(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の操舵系に操舵補助力を付与するモータの電流指令値を演算する電流指令値演算部と、前記電流指令値を基準にフィードバック機構を介して前記モータに流れるモータ電流を制御するフィードバック部を備えるモータ制御装置において、
前記モータ制御装置の少なくとも１つの状態を検出し、制御装置状態として出力する制御装置状態検出部と、
前記制御装置状態に応じて、前記フィードバック部の閉ループ応答特性の設定をリアルタイムで変更する特性変更部とを備え、
前記特性変更部は、
前記閉ループ応答特性の設定として定常ゲイン及び応答周波数を使用し、
前記制御装置状態に応じて前記定常ゲインの設定値を算出する定常ゲイン算出部と、
前記制御装置状態に応じて前記応答周波数の設定値を算出する応答周波数算出部と、
前記定常ゲイン及び前記応答周波数の設定値を用いて、前記フィードバック部の制御部の伝達関数の各種係数を算出する係数算出演算部とを具備し、
前記応答周波数算出部及び前記定常ゲイン算出部の少なくとも一方において、前記制御装置状態に対して個別設定値を算出するとともに、前記制御装置状態における設定優先度を算出する優先度決定部を具備し、前記個別設定値及び前記設定優先度に応じて最終設定値を算出し、前記係数算出演算部に入力することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
車両の操舵系に操舵補助力を付与するモータの電流指令値を演算する電流指令値演算部と、前記電流指令値を基準にフィードバック機構を介して前記モータに流れるモータ電流を制御するフィードバック部を備えるモータ制御装置において、
前記モータ制御装置の少なくとも１つの状態を検出し、制御装置状態として出力する制御装置状態検出部と、
前記制御装置状態に応じて、前記フィードバック部の閉ループ応答特性の設定をリアルタイムで変更する特性変更部とを備え、
前記特性変更部は、
前記閉ループ応答特性の設定として定常ゲイン及び応答周波数を使用し、
前記制御装置状態に応じて前記定常ゲインの設定値を算出する定常ゲイン算出部と、
前記制御装置状態に応じて前記応答周波数の設定値を算出する応答周波数算出部と、
前記定常ゲイン及び前記応答周波数の設定値を用いて、前記フィードバック部の制御部の伝達関数の各種係数を算出する係数算出演算部とを具備し、
前記応答周波数算出部及び前記定常ゲイン算出部の少なくとも一方において、前記制御装置状態に対して個別設定値を算出するとともに、前記制御装置状態における設定優先度を算出する優先度決定部を具備し、前記個別設定値及び前記設定優先度に応じて最終設定値を算出し、算出される前記最終設定値の変化量が所定の値を超えないように制限して、前記係数算出演算部に入力することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項３】
車両の操舵系に操舵補助力を付与するモータの電流指令値を演算する電流指令値演算部と、前記電流指令値を基準にフィードバック機構を介して前記モータに流れるモータ電流を制御するフィードバック部を備えるモータ制御装置において、
前記モータ制御装置の少なくとも１つの状態を検出し、制御装置状態として出力する制御装置状態検出部と、
前記制御装置状態に応じて、前記フィードバック部の閉ループ応答特性の設定をリアルタイムで変更する特性変更部とを備え、
前記特性変更部は、
前記閉ループ応答特性の設定として定常ゲイン及び応答周波数を使用し、
前記制御装置状態に応じて前記定常ゲインの設定値を算出する定常ゲイン算出部と、
前記制御装置状態に応じて前記応答周波数の設定値を算出する応答周波数算出部と、
前記定常ゲイン及び前記応答周波数の設定値を用いて、前記フィードバック部の制御部の伝達関数の各種係数を算出する係数算出演算部とを具備し、
前記応答周波数算出部及び前記定常ゲイン算出部の少なくとも一方において、前記制御装置状態に対して個別設定値を算出するとともに、前記個別設定値の中の最大値を前記係数算出演算部に入力することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項４】
車両の操舵系に操舵補助力を付与するモータの電流指令値を演算する電流指令値演算部と、前記電流指令値を基準にフィードバック機構を介して前記モータに流れるモータ電流を制御するフィードバック部を備えるモータ制御装置において、
前記モータ制御装置の少なくとも１つの状態を検出し、制御装置状態として出力する制御装置状態検出部と、
前記制御装置状態に応じて、前記フィードバック部の閉ループ応答特性の設定をリアルタイムで変更する特性変更部とを備え、
前記特性変更部は、
前記閉ループ応答特性の設定として定常ゲイン及び応答周波数を使用し、
前記制御装置状態に応じて前記定常ゲインの設定値を算出する定常ゲイン算出部と、
前記制御装置状態に応じて前記応答周波数の設定値を算出する応答周波数算出部と、
前記定常ゲイン及び前記応答周波数の設定値を用いて、前記フィードバック部の制御部の伝達関数の各種係数を算出する係数算出演算部とを具備し、
前記応答周波数算出部及び前記定常ゲイン算出部の少なくとも一方において、前記制御装置状態に対して個別設定値を算出するとともに、前記個別設定値の中の最大値を算出し、算出される前記最大値の変化量が所定の値を超えないように制限して、前記係数算出演算部に入力することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項５】
車両の操舵系に操舵補助力を付与するモータの電流指令値を演算する電流指令値演算部と、前記電流指令値を基準にフィードバック機構を介して前記モータに流れるモータ電流を制御するフィードバック部を備えるモータ制御装置において、
前記モータ制御装置の少なくとも１つの状態を検出し、制御装置状態として出力する制御装置状態検出部と、
前記制御装置状態に応じて、２自由度制御構成で構成される前記フィードバック部の閉ループ応答特性及び指令値応答特性の設定をリアルタイムで変更する特性変更部とを備え、
前記特性変更部は、
前記閉ループ応答特性の設定として閉ループ応答定常ゲイン及び閉ループ応答周波数を使用し、前記指令値応答特性の設定として指令値応答定常ゲイン及び指令値応答周波数を使用し、
前記制御装置状態に応じて前記閉ループ応答定常ゲイン及び前記指令値応答定常ゲインの各設定値を算出する定常ゲイン算出部と、
前記制御装置状態に応じて前記閉ループ応答周波数及び前記指令値応答周波数の各設定値を算出する応答周波数算出部と、
前記閉ループ応答定常ゲイン、前記指令値応答定常ゲイン、前記閉ループ応答周波数及び前記指令値応答周波数の設定値を用いて、前記フィードバック部の制御部の伝達関数の各種係数を算出する係数算出演算部とを具備し、
前記応答周波数算出部及び前記定常ゲイン算出部の少なくとも一方において、前記制御装置状態に対して個別設定値を算出するとともに、前記制御装置状態における設定優先度を算出する優先度決定部を具備し、前記個別設定値及び前記設定優先度に応じて最終設定値を算出し、前記係数算出演算部に入力することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項６】
車両の操舵系に操舵補助力を付与するモータの電流指令値を演算する電流指令値演算部と、前記電流指令値を基準にフィードバック機構を介して前記モータに流れるモータ電流を制御するフィードバック部を備えるモータ制御装置において、
前記モータ制御装置の少なくとも１つの状態を検出し、制御装置状態として出力する制御装置状態検出部と、
前記制御装置状態に応じて、２自由度制御構成で構成される前記フィードバック部の閉ループ応答特性及び指令値応答特性の設定をリアルタイムで変更する特性変更部とを備え、
前記特性変更部は、
前記閉ループ応答特性の設定として閉ループ応答定常ゲイン及び閉ループ応答周波数を使用し、前記指令値応答特性の設定として指令値応答定常ゲイン及び指令値応答周波数を使用し、
前記制御装置状態に応じて前記閉ループ応答定常ゲイン及び前記指令値応答定常ゲインの各設定値を算出する定常ゲイン算出部と、
前記制御装置状態に応じて前記閉ループ応答周波数及び前記指令値応答周波数の各設定値を算出する応答周波数算出部と、
前記閉ループ応答定常ゲイン、前記指令値応答定常ゲイン、前記閉ループ応答周波数及び前記指令値応答周波数の設定値を用いて、前記フィードバック部の制御部の伝達関数の各種係数を算出する係数算出演算部とを具備し、
