本發(fā)明涉及一種電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，其至少基于轉(zhuǎn)向扭矩來(lái)運(yùn)算電流指令值，并且通過(guò)電流指令值來(lái)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)以便對(duì)車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)施加輔助力。本發(fā)明特別是涉及一種電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，其將粘彈性模型設(shè)為規(guī)范模型，并且，通過(guò)在齒條末端附近限制電流指令值(電流指令値を絞る)，以便減少輔助扭矩，使末端碰撞時(shí)的勢(shì)頭衰減并減少撞擊能量，從而抑制使駕駛員感到不舒服的撞擊噪音(異常音)并提高了轉(zhuǎn)向感。

背景技術(shù)：

電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置(eps)利用電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)力對(duì)車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)施加輔助力，其將電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力經(jīng)由減速機(jī)構(gòu)并通過(guò)諸如齒輪或傳送帶之類的傳送機(jī)構(gòu)向轉(zhuǎn)向軸或齒條軸施加輔助力。為了準(zhǔn)確地產(chǎn)生輔助力的扭矩，這樣的現(xiàn)有的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置進(jìn)行電動(dòng)機(jī)電流的反饋控制。反饋控制調(diào)整電動(dòng)機(jī)外加電壓，以便使電流指令值與電動(dòng)機(jī)電流檢測(cè)值之間的差變小，電動(dòng)機(jī)外加電壓的調(diào)整一般通過(guò)調(diào)整pwm(脈沖寬度調(diào)制)控制的占空比(dutyratio)來(lái)進(jìn)行。

參照?qǐng)D1對(duì)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置的一般結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。如圖1所示，轉(zhuǎn)向盤(方向盤)1的柱軸(轉(zhuǎn)向軸或方向盤軸)2經(jīng)過(guò)減速齒輪3、萬(wàn)向節(jié)4a和4b、齒輪齒條機(jī)構(gòu)5、轉(zhuǎn)向橫拉桿6a和6b，再通過(guò)輪轂單元7a和7b，與轉(zhuǎn)向車輪8l和8r連接。另外，在柱軸2上設(shè)置有用于檢測(cè)出轉(zhuǎn)向盤1的轉(zhuǎn)向扭矩的扭矩傳感器10，對(duì)轉(zhuǎn)向盤1的轉(zhuǎn)向力進(jìn)行輔助的電動(dòng)機(jī)20通過(guò)減速齒輪3與柱軸2連接。電池13對(duì)用于控制電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置的控制單元(ecu)30進(jìn)行供電，同時(shí)，經(jīng)過(guò)點(diǎn)火開關(guān)11，點(diǎn)火信號(hào)被輸入到控制單元30?？刂茊卧?0基于由扭矩傳感器10檢測(cè)出的轉(zhuǎn)向扭矩th和由車速傳感器12檢測(cè)出的車速vel并使用輔助圖(アシストマップ)來(lái)進(jìn)行作為輔助指令的電流指令值的運(yùn)算，基于通過(guò)對(duì)運(yùn)算出的電流指令值實(shí)施補(bǔ)償?shù)榷玫降碾妷嚎刂浦祐ref來(lái)控制供應(yīng)給電動(dòng)機(jī)20的電流。

另外，收發(fā)車輛的各種信息的can(controllerareanetwork，控制器局域網(wǎng)絡(luò))40被連接到控制單元30，車速vel也能夠從can40處獲得。此外，收發(fā)can40以外的通信、模擬/數(shù)字信號(hào)、電波等的非can41也可以被連接到控制單元30。

在這樣的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置中，控制單元30主要由cpu(也包含mpu、mcu和類似裝置)構(gòu)成，該cpu內(nèi)部由程序執(zhí)行的一般功能，如圖2所示。

參照?qǐng)D2對(duì)控制單元30的功能和動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。如圖2所示，來(lái)自扭矩傳感器10的轉(zhuǎn)向扭矩th和來(lái)自車速傳感器12的車速vel被輸入到用于運(yùn)算出電流指令值的扭矩控制單元31中，運(yùn)算出的電流指令值iref1被輸入到減法運(yùn)算單元32b中，減法運(yùn)算單元32b對(duì)電流指令值iref1和電動(dòng)機(jī)電流檢測(cè)值im進(jìn)行減法運(yùn)算。pi控制等的電流控制單元35對(duì)作為在減法運(yùn)算單元32b中得到的減法結(jié)果的偏差i(＝iref1-im)進(jìn)行控制，電流控制后得到的電壓控制值vref被輸入到pwm控制單元36中以便運(yùn)算出占空比，然后通過(guò)pwm信號(hào)經(jīng)由逆變器37來(lái)對(duì)電動(dòng)機(jī)20進(jìn)行pwm驅(qū)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)電流檢測(cè)器38檢測(cè)出電動(dòng)機(jī)20的電動(dòng)機(jī)電流值im，由電動(dòng)機(jī)電流檢測(cè)器38檢測(cè)出的電動(dòng)機(jī)電流值im被反饋輸入到減法運(yùn)算單元32b中。諸如分解器之類的旋轉(zhuǎn)角傳感器21被連接到電動(dòng)機(jī)20，其檢測(cè)出并且輸出旋轉(zhuǎn)角θ。

在這樣的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置中，當(dāng)通過(guò)電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的最大轉(zhuǎn)向角(齒條末端)的附近施加了大的輔助扭矩的時(shí)候，在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)到達(dá)了最大轉(zhuǎn)向角的時(shí)刻，會(huì)產(chǎn)生大的撞擊并產(chǎn)生撞擊噪音(異常音)，所以有可能使駕駛員感到不舒服。

因此，日本特公平61-4417號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)公開了一種電動(dòng)式助力轉(zhuǎn)向裝置，其具備用于判定轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向角是否從最大轉(zhuǎn)向角變成了規(guī)定值的前面的轉(zhuǎn)向角判定單元，并且還具備用于當(dāng)轉(zhuǎn)向角從最大轉(zhuǎn)向角變成了規(guī)定值的前面的時(shí)候，通過(guò)減少供應(yīng)給電動(dòng)機(jī)的電力來(lái)減少輔助扭矩的補(bǔ)正單元。

還有，日本專利第4115156號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)2)公開了一種電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，其決定調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是否正靠近末端位置，在知道了調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)正靠近末端位置的情況下，控制驅(qū)動(dòng)單元以便減少轉(zhuǎn)向扭矩，為了決定調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)靠近末端位置的速度，評(píng)價(jià)基于位置傳感器決定的調(diào)節(jié)速度。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特公平61-4417號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本專利第4115156號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的技術(shù)問題

