并且控制單元應(yīng)當(dāng)基于旋轉(zhuǎn)角度相對于輸入轉(zhuǎn)矩的理想模型計(jì)算旋轉(zhuǎn)角度指令值。
[0020]根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，計(jì)算輔助指令值所利用的理想模型僅是當(dāng)計(jì)算第二輔助分量時(shí)所利用的一個(gè)模型。因此，第二輔助分量不干擾第一輔助分量。因此，可以以更高的水平抑制反向輸入振動(dòng)，并且可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的轉(zhuǎn)向特性。
[0021]在以上所說明的電子助力轉(zhuǎn)向設(shè)備中，優(yōu)選的是:應(yīng)當(dāng)通過基于旋轉(zhuǎn)角度的彈性(spring)項(xiàng)、基于旋轉(zhuǎn)角速度的粘性項(xiàng)、以及以通過從輸入轉(zhuǎn)矩中減去作為彈性項(xiàng)和粘性項(xiàng)的各自控制輸出的彈性分量和粘性分量所獲得的值為基礎(chǔ)的慣性項(xiàng)來表示理想模型，并且控制單元應(yīng)當(dāng)包括能夠改變彈性項(xiàng)的特性的設(shè)置單元。
[0022]可以將旋轉(zhuǎn)角度相對于輸入轉(zhuǎn)矩的理想模型劃分為依賴于電子助力轉(zhuǎn)向設(shè)備(EPS)的每個(gè)分量的特性的EPS側(cè)理想模型和依賴于裝備有EPS的車輛的特性的車輛側(cè)理想模型。在這種情況下，通過慣性項(xiàng)和粘性項(xiàng)建立EPS側(cè)理想模型，而通過彈性項(xiàng)建立車輛側(cè)理想模型。
[0023]根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)角度相對于輸入轉(zhuǎn)矩的理想模型的彈性項(xiàng)的特性是可改變的，并且從而可以任意地設(shè)置影響轉(zhuǎn)向特性的車輛特性。即，無論實(shí)際特性如何，通過控制可以任意地形成車輛特性，并且從而增加了用于設(shè)計(jì)的自由度。因此，無論安裝有電子助力轉(zhuǎn)向設(shè)備的車輛如何，可以對轉(zhuǎn)向特性進(jìn)行通用設(shè)置，從而改進(jìn)了一般的通用性。
[0024]在以上所說明的電子助力轉(zhuǎn)向設(shè)備中，優(yōu)選的是:控制單元應(yīng)當(dāng)基于與輔助指令值相對應(yīng)的電流指令值執(zhí)行電流反饋控制、將驅(qū)動(dòng)功率供給到電機(jī)，以及控制轉(zhuǎn)向力輔助裝置的動(dòng)作；并且控制單元應(yīng)當(dāng)基于電流指令值與實(shí)際電流值之間的電流偏差對計(jì)算旋轉(zhuǎn)角度指令值所利用的第一輔助分量的值進(jìn)行校正。
[0025]通常，在利用車輛內(nèi)電源(如電池)的EPS的情況下，控制單元可以輸出的電壓受到限制。因此，在快速轉(zhuǎn)向操作等時(shí)輔助轉(zhuǎn)矩可能變得不充分，并且旋轉(zhuǎn)角度反饋控制的偏差增加，以及從而輔助不充分性增加。在這一點(diǎn)上，根據(jù)本發(fā)明，依照電流偏差減少計(jì)算旋轉(zhuǎn)角度指令值所利用的第一輔助分量的值。因此，可以抑制旋轉(zhuǎn)角度反饋控制時(shí)的偏差的增加。
[0026]在以上所說明的電子助力轉(zhuǎn)向設(shè)備中，優(yōu)選的是:控制單元應(yīng)當(dāng)對所檢測到的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩執(zhí)行相位補(bǔ)償，控制單元應(yīng)當(dāng)基于已經(jīng)經(jīng)受了相位補(bǔ)償?shù)霓D(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩計(jì)算基本分量，以及控制單元應(yīng)當(dāng)基于基本分量的改變相對于轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩的改變的比率改變相位補(bǔ)償?shù)奶匦浴?br> [0027]根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，依照輔助梯度的增加來改變相位補(bǔ)償?shù)奶匦?，并且設(shè)計(jì)電流反饋控制，該輔助梯度是基本分量的改變相對于轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩的改變的比率。因此，抑制了振動(dòng)的發(fā)生，控制變得穩(wěn)定，以及提高了電流控制的響應(yīng)性，從而獲得了良好的轉(zhuǎn)向感。
[0028]在以上所說明的電子助力轉(zhuǎn)向設(shè)備中，優(yōu)選的是:控制單元應(yīng)當(dāng)基于旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角速度計(jì)算摩擦分量，并且控制單元應(yīng)當(dāng)基于通過從轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩和第一輔助分量的相加值中減去摩擦分量所獲得的值來計(jì)算輸入轉(zhuǎn)矩。
[0029]根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，可以精確地計(jì)算輸入轉(zhuǎn)矩。
[0030]在以上所說明的電子助力轉(zhuǎn)向設(shè)備中，優(yōu)選的是:控制單元應(yīng)當(dāng)基于與輔助指令值相對應(yīng)的電流指令值執(zhí)行電流反饋控制；以及控制單元應(yīng)當(dāng)將驅(qū)動(dòng)功率供給到電機(jī)以控制轉(zhuǎn)向力輔助裝置的動(dòng)作，并且基于電流指令值與實(shí)際電流值之間的偏差對第二輔助分量的值進(jìn)行校正。
[0031]在以上所說明的電子助力轉(zhuǎn)向設(shè)備中，優(yōu)選的是:當(dāng)未檢測到執(zhí)行旋轉(zhuǎn)角度反饋控制所利用的實(shí)際旋轉(zhuǎn)角度時(shí)，控制單元應(yīng)當(dāng)終止第二輔助分量的計(jì)算。
[0032]優(yōu)選的是:以上所說明的電子助力轉(zhuǎn)向設(shè)備還應(yīng)當(dāng)包括計(jì)算減少第二輔助分量的道路信息補(bǔ)償分量的道路信息補(bǔ)償單元，并且應(yīng)當(dāng)依照道路信息補(bǔ)償分量的大小應(yīng)當(dāng)可調(diào)整第二輔助分量的大小。
[0033]駕駛員根據(jù)通過轉(zhuǎn)向系統(tǒng)而被傳遞到轉(zhuǎn)向盤的反向輸入轉(zhuǎn)矩獲得與行駛的車輛有關(guān)的大量信息(諸如，道路情況和轉(zhuǎn)動(dòng)輪的夾持(grip)力)。即，來自轉(zhuǎn)動(dòng)輪的反向輸入是道路信息，并且如果完全抵消了這樣的信息，則可以導(dǎo)致轉(zhuǎn)向感的降低。在這一點(diǎn)上，根據(jù)本發(fā)明，通過設(shè)置道路信息補(bǔ)償分量，可以自由地控制第二輔助分量的大小。接下來，由于第二控制分量與道路信息補(bǔ)償分量之間的差異所發(fā)展的反向輸入轉(zhuǎn)矩可以作為道路信息被傳送到轉(zhuǎn)向盤。因此，可以抑制來自轉(zhuǎn)動(dòng)輪的、作為噪聲的振動(dòng)輸入，而同時(shí)可以獲得必要的道路信息。作為結(jié)果，可以抑制反向輸入振動(dòng)，并且可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的轉(zhuǎn)向特性。
[0034]在以上所說明的電子助力轉(zhuǎn)向設(shè)備中，優(yōu)選的是:車輛速度越快，則由道路信息補(bǔ)償單元所計(jì)算出的道路信息補(bǔ)償分量應(yīng)當(dāng)變得越小。
[0035]在直行和制動(dòng)等時(shí)所產(chǎn)生的反向輸入振動(dòng)與車輛速度一起增加。在這一點(diǎn)上，根據(jù)本發(fā)明，車輛速度越快，則道路信息補(bǔ)償分量變得越小，從而當(dāng)執(zhí)行旋轉(zhuǎn)角度反饋控制時(shí)有效地激活振動(dòng)抑制效果。作為結(jié)果，可以有效地抑制作為噪聲的反向輸入振動(dòng)，并且更大量的道路信息被傳送到轉(zhuǎn)向盤。
[0036]在以上所說明的電子助力轉(zhuǎn)向設(shè)備中，優(yōu)選的是:當(dāng)未檢測到旋轉(zhuǎn)角度反饋控制所利用的實(shí)際旋轉(zhuǎn)角度時(shí)，道路信息補(bǔ)償單元應(yīng)當(dāng)通過道路信息補(bǔ)償分量抵消第二輔助分量。
[0037]在以上所說明的電子助力轉(zhuǎn)向設(shè)備中，優(yōu)選的是:控制單元應(yīng)當(dāng)基于旋轉(zhuǎn)角度相對于被傳送到旋轉(zhuǎn)軸的輸入轉(zhuǎn)矩的理想模型計(jì)算旋轉(zhuǎn)角度指令值，并且執(zhí)行旋轉(zhuǎn)角度反饋控制；道路信息補(bǔ)償單元應(yīng)當(dāng)基于旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度偏差和旋轉(zhuǎn)角速度偏差中的至少任一個(gè)來估計(jì)與理想模型的偏離，并且道路信息補(bǔ)償單元應(yīng)當(dāng)依照該偏離來改變道路信息補(bǔ)償分量的大小。
[0038]通常,旋轉(zhuǎn)角度偏差和旋轉(zhuǎn)角速度偏差增加越多，則所估計(jì)的與理想模型的偏離變得越高。在這種情況下，該偏離越高，則道路信息補(bǔ)償分量增加越多。此外，使得“基于理想模型的旋轉(zhuǎn)角度反饋控制”無效，從而穩(wěn)定了控制。