前記応答周波数算出部及び前記定常ゲイン算出部の少なくとも一方において、前記制御装置状態に対して個別設定値を算出するとともに、前記制御装置状態における設定優先度を算出する優先度決定部を具備し、前記個別設定値及び前記設定優先度に応じて最終設定値を算出し、算出される前記最終設定値の変化量が所定の値を超えないように制限して、前記係数算出演算部に入力することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項７】
車両の操舵系に操舵補助力を付与するモータの電流指令値を演算する電流指令値演算部と、前記電流指令値を基準にフィードバック機構を介して前記モータに流れるモータ電流を制御するフィードバック部を備えるモータ制御装置において、
前記モータ制御装置の少なくとも１つの状態を検出し、制御装置状態として出力する制御装置状態検出部と、
前記制御装置状態に応じて、２自由度制御構成で構成される前記フィードバック部の閉ループ応答特性及び指令値応答特性の設定をリアルタイムで変更する特性変更部とを備え、
前記特性変更部は、
前記閉ループ応答特性の設定として閉ループ応答定常ゲイン及び閉ループ応答周波数を使用し、前記指令値応答特性の設定として指令値応答定常ゲイン及び指令値応答周波数を使用し、
前記制御装置状態に応じて前記閉ループ応答定常ゲイン及び前記指令値応答定常ゲインの各設定値を算出する定常ゲイン算出部と、
前記制御装置状態に応じて前記閉ループ応答周波数及び前記指令値応答周波数の各設定値を算出する応答周波数算出部と、
前記閉ループ応答定常ゲイン、前記指令値応答定常ゲイン、前記閉ループ応答周波数及び前記指令値応答周波数の設定値を用いて、前記フィードバック部の制御部の伝達関数の各種係数を算出する係数算出演算部とを具備し、
前記応答周波数算出部及び前記定常ゲイン算出部の少なくとも一方において、前記制御装置状態に対して個別設定値を算出するとともに、前記個別設定値の中の最大値を前記係数算出演算部に入力することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項８】
車両の操舵系に操舵補助力を付与するモータの電流指令値を演算する電流指令値演算部と、前記電流指令値を基準にフィードバック機構を介して前記モータに流れるモータ電流を制御するフィードバック部を備えるモータ制御装置において、
前記モータ制御装置の少なくとも１つの状態を検出し、制御装置状態として出力する制御装置状態検出部と、
前記制御装置状態に応じて、２自由度制御構成で構成される前記フィードバック部の閉ループ応答特性及び指令値応答特性の設定をリアルタイムで変更する特性変更部とを備え、
前記特性変更部は、
前記閉ループ応答特性の設定として閉ループ応答定常ゲイン及び閉ループ応答周波数を使用し、前記指令値応答特性の設定として指令値応答定常ゲイン及び指令値応答周波数を使用し、
前記制御装置状態に応じて前記閉ループ応答定常ゲイン及び前記指令値応答定常ゲインの各設定値を算出する定常ゲイン算出部と、
前記制御装置状態に応じて前記閉ループ応答周波数及び前記指令値応答周波数の各設定値を算出する応答周波数算出部と、
前記閉ループ応答定常ゲイン、前記指令値応答定常ゲイン、前記閉ループ応答周波数及び前記指令値応答周波数の設定値を用いて、前記フィードバック部の制御部の伝達関数の各種係数を算出する係数算出演算部とを具備し、
前記応答周波数算出部及び前記定常ゲイン算出部の少なくとも一方において、前記制御装置状態に対して個別設定値を算出するとともに、前記個別設定値の中の最大値を算出し、算出される前記最大値の変化量が所定の値を超えないように制限して、前記係数算出演算部に入力することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項９】
前記制御装置状態は、電流指令値、モータ電流、モータ角速度、モータ角加速度及びモータ温度の内の少なくとも１つである請求項１乃至８のいずれかに記載のモータ制御装置。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれかに記載のモータ制御装置が搭載され、前記制御装置状態は、電流指令値、モータ電流、モータ角速度、モータ角加速度、モータ温度、操舵トルク、操舵角、操舵角速度及び車速の内の少なくとも１つである電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、操舵指令となる電流指令値に基づいてフィードバック機構を介してモータに流れるモータ電流を制御するモータ制御装置に関し、特にフィードバック機構の特性をリアルタイムで変更できるモータ制御装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  車両の操舵系をモータの回転力でアシスト制御する電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）は、モータの駆動力で減速機を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に操舵補助力（アシスト力）を付与するようになっている。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、操舵補助力のトルクを正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、電流指令値とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にＰＷＭ（パルス幅変調）制御のデューティの調整で行っている。【０００３】  電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図１に示して説明すると、ハンドル１のコラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）２は減速ギア３、ユニバーサルジョイント４ａ及び４ｂ、ピニオンラック機構５、タイロッド６ａ，６ｂを経て、更にハブユニット７ａ，７ｂを介して操向車輪８Ｌ，８Ｒに連結されている。また、コラム軸２には、ハンドル１の操舵トルクを検出するトルクセンサ１０及び操舵角θを検出する舵角センサ１４が設けられており、ハンドル１の操舵力を補助するモータ２０が減速ギア３を介してコラム軸２に連結されている。電動パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット（ＥＣＵ）３０には、バッテリ１３から電力が供給されると共に、イグニションキー１１を経てイグニションキー（ＩＧ）信号が入力される。コントロールユニット３０は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｓと車速センサ１２で検出された車速Ｖｓとに基づいてアシスト（操舵補助）指令の電流指令値の演算を行い、電流指令値に補償等を施した電圧制御指令値Ｖｒｅｆによって、ＥＰＳ用モータ２０に供給する電流を制御する。【０００４】  なお、舵角センサ１４は必須のものではなく、配設されていなくても良く、また、モータ２０に連結されたレゾルバ等の回転センサから操舵角を取得することも可能である。【０００５】  コントロールユニット３０には、車両の各種情報を授受するＣＡＮ（Controller  Area  Network）１００が接続されており、車速ＶｓはＣＡＮ１００から受信することも可能である。また、コントロールユニット３０には、ＣＡＮ１００以外の通信、アナログ／ディジタル信号、電波等を授受する非ＣＡＮ１０１も接続可能である。【０００６】  コントロールユニット３０は主としてＭＣＵ（ＣＰＵ、ＭＰＵ等も含む）で構成されるが、そのＭＣＵ内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと図２のようになる。【０００７】  図２を参照してコントロールユニット３０の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｓ及び車速センサ１２で検出された（若しくはＣＡＮ１００からの）車速Ｖｓは、電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算する電流指令値演算部３１に入力される。電流指令値演算部３１は、入力された操舵トルクＴｓ及び車速Ｖｓに基づいてアシストマップ等を用いて、モータ２０に供給するモータ電流の制御目標値である電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算する。