(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも操舵トルクに基づいて電流指令値を演算し、前記電流指令値に基づいてモータを駆動することにより、操舵系をアシスト制御する電動パワーステアリング装置の制御装置において、
ラックエンド手前の所定角度の範囲内で粘弾性モデルを規範モデルとしたモデルフォローイング制御の構成とし、
前記モデルフォローイング制御で使用する変位情報にシフト補正を施し、
前記シフト補正は、前記変位情報が所定の第１目標値を超えて前記ラックエンドに接近した場合、前記変位情報と前記第１目標値との差である変化量に所定の比率を乗算した値を前記変位情報から減ずることにより行われ、
前記変化量が所定の限界値以上の場合、前記変位情報の計測の開始位置を、前記変化量と前記限界値との差である修正量だけ前記ラックエンドに近い位置に設定し直して、前記変位情報を修正し、
少なくとも前記修正された変位情報に前記シフト補正を施して求められた値に基づいて前記モデルフォローイング制御でのアシスト力を低減する制御量を求め、
少なくとも操舵速度に基づいて、前記制御量に対して設定される制限値を用いて前記制御量の範囲を制限し、前記制御量で前記電流指令値を補正し、ラックエンド端当てを抑制するようにしたことを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。
【請求項２】
前記モデルフォローイング制御の構成がフィードバック制御部である請求項１に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
【請求項３】
前記モデルフォローイング制御の構成がフィードフォワード制御部である請求項１に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
【請求項４】
前記モデルフォローイング制御の構成がフィードバック制御部及びフィードフォワード制御部である請求項１に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
【請求項５】
少なくとも操舵トルクに基づいて第１の電流指令値を演算し、前記第１の電流指令値に基づいてモータを駆動することにより、操舵系をアシスト制御する電動パワーステアリング装置の制御装置において、
前記第１の電流指令値を第１のラック軸力若しくは第１のコラム軸トルクに変換する第１の変換部と、
前記モータの回転角から判定用ラック位置に変換するラック位置変換部と、
前記判定用ラック位置に基づいてラックエンドに接近したことを判定し、ラック変位及び切替信号を出力するラックエンド接近判定部と、
前記ラック変位が所定の第１目標値を超えて前記ラックエンドに接近した場合、前記ラック変位と前記第１目標値との差である変化量に所定の比率を乗算した値を前記ラック変位から減ずることにより前記ラック変位を補正し、補正ラック変位を出力するシフト補正部を具備し、前記第１のラック軸力若しくは第１のコラム軸トルク、前記補正ラック変位及び前記切替信号に基づいて、粘弾性モデルを規範モデルとした第２のラック軸力若しくは第２のコラム軸トルクを生成する粘弾性モデル追従制御部と、
少なくとも操舵速度に基づいて前記第２のラック軸力若しくは第２のコラム軸トルクに対して設定される上限値及び下限値を用いて、前記第２のラック軸力若しくは第２のコラム軸トルクを制限する制御量制限部と、
前記制限された第２のラック軸力若しくは第２のコラム軸トルクを第２の電流指令値に変換する第２の変換部とを備え、
前記シフト補正部は、前記変化量が所定の限界値以上の場合、前記変化量と前記限界値との差である修正量を算出し、
前記ラックエンド接近判定部は、前記ラック変位の計測の開始位置を、前記修正量だけ前記ラックエンドに近い位置に設定し直して、前記ラック変位を修正し、
前記第２の電流指令値を前記第１の電流指令値に加算して前記アシスト制御を行い、ラックエンド端当てを抑制するようにしたことを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。
【請求項６】
前記補正ラック変位によって、前記規範モデルのパラメータを変更する請求項５に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
【請求項７】
前記粘弾性モデル追従制御部が、
前記補正ラック変位に基づいてフィードフォワード制御して第３のラック軸力若しくは第３のコラム軸トルクを出力するフィードフォワード制御部と、
前記補正ラック変位及び前記第１のラック軸力若しくは第１のコラム軸トルクに基づいてフィードバック制御して第４のラック軸力若しくは第４のコラム軸トルクを出力するフィードバック制御部と、
前記切替信号により前記第３のラック軸力若しくは第３のコラム軸トルクの出力をＯＮ／ＯＦＦする第１の切替部と、
前記切替信号により前記第４のラック軸力若しくは第４のコラム軸トルクの出力をＯＮ／ＯＦＦする第２の切替部と、
前記第１及び第２の切替部の出力を加算して前記第２のラック軸力若しくは第２のコラム軸トルクを出力する加算部とを具備している請求項５又は６に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
【請求項８】
前記フィードフォワード制御部が、
前記補正ラック変位を微分し、第１微分データを出力する第１の微分部と、
前記第１微分データ又は前記第１微分データから演算される粘性項データに対してゼロ前後に不感帯を設ける第１の不感帯処理部とを具備し、
前記フィードバック制御部が、
目標ラック変位と前記補正ラック変位との差である誤差データを微分し、第２微分データを出力する第２の微分部と、
前記第２微分データ又は前記第２微分データから演算される微分項データに対してゼロ前後に不感帯を設ける第２の不感帯処理部とを具備している請求項７に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
【請求項９】
前記粘弾性モデル追従制御部が、
前記第１のラック軸力若しくは第１のコラム軸トルクに基づいてフィードフォワード制御して第３のラック軸力若しくは第３のコラム軸トルクを出力するフィードフォワード制御部と、
前記補正ラック変位及び前記第１のラック軸力若しくは第１のコラム軸トルクに基づいてフィードバック制御して第４のラック軸力若しくは第４のコラム軸トルクを出力するフィードバック制御部と、
前記切替信号により前記第３のラック軸力若しくは第３のコラム軸トルクの出力をＯＮ／ＯＦＦする第１の切替部と、
前記切替信号により前記第４のラック軸力若しくは第４のコラム軸トルクの出力をＯＮ／ＯＦＦする第２の切替部と、
前記第１及び第２の切替部の出力を加算して前記第２のラック軸力若しくは第２のコラム軸トルクを出力する加算部とを具備している請求項５又は６に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
【請求項１０】
前記フィードバック制御部が、
前記目標ラック変位と前記補正ラック変位との差である誤差データを微分し、微分データを出力する微分部と、
前記微分データ又は前記微分データから演算される微分項データに対してゼロ前後に不感帯を設ける不感帯処理部とを具備している請求項９に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
【請求項１１】
前記補正ラック変位によって、前記フィードバック制御部の制御パラメータを変更する請求項７乃至１０のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
【請求項１２】
少なくとも操舵トルクに基づいて第１の電流指令値を演算し、前記第１の電流指令値に基づいてモータを駆動することにより、操舵系をアシスト制御する電動パワーステアリング装置の制御装置において、
前記第１の電流指令値を第１のラック軸力若しくは第１のコラム軸トルクに変換する第１の変換部と、
前記モータの回転角から判定用ラック位置に変換するラック位置変換部と、
前記判定用ラック位置に基づいてラックエンドに接近したことを判定し、ラック変位及び切替信号を出力するラックエンド接近判定部と、
前記ラック変位が所定の第１目標値を超えて前記ラックエンドに接近した場合、前記ラック変位と前記第１目標値との差である変化量に所定の比率を乗算した値を前記ラック変位から減ずることにより前記ラック変位を補正し、補正ラック変位を出力するシフト補正部とを具備し、前記第１のラック軸力若しくは第１のコラム軸トルク、前記ラック変位、前記補正ラック変位及び前記切替信号に基づいて、粘弾性モデルを規範モデルとした第２のラック軸力若しくは第２のコラム軸トルクを生成する粘弾性モデル追従制御部と、
少なくとも操舵速度に基づいて前記第２のラック軸力若しくは第２のコラム軸トルクに対して設定される上限値及び下限値を用いて、前記第２のラック軸力若しくは第２のコラム軸トルクを制限する制御量制限部と、
前記制限された第２のラック軸力若しくは第２のコラム軸トルクを第２の電流指令値に変換する第２の変換部とを備え、
前記規範モデルのパラメータを、前記ラック変位が所定の第２目標値以下の場合は前記ラック変位によって変更し、前記ラック変位が前記第２目標値を超えた場合は一定とし、
前記シフト補正部は、前記変化量が所定の限界値以上の場合、前記変化量と前記限界値との差である修正量を算出し、
前記ラックエンド接近判定部は、前記ラック変位の計測の開始位置を、前記修正量だけ前記ラックエンドに近い位置に設定し直して、前記ラック変位を修正し、
前記第２の電流指令値を前記第１の電流指令値に加算して前記アシスト制御を行い、ラックエンド端当てを抑制するようにしたことを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。
【請求項１３】
前記粘弾性モデル追従制御部が、
前記ラック変位に基づいてフィードフォワード制御して第３のラック軸力若しくは第３のコラム軸トルクを出力するフィードフォワード制御部と、
前記補正ラック変位及び前記第１のラック軸力若しくは第１のコラム軸トルクに基づいてフィードバック制御して第４のラック軸力若しくは第４のコラム軸トルクを出力するフィードバック制御部と、
前記切替信号により前記第３のラック軸力若しくは第３のコラム軸トルクの出力をＯＮ／ＯＦＦする第１の切替部と、
前記切替信号により前記第４のラック軸力若しくは第４のコラム軸トルクの出力をＯＮ／ＯＦＦする第２の切替部と、
前記第１及び第２の切替部の出力を加算して前記第２のラック軸力若しくは第２のコラム軸トルクを出力する加算部とを具備している請求項１２に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
【請求項１４】
前記粘弾性モデル追従制御部が、
前記第１のラック軸力若しくは第１のコラム軸トルクに基づいてフィードフォワード制御して第３のラック軸力若しくは第３のコラム軸トルクを出力するフィードフォワード制御部と、
前記補正ラック変位及び前記第１のラック軸力若しくは第１のコラム軸トルクに基づいてフィードバック制御して第４のラック軸力若しくは第４のコラム軸トルクを出力するフィードバック制御部と、
前記切替信号により前記第３のラック軸力若しくは第３のコラム軸トルクの出力をＯＮ／ＯＦＦする第１の切替部と、
前記切替信号により前記第４のラック軸力若しくは第４のコラム軸トルクの出力をＯＮ／ＯＦＦする第２の切替部と、
前記第１及び第２の切替部の出力を加算して前記第２のラック軸力若しくは第２のコラム軸トルクを出力する加算部とを具備している請求項１２に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
【請求項１５】
前記フィードバック制御部の制御パラメータを、前記ラック変位が所定の第３目標値以下の場合は前記ラック変位によって変更し、前記ラック変位が前記第３目標値を超えた場合は一定とする請求項１３又は１４に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
【請求項１６】
前記制御量制限部が、
前記上限値及び下限値を前記操舵速度の変化に合わせて徐々に変更する請求項５乃至１５のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
【請求項１７】
前記上限値及び下限値を操舵方向に応じて設定する請求項５乃至１６のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
【請求項１８】