[0039]在以上所說明的電子助力轉(zhuǎn)向設(shè)備中，優(yōu)選的是:當(dāng)基于旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度偏差和旋轉(zhuǎn)角速度偏差中的至少任一個(gè)估計(jì)到實(shí)際情況與理想模型不同時(shí)，道路信息補(bǔ)償單元應(yīng)當(dāng)通過道路信息補(bǔ)償分量來抵消第二輔助分量。
[0040]當(dāng)未檢測到正常的實(shí)際旋轉(zhuǎn)角度時(shí)，不能正確地執(zhí)行旋轉(zhuǎn)角度反饋控制。此外，在執(zhí)行旋轉(zhuǎn)角度反饋控制時(shí)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)角度偏差(以及旋轉(zhuǎn)角速度偏差)顯著增加時(shí)，估計(jì)到不能使得實(shí)際旋轉(zhuǎn)角度跟隨基于理想模型所計(jì)算出的旋轉(zhuǎn)角度指令值(即，實(shí)際情況與理想模型不同)。當(dāng)在這樣的情況下繼續(xù)旋轉(zhuǎn)角度反饋控制時(shí)，輔助不充分性增加，并且從而控制可能變得不穩(wěn)定。在這一點(diǎn)上，根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)“應(yīng)當(dāng)終止基于理想模型的旋轉(zhuǎn)角度反饋控制”時(shí)，使得基于理想模型的旋轉(zhuǎn)角度反饋控制完全無效。因此快速地實(shí)現(xiàn)了故障安全(fail-safe)，并且從而確保了更高的可靠性。
[0041]在以上所說明的電子助力轉(zhuǎn)向設(shè)備中，優(yōu)選的是:在制動(dòng)時(shí)，道路信息補(bǔ)償單元減少道路信息補(bǔ)償分量。
[0042]在制動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生了通常被識別為噪聲的、具有相對高的頻率的振動(dòng)。在這一點(diǎn)上，根據(jù)本發(fā)明，減少在制動(dòng)時(shí)的道路信息補(bǔ)償分量，從而當(dāng)執(zhí)行旋轉(zhuǎn)角度反饋控制時(shí)有效地實(shí)現(xiàn)了振動(dòng)抑制效果。作為結(jié)果，可以有效地抑制作為噪聲的反向輸入振動(dòng)，并且更大量的道路信息可以被傳送到轉(zhuǎn)向盤。
[0043]在以上所說明的電子助力轉(zhuǎn)向設(shè)備中，優(yōu)選的是:在車輛停止時(shí)，道路信息補(bǔ)償單元應(yīng)當(dāng)減少道路信息補(bǔ)償分量。
[0044]根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，可以抑制當(dāng)車輛停止時(shí)由于旋轉(zhuǎn)角度反饋控制所導(dǎo)致的轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向角度返回到中立位置的現(xiàn)象。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0045]圖1是示出了電子助力轉(zhuǎn)向設(shè)備(EPS)的示意結(jié)構(gòu)圖；[0046]圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的EPS的結(jié)構(gòu)的框圖；
[0047]圖3是示出了基本輔助控制計(jì)算的概要和輔助梯度的概要的曲線圖；
[0048]圖4是示出了基于輔助梯度的相位補(bǔ)償控制的優(yōu)化的曲線圖；
[0049]圖5是示出了轉(zhuǎn)矩微分值與轉(zhuǎn)矩微分基本控制水平之間的關(guān)系的曲線圖；
[0050]圖6是示出了輔助梯度與輔助梯度增益之間的關(guān)系的曲線圖；
[0051]圖7是示出了小齒輪角度反饋控制單元的結(jié)構(gòu)的框圖；
[0052]圖8是示出了小齒輪角度指令值計(jì)算單元的結(jié)構(gòu)的框圖；
[0053]圖9是示出了彈性特性控制計(jì)算單元的結(jié)構(gòu)的框圖；
[0054]圖10是示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的EPS的結(jié)構(gòu)的框圖；
[0055]圖11是示出了負(fù)荷信息反饋控制單元的結(jié)構(gòu)的框圖；
[0056]圖12是兩輸入/兩輸出模型的框圖；
[0057]圖13是示出了在復(fù)平面上的模型負(fù)荷特性、實(shí)際負(fù)荷特性以及控制負(fù)荷特性的曲線圖；
[0058]圖14是示出了增益改變確定的處理程序的流程圖；以及
[0059]圖15是示出了增益改變控制的處理程序的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0060]執(zhí)行本發(fā)明的模式
[0061](第一實(shí)施例)
[0062]將參照圖1至9對體現(xiàn)本發(fā)明的電子助力轉(zhuǎn)向設(shè)備(EPS)的第一實(shí)施例給出說明。
[0063]如圖1所示，轉(zhuǎn)向盤2被固定到轉(zhuǎn)向軸3。轉(zhuǎn)向軸3通過齒條和小齒輪機(jī)構(gòu)4與齒條軸5連接。伴隨著轉(zhuǎn)向盤2的操作，轉(zhuǎn)向軸3旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)向軸3的旋轉(zhuǎn)通過齒條和小齒輪機(jī)構(gòu)4被轉(zhuǎn)換為齒條軸5的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)向軸3包括彼此連接的柱狀軸3a、中間軸3b以及小齒輪軸3c。齒條軸5的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)通過連接到齒條軸5的兩端的拉桿(tie rod)6而被傳送到未示出的轉(zhuǎn)向節(jié)(knuckle)。因此，改變轉(zhuǎn)動(dòng)輪7的轉(zhuǎn)向角度(B卩，車輛的行進(jìn)方向)。
[0064]EPSl包括作為轉(zhuǎn)向力輔助裝置的EPS致動(dòng)器10，以及作為控制EPS制動(dòng)器10的動(dòng)作的控制單元的ECU11。EPS致動(dòng)器10將用于輔助轉(zhuǎn)向盤2的操作的輔助力施加到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
[0065]EPS致動(dòng)器10是具有作為驅(qū)動(dòng)源的電機(jī)12的柱狀類型EPS致動(dòng)器。電機(jī)12通過減速機(jī)構(gòu)13連接到柱狀軸3a。電機(jī)12是基于三相(U、V以及W)的電驅(qū)動(dòng)功率而旋轉(zhuǎn)的無刷電機(jī)。EPS致動(dòng)器10使得電動(dòng)機(jī)12的旋轉(zhuǎn)減速并且將減速后的旋轉(zhuǎn)傳送到柱狀軸3a。因此，作為輔助力的電機(jī)轉(zhuǎn)矩被施加到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
[0066]E⑶11連接到轉(zhuǎn)矩傳感器14。轉(zhuǎn)矩傳感器14基于在柱狀軸3a處所設(shè)置的扭桿(torsion bar) 15的扭轉(zhuǎn)來計(jì)算要被傳送到轉(zhuǎn)向軸3的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩Th。E⑶11與車輛速度傳感器16連接。ECUll基于由每個(gè)傳感器所檢測到的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Th (以及轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩微分值dTh)和車輛速度V將電驅(qū)動(dòng)功率供給到電機(jī)12。以這種方式，E⑶11控制EPS致動(dòng)器10的動(dòng)作，即，控制施加到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的輔助力。
[0067]接下來，將參照圖2對由EPSl進(jìn)行的輔助控制給出說明。[0068]如圖2所示，ECUll包括輸出電機(jī)控制信號的微型計(jì)算機(jī)21，以及基于電機(jī)控制信號將電驅(qū)動(dòng)功率供給到電機(jī)12的驅(qū)動(dòng)電路22。通過由微型計(jì)算機(jī)21所運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)了以下所示的控制塊。微型計(jì)算機(jī)21以預(yù)定的采樣周期檢測各個(gè)狀態(tài)量。接下來，微型計(jì)算機(jī)21對于每個(gè)預(yù)定的周期執(zhí)行由以下的每個(gè)控制塊所指示的每個(gè)計(jì)算處理，從而生成電機(jī)控制信號。
[0069]微型計(jì)算機(jī)21包括輔助指令值計(jì)算單元23和電流指令值計(jì)算單元24。輔助指令值計(jì)算單元23基于轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Th和車輛速度V計(jì)算要由電機(jī)12所生成的輔助轉(zhuǎn)矩(即，與目標(biāo)輔助力相對應(yīng)的輔助指令值Ta*)。電流指令值計(jì)算單元24計(jì)算與輔助指令值Ta*相對應(yīng)的電流指令值Ta*。微型計(jì)算機(jī)21使得電機(jī)12的實(shí)際電流值I跟隨電流指令值Ta*。電機(jī)控制信號生成單元25基于電流偏差Λ I執(zhí)行電流反饋控制。因此，電機(jī)控制信號生成單元25生成電機(jī)控制信號，并且將所生成的信號輸出到驅(qū)動(dòng)電路22。