然而，在專利文獻(xiàn)1中所公開的電動(dòng)式助力轉(zhuǎn)向裝置中，因?yàn)楫?dāng)轉(zhuǎn)向角從最大轉(zhuǎn)向角變成了規(guī)定值的前面的時(shí)候，雖然減少了電力，但完全沒有考慮轉(zhuǎn)向速度等，所以不能進(jìn)行細(xì)微的降低電流控制。還有，完全沒有公開使電動(dòng)機(jī)的輔助扭矩減少的特性，也沒有具體的結(jié)構(gòu)。

另外，在專利文獻(xiàn)2中所公開的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置中，盡管輔助量隨著靠近終端而減少，但根據(jù)靠近終端的速度來(lái)調(diào)整降低輔助量的速度，所以已經(jīng)充分地降低了在終端的速度。但是，在專利文獻(xiàn)2中，僅僅公開了改變根據(jù)速度而下降的特性，并沒有基于物理性的模型。還有，因?yàn)闆]有進(jìn)行反饋控制，所以存在特性或結(jié)果隨著路面狀況(負(fù)荷狀態(tài))而發(fā)生變化的可能性。

因此，本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，本發(fā)明的目的在于提供一種電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，其構(gòu)成基于物理模型的控制系統(tǒng)，構(gòu)成模型追隨控制以便使控制對(duì)象的輸出(到齒條末端為止的距離)追隨規(guī)范模型，不會(huì)給駕駛員帶來(lái)轉(zhuǎn)向不協(xié)調(diào)感，抑制末端碰撞時(shí)的異常音的發(fā)生，使撞擊力衰減。還有，本發(fā)明的目的還在于提供一種電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，其在因微小的扭矩變動(dòng)、電動(dòng)機(jī)角變化而造成電流指令值、控制量發(fā)生變動(dòng)的情況下，通過(guò)使它們反饋以便減少駕駛員可能會(huì)一直感到的不舒服的振動(dòng)，通過(guò)在模型追隨控制前后的輔助力的變化以便不會(huì)給駕駛員帶來(lái)不協(xié)調(diào)感，通過(guò)根據(jù)車速來(lái)改變控制范圍，使得能夠進(jìn)行更加流暢的轉(zhuǎn)向。

解決技術(shù)問題的技術(shù)方案

本發(fā)明涉及一種電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，其至少基于轉(zhuǎn)向扭矩運(yùn)算出第1電流指令值，通過(guò)基于所述第1電流指令值來(lái)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，以便對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行輔助控制，本發(fā)明的上述目的可以通過(guò)下述這樣實(shí)現(xiàn)，即：具有在齒條末端的前面的規(guī)定角度的范圍內(nèi)將粘彈性模型設(shè)為規(guī)范模型的模型追隨控制的結(jié)構(gòu)，所述模型追隨控制的結(jié)構(gòu)具備反饋控制單元，所述模型追隨控制具有降低噪音的功能，以便抑制齒條末端碰撞。

還有，本發(fā)明的上述目的還可以通過(guò)下述這樣實(shí)現(xiàn)，即：具有在齒條末端的前面的規(guī)定角度的范圍內(nèi)將粘彈性模型設(shè)為規(guī)范模型的模型追隨控制的結(jié)構(gòu)，變更所述模型追隨控制的控制量以便使所述控制量的變化量變成規(guī)定值以內(nèi)，從而抑制齒條末端碰撞。

還有，本發(fā)明的上述目的還可以通過(guò)下述這樣實(shí)現(xiàn)，即：具有在齒條末端的前面的規(guī)定角度的范圍內(nèi)將粘彈性模型設(shè)為規(guī)范模型的模型追隨控制的結(jié)構(gòu)，根據(jù)車速改變所述規(guī)定角度，以便抑制齒條末端碰撞。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，因?yàn)闃?gòu)成了基于物理模型的控制系統(tǒng)，所以具有變得易于預(yù)測(cè)常數(shù)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，還有，因?yàn)闃?gòu)成了模型追隨控制以便使控制對(duì)象的輸出(到齒條末端為止的距離)追隨規(guī)范模型，所以具有能夠?qū)ω?fù)荷狀態(tài)(外部干擾)和控制對(duì)象的變動(dòng)進(jìn)行魯棒(穩(wěn)健)控制的優(yōu)點(diǎn)。

還有，通過(guò)在反饋路徑設(shè)置降低噪音單元，即使存在微小的電流指令值的變化和電動(dòng)機(jī)角的變化，也能夠抑制駕駛員會(huì)感到的不舒服的振動(dòng)。

另外，通過(guò)利用模型追隨控制來(lái)對(duì)控制量的變化量設(shè)定限制，使得輔助力不會(huì)突然發(fā)生變化，從而可以抑制駕駛員會(huì)感到的轉(zhuǎn)向扭矩的變動(dòng)。

通過(guò)根據(jù)車速來(lái)改變齒條末端的前面的規(guī)定角度等，使得能夠根據(jù)狀況來(lái)進(jìn)行流暢的轉(zhuǎn)向。

附圖說(shuō)明

圖1是表示電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置的概要的結(jié)構(gòu)圖。

圖2是表示電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示例的結(jié)構(gòu)框圖。

圖3是表示本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示例的結(jié)構(gòu)框圖。

圖4是表示齒條位置變換單元的特性示例的圖。

圖5是表示粘彈性模型追隨控制單元的結(jié)構(gòu)示例(第一實(shí)施方式)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖6是表示粘彈性模型追隨控制單元的結(jié)構(gòu)示例(第二實(shí)施方式)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖7是表示本發(fā)明的動(dòng)作示例(整體)的流程圖。

圖8是表示粘彈性模型追隨控制單元的動(dòng)作示例的流程圖。

圖9是粘彈性模型的示意圖。

圖10是用于說(shuō)明粘彈性模型追隨控制單元的詳細(xì)的原理的結(jié)構(gòu)框圖。

圖11是用于說(shuō)明粘彈性模型追隨控制單元的詳細(xì)的原理的結(jié)構(gòu)框圖。

圖12是用于說(shuō)明粘彈性模型追隨控制單元的詳細(xì)的原理的結(jié)構(gòu)框圖。

圖13是用于說(shuō)明粘彈性模型追隨控制單元的詳細(xì)的原理的結(jié)構(gòu)框圖。

圖14是表示粘彈性模型追隨控制單元的詳細(xì)的結(jié)構(gòu)示例(第1實(shí)施例)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖15是表示粘彈性模型追隨控制單元的詳細(xì)的結(jié)構(gòu)示例(第2實(shí)施例)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖16是表示根據(jù)齒條位移變更規(guī)范模型的參數(shù)的示例的特性圖。