電流指令値Ｉｒｅｆ１は加算部３２Ａを経て電流制限部３３に入力され、最大電流を制限された電流指令値Ｉｒｅｆｍが減算部３２Ｂに入力され、フィードバックされているモータ電流値Ｉｍとの偏差Ｉ（＝Ｉｒｅｆｍ−Ｉｍ）が演算され、その偏差Ｉが操舵動作の特性改善のためのＰＩ（比例積分）制御部３５に入力される。ＰＩ制御部３５で特性改善された電圧制御指令値ＶｒｅｆがＰＷＭ制御部３６に入力され、更に駆動部としてのインバータ３７を介してモータ２０がＰＷＭ駆動される。モータ２０のモータ電流値Ｉｍはモータ電流検出器３８で検出され、減算部３２Ｂにフィードバックされる。インバータ３７は駆動素子としてＦＥＴが用いられ、ＦＥＴのブリッジ回路で構成されている。【０００８】  加算部３２Ａには補償信号生成部３４からの補償信号ＣＭが加算されており、補償信号ＣＭの加算によって操舵システム系の特性補償を行い、収れん性や慣性特性等を改善するようになっている。補償信号生成部３４は、セルフアライニングトルク（ＳＡＴ）３４−３と慣性３４−２を加算部３４−４で加算し、その加算結果に更に収れん性３４−１を加算部３４−５で加算し、加算部３４−５の加算結果を補償信号ＣＭとしている。【０００９】  このような電動パワーステリング装置においては、車両と運転者の操舵との一体感を向上させるために、電流制御系の応答性を高く設定することが望まれる一方で、センサから取得した操舵トルクやモータ電流検出値に含まれる検出ノイズに起因する音・振動を低減するため、ノイズ耐性を高くすることが望まれる。しかし一般に、電流制御系の応答性を高くするとノイズ耐性は低下してしまうため、この２つを両立させることは困難である。【００１０】  これを解決する手段として、例えば２自由度制御が利用されている。２自由度制御は、ロバスト安定性や外乱除去特性等のフィードバック特性と目標値に対する出力応答特性（目標値応答特性）の２つの制御特性を独立に設定できる制御系であり、フィードバック制御要素とフィードフォワード制御要素の２つの要素から構成され、フィードバック特性は前者の要素により、目標値応答特性は後者の要素により設定される。電動パワーステアリング装置への２自由度制御の応用では、電流指令値からモータ電流値までの目標値応答特性とフィードバック機構でのフィードバック特性を個別に設定することが可能である。この目標値応答特性とフィードバック特性は共に応答性とノイズ耐性に影響があるが、特に目標値応答特性は応答性に、フィードバック特性はノイズ耐性に大きく寄与するため、これらの特性を個別に設定することで、相反する性能を両立させることを可能としている。【００１１】  この２自由度制御を利用した制御手法が、例えば特許第５０３４６３３号公報（特許文献１）で提案されている。特許文献１では、フィードフォワード制御要素及びフィードバック制御要素として使用する制御器の係数に演算時間遅れを考慮し、かつ閉ループ内の制御器（フィードバック制御要素）を２次以上で構成することで、応答性とノイズ耐性を高度に両立している。【００１２】  しかしながら、制御器の性能に対する要求は年々高度化しており、特許文献１のように高度に応答性とノイズ耐性を両立しても、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の状態によっては求められる性能が変化するため、対応が不��分となる場合がある。例えば、過半の車速領域では、ノイズ性能よりも微小な操舵に対しても車両が追従することが望まれる。従って、応答性を上げるべく目標値応答特性での応答周波数（指令値応答周波数）及びフィードバック特性での応答周波数（閉ループ応答周波数）は共に高めに設定することが望ましい。一方で、停車ないしクリープ走行中などの極低車速時は、前記の検出ノイズによる音・振動に対する感度が上がり、特に保舵時は顕著に感じられるため、ノイズ耐性を向上させる必要があり、閉ループ応答周波数を低く設定することが望ましく、車速状態で求められる性能がトレードオフの関係となっている。特許文献１において、ＥＰＳの状態の１つであるモータ角速度に基づいてフィードバック特性のゲインを調整する機能を追加した制御手法が提案されているが、より高い自由度で、ＥＰＳの状態によって特性を変更可能とする制御器を構成することが必要とされている。【００１３】  制御器の特性をＥＰＳの状態に合わせて変更する手法としては、例えば特許第５５４８６４５号公報（特許文献２）で提案されている手法がある。特許文献２では、車両状態又は操舵状態に応じて補正ゲインを決定し、ｄ軸電流制御器のＰ（比例）ゲイン及びＩ（積分）ゲインを補正することで、制御器の特性をＥＰＳの状態に合わせて変更している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特許第５０３４６３３号公報
【特許文献２】特許第５５４８６４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】  しかし、一般的にＥＰＳの性能評価は、周波数領域で行われることが多い。これは、評価の主な指標（音・振動・応答性等）が振幅や周波数で解析され、かつ共振周波数や動作周期等と関連することが多いことによる。このことから、各制御ゲインも制御器の周波数特性を指標に設計される。このため、特許文献２のような制御ゲインを直接補正する手法では、設計時に制御ゲインの変化に対する周波数特性の変化を確認しながら設計を進める必要があり、かつ制御ゲインを同時に複数調整するため、設計が難しく、時間を要する。また、制御ゲインの設定から制御器がどのような周波数特性を持つかが分かりにくく、製品の納入先でのチューニングも非常に困難となる。さらに、制御ゲインの変化量と応答周波数の変化量が一致するとは限らず、所望の特性を作り出せない可能性がある。【００１６】  本発明は上述のような事情よりなされたものであり、応答性とノイズ耐性をある程度両立する制御器と制御ゲインを状態に合わせて変更する機構を設けることで、より高度に両立可能な制御器を構成する手法は提案されている。しかし、例えば２自由度のように複数の制御ゲインが絡んで性能を左右する複雑な制御器を、ＥＰＳの各状態に合わせて制御ゲインを調整し、かつ別次元の周波数特性で評価することは非常に困難であり、所望の性能を達成することができない可能性がある。【００１７】  そこで、本発明の目的は、状態に合わせて「制御ゲインを設定→周波数特性が変化」では無く、状態に合わせて「周波数特性を設定→制御ゲインは自動で調整」という従来と逆の調整手法を持つ機能を設けることで、より簡単に、より高精度に、所望の性能を達成するモータ制御装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、車両の操舵系に操舵補助力を付与するモータの電流指令値を演算する電流指令値演算部と、前記電流指令値を基準にフィードバック機構を介して前記モータに流れるモータ電流を制御するフィードバック部を備えるモータ制御装置に関し、本発明の上記目的は、前記モータ制御装置の少なくとも１つの状態を検出し、制御装置状態として出力する制御装置状態検出部と、前記制御装置状態に応じて、前記フィードバック部の閉ループ応答特性の設定をリアルタイムで変更する特性変更部とを備え、前記特性変更部は、前記閉ループ応答特性の設定として定常ゲイン及び応答周波数を使用し、前記制御装置状態に応じて前記定常ゲインの設定値を算出する定常ゲイン算出部と、前記制御装置状態に応じて前記応答周波数の設定値を算出する応答周波数算出部と、前記定常ゲイン及び前記応答周波数の設定値を用いて、前記フィードバック部の制御部の伝達関数の各種係数を算出する係数算出演算部とを具備し、更に、前記応答周波数算出部及び前記定常ゲイン算出部の少なくとも一方において、前記制御装置状態に対して個別設定値を算出するとともに、前記制御装置状態における設定優先度を算出する優先度決定部を具備し、前記個別設定値及び前記設定優先度に応じて最終設定値を算出し、前記係数算出演算部に入力することにより、若しくは、算出される前記最終設定値の変化量が所定の値を超えないように制限して、前記係数算出演算部に入力することにより、又は、前記応答周波数算出部及び前記定常ゲイン算出部の少なくとも一方において、前記制御装置状態に対して個別設定値を算出するとともに、前記個別設定値の中の最大値を前記係数算出演算部に入力することにより、若しくは、前記個別設定値の中の最大値を算出し、算出される前記最大値の変化量が所定の値を超えないように制限して、前記係数算出演算部に入力することにより達成される。
【００１９】