[0070]電流指令值計(jì)算單元24計(jì)算作為電流指令值Ta*的d/q坐標(biāo)系統(tǒng)的q軸電流指令值(d軸電流指令值為O)。將由電流傳感器26作為實(shí)際電流值I所檢測到的三相的相電流值(Iu、Iv以及Iw)和由電機(jī)解析器(resolver)(旋轉(zhuǎn)角度傳感器)27所檢測的電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度Θ m,連同電流指令值Ta* 一起輸入到電機(jī)控制信號生成單元25。電流指令值計(jì)算單元24依照電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度0m將每個(gè)相電流值映射到作為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)的d/q坐標(biāo)上。電流指令值計(jì)算單元24在d/q坐標(biāo)系統(tǒng)上執(zhí)行電流反饋控制，從而生成電機(jī)控制信號。
[0071]輔助指令值計(jì)算單元23包括基本輔助控制單元31，該基本輔助控制單元31計(jì)算作為輔助指令值Ta*的基本分量的基本輔助控制水平Tas'輔助指令值計(jì)算單元23還包括相位補(bǔ)償控制單元32，該相位補(bǔ)償控制單元32對轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Th的相位進(jìn)行延遲?；据o助控制單元31基于已經(jīng)經(jīng)受了由相位補(bǔ)償控制單元32進(jìn)行的相位補(bǔ)償?shù)霓D(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Th’和車輛速度V計(jì)算基本輔助控制水平Tas'
[0072]如圖3所示，基本輔助控制單元31以轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Th’的絕對值越大并且車輛速度V越慢，則基本輔助控制水平Tas*的絕對值變得越大的方式來計(jì)算基本輔助控制水平Tas'特別地，關(guān)于轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Th’，轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Th’越大，則基本輔助控制水平Tas*的改變相對于轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Th’的改變的比率變得越大。即，轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Th’變得越大，則由切線LI和L2的斜率所表示的輔助梯度Rag變得越大。
[0073]如圖2所示，基本輔助控制單元31依照轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Th’(以及車輛速度V)將輔助梯度Rag輸出到相位補(bǔ)償控制單元32。相位補(bǔ)償控制單元32基于輔助梯度Rag來改變相位補(bǔ)償控制的特性(濾波器系數(shù))。
[0074]如圖4所示，相位補(bǔ)償控制單元32以依照輔助梯度Rag的增加而減少增益的方式來改變相位補(bǔ)償?shù)奶匦?。在第一?shí)施例中，由電機(jī)控制信號生成單元25進(jìn)行的電流反饋控制抑制了振動(dòng)的發(fā)生，確保了控制穩(wěn)定性，以及提高了電流控制的響應(yīng)性，從而實(shí)現(xiàn)了良好的轉(zhuǎn)向感。
[0075]如圖2所示，輔助指令值計(jì)算單元23包括轉(zhuǎn)矩微分控制單元33，該轉(zhuǎn)矩微分控制單元33基于轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Th的微分值(轉(zhuǎn)矩微分值dTh)來計(jì)算作為補(bǔ)償分量的轉(zhuǎn)矩微分控制水平Tdt*。
[0076]如圖5所示，轉(zhuǎn)矩微分控制單元33依照轉(zhuǎn)矩微分值dTh來計(jì)算轉(zhuǎn)矩微分基本控制水平ε dt。此時(shí)，轉(zhuǎn)矩微分值dTh的絕對值越大，則轉(zhuǎn)矩微分基本控制水平edt的絕對值變得越大。此外，輔助梯度Rag被輸入到轉(zhuǎn)矩微分控制單元33。如圖6所示，轉(zhuǎn)矩微分控制單元33依照輔助梯度Rag來計(jì)算輔助梯度增益Kag (Kag=L O至O)。此時(shí),輔助梯度Rag的絕對值越大，則輔助梯度增益Kag變得越小。轉(zhuǎn)矩微分控制單元33將通過將轉(zhuǎn)矩微分基本控制水平ε dt乘以輔助梯度增益Kag所獲得的轉(zhuǎn)矩微分控制水平Tdt* (Tdt*= ε dtXKag)輸出。
[0077]如圖2所示，基本輔助控制水平Tas*和轉(zhuǎn)矩微分控制水平Tdt*分別地被輸入到加法器34。輔助指令值計(jì)算單元23基于通過將基本輔助控制水平Tas*與轉(zhuǎn)矩微分控制水平Tdt*相加所獲得的值來計(jì)算第一輔助分量Tal'
[0078]微型計(jì)算機(jī)21包括小齒輪角度計(jì)算單元39，該小齒輪角度計(jì)算單元39基于電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度Θ m來計(jì)算小齒輪軸3c的旋轉(zhuǎn)角度(小齒輪角度θρ)。利用小齒輪角度θρ作為可以被轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)動(dòng)輪7的轉(zhuǎn)向角度的旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度。輔助指令值計(jì)算單元23包括小齒輪角度反饋控制單元40，該小齒輪角度反饋控制單元40基于小齒輪角度Θ P來執(zhí)行旋轉(zhuǎn)角度反饋控制并且計(jì)算第二輔助分量Ta2'
[0079]如圖7所示，小齒輪角度反饋控制單元40包括轉(zhuǎn)矩指令值計(jì)算單元41、小齒輪角度指令值計(jì)算單元42以及反饋計(jì)算單元58。
[0080]轉(zhuǎn)矩指令值計(jì)算單元41將第一輔助分量Taf (Ta廣)與轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Th相加以計(jì)算轉(zhuǎn)矩指令值Tp*的基本值TpJA轉(zhuǎn)矩指令值計(jì)算單元41包括摩擦轉(zhuǎn)矩計(jì)算單元44，該摩擦轉(zhuǎn)矩計(jì)算單元44基于小齒輪角速度ωρ來計(jì)算摩擦轉(zhuǎn)矩分量TfZ。轉(zhuǎn)矩指令值計(jì)算單元41通過從基本值Tp_b*中減去摩擦轉(zhuǎn)矩分量TfZ來計(jì)算轉(zhuǎn)矩指令值Tp%并且將轉(zhuǎn)矩指令值Tp*輸出到小齒輪角度指令值計(jì)算單元42。轉(zhuǎn)矩指令值Tp*對應(yīng)于被傳送到小齒輪軸3c的輸入轉(zhuǎn)矩。
[0081]小齒輪角度指令值計(jì)算單元42基于通過轉(zhuǎn)矩指令值Tp*的輸入轉(zhuǎn)矩所旋轉(zhuǎn)的小齒輪軸3c的理想模型(輸入轉(zhuǎn)矩/旋轉(zhuǎn)角度模型)來計(jì)算小齒輪角度指令值Θ P*。計(jì)算小齒輪角度指令值Θ pM乍為可以被轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)動(dòng)輪7的轉(zhuǎn)向角度的旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度指令值。此外，可以通過基于小齒輪軸3c的旋轉(zhuǎn)角度(小齒輪角度指令值Θ P*)的彈性項(xiàng)、基于小齒輪軸3c的旋轉(zhuǎn)角速度(小齒輪角度速度ω P*)的粘性項(xiàng)、以及慣性項(xiàng)來表示“輸入轉(zhuǎn)矩/旋轉(zhuǎn)角度模型”。慣性項(xiàng)是以通過從輸入轉(zhuǎn)矩(轉(zhuǎn)矩指令值Tp*)中減去作為彈性項(xiàng)和粘性項(xiàng)的各自控制輸出的彈性分量和粘性分量所獲得的值為基礎(chǔ)的。如圖8所示，小齒輪角度指令值計(jì)算單元42包括與慣性項(xiàng)相對應(yīng)的慣性控制計(jì)算單元45、與粘性項(xiàng)相對應(yīng)的粘性控制計(jì)算單元46以及與彈性項(xiàng)相對應(yīng)的彈性特性控制計(jì)算單元47。
[0082]在小齒輪角度指令值計(jì)算單元42中，將由轉(zhuǎn)矩指令值計(jì)算單元41所輸出的轉(zhuǎn)矩指令值Τρ%連同由粘性控制計(jì)算單元46所輸出的粘性分量Tvi*和由彈性特性控制計(jì)算單元47所輸出的彈性分量Tsp* —起輸入到減法器48。減法器48通過從轉(zhuǎn)矩指令值Tp*中減去粘性分量Tvi*和彈性分量Tsp*來生成值(Τρ#)，并且將所生成的值輸出到慣性控制計(jì)算單元45。慣性控制計(jì)算單元45基于值(Τρ#)來計(jì)算角加速指令值(S卩，小齒輪軸3c的小齒輪角度加速指令值αρ*)。
[0083]小齒輪角度指令值計(jì)算單元42包括通過對小齒輪角度加速指令值α P*進(jìn)行積分來計(jì)算小齒輪角速度指令值ωρ*的積分器49。粘性控制計(jì)算單元46基于小齒輪角速度指令值ωρ*來計(jì)算粘性分量Τν 。此外，在小齒輪角度指令值計(jì)算單元42中，積分器50通過對小齒輪角速度指令值ω p*進(jìn)行積分來計(jì)算小齒輪角度指令值θρ*。彈性特性控制計(jì)算單元47基于小齒輪角度指令值Θ P*來計(jì)算彈性分量Tsp'