前記上限値及び下限値を前記第１のラック軸力若しくは第１のコラム軸トルクに基づいて設定する請求項５乃至１７のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも操舵トルクに基づいて電流指令値を演算し、電流指令値によってモータを駆動し、車両の操舵系にアシスト力を付与するようにした電動パワーステアリング装置の制御装置に関し、特に粘弾性モデルを規範モデルとし、ラックエンド近傍で電流指令値を絞ることによりアシストトルクを減少させ、端当て時の勢いを減衰して衝撃エネルギーを低くし、運転者の不快に感じる打音（異音）を抑制し、操舵フィーリングを向上した電動パワーステアリング装置の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の操舵系にモータの回転力でアシスト力を付与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、アシスト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Ｔｈと車速センサ１２で検出された車速Ｖｅｌとに基づいて、アシストマップを用いてアシスト指令の電流指令値の演算を行い、演算された電流指令値に補償等を施した電圧制御値Ｖｒｅｆによってモータ２０に供給する電流を制御する。【０００４】
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）４０が接続されており、車速ＶｅｌはＣＡＮ４０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、ＣＡＮ４０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ＣＡＮ４１も接続可能である。【０００５】
このような電動パワーステアリング装置において、コントロールユニット３０は主としてＣＰＵ（ＭＰＵやＭＣＵを含む）で構成されるが、そのＣＰＵ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、例えば図２に示されるような構成となっている。【０００６】
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からの操舵トルクＴｈ及び車速センサ１２からの車速Ｖｅｌは電流指令値を演算するトルク制御部３１に入力され、演算された電流指令値Ｉｒｅｆ１は減算部３２Ｂに入力され、モータ電流検出値Ｉｍと減算される。減算部３２Ｂでの減算結果である偏差Ｉ（＝Ｉｒｅｆ１−Ｉｍ）はＰＩ制御等の電流制御部３５で制御され、電流制御された電圧制御値ＶｒｅｆがＰＷＭ制御部３６に入力されてデューティを演算され、ＰＷＭ信号でインバータ３７を介してモータ２０をＰＷＭ駆動する。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に入力されてフィードバックされる。モータ２０にはレゾルバ等の回転角センサ２１が連結されており、回転角θが検出されて出力される。【０００７】
このような電動パワーステアリング装置では、操舵系の最大舵角（ラックエンド）の近傍で大きなアシストトルクがモータにより付加されると、操舵系が最大舵角に至った時点で大きな衝撃が生じ、打音（異音）が発生して、運転者が不快に感じる可能性がある。【０００８】
そのため、特公平６−４４１７号公報（特許文献１）には、操舵系の操舵角が最大操舵角より所定値手前になったことを判定する操舵角判定手段を備えると共に、操舵角が最大操舵角より所定値手前になったときにモータへ供給する電力を減少させて、アシストトルクを減少させる補正手段を備えた電動式パワーステアリング装置が開示されている。【０００９】
また、特許第４１１５１５６号公報（特許文献２）には、調節機構が端位置に近づいているかどうかを決定し、調節機構が端位置に近づいていることがわかった場合、ステアリング補助を減少するように駆動手段を制御し、調節機構が端位置に近づく速度を決定するため、位置センサによって決定された調節速度が評価される電動パワーステアリング装置が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特公平６−４４１７号公報
【特許文献２】特許第４１１５１５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に開示された電動式パワーステアリング装置では、操舵角が最大操舵角より所定値手前になったことで電力を減少させており、操舵速度等を全く考慮していないので、微細な電流低減制御ができない。また、モータのアシストトルクを減少させる特性が全く示されておらず、具体的な構成となっていない。【００１２】
また、特許文献２に開示された電動パワーステアリング装置では、アシスト量が終端に向かうに従って減少していくが、終端に近づく速度に応じてアシスト量低減の速さを調整し、終端での速度を十分に落とすようにしている。しかし、特許文献２では、速度に応じて低減する特性を変化させることのみを示しており、物理的なモデルには基づいていない。また、フィードバック制御していないため、路面状況（負荷状態）によっては特性或いは結果が変化する恐れがある。【００１３】
本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、物理モデルに基づいた制御系を構成し、規範モデルに制御対象の出力（ラックエンドまでの距離）が追従するようなモデルフォローイング制御を構成し、運転者に操舵違和感を与えずに端当て時の異音の発生を防止し、衝撃力を減衰する電動パワーステアリング装置の制御装置を提供することにある。さらに、モデルフォローイング制御に対して安全方策を取れるようにすると共に、運転者の急な操舵等で安全方策が過度に作用した場合の制御出力の変動を抑えることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、少なくとも操舵トルクに基づいて電流指令値を演算し、前記電流指令値に基づいてモータを駆動することにより、操舵系をアシスト制御する電動パワーステアリング装置の制御装置に関し、本発明の上記目的は、ラックエンド手前の所定角度の範囲内で粘弾性モデルを規範モデルとしたモデルフォローイング制御の構成とし、前記モデルフォローイング制御で使用する変位情報にシフト補正を施し、前記シフト補正は、前記変位情報が所定の第１目標値を超えて前記ラックエンドに接近した場合、前記変位情報と前記第１目標値との差である変化量に所定の比率を乗算した値を前記変位情報から減ずることにより行われ、前記変化量が所定の限界値以上の場合、前記変位情報の計測の開始位置を、前記変化量と前記限界値との差である修正量だけ前記ラックエンドに近い位置に設定し直して、前記変位情報を修正し、少なくとも前記修正された変位情報に前記シフト補正を施して求められた値に基づいて前記モデルフォローイング制御でのアシスト力を低減する制御量を求め、少なくとも操舵速度に基づいて、前記制御量に対して設定される制限値を用いて前記制御量の範囲を制限し、前記制御量で前記電流指令値を補正し、ラックエンド端当てを抑制することにより達成される。
【００１５】
本発明の上記目的は、前記モデルフォローイング制御の構成がフィードバック制御部であることにより、或いは、前記モデルフォローイング制御の構成がフィードフォワード制御部であることにより、或いは、前記モデルフォローイング制御の構成がフィードバック制御部及びフィードフォワード制御部であることにより、より効果的に達成される。【００１６】
また、少なくとも操舵トルクに基づいて第１の電流指令値を演算し、前記第１の電流指令値に基づいてモータを駆動することにより、操舵系をアシスト制御する電動パワーステアリング装置の制御装置に関し、本発明の上記目的は、前記第１の電流指令値を第１のラック軸力若しくは第１のコラム軸トルクに変換する第１の変換部と、前記モータの回転角から判定用ラック位置に変換するラック位置変換部と、前記判定用ラック位置に基づいてラックエンドに接近したことを判定し、ラック変位及び切替信号を出力するラックエンド接近判定部と、前記ラック変位が所定の第１目標値を超えて前記ラックエンドに接近した場合、前記ラック変位と前記第１目標値との差である変化量に所定の比率を乗算した値を前記ラック変位から減ずることにより前記ラック変位を補正し、補正ラック変位を出力するシフト補正部とを具備し、前記第１のラック軸力若しくは第１のコラム軸トルク、前記補正ラック変位及び前記切替信号に基づいて、粘弾性モデルを規範モデルとした第２のラック軸力若しくは第２のコラム軸トルクを生成する粘弾性モデル追従制御部と、少なくとも操舵速度に基づいて前記第２のラック軸力若しくは第２のコラム軸トルクに対して設定される上限値及び下限値を用いて、前記第２のラック軸力若しくは第２のコラム軸トルクを制限する制御量制限部と、前記制限された第２のラック軸力若しくは第２のコラム軸トルクを第２の電流指令値に変換する第２の変換部とを備え、前記シフト補正部は、前記変化量が所定の限界値以上の場合、前記変化量と前記限界値との差である修正量を算出し、前記ラックエンド接近判定部は、前記ラック変位の計測の開始位置を、前記修正量だけ前記ラックエンドに近い位置に設定し直して、前記ラック変位を修正し、前記第２の電流指令値を前記第１の電流指令値に加算して前記アシスト制御を行い、ラックエンド端当てを抑制することにより達成される。
【００１７】
本発明の上記目的は、前記補正ラック変位によって、前記規範モデルのパラメータを変更することにより、或いは、前記粘弾性モデル追従制御部が、前記補正ラック変位に基づいてフィードフォワード制御して第３のラック軸力若しくは第３のコラム軸トルクを出力するフィードフォワード制御部と、前記補正ラック変位及び前記第１のラック軸力若しくは第１のコラム軸トルクに基づいてフィードバック制御して第４のラック軸力若しくは第４のコラム軸トルクを出力するフィードバック制御部と、前記切替信号により前記第３のラック軸力若しくは第３のコラム軸トルクの出力をＯＮ／ＯＦＦする第１の切替部と、前記切替信号により前記第４のラック軸力若しくは第４のコラム軸トルクの出力をＯＮ／ＯＦＦする第２の切替部と、前記第１及び第２の切替部の出力を加算して前記第２のラック軸力若しくは第２のコラム軸トルクを出力する加算部とを具備していることにより、或いは、前記フィードフォワード制御部が、前記補正ラック変位を微分し、第１微分データを出力する第１の微分部と、前記第１微分データ又は前記第１微分データから演算される粘性項データに対してゼロ前後に不感帯を設ける第１の不感帯処理部とを具備し、前記フィードバック制御部が、目標ラック変位と前記補正ラック変位との差である誤差データを微分し、第２微分データを出力する第２の微分部と、前記第２微分データ又は前記第２微分データから演算される微分項データに対してゼロ前後に不感帯を設ける第２の不感帯処理部とを具備していることにより、或いは、前記粘弾性モデル追従制御部が、前記第１のラック軸力若しくは第１のコラム軸トルクに基づいてフィードフォワード制御して第３のラック軸力若しくは第３のコラム軸トルクを出力するフィードフォワード制御部と、前記補正ラック変位及び前記第１のラック軸力若しくは第１のコラム軸トルクに基づいてフィードバック制御して第４のラック軸力若しくは第４のコラム軸トルクを出力するフィードバック制御部と、前記切替信号により前記第３のラック軸力若しくは第３のコラム軸トルクの出力をＯＮ／ＯＦＦする第１の切替部と、前記切替信号により前記第４のラック軸力若しくは第４のコラム軸トルクの出力をＯＮ／ＯＦＦする第２の切替部と、前記第１及び第２の切替部の出力を加算して前記第２のラック軸力若しくは第２のコラム軸トルクを出力する加算部とを具備していることにより、或いは、前記フィードバック制御部が、前記目標ラック変位と前記補正ラック変位との差である誤差データを微分し、微分データを出力する微分部と、前記微分データ又は前記微分データから演算される微分項データに対してゼロ前後に不感帯を設ける不感帯処理部とを具備していることにより、或いは、前記補正ラック変位によって、前記フィードバック制御部の制御パラメータを変更することにより、より効果的に達成される。
【００１８】