本発明の上記目的は、前記モータ制御装置の少なくとも１つの状態を検出し、制御装置状態として出力する制御装置状態検出部と、前記制御装置状態に応じて、２自由度制御構成で構成される前記フィードバック部の閉ループ応答特性及び指令値応答特性の設定をリアルタイムで変更する特性変更部とを備え、前記特性変更部は、前記閉ループ応答特性の設定として閉ループ応答定常ゲイン及び閉ループ応答周波数を使用し、前記指令値応答特性の設定として指令値応答定常ゲイン及び指令値応答周波数を使用し、前記制御装置状態に応じて前記閉ループ応答定常ゲイン及び前記指令値応答定常ゲインの各設定値を算出する定常ゲイン算出部と、前記制御装置状態に応じて前記閉ループ応答周波数及び前記指令値応答周波数の各設定値を算出する応答周波数算出部と、前記閉ループ応答定常ゲイン、前記指令値応答定常ゲイン、前記閉ループ応答周波数及び前記指令値応答周波数の設定値を用いて、前記フィードバック部の制御部の伝達関数の各種係数を算出する係数算出演算部とを具備し、更に、前記応答周波数算出部及び前記定常ゲイン算出部の少なくとも一方において、前記制御装置状態に対して個別設定値を算出するとともに、前記制御装置状態における設定優先度を算出する優先度決定部を具備し、前記個別設定値及び前記設定優先度に応じて最終設定値を算出し、前記係数算出演算部に入力することにより、若しくは、算出される前記最終設定値の変化量が所定の値を超えないように制限して、前記係数算出演算部に入力することにより、又は、前記応答周波数算出部及び前記定常ゲイン算出部の少なくとも一方において、前記制御装置状態に対して個別設定値を算出するとともに、前記個別設定値の中の最大値を前記係数算出演算部に入力することにより、若しくは、前記個別設定値の中の最大値を算出し、算出される前記最大値の変化量が所定の値を超えないように制限して、前記係数算出演算部に入力することにより達成される。更に、本発明の上記目的は、前記制御装置状態は、電流指令値、モータ電流、モータ角速度、モータ角加速度及びモータ温度の内の少なくとも１つであることにより、より効果的に達成される。
【００２０】  上記モータ制御装置を電動パワーステアリング装置に搭載し、前記制御装置状態を電流指令値、モータ電流、モータ角速度、モータ角加速度、モータ温度、操舵トルク、操舵角、操舵角速度及び車速の内の少なくとも１つとすることにより、より簡単で、より高精度に制御可能な電動パワーステアリング装置を達成することができる。
【発明の効果】
【００２１】  本発明のモータ制御装置によれば、フィードバック機構の特性を制御装置の状態に応じて変更することにより、応答性とノイズ耐性を柔軟に両立させることができる。さらに、制御装置の状態に応じた応答周波数及び定常ゲインの設計を可能とすることにより、所望の特性を設計することができる。【００２２】  さらに、本発明に係るモータ制御装置を搭載した電動パワーステアリング装置によれば、適切なアシストによりスムーズなハンドリングを可能することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】電動パワーステアリング装置の概要を示す構成図である。
【図２】電動パワーステアリング装置のコントロールユニット（ＥＣＵ）の構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明の構成例（第１実施形態）を示すブロック図である。
【図４】第１実施形態の特性変更部の構成例を示すブロック図である。
【図５】モータ角速度に対する個別応答周波数マップの例を示す特性図である。
【図６】操舵トルクに対する個別応答周波数マップの例を示す特性図である。
【図７】車速に対する個別応答周波数マップの例を示す特性図である。
【図８】応答周波数及びゲインの変更による応答特性（振幅特性）の変化の例を示す特性図である。
【図９】モータ角速度に対する個別ゲインマップの例を示す特性図である。
【図１０】操舵トルクに対する個別ゲインマップの例を示す特性図である。
【図１１】第１実施形態の伝達関数を示すブロック図である。
【図１２】本発明の動作例（第１実施形態）を示すフローチャートである。
【図１３】操舵角に対する個別応答周波数マップの例を示す特性図である。
【図１４】モータ電流に対する個別応答周波数マップの例を示す特性図である。
【図１５】モータ温度に対する個別応答周波数マップの例を示す特性図である。
【図１６】本発明の構成例（第２実施形態）の特性変更部の構成例を示すブロック図である。
【図１７】本発明の構成例（第３実施形態）の特性変更部の構成例を示すブロック図である。
【図１８】本発明の動作例（第３実施形態）を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】  本発明では、電流指令値からモータ電流値までの特性（指令値応答特性）と、モータ電流のフィードバック制御を行っているフィードバック機構の特性（閉ループ応答特性）を、車速やモータ角速度等の制御装置の状態（制御装置状態）に応じて変更する。具体的には、指令値応答特性及び閉ループ応答特性それぞれの応答周波数及び定常ゲインを、制御装置状態検出部が検出した制御装置状態より算出する。このように、２つの特性（指令値応答特性、閉ループ応答特性）を個別に制御することにより応答性とノイズ耐性を両立させることができ、さらに制御装置状態に応じて特性を自動的に変更することにより、適切な制御ができる。
【００２５】  応答周波数及び定常ゲインの算出に当たり、各制御装置状態と応答周波数及び定常ゲインの関係をそれぞれ定義したマップを予め用意し、そのマップを使用して算出する。よって、装置の設計或いは事前調整においてマップを調整することにより、各特性の応答周波数及び定常ゲインを直接調整することができるので、所望の特性を設定することができる。なお、マップではなく関数等を使用して、各制御装置状態と応答周波数及び定常ゲインの関係をそれぞれ定義しても良い。
【００２６】  算出された応答周波数及び定常ゲインから、フィードバック部の制御部の伝達関数の係数が自動的に算出される。
【００２７】  以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００２８】  図３は本発明の実施形態の構成例（第１実施形態）を図２に対応させて示しており、同一構成には同一符号を付して説明は省略する。
【００２９】  本構成例では、フィードバック機構内のＰＩ制御部に替わってフィードバック制御部６０が設けられ、電流指令値演算部３１とフィードバック機構の間には応答制御部５０が介挿されており、フィードバック制御部６０及び応答制御部５０それぞれの伝達関数の係数を設定する特性変更部４０が追加されている。また、本構成例では制御装置状態としてモータ角速度、操舵トルク及び車速を使用しており、モータ角速度を算出するために、モータの回転角θｒを検出する回転センサ７１と、回転角θｒからモータ角速度ωを算出するモータ角速度演算部７２が追加されている。この回転センサ７１並びに図１に示されている操舵トルク検出のためのトルクセンサ１０及び車速検出のための車速センサ１２が制御装置状態検出部として機能する。また、応答制御部５０、フィードバック制御部６０、ＰＷＭ制御部３６、インバータ３７及びモータ電流検出器３８よりフィードバック部９が構成される。
【００３０】  特性変更部４０はモータ角速度ω、操舵トルクＴｓ及び車速Ｖｓを制御装置状態として入力し、応答制御部５０の伝達関数Ｃ１（ｓ）（ｓはラプラス演算子）の係数及びフィードバック制御部６０の伝達関数Ｃ２（ｓ）の係数を算出する。
【００３１】  特性変更部４０の構成例を図４に示す。特性変更部４０は応答周波数算出部４１、定常ゲイン算出部４２及び係数算出演算部４３を備えている。応答周波数算出部４１は、制御装置状態としてモータ角速度ω、操舵トルクＴｓ及び車速Ｖｓを入力し、指令値応答特性の応答周波数（指令値応答周波数）Ｆｒ及び閉ループ応答特性の応答周波数（閉ループ応答周波数）Ｆｆを算出する。定常ゲイン算出部４２は、制御装置状態としてモータ角速度ω及び操舵トルクＴｓ入力し、指令値応答特性の定常ゲイン（指令値応答定常ゲイン）ＳＧｒ及び閉ループ応答特性の定常ゲイン（閉ループ応答定常ゲイン）ＳＧｆを算出する。係数算出演算部４３は、指令値応答周波数Ｆｒ、閉ループ応答周波数Ｆｆ、指令値応答定常ゲインＳＧｒ及び閉ループ応答定常ゲインＳＧｆを用いて、応答制御部５０の伝達関数Ｃ１（ｓ）の係数及びフィードバック制御部６０の伝達関数Ｃ２（ｓ）の係数を算出する。