[0084]現(xiàn)在將對作為小齒輪軸3c的旋轉(zhuǎn)角度(小齒輪角度Θ p)相對于輸入轉(zhuǎn)矩的理想模型的“輸入轉(zhuǎn)矩/旋轉(zhuǎn)角度模型”給出說明?！拜斎朕D(zhuǎn)矩/旋轉(zhuǎn)角度模型”可以被劃分成依賴于構(gòu)成EPSl的相應(yīng)的組件(諸如轉(zhuǎn)向軸3和電機(jī)12)的特性的EPS側(cè)理想模型，和依賴于裝備有EPSl的車輛的特性的車輛側(cè)理想模型。通常，例如，懸掛和車輪定位的規(guī)格以及轉(zhuǎn)動(dòng)輪7的夾持力限定了影響轉(zhuǎn)向特性的車輛的特性。通過慣性項(xiàng)和粘性項(xiàng)建立EPS側(cè)理想模型，而通過彈性項(xiàng)建立車輛側(cè)理想模型。
[0085]即，在小齒輪角度指令值計(jì)算單元42中，慣性控制計(jì)算單元45和粘性控制計(jì)算單元46對EPS側(cè)理想模型進(jìn)行具體化(ob jectivize),并且彈性特性控制計(jì)算單元47對車輛側(cè)理想模型進(jìn)行具體化。小齒輪角度指令值計(jì)算單元42包括改變“輸入轉(zhuǎn)矩/旋轉(zhuǎn)角度模型”的彈性特性的彈性特性改變功能以任意地設(shè)置車輛側(cè)特性。
[0086]如圖9所示，分別地將小齒輪角速度指令值ωρ*和小齒輪角加速度指令值α ρ*,連同小齒輪角度指令值θ ρ*—起輸入到彈性特性控制計(jì)算單元47。彈性特性控制計(jì)算單元47包括車輛特性濾波器51，該車輛特性濾波器51基于每個(gè)維度(角度、速度以及角速度)的指令值來計(jì)算彈性分量Tsp'
[0087]車輛特性濾波器51包括與各個(gè)維度的指令值相對應(yīng)的頻率特性濾波器53a至53c。車輛特性濾波器51還包括增益乘法器54a至54c，該增益乘法器54a至54c將已經(jīng)經(jīng)受了濾波器處理的小齒輪角度指令值Θ p'小齒輪角速度指令值ωρ#以及小齒輪角加速度指令值af乘以各自相對應(yīng)的增益。車輛特性濾波器51將由各個(gè)增益乘法器54a至54c所輸出的各個(gè)維度的控制水平(彈性控制水平ε sp、粘性控制水平evi以及慣性控制水平ε in)相加以生成彈性分量Tsp%并且將所生成的彈性分量Tsp*輸出到減法器48。
[0088]彈性特性控制計(jì)算單元47包括車輛特性設(shè)置單元55。車輛特性設(shè)置單元55分別地計(jì)算依照車輛速度V而改變的濾波器系數(shù)A和B、彈性增益Ksp、粘性增益Kvi以及慣性增益Kin。車輛特性設(shè)置單元55包括存儲車輛速度V與濾波器系數(shù)A和B之間的各自關(guān)系的系數(shù)映射56a和56b。車輛特性設(shè)置單元55還包括存儲車輛速度V與彈性增益Ksp之間的關(guān)系的增益映射57a、存儲車輛速度V與粘性增益Kvi之間的關(guān)系的增益映射57b、以及存儲車輛速度V與慣性增益Kin之間關(guān)系的增益映射57c。車輛特性設(shè)置單元55參考各個(gè)映射，從而依照車輛速度V分別地計(jì)算濾波器系數(shù)A和B、彈性增益Ksp、粘性增益Kvi以及慣性增益Kin。
[0089]在車輛特性濾波器51中，各個(gè)頻率特性濾波器53a至53c基于由車輛特性設(shè)置單元55所計(jì)算出的每個(gè)濾波器系數(shù)A和B來執(zhí)行濾波器處理。各個(gè)增益乘法器54a至54c還執(zhí)行由車輛特性設(shè)置單元55所計(jì)算出的彈性增益Ksp、粘性增益Kvi以及慣性增益Kin的各自的乘法。
[0090]S卩，車輛特性設(shè)置單元55構(gòu)成了可以改變作為理想模型的“輸入轉(zhuǎn)矩/旋轉(zhuǎn)角度模型”的彈性特性的設(shè)置單元。彈性特性控制計(jì)算單元47改變各個(gè)系數(shù)映射56a和56b以及各個(gè)增益映射57a至57c的設(shè)置(即，改變每個(gè)濾波器系數(shù)(A和B)、每個(gè)增益(Ksp、Kvi以及Kv)與車輛速度V之間的關(guān)系)，從而改變“輸入轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)角度模型”的彈性特性。因此，可以任意地設(shè)置影響轉(zhuǎn)向特性的車輛側(cè)特性。[0091]如圖7所示，將由小齒輪角度指令值計(jì)算單元42所計(jì)算出的小齒輪角度指令值θP*連同作為由小齒輪角度計(jì)算單元39所檢測到的實(shí)際旋轉(zhuǎn)角度的小齒輪角度θP 一起輸入到反饋計(jì)算單元58。反饋計(jì)算單元58基于小齒輪角度指令值θ ρ*與小齒輪角度ΘΡ之間的偏差執(zhí)行作為旋轉(zhuǎn)角度反饋控制的比例-積分-微分控制(PID控制)。因此，反饋計(jì)算單元58生成第二輔助分量Ta2'
[0092]如圖2所示，將指示由小齒輪角度計(jì)算單元39進(jìn)行的小齒輪角度θ ρ的檢測是否正常的狀態(tài)信號Str輸入到小齒輪角度反饋控制單元40。不能檢測到正常的小齒輪角度θP的示例情況是:當(dāng)作為相對角度所檢測到的電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度θm被轉(zhuǎn)換為作為絕對角度的小齒輪角度θ ρ時(shí)，其中點(diǎn)(零點(diǎn))變得不清楚。當(dāng)狀態(tài)信號Str指示不能檢測到正常的小齒輪角度θ ρ時(shí)，小齒輪角度反饋控制單元40終止第二輔助分量Ta2*的計(jì)算。
[0093]將第二輔助分量Ta2*連同第一輔助分量Taf —起輸入到加法器59。此外，輔助指令值計(jì)算單元23包括前饋補(bǔ)償控制單元60，該前饋補(bǔ)償控制單元60基于小齒輪角速度ω ρ來計(jì)算具有相位超前特性的前饋分量Tff'由前饋補(bǔ)償控制單元60所輸出的前饋分量Tff*還被輸入到加法器59。輔助指令值計(jì)算單元23基于通過將前饋分量Tff"加到第一輔助分量Taf和第二輔助分量Ta2*所獲得的值來生成輔助指令值Ta%并且將所生成的值輸出到電流指令值計(jì)算單元24。
[0094]即，根據(jù)第一實(shí)施例，基于小齒輪角度θ ρ相對于輸入轉(zhuǎn)矩的理想模型(輸入轉(zhuǎn)矩/旋轉(zhuǎn)角度模型)來計(jì)算小齒輪角度指令值θρ%并且根據(jù)基于小齒輪角度指令值θρ*執(zhí)行的旋轉(zhuǎn)角度反饋控制來計(jì)算第二輔助分量Ta2'因此，可以有效地抵消來自轉(zhuǎn)動(dòng)輪7的、包含相對高的頻率分量并且在直行和制動(dòng)等時(shí)所產(chǎn)生的反向輸入振動(dòng)。因此，在不需要考慮反向輸入振動(dòng)降低功能的情況下，當(dāng)關(guān)注轉(zhuǎn)向特性時(shí)，可以對基于包括計(jì)算第一輔助分量Tal*時(shí)的轉(zhuǎn)矩微分控制(轉(zhuǎn)矩微分控制單元33)的輔助梯度Rag的各個(gè)種類的補(bǔ)償控制特性的最優(yōu)化控制進(jìn)行設(shè)計(jì)。用于計(jì)算輔助指令值Ta*的理想模型僅是“輸入轉(zhuǎn)矩/旋轉(zhuǎn)角度模型”。因此，第一輔助分量Taf和第二輔助分量Ta2*彼此不干擾。
[0095]此外，基于作為小齒輪角度θ ρ的微分值的小齒輪角速度ωρ來計(jì)算具有相位超前特性的前饋分量Tff'因此，改進(jìn)了旋轉(zhuǎn)角度反饋控制的響應(yīng)性。特別地，當(dāng)不能檢測到正常的小齒輪角度θ ρ時(shí)，小齒輪角度反饋控制單元40終止第二輔助分量Ta2*的計(jì)算。因此，在計(jì)算終止時(shí)，存在由于輔助指令值Ta*的減少而發(fā)生轉(zhuǎn)矩改變的可能性。然而，根據(jù)第一實(shí)施例，以并行的方式計(jì)算前饋分量TfT%從而減輕了輔助指令值Ta*的減少。
[0096]此外，如圖2和7所示，當(dāng)電機(jī)控制信號生成單元25執(zhí)行電流反饋控制時(shí)所計(jì)算出的電流偏差△I (△Ι=I*-Ι)被輸入到小齒輪角度反饋控制單元40。此外，小齒輪角度反饋控制單元40包括基于電流偏差△I對第一輔助分量Taf進(jìn)行校正的電流偏差校正計(jì)算單元61。轉(zhuǎn)矩指令值計(jì)算單元41基于已經(jīng)經(jīng)受了校正的第一輔助分量Ta廣來執(zhí)行轉(zhuǎn)矩指令值Tp*的計(jì)算。
[0097]如以上所說明地，根據(jù)第一實(shí)施例，可以實(shí)現(xiàn)下面的優(yōu)點(diǎn)。
[0098](I)輔助指令值計(jì)算單元23基于輔助梯度Rag來增加/減少以轉(zhuǎn)矩微分值dTh為基礎(chǔ)的轉(zhuǎn)矩微分控制水平Tdt%并且基于通過將轉(zhuǎn)矩微分控制水平Tdt*加到以轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Th為基礎(chǔ)的基本輔助控制水平Tas*所獲得的值來計(jì)算第一輔助分量Tal'
[0099]此外，輔助指令值計(jì)算單元23包括小齒輪角度反饋控制單元40。小齒輪角度反饋控制單元40基于轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Th和第一輔助分量Taf來計(jì)算可以被轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)動(dòng)輪7的轉(zhuǎn)向角度的小齒輪角度指令值θρ'接下來，小齒輪角度反饋控制單元40基于小齒輪角度指令值θ P*來執(zhí)行旋轉(zhuǎn)角度反饋控制。此外，輔助指令值計(jì)算單元23基于通過將由小齒輪角度反饋控制單元40所計(jì)算出的第二輔助分量Ta2 *加到第一輔助分量Tal *所獲得的值來計(jì)算輔助指令值Ta'