圖17是表示粘彈性模型追隨控制單元的動(dòng)作示例(第2實(shí)施例)的流程圖。

圖18是表示本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示例(第3實(shí)施例)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖19是表示粘彈性模型追隨控制單元的結(jié)構(gòu)示例(第3實(shí)施例)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖20是表示粘彈性模型追隨控制單元的詳細(xì)的結(jié)構(gòu)示例(第3實(shí)施例)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖21是表示降低噪音單元的頻率特性(振幅特性)的示例的圖。

圖22是表示本發(fā)明的動(dòng)作示例(整體)(第3實(shí)施例)的流程圖。

圖23是表示粘彈性模型追隨控制單元的動(dòng)作示例(第3實(shí)施例)的流程圖。

圖24是表示粘彈性模型追隨控制單元的詳細(xì)的結(jié)構(gòu)示例(第4實(shí)施例)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖25是表示粘彈性模型追隨控制單元的動(dòng)作示例(第4實(shí)施例)的流程圖。

圖26是表示粘彈性模型追隨控制單元的詳細(xì)的結(jié)構(gòu)示例(第5實(shí)施例)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖27是表示粘彈性模型追隨控制單元的動(dòng)作示例(第5實(shí)施例)的流程圖。

圖28是表示本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示例(第6實(shí)施例)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖29是表示粘彈性模型追隨控制單元的結(jié)構(gòu)示例(第6實(shí)施例)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖30是表示本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示例(第7實(shí)施例)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖31是表示規(guī)定值相對(duì)于齒條位移的特性示例的圖。

圖32是表示本發(fā)明的動(dòng)作示例(整體)(第7實(shí)施例)的流程圖。

圖33是表示粘彈性模型追隨控制單元的動(dòng)作示例(第7實(shí)施例)的流程圖。

圖34是表示本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示例(第8實(shí)施例)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖35是表示規(guī)定值相對(duì)于旋轉(zhuǎn)角的特性示例的圖。

圖36是表示隨齒條軸力的差的符號(hào)而被變更的規(guī)定值的特性示例的圖。

圖37是表示本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示例(第10實(shí)施例)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖38是表示規(guī)定位置相對(duì)于車速的特性示例的圖。

圖39是表示本發(fā)明的動(dòng)作示例(第10實(shí)施例)的流程圖。

圖40是表示根據(jù)齒條位移變更控制參數(shù)的示例的特性圖。

圖41是表示粘彈性模型追隨控制單元的詳細(xì)的結(jié)構(gòu)示例(第11實(shí)施例)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖42是表示參數(shù)設(shè)定單元的結(jié)構(gòu)示例(第11實(shí)施例)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖43是表示根據(jù)車速變更停車時(shí)車速增益的示例的特性圖。

圖44是表示根據(jù)車速變更行駛時(shí)車速增益的示例的特性圖。

圖45是表示控制參數(shù)設(shè)定單元的結(jié)構(gòu)示例(第11實(shí)施例)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖46是表示粘彈性模型追隨控制單元的動(dòng)作示例(第11實(shí)施例)的流程圖。

圖47是表示參數(shù)設(shè)定單元的動(dòng)作示例(第11實(shí)施例)的流程圖。

圖48是表示粘彈性模型追隨控制單元的詳細(xì)的結(jié)構(gòu)示例(第12實(shí)施例)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖49是表示反饋要素(n/f)的結(jié)構(gòu)示例(第12實(shí)施例)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖50是表示粘彈性模型追隨控制單元的動(dòng)作示例(第12實(shí)施例)的流程圖。

圖51是表示反饋要素(n/f)的動(dòng)作示例(第12實(shí)施例)的流程圖。

圖52是表示根據(jù)車速變更車速增益的示例的特性圖。

圖53是表示粘彈性模型追隨控制單元的詳細(xì)的結(jié)構(gòu)示例(第13實(shí)施例)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖54是表示粘彈性模型追隨控制單元的動(dòng)作示例(第13實(shí)施例)的流程圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明為一種電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，其構(gòu)成基于齒條末端附近的物理模型的控制系統(tǒng)，將粘彈性模型(彈簧常數(shù)、粘性摩擦系數(shù))設(shè)為規(guī)范模型，構(gòu)成模型追隨控制以便使控制對(duì)象的輸出(到齒條末端為止的距離)追隨該規(guī)范模型，不會(huì)給駕駛員帶來(lái)轉(zhuǎn)向不協(xié)調(diào)感，抑制末端碰撞時(shí)的異常音的發(fā)生，使撞擊力衰減。

通過(guò)粘彈性模型追隨控制單元來(lái)構(gòu)成模型追隨控制，通過(guò)前饋控制單元、反饋控制單元或兩者來(lái)構(gòu)成粘彈性模型追隨控制單元，在齒條末端的前面的規(guī)定角度的范圍外進(jìn)行通常的輔助控制，在齒條末端的前面的規(guī)定角度的范圍內(nèi)進(jìn)行模型追隨控制，以便使齒條末端碰撞時(shí)的撞擊力衰減。

還有，在本發(fā)明中，進(jìn)行用來(lái)降低振動(dòng)(噪音)的處理(下面，被稱為“降低噪音處理”)、用來(lái)抑制控制量的變化量的處理(下面，被稱為“變化量限制處理”)以及用來(lái)變更齒條末端的前面的規(guī)定角度(開始轉(zhuǎn)向角)的處理(下面，被稱為“開始轉(zhuǎn)向角變更處理”)。