【００３２】  応答周波数算出部４１は、図４に示されるように、応答周波数算出部４１に入力される制御装置状態の数だけ備えられている個別応答周波数算出部４１１，４１２，４１３と、閉ループ応答周波数Ｆｆ及び指令値応答周波数Ｆｒをそれぞれ選択決定する最大値選択部４１４，４１５を備えている。個別応答周波数算出部４１１はモータ角速度ωを入力し、個別応答周波数算出部４１２は操舵トルクＴｓを入力し、個別応答周波数算出部４１３は車速Ｖｓを入力し、入力された各制御装置状態に対する閉ループ応答周波数（以下、「閉ループ個別応答周波数」とする）及び指令値応答周波数（以下、「指令値個別応答周波数」とする）を、マップ（以下、「個別応答周波数マップ」とする）を使用して算出する。なお、閉ループ個別応答周波数及び指令値個別応答周波数を纏めて個別応答周波数とする。最大値選択部４１４は、個別応答周波数算出部４１１、４１２及び４１３で算出された閉ループ個別応答周波数の中の最大値を閉ループ応答周波数Ｆｆとして出力する。最大値選択部４１５は、個別応答周波数算出部４１１、４１２及び４１３で算出された指令値個別応答周波数の中の最大値を指令値応答周波数Ｆｒとして出力する。
【００３３】  ここで、個別応答周波数マップについて説明する。
【００３４】  モータ角速度、操舵トルク及び車速に対する個別応答周波数マップの例を図５、図６及び図７にそれぞれ示す。
【００３５】  図５〜図７に示されるように、個別応答周波数マップは、制御装置状態の変化に対する個別応答周波数の変化の割合が急に変わる変化点が２つあり、制御装置状態の値が小さい方の変化点の制御装置状態の値（以下、「第１境界値」とする）以下では個別応答周波数は所定の固定値（以下、「第１固定値」とする）となっており、もう一方の変化点の制御装置状態の値（以下、「第２境界値」とする）以上では個別応答周波数は別の固定値（以下、「第２固定値」とする）となっている。そして、第１境界値と第２境界値の間では、個別応答周波数は２つの変化点を線形補間した値となっている。なお、変化点は３つ以上あっても良く、変化点間の補間も線形補間ではなく、２次以上の曲線等での補間でも良い。
【００３６】  次に、各制御装置状態に対する個別応答周波数マップの例について説明する。
【００３７】  まずはモータ角速度に対する個別応答周波数マップについて説明する。モータ角速度が遅い場合、センサから取得される操舵トルクやモータ電流検出値に含まれる検出ノイズ等からの振動を運転者は感じやすいが、モータ角速度が速い場合は、緊急回避や駐車操作等での操舵や外部環境に意識が向いており、前記のような振動は意識されにくい傾向にある。よって、個別応答周波数は、図５に示されるように、低速操舵時は小さく、高速操舵時には大きく設定される。
【００３８】  操舵トルクについては、操舵トルクが大きくなるほどＥＰＳ内に設けられているゴムブッシュやギアの隙間等、振動を低減・吸収する機構の効果が低くなり、ＥＰＳ全体の剛性が上がっていく。このため、通常時には隠れていた振動が伝わりやすくなってしまう。よって、個別応答周波数は、図６に示されるように、操舵トルクが大きくなるほど小さく設定される。
【００３９】  車速については、車速が遅い場合、モータ角速度の場合と同様に、前記検出ノイズ等による振動を感じやすい傾向にあるが、車速が速くなるほど微小操舵に対しても車両が遅れなく反応・追従することを求められ、かつ前記のような振動はロードノイズ等にまぎれて感じにくくなる。よって、個別応答周波数は、図７に示されるように、低車速時には小さく、高車速時には大きく設定される。
【００４０】  定常ゲイン算出部４２は、図４に示されるように、定常ゲイン算出部４２に入力される制御装置状態の数だけ備えられている個別ゲイン算出部４２１，４２２と、閉ループ応答定常ゲインＳＧｆ及び指令値応答定常ゲインＳＧｒをそれぞれ選択決定する最大値選択部４２３，４２４を備えている。個別ゲイン算出部４２１はモータ角速度ωを入力し、個別ゲイン算出部４２２は操舵トルクＴｓを入力し、入力された各制御装置状態に対する閉ループ応答定常ゲイン（以下、「閉ループ個別ゲイン」とする）及び指令値応答定常ゲイン（以下、「指令値個別ゲイン」とする）を、マップ（以下、「個別ゲインマップ」とする）を使用して算出する。なお、閉ループ個別ゲイン及び指令値個別ゲインを纏めて個別ゲインとする。最大値選択部４２３は、個別ゲイン算出部４２１及び４２２で算出された閉ループ個別ゲインの中の最大値を閉ループ応答定常ゲインＳＧｆとして出力する。最大値選択部４２４は、個別ゲイン算出部４２１及び４２２で算出された指令値個別ゲインの中の最大値を指令値応答定常ゲインＳＧｒとして出力する。
【００４１】  定常ゲイン算出部４２は指令値応答特性及び閉ループ応答特性の定常ゲインを調整する。前述のように、ノイズ耐性についてはフィードバック特性である閉ループ応答特性が大きく寄与するが、電流指令値に含まれるノイズや制御部の出力がモータに印加されるまでにのる外乱（図１１での外乱ｄ）については、指令値応答特性が大きく寄与する。目標値応答特性である指令値応答特性は、前述のように、応答性に大きく寄与するため、これらのノイズに対しては、２自由度制御であっても、応答性とノイズ耐性がトレードオフの関係となっている。また、低周波領域に含まれるノイズも、両特性の応答周波数（閉ループ応答周波数、指令値応答周波数）を下げるだけでは抑制が困難な場合がある。そこで、両特性の定常ゲインを下げることで、全周波数帯域の応答性を調整し、前記ノイズによる振動を抑制する。つまり、図８に示されるように、高周波領域のノイズに対しては破線で示される特性のように応答周波数を変更することにより低減を図り、低周波領域のノイズに対しては一点鎖線で示される特性のように定常ゲインを変更することにより低減を図る。
【００４２】  ここで、個別ゲインマップについて説明する。
【００４３】  モータ角速度及び操舵トルクに対する個別ゲインマップの例を図９及び図１０にそれぞれ示す。
【００４４】  図９及び図１０に示されるように、個別ゲインマップは、個別応答周波数マップと同様に、制御装置状態の変化に対する個別ゲインの変化の割合が急に変わる変化点が２つあり、制御装置状態の値が小さい方の変化点の制御装置状態の値（以下、「第３境界値」とする）以下では個別ゲインは所定の固定値（以下、「第３固定値」とする）となっており、もう一方の変化点の制御装置状態の値（以下、「第４境界値」とする）以上では個別ゲインは別の固定値（以下、「第４固定値」とする）となっている。そして、第３境界値と第４境界値の間では、個別ゲインは２つの変化点を線形補間した値となっている。なお、個別応答周波数マップの場合と同様に、変化点は３つ以上あっても良く、変化点間の補間も線形補間ではなく、２次以上の曲線等での補間でも良い。
【００４５】  次に、各制御装置状態に対する個別ゲインマップの例について説明する。
【００４６】  まずはモータ角速度に対する個別ゲインマップについて説明する。モータ角速度については、保舵中や極低速操舵中は応答性よりも電流指令値に含まれるノイズ等による振動を感じやすい傾向にあるため、ノイズ耐性が重視される。よって、モータ角速度が遅い領域では、図９に示されるように、個別ゲインは小さく設定される。
【００４７】  操舵トルクについては、操舵トルクはセンサにより取得されるため、検出ノイズが含まれている。そのため、操舵トルクが小さく検出ノイズの影響が大きくなっている領域では、図１０に示されるように、個別ゲインは小さく設定される。
【００４８】  係数算出演算部４３は、図４に示されるように、閉ループ応答周波数Ｆｆ及び閉ループ応答定常ゲインＳＧｆを用いてフィードバック制御部６０の伝達関数Ｃ２（ｓ）の係数を算出するフィードバック制御係数算出部４３１と、指令値応答周波数Ｆｒ、閉ループ応答周波数Ｆｆ、指令値応答定常ゲインＳＧｒ及び閉ループ応答定常ゲインＳＧｆを用いて応答制御部５０の伝達関数Ｃ１（ｓ）の係数を算出する応答制御係数算出部４３２を備える。
【００４９】  ここで、フィードバック制御部６０の伝達関数Ｃ２（ｓ）の係数及び応答制御部５０の伝達関数Ｃ１（ｓ）の係数の算出について説明する。
【００５０】  まず、フィードバック制御部６０の伝達関数Ｃ２（ｓ）の係数の算出について説明する。
【００５１】  フィードバック制御部６０を含むフィードバック機構の特性（閉ループ応答特性）の伝達関数（以下、「閉ループ伝達関数」とする）ＧＬ（ｓ）を下記数１のように１次の伝達関数で設定する。
【００５２】
【数１】
0006519650.tif 000002
Ｔ１は時定数であり、下記数２のように、応答周波数算出部４１が算出する閉ループ応答周波数Ｆｆの逆数と一致する。
【００５３】
【数２】
0006519650.tif 000003
閉ループ応答定常ゲインＳＧｆは定常ゲイン算出部４２が算出する。
【００５４】  これに対して、モータの伝達関数ＰＭ（ｓ）は、インダクタンスをＬ、内部抵抗をＲとすると、下記数３で表わされる。
【００５５】
【数３】
0006519650.tif 000004
そして、モータの特性を打ち消し、フィードバック機構を閉ループ応答特性で制御するために、フィードバック制御部６０の伝達関数Ｃ２（ｓ）を下記数４のように設定する。