さらに、本発明の上記目的は、前記第１の電流指令値を第１のラック軸力若しくは第１のコラム軸トルクに変換する第１の変換部と、前記モータの回転角から判定用ラック位置に変換するラック位置変換部と、前記判定用ラック位置に基づいてラックエンドに接近したことを判定し、ラック変位及び切替信号を出力するラックエンド接近判定部と、前記ラック変位が所定の第１目標値を超えて前記ラックエンドに接近した場合、前記ラック変位と前記第１目標値との差である変化量に所定の比率を乗算した値を前記ラック変位から減ずることにより前記ラック変位を補正し、補正ラック変位を出力するシフト補正部とを具備し、前記第１のラック軸力若しくは第１のコラム軸トルク、前記ラック変位、前記補正ラック変位及び前記切替信号に基づいて、粘弾性モデルを規範モデルとした第２のラック軸力若しくは第２のコラム軸トルクを生成する粘弾性モデル追従制御部と、少なくとも操舵速度に基づいて前記第２のラック軸力若しくは第２のコラム軸トルクに対して設定される上限値及び下限値を用いて、前記第２のラック軸力若しくは第２のコラム軸トルクを制限する制御量制限部と、前記制限された第２のラック軸力若しくは第２のコラム軸トルクを第２の電流指令値に変換する第２の変換部とを備え、前記規範モデルのパラメータを、前記ラック変位が所定の第２目標値以下の場合は前記ラック変位によって変更し、前記ラック変位が前記第２目標値を超えた場合は一定とし、前記シフト補正部は、前記変化量が所定の限界値以上の場合、前記変化量と前記限界値との差である修正量を算出し、前記ラックエンド接近判定部は、前記ラック変位の計測の開始位置を、前記修正量だけ前記ラックエンドに近い位置に設定し直して、前記ラック変位を修正し、前記第２の電流指令値を前記第１の電流指令値に加算して前記アシスト制御を行い、ラックエンド端当てを抑制することにより達成される。
【００１９】
本発明の上記目的は、前記粘弾性モデル追従制御部が、前記ラック変位に基づいてフィードフォワード制御して第３のラック軸力若しくは第３のコラム軸トルクを出力するフィードフォワード制御部と、前記補正ラック変位及び前記第１のラック軸力若しくは第１のコラム軸トルクに基づいてフィードバック制御して第４のラック軸力若しくは第４のコラム軸トルクを出力するフィードバック制御部と、前記切替信号により前記第３のラック軸力若しくは第３のコラム軸トルクの出力をＯＮ／ＯＦＦする第１の切替部と、前記切替信号により前記第４のラック軸力若しくは第４のコラム軸トルクの出力をＯＮ／ＯＦＦする第２の切替部と、前記第１及び第２の切替部の出力を加算して前記第２のラック軸力若しくは第２のコラム軸トルクを出力する加算部とを具備していることにより、或いは、前記粘弾性モデル追従制御部が、前記第１のラック軸力若しくは第１のコラム軸トルクに基づいてフィードフォワード制御して第３のラック軸力若しくは第３のコラム軸トルクを出力するフィードフォワード制御部と、前記補正ラック変位及び前記第１のラック軸力若しくは第１のコラム軸トルクに基づいてフィードバック制御して第４のラック軸力若しくは第４のコラム軸トルクを出力するフィードバック制御部と、前記切替信号により前記第３のラック軸力若しくは第３のコラム軸トルクの出力をＯＮ／ＯＦＦする第１の切替部と、前記切替信号により前記第４のラック軸力若しくは第４のコラム軸トルクの出力をＯＮ／ＯＦＦする第２の切替部と、前記第１及び第２の切替部の出力を加算して前記第２のラック軸力若しくは第２のコラム軸トルクを出力する加算部とを具備していることにより、或いは、前記フィードバック制御部の制御パラメータを、前記ラック変位が所定の第３目標値以下の場合は前記ラック変位によって変更し、前記ラック変位が前記第３目標値を超えた場合は一定とすることにより、或いは、前記制御量制限部が、前記上限値及び下限値を前記操舵速度の変化に合わせて徐々に変更することにより、或いは、前記上限値及び下限値を操舵方向に応じて設定することにより、或いは、前記上限値及び下限値を前記第１のラック軸力若しくは第１のコラム軸トルクに基づいて設定することにより、より効果的に達成される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の電動パワーステアリング装置の制御装置によれば、物理モデルに基づいた制御系を構成しているので、定数設計に見通しが立て易くなり、規範モデルに制御対象の出力（ラックエンドまでの距離）が追従するようなモデルフォローイング制御を構成しているので、負荷状態（外乱）や制御対象の変動にロバスト（頑健）な端当て抑制制御が可能となる利点がある。【００２１】
また、モデルフォローイング制御での制御量の範囲に操舵速度に基づく制限を設けているので、制御量過多による違和感を抑えることができる。さらに、モデルフォローイング制御においてシフト補正を実施しているので、操舵速度の変動に対する制御量制限の制御の過度な反応を抑え、操舵のしにくさを軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【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制御系の構成例を示すブロック図である。
【図３】モデルフォローイング制御の実施形態の構成例を示すブロック図である。
【図４】ラック位置変換部の特性例を示す図である。
【図５】粘弾性モデル追従制御部の構成例（モデルフォローイング制御の実施形態）を示すブロック図である。
【図６】粘弾性モデル追従制御部の他の構成例（モデルフォローイング制御の実施形態）を示すブロック図である。
【図７】モデルフォローイング制御の実施形態の動作例（全体）を示すフローチャートである。
【図８】粘弾性モデル追従制御の動作例（モデルフォローイング制御の実施形態）を示すフローチャートである。
【図９】粘弾性モデルの模式図である。
【図１０】粘弾性モデル追従制御部の詳細原理を説明するためのブロック図である。
【図１１】粘弾性モデル追従制御部の詳細原理を説明するためのブロック図である。
【図１２】粘弾性モデル追従制御部の詳細原理を説明するためのブロック図である。
【図１３】粘弾性モデル追従制御部の詳細原理を説明するためのブロック図である。
【図１４】粘弾性モデル追従制御部の詳細な構成例（モデルフォローイング制御の実施形態）を示すブロック図である。
【図１５】粘弾性モデル追従制御部の詳細な他の構成例（モデルフォローイング制御の実施形態）を示すブロック図である。
【図１６】ラック変位によって規範モデルのパラメータを変更する例を示す図である。
【図１７】粘弾性モデル追従制御の動作例（モデルフォローイング制御の実施形態）を示すフローチャートである。
【図１８】アシスト制限制御の実施形態の構成例を示すブロック図である。
【図１９】高操舵時制限設定での制限値の変化例を示す図である。
【図２０】低操舵時制限設定での制限値の変化例を示す図である。
【図２１】制御量制限部の構成例を示すブロック図である。
【図２２】操舵速度に対する高操舵時ゲインの特性例を示す図である。
【図２３】操舵速度に対する低操舵時ゲインの特性例を示す図である。
【図２４】アシスト制限制御の実施形態の動作例（全体）を示すフローチャートである。
【図２５】粘弾性モデル追従制御の動作例（アシスト制限制御の実施形態）を示すフローチャートである。
【図２６】制御量制限部の動作例を示すフローチャートである。
【図２７】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２８】粘弾性モデル追従制御部の構成例（第１実施形態）を示すブロック図である。
【図２９】粘弾性モデル追従制御部の詳細な構成例（第１実施形態）を示すブロック図である。
【図３０】シフト補正部での目標設定を説明するための図である。
【図３１】粘弾性モデル追従制御の動作例（第１実施形態）を示すフローチャートである。
【図３２】シフト補正の動作例（第１実施形態）を示すフローチャートである。
【図３３】本発明の効果（第１実施形態）を説明するための図である。
【図３４】本発明の効果（第１実施形態）を説明するための図である。
【図３５】ラック変位によって制御パラメータを変更する例を示す図である。
【図３６】粘弾性モデル追従制御部の詳細な構成例（制御パラメータを変更する場合）を示すブロック図である。
【図３７】本発明の構成例（第２実施形態）を示すブロック図である。
【図３８】粘弾性モデル追従制御部の詳細な構成例（第２実施形態）を示すブロック図である。
【図３９】ラック変位の開始位置変更を説明するための図である。
【図４０】本発明の動作例（第２実施形態）（全体）を示すフローチャートである。
【図４１】粘弾性モデル追従制御の動作例（第２実施形態）を示すフローチャートである。
【図４２】シフト補正の動作例（第２実施形態）を示すフローチャートである。
【図４３】本発明の構成例（第３実施形態）を示すブロック図である。
【図４４】粘弾性モデル追従制御部の詳細な構成例（第３実施形態）を示すブロック図である。
【図４５】粘性摩擦係数項の構成例（第３実施形態）を示すブロック図である。
【図４６】不感帯特性の例を示す特性図である。
【図４７】制御要素部の構成例（第３実施形態）を示すブロック図である。
【図４８】粘弾性モデル追従制御の動作例（第３実施形態）を示すフローチャートである。
【図４９】Ｃｄ演算及び（μ−η）・ｓ演算の動作例（第３実施形態）を示すフローチャートである。
【図５０】本発明の効果（第３実施形態）を説明するための図である。
【図５１】本発明の構成例（第４実施形態）を示すブロック図である。
【図５２】粘弾性モデル追従制御部の詳細な構成例（第４実施形態）を示すブロック図である。
【図５３】ラック変位によって規範モデルのパラメータを変更する例（第４実施形態）を示す図である。
【図５４】ラック変位によって制御パラメータを変更する例（第４実施形態）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明は、ラックエンド近傍の物理モデルに基づいた制御系を構成し、粘弾性モデル（バネ定数、粘性摩擦係数）を規範モデルとし、その規範モデルに制御対象の出力（ラックエンドまでの距離）が追従するようなモデルフォローイング制御を構成し、運転者に操舵違和感を与えずに端当て時の異音の発生を防止し、衝撃力を減衰する電動パワーステアリング装置の制御装置である。
【００２４】
モデルフォローイング制御は粘弾性モデル追従制御部で構成し、粘弾性モデル追従制御部をフィードフォワード制御部若しくはフィードバック制御部或いはその両者で構成し、ラックエンド手前の所定角度外では通常のアシスト制御を行い、ラックエンド手前の所定角度内でモデルフォローイング制御を行い、ラックエンドに当たることを抑制する。
【００２５】
また、仮想ラックエンドがあるように、即ち、運転者がハンドルを切り込もうとしてもラックエンドであるかのようにハンドルが進まないようにするために、運転者の手入力とタイヤ側からの反力との和に釣り合うようにアシスト力を出力する（タイヤと路面の摩擦が極低い場合は、運転者の手入力分だけとなる）。しかし、この場合、運転者の操舵方向と逆方向にアシストすることになるために、安全性を考慮して、アシスト力の最大値を制限する。また、運転者の操舵方向と同じ方向へのアシストにおいても、同様に、アシスト力の最大値を制限する。
【００２６】
アシスト力の最大値の制限では、柔軟な対応が取れるように、操舵速度に応じた制限を行う。例えば、操舵速度が速いときは仮想ラックエンドになるように強く制御し、遅いときは制御量の制限を強くして安全性を高めるようにする。具体的には、操舵速度が速いときの制限設定（以下、「高操舵時制限設定」とする）と操舵速度が遅いときの制限設定（以下、「低操舵時制限設定」とする）を用意し、操舵速度に応じて両設定を徐々に切り替えて制限を行う。また、操舵速度が遅く制御量の制限が強いときに、運転者が意図を持って操舵するとラックエンド方向に移動可能となり、さらに高操舵時制限設定に切り替わってしまう等、操舵速度の変動に対して制御量の制限が不適切な影響を与える可能性があるので、モデルフォローイング制御で使用する変位情報にシフト補正をかける。
【００２７】
以下に、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００２８】
上述のように、本発明は、モデルフォローイング制御、アシスト力の最大値の操舵速度に応じた制限の制御（以下、「アシスト制限制御」とする）及び変位情報へのシフト補正の制御（以下、「シフト補正制御」とする）を行うが、説明をわかりやすくするために、先ずはモデルフォローイング制御のみを行う実施形態（以下、「モデルフォローイング制御の実施形態」とする）について、次にそれにアシスト制限制御を加えた実施形態（以下、「アシスト制限制御の実施形態」とする）について説明し、それらの説明を踏まえて、シフト補正制御も加えた本発明の実施形態について説明する。
【００２９】
先ずは、モデルフォローイング制御の実施形態について説明する
図３はモデルフォローイング制御の実施形態の構成例を図２に対応させて示しており、電流指令値Ｉｒｅｆ１は変換部１０１でラック軸力ｆに変換され、ラック軸力ｆは粘弾性モデル追従制御部１２０に入力される。ラック軸力ｆはコラム軸トルクと等価であるが、以下の説明では便宜的にラック軸力として説明する。なお、図２に示される構成と同一構成には同一符号を付して説明は省略する。