[0100]即，小齒輪角度反饋控制單元40能夠基于小齒輪角度θ P相對于被傳送到小齒輪軸3c的輸入轉(zhuǎn)矩的理想模型(輸入轉(zhuǎn)矩/旋轉(zhuǎn)角度模型)來計(jì)算小齒輪角度指令值θ p'接下來，基于小齒輪角度指令值θ ρ*來執(zhí)行旋轉(zhuǎn)角度反饋控制以計(jì)算第二輔助分量Ta2 '因此，可以有效地抵消來自轉(zhuǎn)動(dòng)輪7的、包含相對高的頻率分量并且在直行和制動(dòng)等時(shí)所產(chǎn)生的反向輸入振動(dòng)。因此，在不需要考慮反向輸入振動(dòng)降低功能的情況下，當(dāng)關(guān)注轉(zhuǎn)向特性時(shí)，可以對轉(zhuǎn)矩微分控制以及基于包括轉(zhuǎn)矩微分控制的輔助梯度Rag的各個(gè)種類的補(bǔ)償控制特性的最優(yōu)化控制進(jìn)行設(shè)計(jì)。此外，計(jì)算輔助指令值Ta*所使用的理想模型僅是“輸入轉(zhuǎn)矩/旋轉(zhuǎn)角度模型”。因此，第一輔助分量Taf和第二輔助分量Ta2*彼此不干擾。因此，可以以更高的水平抑制反向輸入振動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的轉(zhuǎn)向特性。
[0101](2)小齒輪角度反饋控制單元40包括轉(zhuǎn)矩指令值計(jì)算單元41。轉(zhuǎn)矩指令值計(jì)算單元41基于轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Th和第一輔助分量Taf來計(jì)算與被傳送到小齒輪軸3c的輸入轉(zhuǎn)矩相對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩指令值Tp'此外，小齒輪角度反饋控制單元40包括小齒輪角度指令值計(jì)算單元42，該小齒輪角度指令值計(jì)算單元42基于“輸入轉(zhuǎn)矩/旋轉(zhuǎn)角度模型”來計(jì)算小齒輪角度指令值θρ*。小齒輪指令值計(jì)算單元42具有可以改變理想模型的彈性特性的彈性特性改變功能。
[0102]即，可以通過基于小齒輪軸3c的旋轉(zhuǎn)角度(小齒輪角度指令值θ ρ*)的彈性項(xiàng)、基于小齒輪軸3c的旋轉(zhuǎn)角速度(小齒輪角速度ω ρ*)的粘性項(xiàng)以及以通過從輸入轉(zhuǎn)矩(轉(zhuǎn)矩指令值Tp*)中減去彈性分量和粘性分量所獲得的值為基礎(chǔ)的慣性項(xiàng)來表示作為理想模型的“輸入轉(zhuǎn)矩/旋轉(zhuǎn)角度模型”。此外，“輸入轉(zhuǎn)矩/旋轉(zhuǎn)角度模型”可以被劃分為EPS側(cè)理想模型和車輛側(cè)理想模型。通過慣性項(xiàng)和粘性項(xiàng)建立EPS側(cè)理想模型，而通過彈性項(xiàng)建立車輛側(cè)理想模型。
[0103]根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，因?yàn)椤拜斎朕D(zhuǎn)矩/旋轉(zhuǎn)角度模型”的彈性特性是可改變的，所以可以任意地設(shè)置影響轉(zhuǎn)向特性的車輛側(cè)特性。即，無論實(shí)際特性如何，可以通過控制來形成任意的特性，從而增加了用于設(shè)計(jì)的自由度。因此，無論裝備有EPS的車輛如何，可以通用地設(shè)置轉(zhuǎn)向特性，從而改進(jìn)了一般的通用性。
[0104](3)輔助指令值計(jì)算單元23基于小齒輪角速度ωρ來計(jì)算前饋分量Tff"。輔助指令值計(jì)算單元23基于通過將第一輔助分量Taf和第二輔助分量Ta2*加到前饋分量Tff*所獲得的值來計(jì)算輔助指令值Ta'以這種方式，通過基于作為小齒輪角度θ ρ的微分值的小齒輪角速度ωρ來計(jì)算具有相位超前特性的前饋分量TfT%改進(jìn)了旋轉(zhuǎn)角度反饋控制的響應(yīng)性。此外，當(dāng)不能檢測到正常的小齒輪角度θ ρ時(shí)，必須終止第二輔助分量Ta2*的計(jì)算。在這種情況下，由于終止計(jì)算而導(dǎo)致輔助指令值Ta*減少，并且從而可能發(fā)生轉(zhuǎn)矩改變。然而，根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，前饋分量Tff"減輕了輔助指令值Ta*的下降，從而抑制了對轉(zhuǎn)向感的不利影響。
[0105](4)微型計(jì)算機(jī)21基于與輔助指令值Ta*相對應(yīng)的電流指令值θp*來執(zhí)行電流反饋控制，并且生成電機(jī)控制信號。小齒輪角度反饋控制單元40基于電流指令值I*與實(shí)際電流值I之間的電流偏差Δ I對計(jì)算小齒輪角度指令值θ ρ* (轉(zhuǎn)矩指令值Tp*)所利用的第一輔助分量Taf的值進(jìn)行校正。即，在利用車輛內(nèi)電源(例如，電池)的EPSl的情況下，驅(qū)動(dòng)電路22可以輸出的電壓受到限制。因此，在快速轉(zhuǎn)向等時(shí)輔助轉(zhuǎn)矩可能變得不充分。因此，旋轉(zhuǎn)角度反饋控制的偏差增加，并且輔助不充分性可能增加。在這一點(diǎn)上，根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，當(dāng)電流偏差Δ I在適當(dāng)?shù)姆秶显黾訒r(shí)，依照電流偏差Δ I減少計(jì)算小齒輪角度指令值θ P*所利用的第一輔助分量Taf的值。因此，可以抑制旋轉(zhuǎn)角度反饋控制的偏差的增加。
[0106](5)微型計(jì)算機(jī)21包括對轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Th執(zhí)行相位補(bǔ)償?shù)南辔谎a(bǔ)償控制單元32和基于已經(jīng)經(jīng)受了相位補(bǔ)償?shù)霓D(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Th’來計(jì)算基本輔助控制水平Tas*的基本輔助控制單元31?；据o助控制單元31依照轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Th’(以及車輛速度V)將輔助梯度Rag輸出到相位補(bǔ)償控制單元32。相位補(bǔ)償控制單元32基于輔助梯度Rag來改變相位補(bǔ)償控制的特性。即，根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，依照輔助梯度Rag的增加來改變相位補(bǔ)償控制，而同時(shí)，設(shè)置由電機(jī)控制信號生成單元25所執(zhí)行的電流反饋控制。因此，可以抑制振動(dòng)的發(fā)生，并且從而穩(wěn)定控制，改進(jìn)電流控制的響應(yīng)性，從而實(shí)現(xiàn)良好的轉(zhuǎn)向感。
[0107](第二實(shí)施例)
[0108]接下來，將參照圖10至15對本發(fā)明的第二實(shí)施例給出說明。在第二實(shí)施例中，將省略對與第一實(shí)施例的部件相同的部件的詳細(xì)說明。
[0109]如圖10所示，輔助指令值計(jì)算單元123包括道路信息反饋控制單元160。負(fù)荷信息反饋控制單元160基于第二輔助分量Ta2*來計(jì)算減少第二輔助分量Ta2*的道路信息控制水平Trif"。此外，輔助指令值計(jì)算單元123包括在加法器34下游側(cè)的減法器161。減法器161將道路信息控制水平Trif"疊加到第一輔助分量Tal* (從第一輔助分量Tal*中減去道路信息控制水平Trif*)。
[0110]如圖11所示，道路信息反饋控制單元160包括計(jì)算道路信息增益Krif的道路信息增益計(jì)算單元162，以及乘法器163。乘法器163將第二輔助分量Ta2*乘以道路信息增益Krif，從而計(jì)算道路信息控制水平Trif'
[0111]當(dāng)基于小齒輪角度θ P相對于輸入轉(zhuǎn)矩的理想模型(輸入轉(zhuǎn)矩/旋轉(zhuǎn)角度模型)來執(zhí)行旋轉(zhuǎn)角度反饋控制，并且使得作為實(shí)際旋轉(zhuǎn)角度的小齒輪角度θ ρ跟隨小齒輪角度指令值θ P*時(shí)，可以有效地抵消來自轉(zhuǎn)動(dòng)輪7的反向輸入振動(dòng)。然而，駕駛員根據(jù)通過轉(zhuǎn)向系統(tǒng)而被傳送到轉(zhuǎn)向盤2的反向輸入轉(zhuǎn)矩獲得與行駛的車輛有關(guān)的各種信息(諸如，道路情況和轉(zhuǎn)動(dòng)輪7的夾持力)。因此，如果抵消了所有的道路信息，則可以劣化轉(zhuǎn)向感。
[0112]考慮到這點(diǎn)，輔助指令值計(jì)算單元123將減少第二輔助分量Ta2*的道路信息控制水平Trif*疊加在第一輔助分量Ta廣上。輔助指令值計(jì)算單元123基于第一輔助分量Ta1**來計(jì)算輔助指令值Ta*更具體地，如圖10所示，小齒輪角度反饋控制單元40基于已經(jīng)經(jīng)受了疊加的第一輔助分量Tal**來執(zhí)行“基于理想模型的旋轉(zhuǎn)角度反饋控制”。接下來，由小齒輪角度反饋控制單元40所計(jì)算出的第二輔助分量Ta2*被加到已經(jīng)經(jīng)受了疊加的第一輔助分量Tal'隨后，以由道路信息增益Krif所指示的倍數(shù)(power) (Krif=I至0)，使得由小齒輪角度反饋控制單元40所執(zhí)行的“基于理想模型的旋轉(zhuǎn)角度反饋控制”無效。因此，可以將來自轉(zhuǎn)動(dòng)輪7的反向輸入轉(zhuǎn)矩傳作為道路信息傳送到轉(zhuǎn)向盤2 (道路信息補(bǔ)償控制)。