【００５６】
【数４】
0006519650.tif 000005
図１１に示されるように、フィードバック制御部６０の伝達関数Ｃ２（ｓ）とモータの伝達関数ＰＭ（ｓ）から導き出される閉ループ伝達関数Ｇ’Ｌ（ｓ）は下記数５で表わされる。
【００５７】
【数５】
0006519650.tif 000006
よって、ＧＬ（ｓ）＝Ｇ’Ｌ（ｓ）として、伝達関数Ｃ２（ｓ）の係数ｗ０、ｗ１を算出すると、下記数６のようになる。
【００５８】
【数６】
0006519650.tif 000007
インダクタンスＬ及び内部抵抗Ｒを予め設定しておけば、数６より、閉ループ応答周波数Ｆｆ及び閉ループ応答定常ゲインＳＧｆを用いてフィードバック制御部６０の伝達関数Ｃ２（ｓ）を設定することができる。
【００５９】  ところで、一般的なＰＩ制御の伝達関数ＣＰＩ（ｓ）は下記数７で表わすことができる。
【００６０】
【数７】
0006519650.tif 000008
このように、伝達関数ＣＰＩ（ｓ）は伝達関数Ｃ２（ｓ）と分子、分母共に次数が一致していることから、閉ループ伝達関数を1次とした場合のフィードバック制御部の設計は、ＰＩ制御に近い特性を持つ制御部を閉ループ応答周波数から設計していることを示している。また、伝達関数ＣＰＩ（ｓ）より閉ループ伝達関数を求めると、下記数８のようになる。
【００６１】
【数８】
0006519650.tif 000009
数８よりＰＩ制御を用いて制御部を構成した場合、ＫｐとＴ１が複雑に絡んでおり、Ｋｐ及びＴ１を用いて設定される閉ループ応答周波数を推測するのは困難である。また、閉ループ伝達関数にインダクタンスＬ及び内部抵抗Ｒも含まれており、モータの特性も閉ループ応答周波数に影響を及ぼすので、閉ループ周波数特性を一定に保つためには、モータの特性が変わる毎に制御部の再設計が必要となる。本構成例では、閉ループ伝達関数は数１及び数２のように閉ループ応答周波数と閉ループ応答定常ゲインから設定されているので、上記の問題点は解消される。
【００６２】  フィードバック制御係数算出部４３１は、係数ｗ０及びｗ１を制御係数ＰＲｆとして出力する。
【００６３】  次に応答制御部５０の伝達関数Ｃ１（ｓ）の係数の算出について説明する。
【００６４】  電流指令値からモータ電流値までの特性（指令値応答特性）の伝達関数（以下、「指令値伝達関数」とする）ＧＲ（ｓ）を下記数９のように１次の伝達関数で設定する。
【００６５】
【数９】
0006519650.tif 000010
Ｔ２は時定数であり、下記数１０のように、応答周波数算出部４１が算出する指令値応答周波数Ｆｒの逆数と一致する。
【００６６】
【数１０】
0006519650.tif 000011
指令値応答定常ゲインＳＧｒは定常ゲイン算出部４２が算出する。
【００６７】  これに対して、図１１に示されるように、応答制御部５０の伝達関数Ｃ１（ｓ）と閉ループ伝達関数ＧＬ（ｓ）（＝Ｇ’Ｌ（ｓ））から導き出される指令値伝達関数Ｇ’Ｒ（ｓ）は下記数１１で表わされる。
【００６８】
【数１１】
0006519650.tif 000012
伝達関数Ｃ１（ｓ）は、閉ループ応答特性を消去し、指令値応答を指令値応答特性で制御するために、ＧＲ（ｓ）＝Ｇ’Ｒ（ｓ）として、下記数１２のように設定する。
【００６９】
【数１２】
0006519650.tif 000013
よって、数１２より、指令値応答周波数Ｆｒ（＝１／Ｔ２）、閉ループ応答周波数Ｆｆ（＝１／Ｔ１）、指令値応答定常ゲインＳＧｒ及び閉ループ応答定常ゲインＳＧｆを用いて応答制御部５０の伝達関数Ｃ１（ｓ）を設定することができる。
【００７０】  応答制御係数算出部４３２は、Ｔ１、Ｔ２及びＳＧｒ／ＳＧｆを制御係数ＰＲｒとして出力する。
【００７１】  応答制御部５０は、特性変更部４０から出力される制御係数ＰＲｒに基づいて設定される伝達関数Ｃ１（ｓ）を用いて、電流指令値Ｉｒｅｆ１から制御電流指令値Ｉｒｅｆｃを算出する。
【００７２】  フィードバック制御部６０は、特性変更部４０から出力される制御係数ＰＲｆに基づいて設定される伝達関数Ｃ２（ｓ）を用いて、制御電流指令値Ｉｒｅｆｃとフィードバックされるモータ電流値Ｉｍとの偏差Ｉｃ（＝Ｉｒｅｆｃ−Ｉｍ）から電圧制御指令値Ｖｒｅｆｃを算出する。
【００７３】  このような構成において、その動作例を図１２のフローチャートを参照して説明する。
【００７４】  動作が開始すると、回転センサ７１、トルクセンサ１０及び車速センサ１２がそれぞれモータ２０の回転角θｒ、操舵トルクＴｓ及び車速Ｖｓを検出する（ステップＳ１）。回転角θｒはモータ角速度演算部７２に入力され、モータ角速度演算部７２は回転角θｒを微分することによりモータ角速度ωを算出する（ステップＳ２）。
【００７５】  操舵トルクＴｓ及び車速Ｖｓは電流指令値演算部３１及び特性変更部４０に入力され、モータ角速度ωは特性変更部４０に入力される。
【００７６】  特性変更部４０では、モータ角速度ωは応答周波数算出部４１の個別応答周波数算出部４１１及び定常ゲイン算出部４２の個別ゲイン算出部４２１に入力され、操舵トルクＴｓは応答周波数算出部４１の個別応答周波数算出部４１２及び定常ゲイン算出部４２の個別ゲイン算出部４２２に入力され、車速Ｖｓは応答周波数算出部４１の個別応答周波数算出部４１３に入力される。
【００７７】  個別応答周波数算出部４１１は、図５に示される個別応答周波数マップを使用して、閉ループ個別応答周波数Ｆｆ１及び指令値個別応答周波数Ｆｒ１を算出する。同様に、個別応答周波数算出部４１２及び４１３も、図６及び図７に示される個別応答周波数マップを使用して、それぞれ閉ループ個別応答周波数Ｆｆ２及び指令値個別応答周波数Ｆｒ２並びに閉ループ個別応答周波数Ｆｆ３及び指令値個別応答周波数Ｆｒ３を算出する（ステップＳ３）。
【００７８】  閉ループ個別応答周波数Ｆｆ１、Ｆｆ２及びＦｆ３は応答周波数算出部４１の最大値選択部４１４に入力され、最大値選択部４１４は、閉ループ個別応答周波数Ｆｆ１、Ｆｆ２及びＦｆ３の中の最大値を閉ループ応答周波数Ｆｆとして算出する（ステップＳ４）。
【００７９】  同様に、指令値個別応答周波数Ｆｒ１、Ｆｒ２及びＦｒ３は応答周波数算出部４１の最大値選択部４１５に入力され、最大値選択部４１５は、指令値個別応答周波数Ｆｒ１、Ｆｒ２及びＦｒ３の中の最大値を指令値応答周波数Ｆｒとして算出する（ステップＳ５）。
【００８０】  個別ゲイン算出部４２１は、図９に示される個別ゲインマップを使用して、閉ループ個別ゲインＳＧｆ１及び指令値個別ゲインＳＧｒ１を算出する。同様に、個別ゲイン算出部４２２は、図１０に示される個別ゲインマップを使用して、閉ループ個別ゲインＳＧｆ２及び指令値個別ゲインＳＧｒ２を算出する（ステップＳ６）。
【００８１】  閉ループ個別ゲインＳＧｆ１及びＳＧｆ２は定常ゲイン算出部４２の最大値選択部４２３に入力され、最大値選択部４２３は、閉ループ個別ゲインＳＧｆ１及びＳＧｆ２の中の最大値を閉ループ応答定常ゲインＳＧｆとして算出する（ステップＳ７）。
【００８２】  同様に、指令値個別ゲインＳＧｒ１及びＳＧｒ２は定常ゲイン算出部４２の最大値選択部４２４に入力され、最大値選択部４２４は、指令値個別ゲインＳＧｒ１及びＳＧｒ２の中の最大値を指令値応答定常ゲインＳＧｒとして算出する（ステップＳ８）。
【００８３】  閉ループ応答周波数Ｆｆ及び閉ループ応答定常ゲインＳＧｆは係数算出演算部４３のフィードバック制御係数算出部４３１及び応答制御係数算出部４３２に入力される。指令値応答周波数Ｆｒ及び指令値応答定常ゲインＳＧｒは係数算出演算部４３の応答制御係数算出部４３２に入力される。
【００８４】  フィードバック制御係数算出部４３１は、閉ループ応答周波数Ｆｆ及び閉ループゲインＳＧｆを用いて、数６より係数ｗ０、ｗ１を算出し、制御係数ＰＲｆとして出力する（ステップＳ９）。
【００８５】  応答制御係数算出部４３２は、閉ループ応答周波数Ｆｆ、閉ループ応答定常ゲインＳＧｆ、指令値応答周波数Ｆｒ及び指令値応答定常ゲインＳＧｒを用いて、数２、数１０より時定数Ｔ１及びＴ２を算出し、ＳＧｒ／ＳＧｆの演算結果と共に、制御係数ＰＲｒとして出力する（ステップＳ１０）。
【００８６】  操舵トルクＴｓ及び車速Ｖｓを入力した電流指令値演算部３１は電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算し、応答制御部５０に出力する（ステップＳ１１）。
【００８７】  応答制御部５０は、応答制御係数算出部４３２から出力された制御係数ＰＲｒを用いて数１２の伝達関数Ｃ１（ｓ）を設定し、設定した伝達関数Ｃ１（ｓ）を用いて、電流指令値Ｉｒｅｆ１から制御電流指令値Ｉｒｅｆｃを算出する（ステップＳ１２）。