【００３０】
電流指令値Ｉｒｅｆ１からラック軸力ｆへの変換は、下記数１に従って行われる。
【００３１】
【数１】
0006477986.tif 000002
ここで、Ｋｔをトルク定数［Ｎｍ／Ａ］、Ｇｒを減速比、Ｃｆを比ストローク［ｍ／ｒｅｖ．］として、Ｇ１＝Ｋｔ×Ｇｒ×（２π／Ｃｆ）である。
【００３２】
回転角センサ２１からの回転角θはラック位置変換部１００に入力され、判定用ラック位置Ｒｘに変換される。判定用ラック位置Ｒｘはラックエンド接近判定部１１０に入力され、ラックエンド接近判定部１１０は図４に示すように、判定用ラック位置Ｒｘがラックエンド手前の所定位置ｘ０以内にあると判定したときに端当て抑制制御機能を働かせ、変位情報であるラック変位ｘを出力すると共に切替信号ＳＷＳを出力する。切替信号ＳＷＳ及びラック変位ｘは、ラック軸力ｆと共に粘弾性モデル追従制御部１２０へ入力され、粘弾性モデル追従制御部１２０で制御演算されたラック軸力ｆｆは変換部１０２で電流指令値Ｉｒｅｆ２に変換され、電流指令値Ｉｒｅｆ２は加算部１０３で電流指令値Ｉｒｅｆ１と加算されて電流指令値Ｉｒｅｆ３となる。電流指令値Ｉｒｅｆ３に基づいて、上述したアシスト制御が行われる。
【００３３】
なお、図４に示すラックエンド近接領域を設定する所定位置ｘ０は、適宜な位置に設定可能である。また、回転角θをモータに連結された回転角センサ２１から得ているが、舵角センサから取得するようにしても良い。
【００３４】
変換部１０２でのラック軸力ｆｆから電流指令値Ｉｒｅｆ２への変換は、下記数２に従って行われる。
【００３５】
【数２】
0006477986.tif 000003
粘弾性モデル追従制御部１２０の詳細を、図５又は図６に示す。
【００３６】
図５では、ラック軸力ｆはフィードフォワード制御部１３０及びフィードバック制御部１４０に入力され、ラック変位ｘはフィードバック制御部１４０に入力される。フィードフォワード制御部１３０からのラック軸力ＦＦは切替部１２１に入力され、フィードバック制御部１４０からのラック軸力ＦＢは切替部１２２に入力される。切替部１２１及び１２２は切替信号ＳＷＳによってＯＮ／ＯＦＦされ、切替信号ＳＷＳによってＯＦＦされているときは、各出力ｕ１及びｕ２はゼロである。切替信号ＳＷＳによって切替部１２１及び１２２がＯＮされたとき、切替部１２１からのラック軸力ＦＦがラック軸力ｕ１として出力され、切替部１２２からのラック軸力ＦＢがラック軸力ｕ２として出力される。切替部１２１及び１２２からのラック軸力ｕ１及びｕ２が加算部１２３で加算され、加算値のラック軸力ｆｆが粘弾性モデル追従制御部１２０から出力される。ラック軸力ｆｆは、変換部１０２で電流指令値Ｉｒｅｆ２に変換される。
【００３７】
また、図６では、ラック変位ｘはフィードフォワード制御部１３０及びフィードバック制御部１４０に入力され、ラック軸力ｆはフィードバック制御部１４０に入力される。以下は図５の場合と同様に、フィードフォワード制御部１３０からのラック軸力ＦＦは切替部１２１に入力され、フィードバック制御部１４０からのラック軸力ＦＢは切替部１２２入力される。切替部１２１及び１２２は切替信号ＳＷＳによってＯＮ／ＯＦＦされ、切替信号ＳＷＳによってＯＦＦされているときは、各出力ｕ１及びｕ２はゼロである。切替信号ＳＷＳによって切替部１２１及び１２２がＯＮされたとき、切替部１２１からのラック軸力ＦＦがラック軸力ｕ１として出力され、切替部１２２からのラック軸力ＦＢがラック軸力ｕ２として出力される。切替部１２１及び１２２からのラック軸力ｕ１及びｕ２が加算部１２３で加算され、加算値のラック軸力ｆｆが粘弾性モデル追従制御部１２０から出力される。ラック軸力ｆｆは変換部１０２で電流指令値Ｉｒｅｆ２に変換される。
【００３８】
このような構成において、先ずモデルフォローイング制御の実施形態の動作例全体を図７のフローチャートを参照して、次いで粘弾性モデル追従制御の動作例を図８のフローチャートを参照して説明する。
【００３９】
スタート段階においては、切替部１２１及び１２２は切替信号ＳＷＳによってＯＦＦされている。そして、動作がスタートすると先ず、トルク制御部３１は操舵トルクＴｈ及び車速Ｖｅｌに基づいて電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算し（ステップＳ１０）、ラック位置変換部１００は回転角センサ２１からの回転角θを判定用ラック位置Ｒｘに変換する（ステップＳ１１）。ラックエンド接近判定部１１０は判定用ラック位置Ｒｘに基づいてラックエンド接近か否かを判定し（ステップＳ１２）、ラックエンド接近でない場合には、粘弾性モデル追従制御部１２０からラック軸力ｆｆは出力されず、電流指令値Ｉｒｅｆ１に基づく通常の操舵制御が実行され（ステップＳ１３）、終了となるまで継続される（ステップＳ１４）。
【００４０】
一方、ラックエンド接近判定部１１０でラックエンド接近が判定された場合には、粘弾性モデル追従制御部１２０による粘弾性モデル追従制御が実行される（ステップＳ２０）。即ち、図８に示すように、ラックエンド接近判定部１１０から切替信号ＳＷＳが出力されると共に（ステップＳ２０１）、ラック変位ｘが出力される（ステップＳ２０２）。また、変換部１０１は、前記数１に従って電流指令値Ｉｒｅｆ１をラック軸力ｆに変換する（ステップＳ２０３）。図５の実施形態では、フィードフォワード制御部１３０はラック軸力ｆに基づいてフィードフォワード制御を行い（ステップＳ２０４）、フィードバック制御部１４０はラック変位ｘ及びラック軸力ｆに基づいてフィードバック制御を行う（ステップＳ２０５）。また、図６の実施形態では、フィードフォワード制御部１３０はラック変位ｘに基づいてフィードフォワード制御を行い（ステップＳ２０４）、フィードバック制御部１４０はラック変位ｘ及びラック軸力ｆに基づいてフィードバック制御を行う（ステップＳ２０５）。なお、いずれの場合も、フィードフォワード制御及びフィードバック制御の順番は、逆であっても良い。
【００４１】
ラックエンド接近判定部１１０からの切替信号ＳＷＳは切替部１２１及び１２２に入力され、切替部１２１及び１２２がＯＮされる（ステップＳ２０６）。切替部１２１及び１２２がＯＮされると、フィードフォワード制御部１３０からのラック軸力ＦＦがラック軸力ｕ１として出力され、フィードバック制御部１４０からのラック軸力ＦＢがラック軸力ｕ２として出力される。ラック軸力ｕ１及びｕ２は加算部１２３で加算され（ステップＳ２０７）、加算結果としてのラック軸力ｆｆが変換部１０２で、上記数２に従って電流指令値Ｉｒｅｆ２に変換される（ステップＳ２０８）。
【００４２】
ここで、粘弾性モデル追従制御部１２０は、ラックエンド近辺の物理モデルに基づいた制御系となっており、ラックエンド手前の所定角度以内で粘弾性モデル（バネ定数ｋ０［Ｎ／ｍ］、粘性摩擦係数μ［Ｎ／（ｍ／ｓ）］）を規範モデル（入力：力、出力：変位で記述された物理モデル）としたモデルフォローイング制御を構成し、ラックエンドに当たることを防止している。
【００４３】
図９はラックエンド近傍の模式図を示しており、質量ｍと力Ｆ０，Ｆ１の関係は数３である。粘弾性モデルの方程式の算出は、例えば関西大学理工学会誌「理工学と技術」Ｖｏｌ．１７（２０１０）の「弾性膜と粘弾性の力学の基礎」（大場謙吉）に示されている。
【００４４】
【数３】
0006477986.tif 000004
そして、ラック変位ｘ１、ｘ２に対して、ｋ０、ｋ１をバネ定数とすると、数４〜数６が成立する。
【００４５】
【数４】
0006477986.tif 000005
【００４６】
【数５】
0006477986.tif 000006
【００４７】
【数６】
0006477986.tif 000007
従って、上記数３に上記数４〜数６を代入して数７となる。
【００４８】
【数７】
0006477986.tif 000008
上記数７を微分すると、下記数８となり、μ１／ｋ１を両辺に乗算すると数９となる。
【００４９】
【数８】
0006477986.tif 000009
【００５０】
【数９】
0006477986.tif 000010
そして、数７と数９を加算すると、数１０となる。
【００５１】
【数１０】
0006477986.tif 000011
数１０に上記数４及び数６を代入すると、下記数１１となる。
【００５２】
【数１１】
0006477986.tif 000012
ここで、μ１／ｋ１＝τｅ，ｋ０＝Ｅｒ，μ１（１／ｋ０＋１／ｋ１）＝τδとすると、上記数１１は数１２となり、ラプラス変換すると数１３が成立する。
【００５３】
【数１２】
0006477986.tif 000013
【００５４】
【数１３】
0006477986.tif 000014
上記数１３をＸ（ｓ）／Ｆ（ｓ）で整理すると、下記数１４となる。
【００５５】
【数１４】
0006477986.tif 000015
数１４は入力力ｆから出力変位ｘまでの特性を示す３次の物理モデル（伝達関数）となり、バネ定数ｋ１＝∞のバネとするとτｅ→０であり、τδ＝μ１・１／ｋ０であるので、２次関数の下記数１５が導かれる。
【００５６】
【数１５】
0006477986.tif 000016
本発明では、数１５で表される２次関数を規範モデルＧｍとして説明する。即ち、数１６を規範モデルＧｍとしている。ここで、μ１＝μとしている。
【００５７】
【数１６】
0006477986.tif 000017
次に、電動パワーステアリング装置の実プラント１４６を下記数１７で表わされるＰとし、本発明の規範モデル追従型制御を２自由度制御系で設計すると、Ｐｎ及びＰｄを実際のモデルとして図１０の構成となる。ブロック１４３（Ｃｄ）は制御要素部を示している。（例えば朝倉書店発行の前田肇、杉江俊治著「アドバンスト制御のためのシステム制御理論」参照）
【００５８】
【数１７】
0006477986.tif 000018
実プラントＰを安定な有理関数の比で表わすために、Ｎ及びＤを下記数１８で表わす。Ｎの分子はＰの分子、Ｄの分子はＰの分母となる。ただし、αは（ｓ＋α）＝０の極が任意に選択できる。
【００５９】
【数１８】
0006477986.tif 000019
図１０の構成を規範モデルＧｍに適用すると、ｘ／ｆ＝Ｇｍとなるためには、１／Ｆを下記数１９のように設定する必要がある。なお、数１９は、数１６及び数１８より導かれる。
【００６０】
【数１９】
0006477986.tif 000020
フィードバック制御部のブロックＮ／Ｆは下記数２０である。
【００６１】
【数２０】
0006477986.tif 000021
フィードフォワード制御部のブロックＤ／Ｆは下記数２１である。
【００６２】
【数２１】
0006477986.tif 000022
２自由度制御系の一例を示す図１０において、実プラントＰへの入力（ラック軸力若しくはコラム軸トルクに対応する電流指令値）ｕは、下記数２２で表される。
【００６３】
【数２２】
0006477986.tif 000023
また、実プラントＰの出力（ラック変位）ｘは下記数２３である。
【００６４】
【数２３】
0006477986.tif 000024
数２３を整理し、出力ｘの項を左辺に、ｆの項を右辺に揃えると、数２４が導かれる。
【００６５】
【数２４】
0006477986.tif 000025
数２４を入力ｆに対する出力ｘの伝達関数として表わすと、数２５となる。ここで、３項目以降ではＰ＝Ｐｎ／Ｐｄとして表現している。
【００６６】
【数２５】
0006477986.tif 000026
実プラントＰを正確に表現できたとすれば、Ｐｎ＝Ｎ、Ｐｄ＝Ｄとすることができ、入力ｆに対する出力ｘの特性は、Ｐｎ／Ｆ（＝Ｎ／Ｆ）として表わされるので、数２６が成立する。
【００６７】
【数２６】
0006477986.tif 000027
入力ｆに対して出力ｘの特性（規範モデル（伝達関数））を、下記数２７のようにすると考えるとき、
【００６８】
【数２７】
0006477986.tif 000028
１／Ｆを下記数２８のようにすることで達成できる。
【００６９】
【数２８】
0006477986.tif 000029
図１０において、フィードフォワード制御系をブロック１４４→実プラントＰの経路で考えると、図１１となる。ここで、Ｐ＝Ｎ／Ｄとすると、図１１（Ａ）は図１１（Ｂ）となり、数２０より図１１（Ｃ）が得られる。図１１（Ｃ）より、ｆ＝（ｍ・ｓ２＋μ・ｓ＋ｋ０）ｘとなるので、これを逆ラプラス変換すると、下記数２９が得られる。
【００７０】
【数２９】
0006477986.tif 000030
一方、図１２に示すようなフィードフォワード制御系の伝達関数ブロックを考えると、下記数３０が入力ｆ及び出力ｘにおいて成立する。
【００７１】
【数３０】
0006477986.tif 000031