在降低噪音處理中，設(shè)置用于抑制因微小的轉(zhuǎn)向扭矩變化、電動(dòng)機(jī)角的變化而產(chǎn)生的振動(dòng)(噪音)的降低噪音單元。因?yàn)檫@些變化經(jīng)由粘彈性模型追隨控制單元被反饋，振動(dòng)會(huì)持續(xù)下去，所以將降低噪音單元設(shè)置在粘彈性模型追隨控制單元內(nèi)。作為不舒服的振動(dòng)，因?yàn)轳{駛員尤其容易感到高頻振動(dòng)，所以降低噪音單元具有降低高頻成分的特性。降低噪音單元的特性隨諸如電動(dòng)機(jī)角速度、齒條位移速度之類的轉(zhuǎn)向速度信息而發(fā)生變化。也就是說(shuō)，因?yàn)楫?dāng)保持轉(zhuǎn)向盤不動(dòng)的時(shí)候，或者，當(dāng)轉(zhuǎn)向速度慢的時(shí)候，駕駛員會(huì)感到不舒服的振動(dòng)，所以進(jìn)行調(diào)整使得當(dāng)轉(zhuǎn)向速度信息小的時(shí)候采用噪音的抑制效果大的特性，當(dāng)轉(zhuǎn)向速度信息大的時(shí)候，如果不提高控制的響應(yīng)性的話，則末端碰撞防止的效果會(huì)變?nèi)?，所以采用噪音的抑制效果小的特性。并且，因?yàn)槿绻档驮胍魡卧奶匦约眲〉匕l(fā)生變化，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)扭矩突然發(fā)生變化的話，則有可能作為不舒服的振動(dòng)傳遞給駕駛員，所以進(jìn)行調(diào)整使得特性隨著轉(zhuǎn)向速度信息的變化而逐漸發(fā)生變化，從而使得特性不會(huì)急劇地發(fā)生變化。

在變化量限制處理中，在諸如模型追隨控制的開始時(shí)刻、返回到通常的輔助控制的時(shí)刻之類的時(shí)刻附近，抑制隨模型追隨控制而變化的控制量的變化量，以便使得不會(huì)發(fā)生在諸如模型追隨控制的開始時(shí)刻、返回到通常的輔助抑制的時(shí)刻之類的時(shí)刻，輔助力突然發(fā)生變化，駕駛員感到轉(zhuǎn)向扭矩的變動(dòng)的情況。具體而言，在變化量限制單元中，追隨相當(dāng)于控制量的來(lái)自粘彈性模型追隨控制單元的輸出，在輸出的變化量變成大于規(guī)定值的情況下，變更輸出以便使得變化量成為規(guī)定值。盡管通過(guò)調(diào)整用于計(jì)算出電流指令值的參數(shù)也可以抑制輔助力的突然的變化，但是因?yàn)樵谵D(zhuǎn)向速度、輪胎以及路面狀況等各種各樣的主要因素中，為了求出最合適的參數(shù)，存在調(diào)整的自由度少，調(diào)整需要花費(fèi)時(shí)間的可能性，所以在本發(fā)明中，通過(guò)對(duì)與輔助力直接相關(guān)聯(lián)的控制量設(shè)定限制，以便增加調(diào)整的自由度，并且實(shí)現(xiàn)縮短調(diào)整時(shí)間。設(shè)定在變化量限制單元中使用的規(guī)定值，以便在模型追隨控制開始或結(jié)束的齒條末端的前面的規(guī)定角度的附近和齒條末端的附近改變其大小，在齒條末端的附近使其變大。在齒條末端附近，為了防止末端碰撞時(shí)的異常音發(fā)生(第一目的)，增大規(guī)定值，以便不過(guò)度抑制來(lái)自粘彈性模型追隨控制單元的輸出的變化量。在齒條末端的前面的規(guī)定角度附近，在可能的范圍內(nèi)減小規(guī)定值，以便能夠抑制輔助力的突然的變化。為了實(shí)現(xiàn)這種要求，如后所述那樣基于諸如齒條位移、電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)向角之類的轉(zhuǎn)向信息變更規(guī)定值。也就是說(shuō)，因?yàn)殡S著轉(zhuǎn)向信息的值變大，接近齒條末端，所以進(jìn)行設(shè)定以便使規(guī)定值變大。還有，在進(jìn)入齒條末端的前面的規(guī)定角度的范圍的場(chǎng)合和在從齒條末端的前面的規(guī)定角度的范圍出來(lái)的場(chǎng)合，通常情況下，因?yàn)閬?lái)自粘彈性模型追隨控制單元的輸出的變化的方向(±)是相反的，所以通過(guò)根據(jù)輸出的變化的方向來(lái)變更規(guī)定值，使得在進(jìn)入齒條末端的前面的規(guī)定角度的范圍的場(chǎng)合和在從齒條末端的前面的規(guī)定角度的范圍出來(lái)的場(chǎng)合，分別使用具有不同特性的規(guī)定值，這樣就可以進(jìn)行更加柔軟的調(diào)整。

在開始轉(zhuǎn)向角變更處理中，根據(jù)車速來(lái)變更齒條末端的前面的規(guī)定角度(開始轉(zhuǎn)向角)。因?yàn)辇X條末端的位置不變，所以通過(guò)變更開始轉(zhuǎn)向角，使得控制范圍(進(jìn)行模型追隨控制的范圍)發(fā)生變化，例如，在停車時(shí)，擴(kuò)大控制范圍，作為平滑的轉(zhuǎn)向扭矩變化盡量避免扭力桿碰撞，在極低速(例如，爬行速度)以上的場(chǎng)合，縮小控制范圍，就可以擴(kuò)大沒有轉(zhuǎn)向變化的轉(zhuǎn)向角范圍。根據(jù)開始轉(zhuǎn)向角的變更，通過(guò)根據(jù)車速還變更規(guī)范模型、規(guī)范模型的參數(shù)(下面，被稱為“模型參數(shù)”)以及反饋控制單元的控制參數(shù)，使得能夠進(jìn)行流暢并且柔軟的控制。具體而言，準(zhǔn)備停車時(shí)以及行駛時(shí)的規(guī)范模型、模型參數(shù)以及控制參數(shù)，使得根據(jù)車速在停車時(shí)與行駛時(shí)之間進(jìn)行遷移。

下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。

與圖2相對(duì)應(yīng)的圖3示出了本發(fā)明的實(shí)施方式的一個(gè)示例。如圖3所示，電流指令值iref1在變換單元101被變換成齒條軸力f，齒條軸力f被輸入到粘彈性模型追隨控制單元120中。盡管齒條軸力f與柱軸扭矩等效，在下面的說(shuō)明中，為了便于說(shuō)明，使用齒條軸力來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。此外，對(duì)與圖2所示的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)賦予相同的附圖標(biāo)記，并且，省略它們的說(shuō)明。