【００８８】  制御電流指令値Ｉｒｅｆｃは減算部３２Ｂに入力され、モータ電流検出器３８で検出されフィードバックされたモータ電流値Ｉｍとの偏差Ｉｃが演算され、偏差Ｉｃはフィードバック制御部６０に入力される。
【００８９】  フィードバック制御部６０は、フィードバック制御係数算出部４３１から出力された制御係数ＰＲｆと予め設定されたインダクタンスＬ及び内部抵抗Ｒを用いて数４の伝達関数Ｃ２（ｓ）を設定し、設定した伝達関数Ｃ２（ｓ）を用いて、偏差Ｉｃから電圧制御指令値Ｖｒｅｆｃを算出する（ステップＳ１３）。
【００９０】  電圧制御指令値ＶｒｅｆｃはＰＷＭ制御部３６に入力され、更にインバータ３７を介してモータ２０がＰＷＭ駆動される（ステップＳ１４）。
【００９１】  なお、第１実施形態では、応答周波数（閉ループ応答周波数、指令値応答周波数）算出にモータ角速度、操舵トルク及び車速を用い、定常ゲイン（閉ループ応答定常ゲイン、指令値応答定常ゲイン）算出にモータ角速度及び操舵トルクを用いているが、定常ゲイン算出に車速を用いても良く、さらに、応答周波数及び定常ゲイン算出に、これら以外の制御装置状態、例えば、操舵角、モータ電流、モータ温度、電流指令値、モータ角加速度、操舵角速度等のセンサや推定手段にて取得可能な制御装置状態を用いても良い。図１３〜図１５に、操舵角、モータ電流及びモータ温度に対する個別応答周波数マップの例をそれぞれ示す。
【００９２】  操舵角に対する個別応答周波数マップの例について説明する。ＥＰＳには、ラック端の保護や熱耐性向上のため、ラック端近くになるとアシスト量を徐々に絞るような補正を行うラック端保護機能が搭載されることがあるが、この機能によりラック端付近では出力が急変しやすくなっているため、通常時とは異なる振動問題が起こることがある。これに対して、図１３に示されるように、ラック端付近で個別応答周波数を小さくすることで、振動を起こしにくくすることができる。
【００９３】  モータ電流については、操舵トルクと同様に、モータ電流が大きくなるほどＥＰＳ内に設けられているゴムブッシュやギアの隙間など振動を低減・吸収する機構の効果が低くなり、ＥＰＳ全体の剛性が上がっていくので、通常時には隠れていた振動が伝わりやすくなってしまう。よって、図１４に示されるように、個別応答周波数はモータ電流が大きくなるほど小さく設定される。
【００９４】  モータ温度については、基本的にはフィードバック制御部がモータの特性を打ち消すように構成されるため、閉ループ応答特性はモータの特性に左右されない。しかし、モータの内部抵抗やインダクタンスはモータ温度により変化するため、設定される内部抵抗やインダクタンスを、モータ温度を想定して予め調整しても、誤差を生じる場合がある。この場合、応答性が低下するため、モータモデル調整時に用いた基準温度から離れるほど、つまり、図１５に示されるように、モータ温度が低くなるほど、個別応答周波数を大きくすることにより、モデル誤差に対応することができる。
【００９５】  電流指令値に対する個別応答周波数マップは、モータ電流の場合と同様に、電流指令値が大きくなるほど個別応答周波数は小さく設定される。
【００９６】  モータ角加速度及び操舵角速度それぞれに対する個別応答周波数マップは、モータ角速度の場合と同様に、小さいときには個別応答周波数は小さく、大きいときには個別応答周波数は大きく設定される。
【００９７】  第１実施形態では、閉ループ伝達関数や指令値伝達関数等の次数は１次としたが、これに限定されず、２次以上の任意の次数としても良い。また、特性変更部の構成において、構成要素の分割及び統合を行っても良く、例えば個別応答周波数算出部及び個別ゲイン算出部を、それぞれ閉ループ応答特性向け算出と指令値応答特性向け算出に分けても良い。
【００９８】  次に、本発明の第２実施形態について説明する。
【００９９】  第２実施形態では、特性変更部の応答周波数算出部で算出される応答周波数及び定常ゲイン算出部で算出される定常ゲインに対して、前回値からの変化量を制限するようにする。応答周波数及び定常ゲインは各制御装置状態により柔軟に変更することができるが、各制御装置状態の信号に含まれるノイズや信号の値が急変することにより、応答周波数及び定常ゲインが急変や振動してしまう可能性がある。これは、新たな音・振動の発生要因となってしまうので、応答周波数及び定常ゲインの変化量を一定以下に抑えることで、音・振動の発生を抑制する。
【０１００】  図１６は第２実施形態での特性変更部の構成例を、図４に示される第１実施形態での特性変更部に対応させて示しており、同一構成には同一符号を付して説明は省略する。なお、第２実施形態での他の構成要素は、第１実施形態と同じである。
【０１０１】  本構成例では、最大値選択部４１４、４１５、４２３及び４２４で算出される閉ループ応答周波数、指令値応答周波数、閉ループ応答定常ゲイン及び指令値応答定常ゲイン（以下、纏めて「選択データ」とする）に対して前回値からの変化量を制限するために、前回の選択データを格納するメモリ８１５、８１６、８１７及び８１８と、最大値選択部で算出される選択データとメモリに格納されている前回の選択データとを比較し、変化量（差分の大きさ）が所定の値（以下、「制限値」とする）より大きくならないように選択データを調整する変化量制限部８１１、８１２、８１３及び８１４が設けられている。
【０１０２】  変化量制限部８１１、８１２、８１３及び８１４は、それぞれ制限値ＣＦｆ、ＣＦｒ、ＣＳＧｆ及びＣＳＧｒを有しており、最大値選択部から出力される選択データとメモリに格納されている前回の選択データの差分の絶対値が制限値より大きい場合、差分の絶対値が制限値になるように選択データを加減算する。差分の絶対値が制限値以下の場合は、最大値選択部から出力される選択データをそのまま出力する。
【０１０３】  このような構成における変化量制限部８１１の動作例について説明する。
【０１０４】  最大値選択部４１４から出力された閉ループ応答周波数Ｆｆは変化量制限部８１１に入力される。
【０１０５】  変化量制限部８１１は、メモリ８１５に格納されている前回の閉ループ応答周波数Ｆｆｐと最大値選択部４１４から出力された閉ループ応答周波数Ｆｆの差分ΔＦｆ（＝Ｆｆ−Ｆｆｐ）を算出する。そして、ΔＦｆの絶対値が制限値ＣＦｆより大きい場合、下記数１３より閉ループ応答周波数Ｆｆｍを算出する。
【０１０６】
【数１３】
0006519650.tif 000014
ΔＦｆの絶対値が制限値ＣＦｆ以下の場合、閉ループ応答周波数Ｆｆを閉ループ応答周波数Ｆｆｍとする。
【０１０７】  閉ループ応答周波数Ｆｆｍはフィードバック制御係数算出部４３１に出力されると共に、メモリ８１５に格納される。メモリ８１５に格納された閉ループ応答周波数Ｆｆｍは、次回の差分算出に使用される。
【０１０８】  変化量制限部８１２、８１３及び８１４も、変化量制限部８１１と同様の動作により、指令値応答周波数Ｆｒｍ、閉ループ応答定常ゲインＳＧｆｍ及び指令値応答定常ゲインＳＧｒｍをそれぞれ算出し、出力する。
【０１０９】  なお、変化量として差分の大きさではなく、差分の割合等を使用しても良い。例えば、前回値に対する差分の割合が所定の値より大きい場合、差分の割合が所定の値になるように選択データを調整する。
【０１１０】  次に、本発明の第３実施形態について説明する。
【０１１１】  第１実施形態では個別応答周波数の中の最大値を応答周波数（閉ループ応答周波数、指令値応答周波数）とし、個別ゲインの中の最大値を定常ゲイン（閉ループ応答定常ゲイン、指令値応答定常ゲイン）としているが、第３実施形態では、各制御装置状態に優先度（設定優先度）を付け、個別応答周波数及び個別ゲインを優先度で重み付けしたものを応答周波数及び定常ゲインとする。
【０１１２】  図１７は第３実施形態での特性変更部の構成例を、図４に示される第１実施形態での特性変更部に対応させて示しており、同一構成には同一符号を付して説明は省略する。なお、第３実施形態での他の構成要素は、第１実施形態と同じである。
【０１１３】  本構成例では、各制御装置状態の優先度を決定する優先度決定部９３が追加され、応答周波数算出部及び定常ゲイン算出部に設けられていた最大値選択部がなくなり、その代わりに、個別応答周波数及び個別ゲインを優先度で重み付ける乗算器９１１〜９１６及び９２１〜９２４と、重み付けられた個別応答周波数及び個別ゲインから応答周波数及び定常ゲインを算出するための乗算器９１７、９１８、９２５及び９２６が設けられている。
【０１１４】  優先度決定部９３は、各制御装置状態（本構成例ではモータ角速度ω、操舵トルクＴｓ及び車速Ｖｓ）の優先度を決定する。優先度は制御装置状態毎に予め設定しておいても良いし、入力される制御装置状態の値等に応じて可変としても良い。