数３０を整理すると下記３１となり、数３１を入力ｆについて整理すると、数３２が得られる。
【００７２】
【数３１】
0006477986.tif 000032
【００７３】
【数３２】
0006477986.tif 000033
数３２を逆ラプラス変換すると上記数２９となり、結果的に図１３に示すように２つのフィードフォワード制御部Ａ及びＢは等価である。
【００７４】
上記前提を踏まえ、以下に粘弾性モデル追従制御部の具体的な構成例を図１４及び図１５に示して説明する。図１４は図５の実施形態に対応し、ラック軸力ｆがフィードフォワード制御部１３０内のフィードフォワード要素１４４（数２１で示されるＤ／Ｆ）及びフィードバック制御部１４０に入力され、ラック変位ｘがフィードバック制御部１４０に入力される。また、図１５は図６の実施形態に対応し、ラック変位ｘがフィードフォワード制御部１３０内のバネ定数項１３１及び粘性摩擦係数項１３２に入力され、ラック軸力ｆがフィードバック制御部１４０に入力される。
【００７５】
図１４ではフィードフォワード要素１４４からのラック軸力ＦＦは切替部１２１のｂ１接点に入力される。また、図１５では、フィードフォワード制御部１３０内のバネ定数項１３１及び粘性摩擦係数項１３２の出力を減算部１３３で減算し、減算部１３３の減算結果であるラック軸力ＦＦが切替部１２１のｂ１接点に入力される。切替部１２１のａ１接点には、固定部１２５から固定値「０」が入力されている。
【００７６】
図１４の実施形態及び図１５の実施形態のいずれにおいても、フィードバック制御部１４０はフィードバック要素（Ｎ／Ｆ）１４１、減算部１４２、制御要素部１４３で構成され、フィードバック制御部１４０からのラック軸力ＦＢ、つまり制御要素部１４３の出力は切替部１２２のｂ２接点に入力される。切替部１２２のａ２接点には、固定部１２６から固定値「０」が入力されている。
【００７７】
図１４の実施形態では、ラック軸力ｆはフィードフォワード制御部１３０内のフィードフォワード要素１４４に入力されると共に、フィードバック制御部１４０のフィードバック要素（Ｎ／Ｆ）１４１に入力される。ラック変位ｘはフィードバック制御部１４０の減算部１４２に減算入力されると共に、パラメータ設定部１２４に入力される。パラメータ設定部１２４はラック変位ｘに対して、例えば図１６に示すような特性のバネ定数ｋ０及び粘性摩擦係数μを出力し、バネ定数ｋ０及び粘性摩擦係数μは、フィードフォワード制御部１３０内のフィードフォワード要素１４４及びフィードバック制御部１４０内のフィードバック要素（Ｎ／Ｆ）１４１に入力される。
【００７８】
図１５の実施形態では、ラック変位ｘはフィードフォワード制御部１３０内のバネ定数項１３１及び粘性摩擦係数項１３２に入力されると共に、フィードバック制御部１４０の減算部１４２に入力され、更にパラメータ設定部１２４に入力される。ラック軸力ｆはフィードバック制御部１４０のフィードバック要素（Ｎ／Ｆ）１４１に入力される。パラメータ設定部１２４はラック変位ｘに対して、上述と同様なバネ定数ｋ０及び粘性摩擦係数μを出力し、バネ定数ｋ０はバネ定数項１３１及びフィードバック要素（Ｎ／Ｆ）１４１に入力され、粘性摩擦係数μは粘性摩擦係数項１３２及びフィードバック要素（Ｎ／Ｆ）１４１に入力される。
【００７９】
また、切替信号ＳＷＳは、いずれの実施形態においても切替部１２１及び１２２に入力され、切替部１２１及び１２２の接点は通常時はそれぞれ接点ａ１及びａ２に接続されており、切替信号ＳＷＳによってそれぞれ接点ｂ１及びｂ２に切替えられるようになっている。
【００８０】
このような構成において、図１５の実施形態の動作例を図１７のフローチャートを参照して説明する。
【００８１】
ラックエンド接近判定部１１０から切替信号ＳＷＳが出力されると共に（ステップＳ２１）、ラック変位ｘが出力される（ステップＳ２２）。ラック変位ｘはバネ定数項１３１、粘性摩擦係数項１３２、パラメータ設定部１２４及び減算部１４２に入力される。パラメータ設定部１２４は、ラック変位ｘに応じて図１６の特性に従って求められたバネ定数ｋ０及び粘性摩擦係数μを、バネ定数項１３１、粘性摩擦係数項１３２及びフィードバック要素（Ｎ／Ｆ）１４１に設定する（ステップＳ２３）。また、変換部１０１は電流指令値Ｉｒｅｆ１をラック軸力ｆに変換し（ステップＳ２３Ａ）、ラック軸力ｆはフィードバック要素（Ｎ／Ｆ）１４１に入力され、Ｎ／Ｆ演算される（ステップＳ２４）。Ｎ／Ｆ演算値は減算部１４２に加算入力され、ラック変位ｘが減算され（ステップＳ２４Ａ）、その減算値が制御要素部１４３でＣｄ演算される（ステップＳ２４Ｂ）。制御要素部１４３から、演算されたラック軸力ＦＢが出力されて切替部１２２の接点ｂ２に入力される。
【００８２】
フィードフォワード制御部１３０内の粘性摩擦係数項１３２は、粘性摩擦係数μに基づいて“（μ−η）・ｓ”の演算を行い（ステップＳ２５）、バネ定数項１３１にバネ定数ｋ０を設定し（ステップＳ２５Ａ）、減算部でバネ定数ｋ０及び“（μ−η）・ｓ”の減算を行い（ステップＳ２５Ｂ）、演算結果としてラック軸力ＦＦを出力する。ラック軸力ＦＦは切替部１２１の接点ｂ１に入力される。なお、フィードフォワード制御部１３０及びフィードバック制御部１４０の演算の順番は、逆であっても良い。
【００８３】
ラックエンド接近判定部１１０からの切替信号ＳＷＳは切替部１２１及び１２２に入力され、切替部１２１及び１２２の各接点がａ１からｂ１へ、ａ２からｂ２へ切替えられ、切替部１２１及び１２２からのラック軸力ｕ１及びｕ２が加算部１２３で加算され（ステップＳ２６）、加算結果としてのラック軸力ｆｆが変換部１０２で電流指令値Ｉｒｅｆ２に変換される（ステップＳ２６Ａ）。電流指令値Ｉｒｅｆ２は加算部１０３に入力され、電流指令値Ｉｒｅｆ１に加算され（ステップＳ２７）、操舵制御が実行され、ステップＳ１４へとつながる。
【００８４】
なお、制御要素部１４３（Ｃｄ）は任意のＰＩＤ（比例積分微分）制御、ＰＩ制御、ＰＤ制御の構成のいずれでも良い。また、図１４の実施形態の動作も、ラック軸力ｆ及びラック変位ｘが入力する部分（要素）が異なるだけで、同様である。さらに、図１４の実施形態及び図１５の実施形態では、フィードフォワード制御部１３０及びフィードバック制御部１４０の両方の制御演算を実行しているが、フィードフォワード制御部１３０のみの構成でも良く、フィードバック制御部１４０のみの構成でも良い。
【００８５】
次に、アシスト制限制御の実施形態について説明する。なお、以下では、ラック軸力（及びコラム軸トルク）は、ハンドルが右に切られている（以下、「右切操舵」とする）ときは正の値に、ハンドルが左に切られている（以下、「左切操舵」とする）ときは負の値になるように設定されているとする。
【００８６】
図１８はアシスト制限制御の実施形態の構成例を図３に対応させて示しており、図３に示されるモデルフォローイング制御の実施形態に対して制御量制限部１５０及び操舵速度演算部１６０が追加されており、ラックエンド接近判定部１１０がラックエンド接近判定部２１０に代わっている。
【００８７】
ラックエンド接近判定部２１０は、ラック変位ｘ及び切替信号ＳＷの他に、ハンドルの操舵方向を示す方向信号Ｓｄを出力する。ラックエンド接近判定部２１０に入力される判定用ラック位置Ｒｘに基づいてハンドルの操舵方向を判定し、右切操舵の場合は方向信号Ｓｄを「右切」にして出力し、左切操舵の場合は方向信号Ｓｄを「左切」にして出力する。
【００８８】
操舵速度演算部１６０は、ラックエンド接近判定部２１０から出力されるラック変位ｘを微分することにより、操舵速度ωを算出する。
【００８９】
制御量制限部１５０は、粘弾性モデル追従制御部１２０から出力されるラック軸力ｆｆ（制御量）の最大値及び最小値を、方向信号Ｓｄ、電流指令値Ｉｒｅｆ１から変換されるラック軸力ｆ及び操舵速度ωに基づいて制限する。制限するためにラック軸力ｆｆに対する制限値である上限値及び下限値を設定するが、右切操舵の場合の制限値と左切操舵の場合の制限値をそれぞれ設定する。また、より適切な制限値を設定すべく、制限値はラック軸力に基づいて設定される。さらに、操舵速度が高いときの高操舵時制限設定及び操舵速度が低いときの低操舵時制限設定を用意し、操舵速度ωに応じて徐々に両設定を切り替える。具体的には、高操舵時制限設定では、仮想ラックエンドになるように強く制御するために、例えば、右切操舵の場合、上限値（以下、「右切上限値」とする）ＲＵ１は下記数３３のようにラック軸力ｆに所定の値Ｆｘ１（例えば２Ｎｍ）を加算した値とし、下限値（以下、「右切下限値」とする）ＲＬ１は下記数３４のようにラック軸力ｆの符号を反転した値から所定の値Ｆｘ２（例えば１０Ｎｍ）を減算した値とする。
【００９０】
【数３３】
0006477986.tif 000034
【００９１】
【数３４】
0006477986.tif 000035
左切操舵の場合は、右切操舵の場合の上限値及び下限値を入れ替えた値を上限値（以下、「左切上限値」とする）ＬＵ１及び下限値（以下、「左切下限値」とする）ＬＬ１とする。即ち、下記数３５及び数３６のようになる。
【００９２】
【数３５】
0006477986.tif 000036
【００９３】
【数３６】
0006477986.tif 000037
例えば、ラック軸力ｆが操舵角に対して図１９の破線で示されるように変化する場合、制限値は図１９の実線で示されるように変化する。
【００９４】
低操舵時制限設定では、より制御量を制限して安全性を高めるべく、例えば、右切下限値及び左切上限値の算出において所定の値の加減算を高操舵時制限設定とは逆にする。しかし、逆方向のアシスト力を加えないようにするために、右切下限値はゼロを超えず、左切上限値はゼロ未満にならないようにする。即ち、右切上限値ＲＵ２は下記数３７のようにラック軸力ｆに所定の値Ｆｘ３（例えば２Ｎｍ）を加算した値とし、右切下限値ＲＬ２は下記数３８のようにラック軸力ｆの符号を反転した値に所定の値Ｆｘ４（例えば５Ｎｍ）を加算した値とするが、右切下限値ＲＬ２がゼロを超えた場合、右切下限値ＲＬ２はゼロにする。
【００９５】
【数３７】
0006477986.tif 000038
【００９６】
【数３８】
0006477986.tif 000039
左切上限値ＬＵ２及び左切下限値ＬＬ２は、右切上限値ＲＵ２及び右切下限値ＲＬ２を入れ替えた、下記数３９及び数４０のような値とするが、左切上限値ＬＵ２がゼロ未満の場合、左切上限値ＬＵ２はゼロにする。
【００９７】
【数３９】
0006477986.tif 000040
【００９８】
【数４０】
0006477986.tif 000041
例えば、ラック軸力ｆが操舵角に対して図２０の破線で示されるように変化する場合、制限値は実線で示されるように変化する。
【００９９】
高操舵時制限設定及び低操舵時制限設定の切り替えを操舵速度ωに応じて徐々に行うために、高操舵時制限設定及び低操舵時制限設定で設定された各制限値にゲインを乗算し、それらを加算した値を制限値とする。
【０１００】
制御量制限部１５０の構成例を図２１に示す。制御量制限部１５０は、高操舵時制限値演算部１５１、低操舵時制限値演算部１５２、高操舵時ゲイン部１５３、低操舵時ゲイン部１５４、制限部１５５及び加算部１５６、１５７で構成されている。
【０１０１】
高操舵時制限値演算部１５１は、方向信号Ｓｄ及びラック軸力ｆを用いて、高操舵時制限設定により上限値ＵＰＨ及び下限値ＬＷＨを算出する。即ち、方向信号Ｓｄが「右切」の場合は、数３３で算出される右切上限値ＲＵ１を上限値ＵＰＨとし、数３４で算出される右切下限値ＲＬ１を下限値ＬＷＨとする。方向信号Ｓｄが「左切」の場合は、数３５で算出される左切上限値ＬＵ１を上限値ＵＰＨとし、数３６で算出される左切下限値ＬＬ１を下限値ＬＷＨとする。
【０１０２】
低操舵時制限値演算部１５２は、方向信号Ｓｄ及びラック軸力ｆを用いて、低操舵時制限設定により上限値ＵＰＨ及び下限値ＬＷＨを算出する。即ち、方向信号Ｓｄが「右切」の場合は、数３７で算出される右切上限値ＲＵ２を上限値ＵＰＬとし、数３８で算出される右切下限値ＲＬ２を下限値ＬＷＬとするが、下限値ＬＷＬがゼロを超えた場合、下限値ＬＷＬはゼロにする。方向信号Ｓｄが「左切」の場合は、数３９で算出される左切上限値ＬＵ２を上限値ＵＰＬとし、数４０で算出される左切下限値ＬＬ２を下限値ＬＷＬとするが、上限値ＵＰＬがゼロ未満の場合、上限値ＵＰＬはゼロにする。
【０１０３】
高操舵時ゲイン部１５３は、操舵速度ωに対して、例えば図２２に示されるような特性を有する高操舵時ゲインＧＨを上限値ＵＰＨ及び下限値ＬＷＨにそれぞれ乗算し、上限値ＵＰＨｇ及び下限値ＬＷＨｇを算出する。図２２に示される高操舵時ゲインＧＨの特性は、所定の操舵速度ω１までは０％で、所定の操舵速度ω１からω２（ω２＞ω１）の間では操舵速度ωに比例して大きくなり、所定の操舵速度ω２を超えると１００％となるような特性である。