依照下述式1進(jìn)行從電流指令值iref1到齒條軸力f的變換。

式1

f＝g1×iref1

在這里，將kt設(shè)為扭矩常數(shù)[nm/a]，將gr設(shè)為減速比，將cf設(shè)為比行程[m/rev.]，則g1＝kt×gr×(2π/cf)成立。

來(lái)自旋轉(zhuǎn)角傳感器21的旋轉(zhuǎn)角θ被輸入到齒條位置變換單元100中，被變換成判定用齒條位置rx。判定用齒條位置rx被輸入到齒條末端接近判定單元110中，齒條末端接近判定單元110如圖4所示那樣，當(dāng)判定成判定用齒條位置rx位于齒條末端的前面的規(guī)定位置x0以內(nèi)的時(shí)候，啟動(dòng)末端碰撞抑制控制功能，輸出齒條位移x，并且輸出切換信號(hào)sws。切換信號(hào)sws和齒條位移x與齒條軸力f一起被輸入到粘彈性模型追隨控制單元120中，在粘彈性模型追隨控制單元120中經(jīng)控制運(yùn)算后得到的齒條軸力ff在變換單元102被變換成電流指令值iref2，電流指令值iref2在加法運(yùn)算單元103與電流指令值iref1相加后變成電流指令值iref3?；陔娏髦噶钪礽ref3進(jìn)行如上所述那樣的輔助控制。

此外，可以將用來(lái)設(shè)定圖4所示的齒條末端鄰近區(qū)域的規(guī)定位置x0設(shè)定在適當(dāng)?shù)奈恢?。?guī)定位置x0因隨齒條比行程、車輛種類、感覺等而發(fā)生變化所以不能被唯一地決定，通常被設(shè)定為齒條末端的前面1～50mm左右。還有，盡管從被連接到電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)角傳感器21處獲得旋轉(zhuǎn)角θ，但也可以從轉(zhuǎn)向角傳感器處來(lái)獲得。

變換單元102依照下述式2進(jìn)行從齒條軸力ff到電流指令值iref2的變換。

式2

iref2＝ff/g1

圖5和圖6示出了粘彈性模型追隨控制單元120的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。

在圖5的第一實(shí)施方式中，齒條軸力f被輸入到前饋控制單元130和反饋控制單元140中，齒條位移x被輸入到反饋控制單元140中。來(lái)自前饋控制單元130的齒條軸力ff被輸入到切換單元121中，來(lái)自反饋控制單元140的齒條軸力fb被輸入到切換單元122中。根據(jù)切換信號(hào)sws來(lái)啟動(dòng)/關(guān)閉(on/off)切換單元121和切換單元122，當(dāng)切換單元121和切換單元122根據(jù)切換信號(hào)sws被關(guān)閉的時(shí)候，切換單元121的輸出u1和切換單元122的輸出u2均為零。當(dāng)切換單元121和切換單元122根據(jù)切換信號(hào)sws被啟動(dòng)的時(shí)候，來(lái)自切換單元121的齒條軸力ff被作為齒條軸力u1輸出，來(lái)自切換單元122的齒條軸力fb被作為齒條軸力u2輸出。加法運(yùn)算單元123對(duì)來(lái)自切換單元121的齒條軸力u1和來(lái)自切換單元122的齒條軸力u2進(jìn)行加法運(yùn)算，粘彈性模型追隨控制單元120輸出作為在加法運(yùn)算單元123得到的加法值的齒條軸力ff。齒條軸力ff在變換單元102被變換成電流指令值iref2。

還有，在圖6的第二實(shí)施方式中，齒條位移x被輸入到前饋控制單元130和反饋控制單元140中，齒條軸力f被輸入到反饋控制單元140中。接下來(lái)與圖5的第一實(shí)施方式相同，來(lái)自前饋控制單元130的齒條軸力ff被輸入到切換單元121中，來(lái)自反饋控制單元140的齒條軸力fb被輸入到切換單元122中。根據(jù)切換信號(hào)sws來(lái)啟動(dòng)/關(guān)閉切換單元121和切換單元122，當(dāng)切換單元121和切換單元122根據(jù)切換信號(hào)sws被關(guān)閉的時(shí)候，切換單元121的輸出u1和切換單元122的輸出u2均為零。當(dāng)切換單元121和切換單元122根據(jù)切換信號(hào)sws被啟動(dòng)的時(shí)候，來(lái)自切換單元121的齒條軸力ff被作為齒條軸力u1輸出，來(lái)自切換單元122的齒條軸力fb被作為齒條軸力u2輸出。加法運(yùn)算單元123對(duì)來(lái)自切換單元121的齒條軸力u1和來(lái)自切換單元122的齒條軸力u2進(jìn)行加法運(yùn)算，粘彈性模型追隨控制單元120輸出作為在加法運(yùn)算單元123得到的加法值的齒條軸力ff。齒條軸力ff在變換單元102被變換成電流指令值iref2。

在這樣的結(jié)構(gòu)中，首先參照?qǐng)D7的流程圖對(duì)本發(fā)明的動(dòng)作示例整體進(jìn)行說(shuō)明。接下來(lái)，參照?qǐng)D8的流程圖對(duì)粘彈性模型追隨控制(第一實(shí)施方式以及第二實(shí)施方式)的動(dòng)作示例進(jìn)行說(shuō)明。

在開始階段，根據(jù)切換信號(hào)sws切換單元121和切換單元122是被關(guān)閉的。然后，當(dāng)動(dòng)作開始的時(shí)候，首先，扭矩控制單元31基于轉(zhuǎn)向扭矩th和車速vel運(yùn)算出電流指令值iref1(步驟s10)，齒條位置變換單元100將來(lái)自旋轉(zhuǎn)角傳感器21的旋轉(zhuǎn)角θ變換成判定用齒條位置rx(步驟s11)。齒條末端接近判定單元110基于判定用齒條位置rx來(lái)判定是否接近齒條末端(步驟s12)，在沒有接近齒條末端的情況下，粘彈性模型追隨控制單元120不輸出齒條軸力ff，執(zhí)行基于電流指令值iref1的通常的轉(zhuǎn)向控制(步驟s13)，繼續(xù)進(jìn)行直到結(jié)束為止(步驟s14)。