[0113]在典型的EPS的情況中，轉(zhuǎn)向軸3設(shè)置有扭桿15。在這種情況下，可以基于具有“轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩(Th)”和“來自轉(zhuǎn)動(dòng)輪的反向輸入(F)”作為輸入并且具有“轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向角度(9h)”和“可以被轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角度的旋轉(zhuǎn)角度(θ ρ)”作為輸出的模型(兩輸入/兩輸出模型)，來評估轉(zhuǎn)向感性能。通過由每個(gè)狀態(tài)量的相互關(guān)系所表示的四項(xiàng)(即，“轉(zhuǎn)向響應(yīng)性(Θ h和Th ) ”、“車輛統(tǒng)一性(Th和θρ) ”、“抗干擾性能(F和Θ h ) ”以及“道路信息(F和Th)”)建立“轉(zhuǎn)向感性能”。當(dāng)執(zhí)行道路信息補(bǔ)償控制時(shí)，可以通過圖12的框線圖表示“兩輸入/兩輸出模型”。
[0114]在圖12中，“Gh”是扭桿15與轉(zhuǎn)向盤2之間的傳輸函數(shù)(TB上部傳輸函數(shù))，并且“Gp”是扭桿15與轉(zhuǎn)動(dòng)輪7之間的傳輸函數(shù)(TB下部傳輸函數(shù))。“Ks”是扭桿15的彈性常量，“Ts”是扭桿15的下部傳輸轉(zhuǎn)矩，以及“Ta”是輔助轉(zhuǎn)矩。
[0115]此外，將理想模型(輸入轉(zhuǎn)矩/旋轉(zhuǎn)角度模型)中的TB下部傳輸函數(shù)設(shè)置為“Gpm”，并且將實(shí)際車輛中的TB下部傳輸函數(shù)設(shè)置為“Gpr”。此外，將理想模型的負(fù)荷特性(模型負(fù)荷特性)與車輛的負(fù)荷特性(實(shí)際負(fù)荷特性)的相位差異設(shè)置為“ Θ 0”，并且將當(dāng)執(zhí)行道路信息補(bǔ)償控制時(shí)的負(fù)荷特性(控制負(fù)荷特性)相對于理想模型的負(fù)荷特性(模型負(fù)荷特性)的相位差異設(shè)置為“ Θ I”。如圖13所示，通過將每個(gè)負(fù)荷特性表示在復(fù)平面上，“控制負(fù)荷特性”變成“模型負(fù)荷特性(Krif=0)”與“實(shí)際負(fù)荷特性(Krif=I)”之間的特性。
[0116]道路信息反饋控制單元160可以通過設(shè)置道路信息增益Krif來自由地設(shè)置在“模型負(fù)荷特性(Krif=0)”與“實(shí)際負(fù)荷特性(Krif=l)”之間的“控制負(fù)荷特性”。EPSl可以將由于負(fù)荷特性與理想模型之間的差異所導(dǎo)致的反向輸入轉(zhuǎn)矩作為道路信息傳送到轉(zhuǎn)向盤
2。因此，除了抑制來自轉(zhuǎn)動(dòng)輪7的、作為噪聲的振動(dòng)輸入之外，可以獲得必要的道路信息。
[0117]如圖11所示，道路信息增益計(jì)算單元162基于車輛速度V來計(jì)算道路信息增益Krif。道路信息增益計(jì)算單元162以車輛速度V越快，則道路信息增益Krif變得越小的方式進(jìn)行計(jì)算。在等于或慢于與車輛停止情況相對應(yīng)的車輛速度Vl的范圍中，道路信息增益Krif變成常數(shù)值(Krif=1)。在直行和制動(dòng)等時(shí)所產(chǎn)生的反向輸入振動(dòng)與車輛速度V—起增加。因此，當(dāng)依照車輛速度V改變道路信息增益Krif時(shí)，可以有效地抑制作為噪聲的反向輸入振動(dòng)。同時(shí)，更多的道路信息可以被傳送到轉(zhuǎn)向盤2。
[0118]此外，道路信息反饋控制單元160包括計(jì)算為“I”的道路信息增益Krif的異常情況增益計(jì)算單元164，以及改變控制單元165。改變控制單元165僅將異常情況增益計(jì)算單元164的所計(jì)算出的值或道路信息增益計(jì)算單元162的所計(jì)算出的值中的任一個(gè)作為道路信息增益Krif輸出到乘法器63。
[0119]通過將道路信息增益Krif設(shè)置為“1”，由道路信息反饋控制單元160所輸出的道路信息控制水平Trif*變?yōu)榈窒诙o助分量Ta2*的值(Trif=Ta2*)。即，使得由小齒輪角度反饋控制單元40所執(zhí)行的“基于理想模型的旋轉(zhuǎn)角度反饋控制”完全無效。接下來，如圖13所示，道路信息反饋控制單元160使得滿足特定條件時(shí)的“控制負(fù)荷特性”與“實(shí)際負(fù)荷特性”一致。
[0120]道路信息反饋控制單元160包括增益改變確定單元166。改變控制單元165的動(dòng)作由增益改變確定單元166所控制。如圖11所示，將指示由小齒輪角度計(jì)算單元39進(jìn)行的小齒輪角度θ ρ的檢測是否正常的狀態(tài)信號Str輸入到增益改變確定單元166。不能檢測到正常的小齒輪角度θ ρ的示例情況是:當(dāng)作為相對角度所檢測到的電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度0 m被轉(zhuǎn)換為作為絕對角度的小齒輪角度θ ρ時(shí)，其中點(diǎn)(零點(diǎn))變得不清楚。當(dāng)狀態(tài)信號Str指示“不能檢測到正常的小齒輪角度θ P”時(shí)，增益改變確定單元166將要輸出到乘法器163的道路信息增益Krif的值改變?yōu)橛僧惓Ｇ闆r增益計(jì)算單元164所計(jì)算出的值“I”。
[0121]此外,分別地將小齒輪角度指令值θ P*與小齒輪角度θ P之間的旋轉(zhuǎn)角度偏差Δθ P,以及小齒輪角速度指令值ω ρ*與小齒輪角速度ω ρ之間的旋轉(zhuǎn)角速度偏差Δ ωρ輸入到增益改變確定單元166。當(dāng)基于旋轉(zhuǎn)角度偏差Δθ ρ和旋轉(zhuǎn)角速度偏差Δ ω ρ估計(jì)到該狀態(tài)不與理想模型相關(guān)聯(lián)時(shí)，增益改變確定單元166將要輸出到乘法器163的道路信息增益Krif的值改變?yōu)橛僧惓Ｇ闆r增益計(jì)算單元164所計(jì)算出的值“I”。
[0122]如圖14所示，首先，增益改變確定單元166基于狀態(tài)信號Str來確定小齒輪角度θ ρ的檢測是否正常(步驟101)。接下來，在步驟101中，當(dāng)確定小齒輪角度θ ρ的檢測正常(步驟101:是)時(shí)，增益改變確定單元166確定旋轉(zhuǎn)角度偏差Δ 0 P (的絕對值)是否等于或小于預(yù)定的值A(chǔ) (步驟102)。在步驟102中，當(dāng)確定旋轉(zhuǎn)角度偏差Δθ ρ等于或小于預(yù)定的值A(chǔ) ( I Δθ ρ I < Α，步驟102:是)時(shí)，增益改變確定單元166確定旋轉(zhuǎn)角速度偏差Δ ωρ (的絕對值)是否等于或小于預(yù)定的值B (步驟103)。當(dāng)確定旋轉(zhuǎn)角速度偏差Δ ωρ等于或小于預(yù)定的值B (I Δθρ≤B，步驟103:是)時(shí)，增益改變確定單元166確定應(yīng)當(dāng)將依照車輛速度V改變的、由道路信息增益計(jì)算單元162所計(jì)算出的值作為道路信息增益Krif輸出(正常的輸出，步驟104)。
[0123]相反地，當(dāng)確定不能檢測到正常的小齒輪角度θ ρ (步驟101:否)時(shí)，增益改變確定單元166確定應(yīng)當(dāng)將由異常情況增益計(jì)算單元164所計(jì)算出的為“I”的值作為道路信息增益Krif輸出(異常的輸出，步驟105)。當(dāng)確定旋轉(zhuǎn)角度偏差ΔθΡ大于預(yù)定的值A(chǔ)(I Δθρ > A，步驟102:否)時(shí)或當(dāng)確定旋轉(zhuǎn)角速度偏差Δ ωρ大于預(yù)定的值Β(| Δ ωρ
>B，步驟103:否)時(shí)，增益改變確定單元166執(zhí)行步驟105，并且確定應(yīng)當(dāng)將為“I”的道路信息增益Krif輸出。
[0124]即，當(dāng)不能檢測到正常的小齒輪角度θ ρ時(shí)，不能正確地執(zhí)行旋轉(zhuǎn)角度反饋控制。此外，在執(zhí)行旋轉(zhuǎn)角度反饋控制時(shí)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)角度偏差Δθ P (以及旋轉(zhuǎn)角速度偏差Δ ωρ)顯著增加時(shí)，估計(jì)到不能使得作為實(shí)際旋轉(zhuǎn)角度的小齒輪角度θ ρ跟隨基于理想模型所計(jì)算出的小齒輪角度指令值θρ* (B卩，實(shí)際情況與理想模型不同)。旋轉(zhuǎn)角度偏差Δθρ和旋轉(zhuǎn)角速度偏差Δ ωρ顯著增加的示例情況是車輛碰撞路緣石的情況、在轉(zhuǎn)向端過度操作轉(zhuǎn)向盤的情況以及超過基于電源電壓的電流控制的限制的情況。當(dāng)在這樣的情況下繼續(xù)旋轉(zhuǎn)角度反饋控制時(shí)，輔助不充分性增加，并且從而控制可以變得不穩(wěn)定。
[0125]當(dāng)關(guān)于“應(yīng)當(dāng)終止基于理想模型的旋轉(zhuǎn)角度反饋控制的情況”，滿足了特定的條件時(shí)，道路信息反饋控制單元160將道路信息增益Krif的值設(shè)置為“ 1”，并且計(jì)算抵消第二輔助分量Ta2*的道路信息控制水平Trif'以這種方式所計(jì)算出的道路信息控制水平Trif*使得基于理想模型的旋轉(zhuǎn)角度反饋控制完全無效，并且從而實(shí)現(xiàn)快速的故障安全。
[0126]根據(jù)以上所說明的第二實(shí)施例，可以實(shí)現(xiàn)下面的優(yōu)點(diǎn)。