【０１０４】
低操舵時ゲイン部１５４は、操舵速度ωに対して、例えば図２３に示されるような特性を有する低操舵時ゲインＧＬを上限値ＵＰＬ及び下限値ＬＷＬにそれぞれ乗算し、上限値ＵＰＬｇ及び下限値ＬＷＬｇを算出する。図２３に示される低操舵時ゲインＧＬの特性は、図２２に示される高操舵時ゲインＧＨの特性の逆の特性となっている。
【０１０５】
加算部１５６は、上限値ＵＰＨｇとＵＰＬｇを加算し、上限値ＵＰを算出する。加算部１５７は、下限値ＬＷＨｇとＬＷＬｇを加算し、下限値ＬＷを算出する。
【０１０６】
制限部１５５は、上限値ＵＰ及び下限値ＬＷを用いて、ラック軸力ｆｆに制限をかける。
【０１０７】
このような構成において、アシスト制限制御の実施形態の動作例を、図２４〜図２６のフローチャートを参照して説明する。
【０１０８】
図２４に全体の動作例をフローチャートで示しており、図７のフローチャートと比べると、方向信号Ｓｄの出力（ステップＳ１１Ａ）が追加され、通常操舵（ステップＳ１３）及び粘弾性モデル追従制御（ステップＳ２０）に制御量制限部１５０及び操舵速度演算部１６０での処理が加わるので、変更が生じている（ステップＳ１３Ａ、Ｓ２０Ａ）。
【０１０９】
ステップＳ１１Ａでは、ラックエンド接近判定部２１０が、入力された判定用ラック位置Ｒｘに基づいてハンドルの操舵方向を判定し、判定結果（右切、左切）を方向信号Ｓｄとして制御量制限部１５０に出力する。
【０１１０】
粘弾性モデル追従制御（ステップＳ２０Ａ）での動作例を図２５のフローチャートで示す。図８のフローチャートと比べると、ステップＳ２０７Ａ及びＳ２０７Ｂが追加されている。
【０１１１】
ステップＳ２０７Ａでは、ステップＳ２０２にてラックエンド接近判定部２１０から出力されたラック変位ｘが、粘弾性モデル追従制御部１２０の他に操舵速度演算部１６０にも入力される。操舵速度演算部１６０は、ラック変位ｘより操舵速度ωを算出し、制御量制限部１５０に出力する。
【０１１２】
ステップＳ２０７Ｂでは、制御量制限部１５０が、方向信号Ｓｄ、ラック軸力ｆ及び操舵速度ωに基づいて、粘弾性モデル追従制御部１２０から出力されたラック軸力ｆｆに制限をかける。図２６に制御量制限部１５０によるステップＳ２０７Ｂの詳細な動作例を示す。
【０１１３】
ラックエンド接近判定部２１０から出力された方向信号Ｓｄ及び変換部１０１から出力されたラック軸力ｆは、高操舵時制限値演算部１５１及び低操舵時制限値演算部１５２に入力される（ステップＳ３０１）。
【０１１４】
高操舵時制限値演算部１５１は、方向信号Ｓｄが「右切」の場合（ステップＳ３０２）、右切上限値ＲＵ１を上限値ＵＰＨとし、右切下限値ＲＬ１を下限値ＬＷＨとして出力する（ステップＳ３０３）。方向信号Ｓｄが「左切」の場合（ステップＳ３０２）、左切上限値ＬＵ１を上限値ＵＰＨとし、左切下限値ＬＬ１を下限値ＬＷＨとして出力する（ステップＳ３０４）。
【０１１５】
低操舵時制限値演算部１５２は、方向信号Ｓｄが「右切」の場合（ステップＳ３０５）、右切上限値ＲＵ２を上限値ＵＰＬとし、右切下限値ＲＬ２を下限値ＬＷＬとして出力する（ステップＳ３０６）。方向信号Ｓｄが「左切」の場合（ステップＳ３０５）、左切上限値ＬＵ２を上限値ＵＰＬとし、左切下限値ＬＬ２を下限値ＬＷＬとして出力する（ステップＳ３０７）。なお、高操舵時制限値演算部１５１での動作と低操舵時制限値演算部１５２での動作の順番は逆でも並行して実行しても良い。
【０１１６】
高操舵時ゲイン部１５３は、上限値ＵＰＨ、下限値ＬＷＨ及び操舵速度ωを入力し、図２２に示される特性を用いて操舵速度ωに対する高操舵時ゲインＧＨを求め、上限値ＵＰＨ及び下限値ＬＷＨにそれぞれ乗算し、上限値ＵＰＨｇ（＝ＵＰＨ×ＧＨ）及び下限値ＬＷＨｇ（＝ＬＷＨ×ＧＨ）を出力する（ステップＳ３０８）。
【０１１７】
低操舵時ゲイン部１５４は、上限値ＵＰＬ、下限値ＬＷＬ及び操舵速度ωを入力し、図２３に示される特性を用いて操舵速度ωに対する低操舵時ゲインＧＬを求め、上限値ＵＰＬ及び下限値ＬＷＬにそれぞれ乗算し、上限値ＵＰＬｇ（＝ＵＰＬ×ＧＬ）及び下限値ＬＷＬｇ（＝ＬＷＬ×ＧＬ）を出力する（ステップＳ３０９）。なお、高操舵時ゲイン部１５３での動作と低操舵時ゲイン部１５４での動作の順番は逆でも並行して実行しても良い。
【０１１８】
上限値ＵＰＨｇ及びＵＰＬｇは加算部１５６に入力され、加算結果が上限値ＵＰとして出力される（ステップＳ３１０）。下限値ＬＷＨｇ及びＬＷＬｇは加算部１５７に入力され、加算結果が下限値ＬＷとして出力される（ステップＳ３１１）。
【０１１９】
上限値ＵＰ及び下限値ＬＷは、粘弾性モデル追従制御部１２０から出力されたラック軸力ｆｆと共に、制限部１５５に入力される。制限部１５５は、ラック軸力ｆｆが上限値ＵＰ以上ならば（ステップＳ３１２）、ラック軸力ｆｆの値を上限値ＵＰとし（ステップＳ３１３）、ラック軸力ｆｆが下限値ＬＷ以下ならば（ステップＳ３１４）、ラック軸力ｆｆの値を下限値ＬＷとし（ステップＳ３１５）、それ以外ならばラック軸力ｆｆの値を変更しない。制限をかけられたラック軸力ｆｆはラック軸力ｆｆｍとして出力される（ステップＳ３１６）。
【０１２０】
ラック軸力ｆｆｍは変換部１０２で電流指令値Ｉｒｅｆ２に変換され（ステップＳ２０８Ａ）、加算部１０３で電流指令値Ｉｒｅｆ１に加算される。
【０１２１】
通常操舵（ステップＳ１３Ａ）でも、粘弾性モデル追従制御の場合と同様に、粘弾性モデル追従制御部１２０から出力されたラック軸力ｆｆに制限がかけられる。しかし、この場合のラック軸力ｆｆの値はゼロであるから、制限されることなく、ラック軸力ｆｆがそのままラック軸力ｆｆｍとして出力される。
【０１２２】
なお、低操舵時制限設定で使用する所定の値Ｆｘ３及びＦｘ４として、高操舵時制限設定で使用する所定の値Ｆｘ１及びＦｘ２を使用しても良い。また、左切上限値及び左切下限値は右切上限値及び右切下限値を入れ替えた値としているが、違う所定の値を使用する等して、入れ替えた値にしなくても良い。さらに、右切操舵の場合と左切操舵の場合で同じ制限値を使用しても良く、その場合は、方向信号Ｓｄは不要となるので、ラックエンド接近判定部２１０でのハンドルの操舵方向の判定及び制御量制限部１５０での方向信号Ｓｄによる動作の切替えも不要となる。また、ラック軸力ｆに基づいて制限値を設定しているが、ラック軸力ｆに対して変動しない制限値を用いても良い。この場合、操舵速度が速いときは仮想ラックエンドになるように強く制御し、遅いときは制御量の制限を強くして安全性を高めるように、上限値及び下限値を調整する。高操舵時ゲインＧＨ及び低操舵時ゲインＧＬの操舵速度ω１とω２の間の特性は、図２２及び図２３に示されるような直線的な特性に限られず、高操舵時ゲインＧＨと低操舵時ゲインＧＬの和が１００％となるならば、曲線的な特性でも良い。
【０１２３】
上述のモデルフォローイング制御及びアシスト制限制御を行うアシスト制限制御の実施形態にシフト補正制御を加えた本発明の実施形態について説明する。
【０１２４】
アシスト制限制御の実施形態では、操舵速度が遅くなると高操舵時制限設定から低操舵時制限設定に徐々に切り替わり、制限が強められる。よって、アシスト力がある程度発生するので、運転者が意思を持って操舵するとラックエンド方向に移動可能となる。このとき、操舵速度が速くなると、制限値は高操舵時制限設定の方に切り替わっていく。また、ラックエンド方向に移動したことにより、制限前の制御量（ラック軸力ｆｆ）は、端当て防止のためにラックエンド方向への移動量が大きいほど制御量が大きくなるようにパラメータが設定されているので、大きくなっている。このように、制限値変化及び制御量変化の複合作用で最終出力が大きく変化し、操舵方向へのアシスト力が小さくなり、操舵速度が遅くなる。これが繰り返し起こり、運転者は操舵しにくくなる。これを抑制するために、本実施形態ではラック変位にシフト補正をかける。
【０１２５】
図２７は本発明の実施形態の構成例（第１実施形態）を図１８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。
【０１２６】
第１実施形態では、図１８に示されるアシスト制限制御の実施形態と比べると、粘弾性モデル追従制御部１２０が粘弾性モデル追従制御部２２０に代わっている。
【０１２７】
粘弾性モデル追従制御部２２０の構成例としては、例えば図６に示される構成を基とした場合、図２８に示されるような構成となる。即ち、第１実施形態ではシフト補正部２５０が追加され、ラック変位ｘはシフト補正部２５０に入力され、シフト補正部２５０から出力される補正ラック変位ｘｓがフィードフォワード制御部１３０及びフィードバック制御部１４０に入力される。粘弾性モデル追従制御部２２０のさらに詳細な構成例は図２９に示されるような構成となり、シフト補正部２５０から出力される補正ラック変位ｘｓはパラメータ設定部１２４にも入力される。
【０１２８】
シフト補正部２５０は、ラック変位ｘに対してシフト補正をかける。具体的には、図３０に示されるように、設定されたラックエンド（以下、「設定ラックエンド」とする）ｘｅｎｄから所定の間隔（限界値）Δｘ１だけ手前の位置（以下、「仮想ラックエンド」とする）ｘｅｎｄｖを目標（第１目標値）として設定し、ラック変位ｘが仮想ラックエンドｘｅｎｄｖを越えてラックエンドに接近した場合、仮想ラックエンドｘｅｎｄｖからの変化量Δｘ２（＝ｘ−ｘｅｎｄｖ）を算出し、ラック変位ｘから変化量Δｘ２を差し引いて、補正ラック変位ｘｓとして出力する。ラック変位ｘが仮想ラックエンドｘｅｎｄｖを越えていない場合は、ラック変位ｘを補正ラック変位ｘｓとして出力する。つまり、ラック変位ｘが仮想ラックエンドｘｅｎｄｖを越えた場合、補正ラック変位ｘｓは仮想ラックエンドｘｅｎｄｖで固定となる。なお、図３０において、ｘｅｎｄｒは実際のラックエンドであり、製造バラツキや調整誤差を考慮して設計的に最小である設定ラックエンドｘｅｎｄより、通常長い値である。
【０１２９】
このような構成において、第１実施形態の動作例を、図３１及び図３２のフローチャートを参照して説明する。
【０１３０】
第１実施形態の動作では、アシスト制限制御の実施形態の動作と比べると、粘弾性モデル追従制御の動作にシフト補正部２５０の動作が加わることとなる。図３１は、粘弾性モデル追従制御の動作例を図１７に対応させて示したフローチャートである。第１実施形態の動作例では、図１７に示される動作例と比べると、ステップＳ２２Ａ、Ｓ２６ａ及びＳ２６ｂが加わり、ステップＳ２６ＡがステップＳ２６Ｂに代わっている。ただ、図１７に示される動作例はモデルフォローイング制御の実施形態に対する動作例であり、ステップＳ２６ａ、Ｓ２６ｂ及びＳ２６Ｂはアシスト制限制御の追加により追加及び変更となった動作であり、シフト補正制御の追加により追加された動作はステップＳ２２Ａだけである。なお、ステップＳ２６ａ、Ｓ２６ｂ及びＳ２６Ｂでは、図２５に示されるアシスト制限制御の実施形態の動作例でのステップＳ２０７Ａ、Ｓ２０７Ｂ及びＳ２０８Ａと同様の動作がそれぞれ行われる。
【０１３１】
ステップＳ２２Ａでのシフト補正の具体的な動作例を図３２に示す。ラックエンド接近判定部２１０から出力されたラック変位ｘを入力したシフト補正部２５０は、ラック変位ｘが仮想ラックエンドｘｅｎｄｖを越えているか（ラック変位ｘが第１目標値を超えているか）確認する（ステップＳ２２１）。ラック変位ｘが仮想ラックエンドｘｅｎｄｖを越えている場合、仮想ラックエンドｘｅｎｄｖからの変化量Δｘ２を算出し（ステップＳ２２２）、変化量Δｘ２を用いてラック変位ｘを補正し、補正ラック変位ｘｓ（＝ｘ−Δｘ２）を算出する（ステップＳ２２３）。ラック変位ｘが仮想ラックエンドｘｅｎｄｖを越えていない場合、ラック変位ｘを補正ラック変位ｘｓとする（ステップＳ２２４）。シフト補正部２５０は補正ラック変位ｘｓを出力（ステップＳ２２５）し、補正ラック変位ｘｓはフィードフォワード制御部１３０のバネ定数項１３１及び粘性摩擦係数項１３２、パラメータ設定部１２４、並びにフィードバック制御部１４０の減算部１４２に入力される。
【０１３２】
ここで、第１実施形態の効果について、図３３及び図３４を用いて説明する。
【０１３３】
図３３は、横軸を判定用ラック位置Ｒｘ、縦軸をアシスト力として、右切操舵の場合のアシスト力（ラック軸力）及び制限値の変化の様子を示す図である。
【０１３４】