【０１１５】  このような構成における優先度決定部９３、応答周波数算出部９１及び定常ゲイン算出部９２の動作例を図１８のフローチャートを参照して説明する。
【０１１６】  特性変更部９０に入力されたモータ角速度ω、操舵トルクＴｓ及び車速Ｖｓは優先度決定部９３に入力されると共に、第１実施形態の場合と同様に、モータ角速度ωは応答周波数算出部９１の個別応答周波数算出部４１１及び定常ゲイン算出部９２の個別ゲイン算出部４２１に入力され、操舵トルクＴｓは応答周波数算出部９１の個別応答周波数算出部４１２及び定常ゲイン算出部９２の個別ゲイン算出部４２２に入力され、車速Ｖｓは応答周波数算出部９１の個別応答周波数算出部４１３に入力される（ステップＳ２１）。
【０１１７】  優先度決定部９３は、モータ角速度ωに対する優先度Ｐｗ、操舵トルクＴｓに対する優先度Ｐｔ及び車速Ｖｓに対する優先度Ｐｖを決定し、出力する（ステップＳ２２）。
【０１１８】  個別応答周波数算出部４１１は、第１実施形態と同様の動作により、閉ループ個別応答周波数Ｆｆ１及び指令値個別応答周波数Ｆｒ１を算出し、それぞれ乗算器９１１及び９１２に出力する。乗算器９１１では閉ループ個別応答周波数Ｆｆ１に優先度Ｐｗが乗算され、乗算結果が閉ループ個別応答周波数Ｆｆ１ｐとして出力される。乗算器９１２では指令値個別応答周波数Ｆｒ１に優先度Ｐｗが乗算され、乗算結果が指令値個別応答周波数Ｆｒ１ｐとして出力される。
【０１１９】  個別応答周波数算出部４１２、４１３も第１実施形態と同様の動作を実施し、さらに乗算器９１３〜９１６において各制御装置状態に対する優先度がそれぞれ乗算され、閉ループ個別応答周波数Ｆｆ２ｐ、Ｆｆ３ｐ、指令値個別応答周波数Ｆｒ２ｐ、Ｆｒ３ｐが出力される（ステップＳ２３）。
【０１２０】  閉ループ個別応答周波数Ｆｆ１ｐ、Ｆｆ２ｐ及びＦｆ３ｐは乗算器９１７に入力され、乗算結果が閉ループ応答周波数Ｆｆｐとして出力される。指令値個別応答周波数Ｆｒ１ｐ、Ｆｒ２ｐ及びＦｒ３ｐは乗算器９１８に入力され、乗算結果が閉ループ応答周波数Ｆｒｐとして出力される（ステップＳ２４）。
【０１２１】  個別ゲイン算出部４２１は、第１実施形態と同様の動作により、閉ループ個別ゲインＳＧｆ１及び指令値個別ゲインＳＧｒ１を算出し、それぞれ乗算器９２１及び９２２に出力する。乗算器９２１では閉ループ個別ゲインＳＧｆ１に優先度Ｐｗが乗算され、乗算結果が閉ループ個別ゲインＳＧｆ１ｐとして出力される。乗算器９２２では指令値個別ゲインＳＧｒ１に優先度Ｐｗが乗算され、乗算結果が指令値個別ゲインＳＧｒ１ｐとして出力される。
【０１２２】  個別ゲイン算出部４２２も第１実施形態と同様の動作を実施し、さらに乗算器９２３及び９２４において優先度Ｐｔがそれぞれ乗算され、閉ループ個別ゲインＳＧｆ２ｐ及び指令値個別ゲインＳＧｒ２ｐが出力される（ステップＳ２５）。
【０１２３】  閉ループ個別ゲインＳＧｆ１ｐ及びＳＧｆ２ｐは乗算器９２５に入力され、乗算結果が閉ループ応答定常ゲインＳＧｆｐとして出力される。指令値個別ゲインＳＧｒ１ｐ及びＳＧｒ２ｐは乗算器９２６に入力され、乗算結果が指令値応答定常ゲインＳＧｒｐとして出力される（ステップＳ２６）。
【０１２４】  このように各制御装置状態に優先度を付けて応答周波数及び定常ゲインを算出することにより、応答周波数及び定常ゲインに制御装置の状態を細かに反映させることができる。
【０１２５】  なお、より細かい調整を可能にするべく、各制御装置状態に付ける優先度を、個別応答周波数及び個別ゲインで同じ値ではなく違う値にしても良く、閉ループ応答特性及び指令値応答特性で違う値にしても良い。
【０１２６】  また、第３実施形態において、第２実施形態で追加された変化量制限部を追加して、前回値からの変化量を制限しても良い。
【０１２７】  上述の実施形態（第１実施形態〜第３実施形態）では、応答制御部及びフィードバック制御部を図３に示されるような位置に配置しているが、制御部の配置についてはこれに限られず、指令値応答特性及び閉ループ応答特性を形成可能であれば任意の位置に配置して良く、例えば２自由度制御系として提案されている様々な構成を使用しても良い。
【０１２８】  また、個別応答周波数及び個別ゲインから応答周波数及び定常ゲインの算出において、最大値や優先度を使用した方法以外の方法を使用しても良い。例えば、最大値ではなく最小値や平均値を使用しても良く、最大値と優先度を組み合わせて、重み付けられた個別応答周波数及び個別ゲインの最大値を応答周波数及び定常ゲインとしても良い。
【０１２９】  さらに、応答制御部の代わりに、例えば図２に示されるような電流制限部及び補償信号生成部を備える構成を配置しても良い。この場合、特性変更部はフィードバック制御部の伝達関数の係数のみを算出することになる。これにより、従来からの特性改善手法を本発明に組み込むと共に、特性変更部の演算量を低減することができる。
【符号の説明】
【０１３０】１                            ハンドル２                            コラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）９                            フィードバック部１０                          トルクセンサ１２                          車速センサ１４                          舵角センサ２０                          モータ３０                          コントロールユニット（ＥＣＵ）３１                          電流指令値演算部３３                          電流制限部３４                          補償信号生成部３５                          ＰＩ制御部３６                          ＰＷＭ制御部３７                          インバータ３８                          モータ電流検出器４０、８０、９０              特性変更部４１、８１、９１              応答周波数算出部４２、８２、９２              定常ゲイン算出部４３                          係数算出演算部５０                          応答制御部６０                          フィードバック制御部７１                          回転センサ７２                          モータ角速度演算部９３                          優先度決定部４１１、４１２、４１３        個別応答周波数算出部４２１、４２２                個別ゲイン算出部４１４、４１５、４２３、４２４    最大値選択部４３１                        フィードバック制御係数算出部４３２                        応答制御係数算出部８１１、８１２、８１３、８１４    変化量制限部８１５、８１６、８１７、８１８    メモリ９１１、９１２、９１３、９１４、９１５、９１６、９１７、９１８、９２１、９２２、９２３、９２４、９２５、９２６    乗算器
【図１】
0006519650.tif 000015
【図２】
0006519650.tif 000016
【図３】
0006519650.tif 000017
【図４】
0006519650.tif 000018
【図５】
0006519650.tif 000019
【図６】
0006519650.tif 000020
【図７】
0006519650.tif 000021
【図８】
0006519650.tif 000022
【図９】
0006519650.tif 000023
【図１０】
0006519650.tif 000024
【図１１】
0006519650.tif 000025
【図１２】
0006519650.tif 000026
【図１３】
0006519650.tif 000027
【図１４】
0006519650.tif 000028
【図１５】
0006519650.tif 000029
【図１６】
0006519650.tif 000030
【図１７】
0006519650.tif 000031
【図１８】
0006519650.tif 000032