[0127](6)輔助指令值計(jì)算單元123包括道路信息反饋控制單元160。道路信息反饋控制單元160將根據(jù)基于理想模型執(zhí)行的旋轉(zhuǎn)角度反饋控制所獲得的第二輔助分量Ta2*乘以道路信息增益Krif。因此，計(jì)算出了降低第二輔助分量Ta2*的道路信息控制水平Trif'根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，通過設(shè)置道路信息增益Krif，關(guān)于控制的負(fù)荷特性(控制負(fù)荷特性)可以被自由地控制在理想模型的負(fù)荷特性(模型負(fù)荷特性:Krif=0)與實(shí)際車輛的負(fù)荷特性(實(shí)際負(fù)荷特性:Krif=l)之間。接下來，由于負(fù)荷特性與理想模型的差異所發(fā)展的反向輸入轉(zhuǎn)矩可以作為道路信息被傳送到轉(zhuǎn)向盤2。因此，抑制了從轉(zhuǎn)動(dòng)輪7所輸入的、作為噪聲的振動(dòng)，但是可以獲得必要的道路信息。
[0128](7)作為道路信息補(bǔ)償單元的道路信息反饋控制單元160包括基于車輛速度V計(jì)算道路信息增益Krif的道路信息增益計(jì)算單元162。道路信息增益計(jì)算單元162以車輛速度V越快，則道路信息增益Krif變得越小的方式進(jìn)行計(jì)算。即，在直行和制動(dòng)等時(shí)所產(chǎn)生的反向輸入振動(dòng)與車輛速度V—起增加。因此，根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，道路信息增益Krif依照車輛速度V而改變，并且根據(jù)執(zhí)行的“基于理想模型的旋轉(zhuǎn)角度反饋控制”有效地實(shí)現(xiàn)了振動(dòng)抑制效果。作為結(jié)果，有效地抑制了作為噪聲的反向輸入振動(dòng)，而同時(shí)更多的道路信息被傳送到轉(zhuǎn)向盤2。
[0129](8)當(dāng)狀態(tài)信號Str指示“不能檢測到正常的小齒輪角度θ p”時(shí)，道路信息反饋控制單元160將道路信息增益Krif的值設(shè)置為“ I ”，并且計(jì)算抵消第二輔助分量Ta2*的道路信息控制水平Trif'
[0130](9)當(dāng)基于旋轉(zhuǎn)角度偏差Λ Θ P和旋轉(zhuǎn)角速度偏差Λ ωρ中的至少任一個(gè)估計(jì)到實(shí)際情況與理想模型不同時(shí)，道路信息反饋控制單元160將道路信息增益Krif的值設(shè)置為“I”并且計(jì)算抵消第二輔助分量Ta2*的道路信息控制水平Trif'
[0131]通常，在未檢測到正常的小齒輪角度θ ρ的情況下，不可以正確地執(zhí)行旋轉(zhuǎn)角度反饋控制。此外，在執(zhí)行旋轉(zhuǎn)角度反饋控制時(shí)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)角度偏差Λ θρ (以及旋轉(zhuǎn)角速度偏差Λ ωρ)顯著增加時(shí)，估計(jì)到不能使得作為實(shí)際旋轉(zhuǎn)角度的小齒輪角度θ ρ跟隨基于理想模型所計(jì)算出的小齒輪角度指令值θ ρ* (g卩，實(shí)際情況與理想模型不同)。當(dāng)在這樣的情況下繼續(xù)旋轉(zhuǎn)角度反饋控制時(shí)，輔助不充分性增加，并且從而控制可以變得不穩(wěn)定。在這一點(diǎn)上，根據(jù)(8)和(9)的結(jié)構(gòu)，通過使得基于理想模型的旋轉(zhuǎn)角度反饋控制完全無效，當(dāng)“應(yīng)當(dāng)終止基于理想模型的旋轉(zhuǎn)角度反饋控制”時(shí)，可以快速地實(shí)現(xiàn)故障安全。這導(dǎo)致更高的可靠性。
[0132]注意可以如下地修改第一實(shí)施例和第二實(shí)施例。
[0133]本發(fā)明可以被應(yīng)用到小齒輪類型和齒條輔助類型等的EPS。
[0134]可以被轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)動(dòng)輪7的轉(zhuǎn)動(dòng)角度的旋轉(zhuǎn)軸可以是柱狀軸3a或中間軸3b，或可以是電機(jī)旋轉(zhuǎn)軸。
[0135]關(guān)于轉(zhuǎn)矩微分控制和對轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Th的相位補(bǔ)償控制，以及執(zhí)行的其他補(bǔ)償控制，可以基于輔助梯度Rag，對控制特性進(jìn)行最優(yōu)化。此外，關(guān)于其他的補(bǔ)償控制，可以基于輔助梯度Rag，對控制特性進(jìn)行最優(yōu)化。
[0136]轉(zhuǎn)矩微分控制單元33基于輔助梯度增益Kag計(jì)算作為轉(zhuǎn)矩微分控制水平Tdt*(Tdt*= ε dtXKag)的值的增加/降低，但是可以基于在轉(zhuǎn)矩微分控制單元33外部的輔助梯度增益Kag對轉(zhuǎn)矩微分控制水平Tdt*進(jìn)行校正。
[0137]小齒輪角度計(jì)算單元39基于由電機(jī)解析器(旋轉(zhuǎn)角度傳感器)27所檢測到的電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度的em來檢測小齒輪角度θ p，但是可以通過旋轉(zhuǎn)角度傳感器檢測小齒輪角度Θ P。
[0138]轉(zhuǎn)矩指令值計(jì)算單元41包括基于小齒輪角速度ω ρ來計(jì)算摩擦轉(zhuǎn)矩分量TfZ的摩擦轉(zhuǎn)矩計(jì)算單元44，并且轉(zhuǎn)矩指令值計(jì)算單元41從第一輔助分量Taf和轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Th的相加值中減去摩擦轉(zhuǎn)矩分量TfZ以生成轉(zhuǎn)矩指令值Tp%但是除了摩擦轉(zhuǎn)矩分量TfZ之外的其他分量可以被加到第一輔助分量Taf和轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Th的基本相加值上。此外，可以省略摩擦轉(zhuǎn)矩分量TfZ的計(jì)算。
[0139]電流偏差校正計(jì)算單兀61基于電流偏差Λ I對計(jì)算小齒輪角度指令值θ ρ* (轉(zhuǎn)矩指令值Tp*)所利用的第一輔助分量Taf進(jìn)行校正，但是可以對由小齒輪角度指令值計(jì)算單元42所計(jì)算的小齒輪角度指令值ΘΡ*進(jìn)行校正。此外，可以減少并且校正由小齒輪角度反饋控制單元40所計(jì)算出的第二輔助分量Ta2'另外，在這種情況下，可以抑制旋轉(zhuǎn)角度反饋控制的偏差的增加。然而，對第一輔助分量Taf進(jìn)行校正的結(jié)構(gòu)具有能夠在不劣化旋轉(zhuǎn)角度相對于輸入轉(zhuǎn)矩的理想模型的形式的情況下減少輔助指令值Ta*的優(yōu)點(diǎn)。
[0140]此外，不僅可以當(dāng)電流偏差Λ I增加并且超過適當(dāng)?shù)姆秶鷷r(shí)減少基于電流偏差Δ I的校正，而且可以依照電流偏差Λ I減少基于電流偏差Λ I的校正。當(dāng)電流偏差Λ I超過適當(dāng)?shù)姆秶鷷r(shí)，旋轉(zhuǎn)角度反饋控制所利用的第一輔助分量Taf可以被限制為等于或小于預(yù)定的值。
[0141 ] 作為道路信息補(bǔ)償分量的道路信息增益Krif依照車輛速度V而改變，但是道路信息增益Krif可以以在制動(dòng)時(shí)道路信息控制水平Trif*變小的方式而改變。更具體地，如圖15的流程圖所示，確定其是否處于制動(dòng)情況(步驟201)，并且當(dāng)其不處于制動(dòng)情況時(shí)(步驟201:否)，依照車輛速度V計(jì)算出道路信息增益Krif (步驟202)。當(dāng)在步驟201中確定其處于制動(dòng)情況時(shí)(步驟201:是)，計(jì)算出更小的道路信息增益Krif (步驟203)。S卩，在制動(dòng)情況時(shí)，產(chǎn)生可能被識別為噪聲的相對高的頻率的振動(dòng)。在這種情況下，減少了道路信息控制水平Trif%以便通過執(zhí)行“基于理想模型的旋轉(zhuǎn)角度反饋控制”來有效地激活振動(dòng)抑制效果。作為結(jié)果，可以有效地抑制作為噪聲的反向輸入振動(dòng)，而同時(shí)更多的道路信息可以被傳送到轉(zhuǎn)向盤2。
[0142]當(dāng)旋轉(zhuǎn)角度偏差Λ Θ P或旋轉(zhuǎn)角速度偏差Λ ωρ中的至少任一個(gè)顯著增加，并且估計(jì)到實(shí)際情況與理想模型不同時(shí)，道路信息增益Krif的值被設(shè)置為“I”并且計(jì)算出抵消第二輔助分量Ta2*的道路信息控制水平Trif*，但是可以如下地施加修改。S卩，基于旋轉(zhuǎn)角度偏差Λ ΘP或旋轉(zhuǎn)角速度偏差Λ ωρ中的至少任一個(gè)可以估計(jì)出與理想模型的偏離(差異水平)，并且可以基于該偏離改變道路信息增益Krif。在正常的情況下，旋轉(zhuǎn)角度偏差Δ θ ρ和旋轉(zhuǎn)角速度偏差Λ ω ρ變得越大，則所估計(jì)出的與理想模型的偏離越高。在這種情況下，以偏離越高，則道路信息控制水平Trif*變得越大的方式來改變道路信息增益Krif以使得“基于理想模型的旋轉(zhuǎn)角度反饋控制”無效。這使得控制穩(wěn)定。
[0143]道路信息反饋控制單元160自動(dòng)地改變道路信息增益Krif的值，但是道路信息增益Krif的值可以根據(jù)駕駛員對設(shè)置單元的操作而改變。例如，當(dāng)車輛在低μ的道路(如道路結(jié)冰的情況)上行駛時(shí)，期望獲得更多的道路信息。在這種情況下，當(dāng)可以設(shè)置根據(jù)設(shè)置單元的設(shè)置可獲取的道路信息的量時(shí)，可以改進(jìn)轉(zhuǎn)向感。