電流指令値Ｉｒｅｆ１に基づいたアシスト力、即ちラック軸力ｆが、図３３での（ａ）のように、仮想ラックエンドｘｅｎｄｖまでは判定用ラック位置Ｒｘに比例して大きくなり、仮想ラックエンドｘｅｎｄｖ以降は一定となるように変化する場合、操舵速度ω＝ｄｘ／ｄｔが０のときの下限値ＬＷは（ｇ）のように、操舵速度ωが大きいときの下限値ＬＷは（ｉ）のように変化する。つまり、操舵速度ωが０のときは低操舵時制限設定が１００％適用され、下限値ＬＷは数３８で算出される右切下限値ＲＬ２となるので、ラック軸力ｆの反転特性である（ｈ）よりＦｘ４だけ大きい（ｇ）のように変化する。操舵速度ωが大きいときは高操舵時制限設定が１００％適用され、下限値ＬＷは数３４で算出される右切下限値ＲＬ１となるので、ラック軸力ｆの反転特性である（ｈ）よりＦｘ２だけ小さい（ｉ）のように変化する。また、制限前のラック軸力であるラック軸力ｆｆは、判定用ラック位置Ｒｘがラックエンド手前の所定位置ｘ０を越えてから働き始め、ラックエンドに近付く程、強力に働く（絶対値が大きくなる）。この際、操舵速度ω＝ｄｘ／ｄｔが０のときは弾性項だけの力が働き、操舵速度ωが大きくなるにつれ、粘性項の力も加わってくるので、それぞれ（ｅ）及び（ｆ）のように変化する。よって、操舵速度ωが非常に小さい場合（ｄｘ／ｄｔ≒０）、電流指令値Ｉｒｅｆ３に基づいたアシスト力（以下、「総合アシスト力」とする）は、判定用ラック位置Ｒｘがｘ０を越えてから（ｅ）で示されるラック軸力ｆｆがラック軸力ｆに加わるので下がっていき、仮想ラックエンドｘｅｎｄｖを越えてからはラック軸力ｆが一定となるので、（ｃ）で示されるように、下がり方がやや急になるが、（ｇ）の制限特性は制限が強いので、ラック軸力ｆｆが下限値以下となるｘｓ以降でラック軸力ｆｆに制限がかけられても、一定の総合アシスト力が働き続けることになる。
【０１３５】
このような状況において、運転者が意思を持って操舵すると、ラックエンド方向に移動が可能であり、操舵速度ωが大きくなることにより、制限値は高操舵時制限設定に切り替わっていく。図３４は、反転したラック軸力ｆを基準としたときの下限値（右切操舵の場合）の値、即ち反転したラック軸力ｆと下限値ＬＷの差の操舵速度ωに対する変化の様子を、図２２及び図２３でのω１を０とした場合の例として示したものである。図３４からわかるように、操舵速度ωが０から大きくなるにつれ、下限値は正から負に減少していき、ω２以上で一定（−Ｆｘ２）となる。つまり、操舵速度ωが大きくなるにつれ、制限が弱くなる。一方、操舵速度ωが大きくなるにつれ、ラック軸力ｆｆの変化は、図３３での（ｅ）から（ｆ）の方になっていく。つまり、ラック軸力ｆｆは、ラックエンドに近付くにつれ強くなり、操舵速度ωが大きくなるにつれ強くなる。よって、ラックエンド方向への移動において操舵速度ωを大きくすると、ラック軸力ｆｆは強くなるが、制限は弱くなるので、操舵方向への総合アシスト力が小さくなってしまい、操舵しにくくなってしまう。
【０１３６】
これに対して、本実施形態のようにラック変位ｘにシフト補正をかけると、ラック変位ｘが仮想ラックエンドｘｅｎｄｖを越えた後、補正ラック変位ｘｓは仮想ラックエンドｘｅｎｄｖで固定となる。よって、操舵速度ω＝ｄｘ／ｄｔを大きくしても、補正ラック変位ｘｓにおいて時間変化はなく、補正ラック変位ｘｓに基づいて演算されたラック軸力ｆｆも変化しないので、総合アシスト力は、図３３の（ｄ）で示すように一定となり、操舵しにくさを抑制することができる。
【０１３７】
上述のように、ラック変位にシフト補正をかけることにより、ラックエンド方向への移動において運転者が意思を持って操舵した場合に発生する可能性がある操舵のしにくさを抑制することができる。さらに、運転者がラックエンド方向に操舵した後、力を緩めた場合、シフト補正をかけていないと、戻される力が強すぎて操舵しづらいことがあるが、シフト補正を行い、制御量が大きくなることを抑制することにより、操舵しづらさを軽減することができる。
【０１３８】
なお、シフト補正部２５０はラック変位ｘから変化量Δｘ２を差し引いて補正ラック変位ｘｓを算出しているが、変化量Δｘ２に任意の割合を乗算してラック変位ｘから差し引いて算出しても良い。また、粘弾性モデル追従制御部２２０の構成例として図６に示される構成を基としているが、図５に示される構成を基としても良い。この場合、シフト補正部から出力される補正ラック変位はフィードバック制御部のみに入力されることになる。
【０１３９】
また、第１実施形態では、規範モデルのパラメータであるバネ定数ｋ０及び粘性摩擦係数μのみをラック変位に対して可変としているが、フィードバック制御部１４０の制御パラメータもラック変位に対して可変としても良い。例えば、フィードバック制御部１４０内の制御要素部１４３をＰＤ（比例微分）制御の構成とした場合、伝達関数は下記数４１で表わされ、数４１中の比例ゲインｋｐ及び微分ゲインｋｄが制御パラメータとなる。
【０１４０】
【数４１】
0006477986.tif 000042
そして、比例ゲインｋｐ及び微分ゲインｋｄが、ラック変位に対して、例えば図３５に示すような特性をもつようにする。この場合の粘弾性モデル追従制御部の構成例を図３６に示す。図３６に示される粘弾性モデル追従制御部では、図２９に示される構成例と比べると、制御パラメータ設定部２６０が追加されている。制御パラメータ設定部２６０は、シフト補正部２５０から出力される補正ラック変位ｘｓを入力し、図３６に示される特性に基づいて比例ゲインｋｐ及び微分ゲインｋｄを求め、比例ゲインｋｐ及び微分ゲインｋｄはフィードバック制御部２４０内の制御要素部２４３に入力される。制御パラメータを可変とすることにより、運転者にアシスト力変化による反力違和感を与えず、ラックエンドへの到達を抑制することができる。また、補正ラック変位を入力とすることにより、シフト補正の効果も得ることができる。
【０１４１】
本発明の第２実施形態について説明する。
【０１４２】
第１実施形態では、設定ラックエンドｘｅｎｄから所定の間隔（限界値）Δｘ１だけ手前の位置が仮想ラックエンドｘｅｎｄｖになるようにパラメータを設定しているが、位置センサの零点ずれやラックエンドのばらつき等で仮想ラックエンドｘｅｎｄｖと設定ラックエンドｘｅｎｄの差がΔｘ１以上となることがある。また、運転者が意思を持って操舵したときに、ラックエンド方向に移動が可能となっているので、設定ラックエンドｘｅｎｄを越える可能性がある。そこで、仮想ラックエンドｘｅｎｄｖからの変化量Δｘ２がΔｘ１以上の場合、その差（修正量）を記憶し、次回のラックエンド接近判定によるラック変位算出前に、記憶した差で接近判定に用いる位置を修正する。これにより、最適な仮想ラックエンドを達成でき、アシスト制限制御での最終出力の変動により操舵しにくくなる可能性がある区間を小さくでき、さらに操舵しにくさを抑制することができる。
【０１４３】
図３７は第２実施形態の構成例を図２７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。第２実施形態では、図２７に示される第１実施形態と比べると、ラックエンド接近判定部２１０及び粘弾性モデル追従制御部２２０が、それぞれラックエンド接近判定部３１０及び粘弾性モデル追従制御部３２０に代わっている。
【０１４４】
粘弾性モデル追従制御部３２０の構成例を図３８に示しており、図２９に示される粘弾性モデル追従制御部２２０の構成例と比べると、シフト補正部２５０がシフト補正部３５０に代わっている。シフト補正部３５０は、シフト補正部２５０と同様にラック変位ｘに対してシフト補正をかけるが、それと同時に、変化量Δｘ２が限界値Δｘ１以上の場合、その差を出力する。即ち、シフト補正の際に算出する仮想ラックエンドｘｅｎｄｖからのラック変位ｘの変化量Δｘ２（＝ｘ−ｘｅｎｄｖ）が限界値Δｘ１以上の場合、その差（Δｘ２−Δｘ１）を修正信号Ｍｘとしてラックエンド接近判定部３１０に出力する。Δｘ２がΔｘ１未満の場合は修正信号Ｍｘを０として出力する。
【０１４５】
ラックエンド接近判定部３１０は、修正信号Ｍｘを入力したら、それを記憶し、次回のラック変位ｘの算出で使用する。即ち、修正信号Ｍｘを入力する前は、図４に示されるように、ラックエンド手前の所定位置ｘ０を開始位置として、そこからの判定用ラック位置Ｒｘの変位をラック変位ｘとしているが、修正信号Ｍｘを入力したら、開始位置をｘ０よりＭｘだけラックエンドに近い位置に設定し直し、そこからの判定用ラック位置Ｒｘの変位をラック変位ｘとする。例えば、図３９は横軸を判定用ラック位置Ｒｘ及びラック変位ｘ、縦軸をラック軸力ｆｆとした図であり、ラック軸力ｆｆは、通常、（ｘ）で示されるように、所定位置ｘ０を開始位置（ラック変位ｘ＝０）として発生し、ラック変位ｘがラックエンドに近づくにつれ、強く（絶対値が大きく）なる。しかし、ラックエンドのばらつき等でずれが生じ、仮想ラックエンドｘｅｎｄｖにおける通常時のラック軸力ｆｆで、設定ラックエンドｘｅｎｄを越えてΔｘ２までずれた位置に移動した場合、Δｘ２とΔｘ１の差（＝Ｍｘ）だけラックエンドに近い位置ｘ０’を新しい開始位置としてラック変位ｘを求めるようにし、ラック軸力ｆｆは、（ｚ）で示されるように、ｘ０’から発生することになる。これにより、最適な範囲で仮想ラックエンドが達成でき、また通常操作範囲を大きくすることができる。
【０１４６】
このような構成において、第２実施形態の動作例を、図４０〜図４２のフローチャートを参照して説明する。
【０１４７】
図４０は全体の動作例を示しており、図２４に示される動作例と比べると、開始位置修正の動作（ステップＳ１１ａ）が加わり、粘弾性モデル追従制御に変更が生じている（ステップＳ２０Ｂ）。なお、ラックエンド接近判定部３１０が記憶する修正信号Ｍｘには、動作開始の際に予め初期値としてゼロが設定されている。
【０１４８】
ステップＳ１１ａでは、判定用ラック位置Ｒｘを入力したラックエンド接近判定部３１０は、修正信号Ｍｘで開始位置ｘ０を修正し、新しい開始位置ｘ０’（＝ｘ０＋Ｍｘ）を基準としてラック変位ｘを求める。
【０１４９】
粘弾性モデル追従制御（ステップＳ２０Ｂ）での動作例を図４１に示す。図３１に示される第１実施形態での粘弾性モデル追従制御の動作例と比べると、シフト補正に変更が生じ（ステップＳ２２Ｂ）、ステップＳ２８及びＳ２９が追加されている。
【０１５０】
シフト補正（ステップＳ２２Ｂ）での動作例を図４２に示す。図３２に示される第１実施形態でのシフト補正の動作例と比べると、ステップＳ２２２Ａ、Ｓ２２２Ｂ及びＳ２２２Ｃが追加されている。即ち、シフト補正部３５０は、変化量Δｘ２を算出した（ステップＳ２２２）後、変化量Δｘ２が限界値Δｘ１以上か否かを調べる（ステップＳ２２２Ａ）。変化量Δｘ２が限界値Δｘ１以上の場合、その差を修正信号Ｍｘとしてラックエンド接近判定部３１０に出力し（ステップＳ２２２Ｂ）、そうではない場合、修正信号Ｍｘ＝０を出力する（ステップＳ２２２Ｃ）。
【０１５１】
ステップＳ２８及びＳ２９では、ラックエンド接近判定部３１０が修正信号Ｍｘを入力したか確認し（ステップＳ２８）、入力していた場合、記憶している修正信号を入力した修正信号に更新し（ステップＳ２９）、入力していない場合、更新しない。
【０１５２】
本発明の第３実施形態について説明する。
【０１５３】
第１実施形態では、ラック変位に対してシフト補正をかけることにより、シフト補正がかかり始める仮想ラックエンドｘｅｎｄｖ以降は操舵速度に対するアシスト力の変動は生じない。しかし、シフト補正がかかり始めた時点は速度変動として検知されるので、アシスト力の変動が生じ得る。そこで、フィードフォワード制御部及びフィードバック制御部において操舵速度、即ちラック変位の微分に関係する要素に対して不感帯処理を施し、微小速度でのアシスト力変動を抑制する。
【０１５４】
図４３は第３実施形態の構成例を図２７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。第３実施形態では、図２７に示される第１実施形態と比べると、粘弾性モデル追従制御部２２０が粘弾性モデル追従制御部４２０に代わっている。
【０１５５】
粘弾性モデル追従制御部４２０の構成例を図４４に示しており、図２９に示される粘弾性モデル追従制御部２２０の構成例と比べると、フィードフォワード制御部１３０内の粘性摩擦係数項１３２が粘性摩擦係数項４３２に、フィードバック制御部１４０内の制御要素部１４３が制御要素部４４３にそれぞれ代わっている。
【０１５６】
図４５に粘性摩擦係数項４３２の構成例を示す。粘性摩擦係数項４３２は、微分部４３４、不感帯処理部４３５及びゲイン部４３６で構成される。微分部４３４は補正ラック変位ｘｓを微分し、微分データｄｘｓを算出する。不感帯処理部４３５は微分データｄｘｓに対して不感帯処理を施し、不感帯微分データｄｄｘｓを出力する。具体的には、図４６に示すように、入力と同じデータを出力とする破線で示す特性に対して、入力のゼロ前後に出力がゼロとなる不感帯を設けた実線で示す特性（以下、「不感帯特性」とする）を用意し、微分データｄｘｓを入力、不感帯微分データｄｄｘｓを出力とした不感帯特性を用いて不感帯微分データｄｄｘｓを求める。ゲイン部４３６は、パラメータ設定部１２４から出力される粘性摩擦係数μを用いて、不感帯微分データｄｄｘｓに（μ−η）を乗算し、粘性項データＶｉを算出する。