另一方面，在被齒條末端接近判定單元110判定成接近了齒條末端的情況下，粘彈性模型追隨控制單元120執(zhí)行粘彈性模型追隨控制(步驟s20。也就是說(shuō)，如圖8所示，齒條末端接近判定單元110輸出切換信號(hào)sws(步驟s201)，同時(shí)還輸出齒條位移x(步驟s202)。還有，變換單元101依照上述式1將電流指令值iref1變換成齒條軸力f(步驟s203)。在圖5的第一實(shí)施方式中，前饋控制單元130基于齒條軸力f進(jìn)行前饋控制(步驟s204)，反饋控制單元140基于齒條位移x和齒條軸力f進(jìn)行反饋控制(步驟s205)。還有，在圖6的第二實(shí)施方式中，前饋控制單元130基于齒條位移x進(jìn)行前饋控制(步驟s204)，反饋控制單元140基于齒條位移x和齒條軸力f進(jìn)行反饋控制(步驟s205)。此外，無(wú)論在上述哪一種情況下，也可以將前饋控制和反饋控制的順序反過(guò)來(lái)。

來(lái)自齒條末端接近判定單元110的切換信號(hào)sws被輸入到切換單元121和切換單元122中，切換單元121和切換單元122被啟動(dòng)(步驟s206)。當(dāng)切換單元121和切換單元122被啟動(dòng)的時(shí)候，來(lái)自前饋控制單元130的齒條軸力ff被作為齒條軸力u1輸出，來(lái)自反饋控制單元140的齒條軸力fb被作為齒條軸力u2輸出。加法運(yùn)算單元123對(duì)齒條軸力u1和齒條軸力u2進(jìn)行加法運(yùn)算(步驟s207)，作為加法運(yùn)算結(jié)果的齒條軸力ff在變換單元102依照上述式2被變換成電流指令值iref2(步驟s208)。

在這里，本發(fā)明的粘彈性模型追隨控制單元120變成了基于齒條末端附近的物理模型的控制系統(tǒng)，構(gòu)成在齒條末端的前面的規(guī)定角度以內(nèi)將粘彈性模型(彈簧常數(shù)k0[n/m]、粘性摩擦系數(shù)μ[n/(m/s)])設(shè)為規(guī)范模型(用作為輸入的力和作為輸出的位移描述的物理模型)的模型追隨控制，從而使齒條末端碰撞時(shí)的撞擊力衰減。

圖9示出了齒條末端附近的示意圖，式3示出了質(zhì)量m與力f0、f1之間的關(guān)系。例如，關(guān)西大學(xué)理工學(xué)會(huì)雜志“理工學(xué)與技術(shù)”第17卷(2010年)中的“彈性膜和粘彈性的力學(xué)的基礎(chǔ)”(大場(chǎng)謙吉)示出了粘彈性模型的方程式的導(dǎo)出過(guò)程。

式3

接下來(lái)，針對(duì)齒條位移x1和x2，將k0和k1設(shè)為彈簧常數(shù)的話，則式4～式6成立。

式4

x＝x1+x2

式5

f0＝k0x

式6

因此，將上述式4～式6代入到上述式3，則可得式7。

式7

對(duì)上述式7進(jìn)行微分的話，則可得下述式8，然后，在兩邊都乘以μ1/k1的話，則可得下述式9。

式8

式9

然后，將式7和式9加在一起的話，則可得下述式10。

式10

將上述式4和式6代入到式10的話，則可得下述式11。

式11

在這里，μ1/k1＝τe、k0＝er和μ1(1/k0+1/k1)＝τδ均成立的話，則上述式11變成式12，然后，進(jìn)行拉普拉斯變換的話，則式13成立。

式12

式13

(1+τes)f(s)＝{τems³+ms²+er(1+τδs)}x(s)

通過(guò)x(s)/f(s)來(lái)整理上述式13的話，則可得下述式14。

式14

式14變成用來(lái)表示從作為輸入的力f到作為輸出的位移x的特性的三階物理模型(傳遞函數(shù))，當(dāng)使用彈簧常數(shù)k1＝∞的彈簧的話，則τe→0成立，并且τδ＝μ1·1/k0也成立，從而可以導(dǎo)出二次函數(shù)的下述式15。

式15

在本發(fā)明中，將用式15表示的二次函數(shù)作為規(guī)范模型gm并對(duì)其進(jìn)行說(shuō)明。也就是說(shuō)，將式16作為規(guī)范模型gm。在這里，μ1＝μ是成立的。

式16

接下來(lái)，將電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置的實(shí)際工廠(actualplant)146設(shè)為用下述式17表示的p，當(dāng)通過(guò)具有2個(gè)自由度的控制系統(tǒng)來(lái)設(shè)計(jì)本發(fā)明的規(guī)范模型追隨型控制的話，則將pn以及pd作為實(shí)際的模型，變成圖10的結(jié)構(gòu)。方框(塊，block)143(cd)表示控制要素單元。(例如，參照“先行控制的系統(tǒng)控制理論”，作者：前田肇、杉江俊治，出版社：日本朝倉(cāng)書店)

式17

為了用穩(wěn)定的有理函數(shù)的比來(lái)表示實(shí)際工廠p，用下述式18來(lái)表示n以及d。n的分子變成p的分子，d的分子變成p的分母。此外，對(duì)于α來(lái)說(shuō)，可以任意地選擇(s+α)＝0的極。

式18

將圖10的結(jié)構(gòu)應(yīng)用于規(guī)范模型gm的話，則為了使x/f＝gm成立，需要將1/f設(shè)定成下述式19那樣。此外，基于式16以及式18來(lái)導(dǎo)出式19。

式19

用下述式20來(lái)表示反饋控制單元的方框n/f。

式20

用下述式21來(lái)表示前饋控制單元的方框d/f。

式21

在表示具有2個(gè)自由度的控制系統(tǒng)的一個(gè)示例的圖10中，實(shí)際工廠p的輸入(與齒條軸力或柱軸扭矩相對(duì)應(yīng)的電流指令值)u是用下述式22來(lái)表示的。

式22

還有，實(shí)際工廠p的輸出(齒條位移)x是用下述式23來(lái)表示的。

式23

整理式23并使輸出x的項(xiàng)和左邊f(xié)的項(xiàng)匯集在右邊的話，則可以導(dǎo)出式24。

式24

將式24表示成針對(duì)輸入f的輸出x的傳遞函數(shù)的話，則可得下述式25。在這里，在第三項(xiàng)以后，作為p＝pn/pd來(lái)表現(xiàn)。