[0144]在將基本輔助控制水平Tas*和轉(zhuǎn)矩微分控制水平Tdt*相加的加法器34的下游側(cè)處所設(shè)置的減法器161將道路信息控制水平Trif"疊加在第一輔助分量Taf上(從第一輔助分量Tal*中減去道路信息控制水平TrifO，但是道路信息控制水平Trif*可以在小齒輪角度反饋控制單元40的上游側(cè)處和加法器59的上游側(cè)處各自被疊加在第一輔助分量Taf上。
【權(quán)利要求】
1.一種電子助力轉(zhuǎn)向設(shè)備，所述電子助力轉(zhuǎn)向設(shè)備包括轉(zhuǎn)向力輔助裝置和控制單元，其中 所述轉(zhuǎn)向力輔助裝置包括作為驅(qū)動(dòng)源的電機(jī)，并且所述轉(zhuǎn)向力輔助裝置將輔助力施加到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)， 所述控制單元基于被傳送到轉(zhuǎn)向軸的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩來設(shè)置所述輔助力的基本分量， 所述控制單元基于所述基本分量的改變相對于所述轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩的改變的比率增加/減少補(bǔ)償分量，并且基于通過將所述補(bǔ)償分量加到所述基本分量所獲得的值計(jì)算第一輔助分量， 所述控制單元基于所述轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩和所述第一輔助分量計(jì)算旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度指令值，所述旋轉(zhuǎn)角度指令值可以被轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角度， 所述控制單元基于所述旋轉(zhuǎn)角度指令值執(zhí)行旋轉(zhuǎn)角度反饋控制，以計(jì)算第二輔助分量，以及 所述控制單元基 于輔助指令值，控制所述轉(zhuǎn)向力輔助裝置的動(dòng)作，所述輔助指令值以通過將所述第二輔助分量加到所述第一輔助分量所獲得的值為基礎(chǔ)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子助力轉(zhuǎn)向設(shè)備，其中 所述控制單元基于所述轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩與所述第一輔助分量的相加值，計(jì)算被傳送到所述旋轉(zhuǎn)軸的輸入轉(zhuǎn)矩，并且 所述控制單元基于所述旋轉(zhuǎn)角度相對于輸入轉(zhuǎn)矩的理想模型來計(jì)算所述旋轉(zhuǎn)角度指令值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子助力轉(zhuǎn)向設(shè)備，其中， 通過彈性項(xiàng)、粘性項(xiàng)和慣性項(xiàng)來表示所述理想模型，所述彈性項(xiàng)以旋轉(zhuǎn)角度為基礎(chǔ)，所述粘性項(xiàng)以旋轉(zhuǎn)角速度為基礎(chǔ)，所述慣性項(xiàng)以通過從所述輸入轉(zhuǎn)矩中減去作為所述彈性項(xiàng)和所述粘性項(xiàng)的各自控制輸出的彈性分量和粘性分量所獲得的值為基礎(chǔ)，并且所述控制單元包括能夠改變所述彈性項(xiàng)的特性的設(shè)置單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的電子助力轉(zhuǎn)向設(shè)備，其中 所述控制單元基于與所述輔助指令值相對應(yīng)的電流指令值執(zhí)行電流反饋控制，將驅(qū)動(dòng)功率供給到所述電機(jī)，以及控制所述轉(zhuǎn)向力輔助裝置的動(dòng)作，并且 所述控制單元基于所述電流指令值與實(shí)際電流值之間的電流偏差，對計(jì)算所述旋轉(zhuǎn)角度指令值所利用的所述第一輔助分量的值進(jìn)行校正。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的電子助力轉(zhuǎn)向設(shè)備，其中 所述控制單元對所檢測到的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩執(zhí)行相位補(bǔ)償， 所述控制單元基于已經(jīng)受到所述相位補(bǔ)償?shù)霓D(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩計(jì)算所述基本分量，以及所述控制單元基于所述基本分量的改變相對于所述轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩的改變的比率，改變所述相位補(bǔ)償?shù)奶匦浴?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求2至5中任一項(xiàng)所述的電子助力轉(zhuǎn)向設(shè)備，其中 所述控制單元基于所述旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角速度計(jì)算摩擦分量，并且 所述控制單元基于通過從所述轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩和所述第一輔助分量的相加值中減去所述摩擦分量所獲得的值，計(jì)算所述輸入轉(zhuǎn)矩。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的電子助力轉(zhuǎn)向設(shè)備，其中所述控制單元基于與所述輔助指令值相對應(yīng)的電流指令值來執(zhí)行電流反饋控制，以及 所述控制單元將驅(qū)動(dòng)功率供給到所述電機(jī)以控制所述轉(zhuǎn)向力輔助裝置的動(dòng)作，并且所述控制單元基于所述電流指令值與實(shí)際電流值之間的偏差對所述第二輔助分量的值進(jìn)行校正。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的電子助力轉(zhuǎn)向設(shè)備，其中，當(dāng)未檢測到執(zhí)行所述旋轉(zhuǎn)角度反饋控制所利用的實(shí)際旋轉(zhuǎn)角度時(shí)，所述控制單元終止對所述第二輔助分量的計(jì)
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的電子助力轉(zhuǎn)向設(shè)備，還包括: 道路信息補(bǔ)償單元，所述道路信息補(bǔ)償單元計(jì)算減少所述第二輔助分量的道路信息補(bǔ)償分量， 其中，依照所述道路信息補(bǔ)償分量的大小可調(diào)整所述第二輔助分量的大小。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電子助力轉(zhuǎn)向設(shè)備，其中，車輛速度越快，則由所述道路信息補(bǔ)償單元所計(jì)算出的道路信息補(bǔ)償分量變得越小。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的電子助力轉(zhuǎn)向設(shè)備，其中，當(dāng)未檢測到所述旋轉(zhuǎn)角度反饋控制所利用的實(shí)際旋轉(zhuǎn)角度時(shí)，所述道路信息補(bǔ)償單元通過所述道路信息補(bǔ)償分量抵消所述第二輔助分量。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一項(xiàng)所述的電子助力轉(zhuǎn)向設(shè)備，其中 所述控制單元基于所述旋轉(zhuǎn)角度相對于被傳送到所述旋轉(zhuǎn)軸的輸入轉(zhuǎn)矩的理想模型計(jì)算所述旋轉(zhuǎn)角度指令值，并且所述控制單元執(zhí)行所述旋轉(zhuǎn)角度反饋控制， 所述道路信息補(bǔ)償單元基于所述旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度偏差和旋轉(zhuǎn)角速度偏差中的至少任一個(gè)來估計(jì)與所述理想模型的偏離，以及 所述道路信息補(bǔ)償單元依照所述偏離改變所述道路信息補(bǔ)償分量的大小。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電子助力轉(zhuǎn)向設(shè)備，其中，當(dāng)基于所述旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度偏差和所述旋轉(zhuǎn)角速度偏差中的至少任一個(gè)估計(jì)出實(shí)際情況與所述理想模型不同時(shí)，所述道路信息補(bǔ)償單元通過所述道路信息補(bǔ)償分量抵消所述第二輔助分量。
14.根據(jù)權(quán)利要求9至13中任一項(xiàng)所述的電子助力轉(zhuǎn)向設(shè)備，其中，在制動(dòng)時(shí)，所述道路信息補(bǔ)償單元減少所述道路信息補(bǔ)償分量。
15.根據(jù)權(quán)利要求9至14中任一項(xiàng)所述的電子助力轉(zhuǎn)向設(shè)備，其中，當(dāng)車輛停止時(shí)，所述道路信息補(bǔ)償單元減少所述道路信息補(bǔ)償分量。
【文檔編號】B62D5/04GK103442969SQ201280014621
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2012年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月29日
【發(fā)明者】玉泉晴天, 益啟純, 喜多政之, 并河勛 申請人:株式會社捷太格特