【０１５７】
図４７に、制御要素部４４３を数４１で表わされる伝達関数を有するＰＤ制御の構成とした場合の構成例を示す。制御要素部４４３は比例制御部４４４、微分制御部４４５及び加算部４４６で構成され、さらに微分制御部４４５は微分部４４７、不感帯処理部４４８及びゲイン部４４９で構成される。比例制御部４４４は、フィードバック要素（Ｎ／Ｆ）１４１から出力される目標ラック変位であるＮ／Ｆ演算値から補正ラック変位ｘｓを減算して算出される誤差データＥｒに比例ゲインｋｐを乗算し、比例項データＰｉを算出する。微分部４４７は誤差データＥｒを微分し、微分データｄＥｒを算出する。不感帯処理部４４８は、不感帯処理部４３５と同様の処理により、微分データｄＥｒに対して不感帯処理を施し、不感帯微分データｄｄＥｒを出力する。なお、不感帯処理部４３５と不感帯処理部４３８とでは、不感帯特性での不感帯の幅は同じでも異なっていても良い。ゲイン部４４９は不感帯微分データｄｄＥｒに微分ゲインｋｄを乗算し、微分項データＤｉを算出する。加算部４４６は比例項データＰｉと微分項データＤｉを加算し、ラック軸力ＦＢを算出する。なお、制御要素部４４３はＰＩＤ制御の構成でも良く、その場合も微分制御部に相当する構成要素に不感帯処理部を設ける。
【０１５８】
このような構成において、第３実施形態の動作例を、図４８及び図４９のフローチャートを参照して説明する。
【０１５９】
第３実施形態の動作例は、第１実施形態の動作例と比べると、粘弾性モデル追従制御に違いがあり、他の動作は同じである。図４８は、第３実施形態での粘弾性モデル追従制御の動作例を示すフローチャートであり、図３１に示される第１実施形態での粘弾性モデル追従制御の動作例と比べると、Ｃｄ演算及び（μ−η）・ｓ演算が異なっている（ステップＳ２４ｂ、Ｓ２５ａ）。
【０１６０】
Ｃｄ演算及び（μ−η）・ｓ演算の動作例を図４９に示す。
【０１６１】
フィードバック制御部４４０内の減算部１４２にてＮ／Ｆ演算値から補正ラック変位ｘｓを減算して算出された誤差データＥｒは制御要素部４４３内の比例制御部４４４及び微分部４４７に入力される。比例制御部４４４は誤差データＥｒに比例ゲインｋｐを乗算し（ステップＳ２４１）、比例項データＰｉを算出し、比例項データＰｉは加算部４４６に入力される。微分部４４７は誤差データＥｒを微分して微分データｄＥｒを算出し（ステップＳ２４２）、微分データｄＥｒは不感帯処理部４４８に入力される。不感帯処理部４４８は、図４６に示されるような不感帯特性を用いて、微分データｄＥｒに対して不感帯処理を施し（ステップＳ２４３）、不感帯微分データｄｄＥｒとして出力する。不感帯微分データｄｄＥｒはゲイン部４４９に入力され、ゲイン部４４９は、不感帯微分データｄｄＥｒに微分ゲインｋｄを乗算し、微分項データＤｉを算出し（ステップＳ２４４）、微分項データＤｉは加算部４４６に入力される。加算部４４６は比例項データＰｉと微分項データＤｉを加算して（ステップＳ２４５）、ラック軸力ＦＢを算出し、ラック軸力ＦＢは切替部１２２の接点ｂ２に入力される。
【０１６２】
フィードフォワード制御部４３０内の粘性摩擦係数項４３２は補正ラック変位ｘｓ及び粘性摩擦係数μを入力する。補正ラック変位ｘｓは微分部４３４に入力され、微分部４３４は補正ラック変位ｘｓを微分して微分データｄｘｓを算出し（ステップＳ２４６）、微分データｄｘｓは不感帯処理部４３５に入力される。不感帯処理部４３５は、図４６に示されるような不感帯特性を用いて、微分データｄｘｓに対して不感帯処理を施し（ステップＳ２４７）、不感帯微分データｄｄｘｓとして出力する。不感帯微分データｄｄｘｓは、粘性摩擦係数μと共にゲイン部４３６に入力され、ゲイン部４３６は不感帯微分データｄｄｘｓに（μ−η）を乗算し、粘性項データＶｉを算出する（ステップＳ２４８）。粘性項データＶｉは減算部１３３に入力される。
【０１６３】
ここで、第３実施形態の効果について、図５０を用いて説明する。
【０１６４】
図５０は図３３の下部の丸で括られた箇所を拡大し、操舵速度ω＝ｄｘ／ｄｔが小さい場合のラック軸力等の変化の様子を追加したものである。ｄｘ／ｄｔが小さい場合、下限値ＬＷは、（ｋ）のように、（ｇ）で示されるｄｘ／ｄｔ＝０のときの下限値ＬＷより少し小さい値で変化する。また、ラック軸力ｆｆも、（ｊ）のように、（ｅ）で示されるｄｘ／ｄｔ＝０のときのラック軸力ｆｆより小さい値で変化する。
【０１６５】
シフト補正も不感帯処理も行っていない場合、非常にゆっくり操舵している状況で、仮想ラックエンドｘｅｎｄｖにおいて操舵速度ωを多少速めると、ラック軸力ｆｆが（ｅ）から（ｊ）の方へ移行し、ラック軸力ｆｆｍはまだ制限がかかっていないので、（ｌ）に示されるようにラック軸力ｆｆｍの下降が急になる。その後、非常にゆっくりした操舵速度と多少速めた操舵速度の間で操舵を行うと、ラック軸力ｆｆｍは、（ｌ）に示されるように、（ｅ）と（ｊ）の間を振動するように変化し、制限がかかり始めると、（ｇ）と（ｋ）の間を振動するように変化する。
【０１６６】
このような状況において、シフト補正をかけると、ラック軸力ｆｆｍは仮想ラックエンドｘｅｎｄｖ以降ほぼ一定となるが、シフト補正がかかり始めた時点は速度変動として検知されるので、（ｌ）で見られるような振動が残ることがある。そこで、微分データに不感帯処理を施し、ｄｘ／ｄｔが小さい領域ではラック軸力ｆｆが変化しないようにすると、振動を抑えることができ、ラック軸力ｆｆｍは（ｍ）のように一定となる。
【０１６７】
なお、第３実施形態では、不感帯処理部は微分部４３４及び４４７の後段に設けられ、微分データに対して不感帯処理を施しているが、不感帯処理部をゲイン部４３６及び４４９の後段に設け、粘性項データＶｉ及び微分項データＤｉに対して不感帯処理を施すようにしても良い。また、粘弾性モデル追従制御部４２０の構成例として図６に示される構成を基としているが、図５に示される構成を基としても良い。この場合、不感帯処理部はフィードバック制御部のみに設けられることになる。
【０１６８】
本発明の第４実施形態について説明する。
【０１６９】
第１実施形態では、ラック変位に対してシフト補正をかけることにより、アシスト力の変動による操舵のしにくさを抑制しているが、シフト補正による機能の一部を、パラメータの特性の調整に置き換えることにより、同等の効果を得ることができる。
【０１７０】
図５１は第４実施形態の構成例を図２７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。第４実施形態では、図２７に示される第１実施形態と比べると、粘弾性モデル追従制御部２２０が粘弾性モデル追従制御部５２０に代わっている。
【０１７１】
粘弾性モデル追従制御部５２０の構成例を図５２に示しており、図２９に示される粘弾性モデル追従制御部２２０の構成例と比べると、パラメータ設定部１２４がパラメータ設定部５２４に代わっており、さらに、シフト補正部２５０の位置が異なっており、シフト補正部２５０から出力される補正ラック変位ｘｓはフィードバック制御部１４０内の減算部１４２のみに入力され、フィードフォワード制御部１３０及びパラメータ設定部５２４にはラック変位ｘが入力される。
【０１７２】
パラメータ設定部５２４は、パラメータ設定部１２４と同様に、ラック変位ｘに対するバネ定数ｋ０及び粘性摩擦係数μを出力するが、バネ定数ｋ０及び粘性摩擦係数μが有する特性は、図１６に示されるような特性ではなく、例えば図５３に示されるような特性である。即ち、ラック変位ｘが所定の値（第２目標値）ｘａまでは図１６に示される特性と同様の特性でラック変位ｘの増加に合わせてバネ定数ｋ０及び粘性摩擦係数μも増加するが、ラック変位ｘがｘａを超えると、バネ定数ｋ０及び粘性摩擦係数μは一定の値となる。これにより、例えば第２目標値ｘａを仮想ラックエンドｘｅｎｄｖと一致させれば、フィードフォワード制御部１３０での演算では、仮想ラックエンドｘｅｎｄｖ以降で一定となる補正ラック変位ｘｓを使用するのと同じ効果が得られる。
【０１７３】
第４実施形態の動作例は、第１実施形態の動作例と比べると、粘弾性モデル追従制御に違いがあり、他の動作は同じである。そして、第４実施形態での粘弾性モデル追従制御の動作例は、図３１に示される第１実施形態での粘弾性モデル追従制御の動作例と比べて、パラメータ設定（ステップＳ２３）では図５３に示される特性を使用する点、（μ−η）・ｓ演算（ステップＳ２５）ではラック変位ｘを使用する点、ｋ０設定（ステップＳ２５Ａ）後のバネ定数項１３１の演算ではラック変位ｘを使用する点が異なるのみである。
【０１７４】
なお、第１実施形態の場合と同様に、第４実施形態に対しても、フィードバック制御部１４０の制御パラメータをラック変位に対して可変としても良い。この場合、フィードバック制御部１４０内の制御要素部１４３をＰＤ（比例微分）制御の構成とすると、制御パラメータである比例ゲインｋｐ及び微分ゲインｋｄは、ラック変位に対して、図３５に示されるような特性ではなく、例えば図５４に示されるような特性をもつようにする。即ち、ラック変位ｘが所定の値（第３目標値）ｘｂまでは図３５に示される特性と同様の特性でラック変位ｘの増加に合わせて比例ゲインｋｐ及び微分ゲインｋｄも増加するが、ラック変位ｘがｘｂを超えると、比例ゲインｋｐ及び微分ゲインｋｄは一定の値となる。また、制御パラメータを設定する制御パラメータ設定部に入力されるのは、補正ラック変位ｘｓではなく、ラック変位ｘとなる。これにより、例えば第３目標値ｘｂを仮想ラックエンドｘｅｎｄｖと一致させれば、制御要素部１４３での演算では補正ラック変位ｘｓを使用するのと同じ効果が得られる。
【符号の説明】
【０１７５】
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）
１０              トルクセンサ
１２              車速センサ
１３              バッテリ
１４              舵角センサ
２０              モータ
２１              回転角センサ
３０              コントロールユニット（ＥＣＵ）
３１              トルク制御部
３５              電流制御部
３６              ＰＷＭ制御部
１００            ラック位置変換部
１０１、１０２    変換部
１１０、２１０、３１０    ラックエンド接近判定部
１２０、２２０、３２０、４２０、５２０    粘弾性モデル追従制御部
１２１、１２２    切替部
１２４、５２４    パラメータ設定部
１３０、４３０    フィードフォワード制御部
１４０、２４０、４４０    フィードバック制御部
１５０            制御量制限部
１５１            高操舵時制限値演算部
１５２            低操舵時制限値演算部
１５３            高操舵時ゲイン部
１５４            低操舵時ゲイン部
１５５            制限部
１６０            操舵速度演算部
２５０、３５０    シフト補正部
２６０            制御パラメータ設定部
４３４、４４７    微分部
４３５、４４８    不感帯処理部
４４４            比例制御部
４４５            微分制御部
【要約】
【課題】規範モデルに制御対象の出力が追従するようなモデルフォローイング制御を構成し、操舵違和感を与えずに端当て時の異音の発生を防止し、衝撃力を減衰し、モデルフォローイング制御に対して安全方策を取れるようにし、安全方策が過度に作用した場合の制御出力の変動を抑えることができる電動パワーステアリング装置の制御装置を提供する。
【解決手段】少なくとも操舵トルクに基づいて電流指令値を演算し、電流指令値に基づいてモータを駆動することにより、操舵系をアシスト制御する電動パワーステアリング装置の制御装置において、ラックエンド手前の所定角度の範囲内で粘弾性モデルを規範モデルとしたモデルフォローイング制御の構成とし、モデルフォローイング制御で使用する変位情報にシフト補正を施し、少なくとも操舵速度に基づいて設定される制限値を用いてモデルフォローイング制御での制御量の範囲を制限し、ラックエンド端当てを抑制する。
【選択図】図２７【図１】
0006477986.tif 000043
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0006477986.tif 000049
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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