式25

如果能正確地表現(xiàn)了實(shí)際工廠p的話，則可以使pn＝n和pd＝d成立，因?yàn)獒槍?duì)輸入f的輸出x的特性可以被表示成pn/f(＝n/f)，所以下述式26成立。

式26

當(dāng)考慮將針對(duì)輸入f的輸出x的特性(規(guī)范模型(傳遞函數(shù)))設(shè)為下述式27的時(shí)候，能夠?qū)崿F(xiàn)將1/f設(shè)為下述式28。

式27

式28

在圖10中，以方框144→實(shí)際工廠p的路徑考慮前饋控制系統(tǒng)的話，則可得圖11。在這里，使p＝n/d成立的話，則圖11(a)變成圖11(b)，基于式20可以獲得圖11(c)。因?yàn)榛趫D11(c)，f＝(m·s²+μ·s+k0)x成立，所以對(duì)其進(jìn)行拉普拉斯逆變換的話，則可得下述式29。

式29

另一方面，考慮如圖12所示那樣的前饋控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)方框的話，則在輸入f和輸出x的情況下，下述式30成立。

式30

整理式30的話，則可得下述式31，然后，針對(duì)輸入f整理式31的話，則可得下述式32。

式31

f-{(μ-η)·s+k0}·x＝(m·s²+η·s)x

式32

f＝{m·s²+(μ-η+η)·s+k0}·x

對(duì)式32進(jìn)行拉普拉斯逆變換的話，則可得上述式29，其結(jié)果為，如圖13所示，前饋控制單元a和前饋控制單元b是等效的。

立足于上述前提，下面，參照?qǐng)D14以及圖15對(duì)本發(fā)明的具體的結(jié)構(gòu)示例進(jìn)行說(shuō)明。圖14的第1實(shí)施例與圖5的第一實(shí)施方式相對(duì)應(yīng)，齒條軸力f被輸入到前饋控制單元130內(nèi)的前饋要素144(用式21表示的d/f)和反饋控制單元140中，齒條位移x被輸入到反饋控制單元140中。還有，圖15的第2實(shí)施例與圖6的第二實(shí)施方式相對(duì)應(yīng)，齒條位移x被輸入到前饋控制單元130內(nèi)的彈簧常數(shù)項(xiàng)131和粘性摩擦系數(shù)項(xiàng)132中，齒條軸力f被輸入到反饋控制單元140中。

在圖14的第1實(shí)施例中，來(lái)自前饋要素144的齒條軸力ff被輸入到切換單元121的接點(diǎn)b1。還有，在圖15的第2實(shí)施例中，減法運(yùn)算單元133減去前饋控制單元130內(nèi)的彈簧常數(shù)項(xiàng)131的輸出和粘性摩擦系數(shù)項(xiàng)132的輸出，作為在減法運(yùn)算單元133得到的減法運(yùn)算結(jié)果的齒條軸力ff被輸入到切換單元121的接點(diǎn)b1。來(lái)自固定單元125的固定值“0”被輸入到切換單元121的接點(diǎn)a1。

無(wú)論在圖14的第1實(shí)施例和圖15的第2實(shí)施例中的哪一種情況下，反饋控制單元140由反饋要素(n/f)141、減法運(yùn)算單元142和控制要素單元143構(gòu)成，來(lái)自反饋控制單元140的齒條軸力fb，即，控制要素單元143的輸出被輸入到切換單元122的接點(diǎn)b2。來(lái)自固定單元126的固定值“0”被輸入到切換單元122的接點(diǎn)a2。

在圖14的第1實(shí)施例中，齒條軸力f被輸入到前饋控制單元130內(nèi)的前饋要素144中，同時(shí)還被輸入到反饋控制單元140內(nèi)的反饋要素(n/f)141中。齒條位移x被減法輸入到反饋控制單元140內(nèi)的減法運(yùn)算單元142中，同時(shí)還被輸入到參數(shù)設(shè)定單元124中。參數(shù)設(shè)定單元124基于齒條位移x輸出例如圖16所示那樣的特性的彈簧常數(shù)k0和粘性摩擦系數(shù)μ，彈簧常數(shù)k0和粘性摩擦系數(shù)μ被輸入到前饋控制單元130內(nèi)的前饋要素144和反饋控制單元140內(nèi)的反饋要素(n/f)141中。

在圖15的第2實(shí)施例中，齒條位移x被輸入到前饋控制單元130內(nèi)的彈簧常數(shù)項(xiàng)131和粘性摩擦系數(shù)項(xiàng)132中，同時(shí)還被輸入到反饋控制單元140內(nèi)的減法運(yùn)算單元142中，并且還被輸入到參數(shù)設(shè)定單元124中。齒條軸力f被輸入到反饋控制單元140內(nèi)的反饋要素(n/f)141中。參數(shù)設(shè)定單元124基于齒條位移x輸出與上述相同的彈簧常數(shù)k0和粘性摩擦系數(shù)μ，彈簧常數(shù)k0被輸入到彈簧常數(shù)項(xiàng)131和反饋要素(n/f)141中，粘性摩擦系數(shù)μ被輸入到粘性摩擦系數(shù)項(xiàng)132和反饋要素(n/f)141中。

還有，無(wú)論在第1實(shí)施例和第2實(shí)施例中的哪一種情況下，切換信號(hào)sws被輸入到切換單元121和切換單元122中，切換單元121和切換單元122的接點(diǎn)在通常情況下被分別連接到接點(diǎn)a1和接點(diǎn)a2，通過(guò)切換信號(hào)sws被分別切換到接點(diǎn)b1和接點(diǎn)b2。

在這樣的結(jié)構(gòu)中，參照?qǐng)D17的流程圖對(duì)圖15的第2實(shí)施例的動(dòng)作示例進(jìn)行說(shuō)明。

齒條末端接近判定單元110輸出切換信號(hào)sws(步驟s21)，同時(shí)還輸出齒條位移x(步驟s22)。齒條位移x被輸入到彈簧常數(shù)項(xiàng)131、粘性摩擦系數(shù)項(xiàng)132、參數(shù)設(shè)定單元124和減法運(yùn)算單元142中。參數(shù)設(shè)定單元124將根據(jù)齒條位移x并依照?qǐng)D16的特性而求出的彈簧常數(shù)k0和粘性摩擦系數(shù)μ設(shè)定在彈簧常數(shù)項(xiàng)131、粘性摩擦系數(shù)項(xiàng)132和反饋要素(n/f)141中(步驟s23)。還有，變換單元101將電流指令值iref1變換成齒條軸力f(步驟s23a)，齒條軸力f被輸入到反饋要素(n/f)141中以便進(jìn)行n/f運(yùn)算(步驟s24)。n/f運(yùn)算值被加法輸入到減法運(yùn)算單元142中，減法運(yùn)算單元142從n/f運(yùn)算值中減去齒條位移x(步驟s24a)，控制要素單元143對(duì)在減法運(yùn)算單元142得到的減法運(yùn)算值進(jìn)行cd運(yùn)算(步驟s24b)。從控制要素單元143輸出的運(yùn)算出的齒條軸力fb被輸入到切換單元122的接點(diǎn)b2。

前饋控制單元130內(nèi)的粘性摩擦系數(shù)項(xiàng)132基于粘性摩擦系數(shù)μ進(jìn)行“(μ－η)·s”的運(yùn)算(步驟s25)，將彈簧常數(shù)k0設(shè)定在彈簧常數(shù)項(xiàng)131中(步驟s25a)，減法運(yùn)算單元對(duì)彈簧常數(shù)k0和“(μ－η)·s”進(jìn)行減法運(yùn)算(步驟s25b)，作為運(yùn)算結(jié)果輸出齒條軸力ff。齒條軸力ff被輸入到切換單元121的接點(diǎn)b1。此外，也可以將前饋控制單元130和反饋控制單元140的運(yùn)算的順序反過(guò)來(lái)。

來(lái)自齒條末端接近判定單元110的切換信號(hào)sws被輸入到切換單元121和切換單元122中，切換單元121的接點(diǎn)從a1被切換到b1，切換單元122的接點(diǎn)從a2被切換到b2，加法運(yùn)算單元123對(duì)來(lái)自切換單元121的齒條軸力u1和來(lái)自切換單元122的齒條軸力u2進(jìn)行加法運(yùn)算(步驟s26)，作為加法運(yùn)算結(jié)果的齒條軸力ff在變換單元102被變換成電流指令值iref2(步驟s26a)。電流指令值iref2被輸入到加法運(yùn)算單元103中并與電流指令值iref相加(步驟s27)，執(zhí)行轉(zhuǎn)向控制，銜接到步驟s14。

此外，控制要素單元143(cd)也可以為任意的pid(比例積分微分)控制、pi控制和pd控制的結(jié)構(gòu)中的任意一種結(jié)構(gòu)。還有，關(guān)于圖14的第1實(shí)施例的動(dòng)作，只有齒條軸力f和齒條位移x輸入的部分(要素)是不同的，其他都是同樣的。還有，在圖14的第1實(shí)施例和圖15的第2實(shí)施例中，盡管執(zhí)行前饋控制單元130和反饋控制單元140的雙方的控制運(yùn)算，但也可以采用只有前饋控制單元130的結(jié)構(gòu)，還可以采用只有反饋控制單元140的結(jié)構(gòu)。

接下來(lái)，對(duì)進(jìn)行降低噪音處理的本發(fā)明的實(shí)施例(第3實(shí)施例～第6實(shí)施例)進(jìn)行說(shuō)明。

與圖3相對(duì)應(yīng)的圖18示出了本發(fā)明的實(shí)施例(第3實(shí)施例)，相對(duì)于圖3所示的實(shí)施方式，圖18的第3實(shí)施例追加了電動(dòng)機(jī)角速度運(yùn)算單元150，并且，粘彈性模型追隨控制單元220替代了圖3的粘彈性模型追隨控制單元120。因?yàn)閳D18的第3實(shí)施例的其他的結(jié)構(gòu)與圖3所示的實(shí)施方式相同，所以省略它們的說(shuō)明。

來(lái)自旋轉(zhuǎn)角傳感器21的旋轉(zhuǎn)角(電動(dòng)機(jī)角)θ被輸入到齒條位置變換單元100和電動(dòng)機(jī)角速度運(yùn)算單元150中，旋轉(zhuǎn)角θ在電動(dòng)機(jī)角速度運(yùn)算單元150被變換成電動(dòng)機(jī)角速度ω。電動(dòng)機(jī)角速度ω與切換信號(hào)sws、齒條位移x以及齒條軸力f一起被輸入到粘彈性模型追隨控制單元220中。

與圖6相對(duì)應(yīng)的圖19示出了粘彈性模型追隨控制單元220的結(jié)構(gòu)示例。

在粘彈性模型追隨控制單元220中追加了降低噪音單元127以及降低噪音單元128，被輸入到粘彈性模型追隨控制單元220的電動(dòng)機(jī)角速度ω被輸入到降低噪音單元127以及降低噪音單元128中。降低噪音單元127輸入電動(dòng)機(jī)角速度ω和齒條軸力f，將降低了噪音的齒條軸力f’輸出到反饋控制單元140。降低噪音單元128輸入電動(dòng)機(jī)角速度ω和從切換單元122輸出的齒條軸力u2，將降低了噪音的齒條軸力u2’輸出到加法運(yùn)算單元123。

與圖15相對(duì)應(yīng)的圖20示出了粘彈性模型追隨控制單元220的詳細(xì)的結(jié)構(gòu)示例。

與圖19所示的結(jié)構(gòu)示例相同，與圖15的結(jié)構(gòu)示例不同的地方是追加了降低噪音單元127以及降低噪音單元128，從降低噪音單元127輸出的齒條軸力f’被輸入到反饋控制單元140的反饋要素(n/f)141中。

降低噪音單元127例如由低通濾波器來(lái)構(gòu)成，例如具有圖21所示那樣的頻率特性(振幅特性)，通過(guò)由下述式33表示的一階傳遞函數(shù)h(s)來(lái)降低高頻成分。

式33

在這里，k為增益，tc為時(shí)間常數(shù)。

還有，降低噪音單元127的特性為電動(dòng)機(jī)角速度ω越小，則如圖21的虛線所示那樣截止頻率越低的特性，并且，基于電動(dòng)機(jī)角速度ω設(shè)定增益k和時(shí)間常數(shù)tc，以便使得相對(duì)于電動(dòng)機(jī)角速度ω的變化，特性以大致一定的比例發(fā)生變化。降低噪音單元127按照式33來(lái)降低齒條軸力f的高頻成分，輸出齒條軸力f’。

降低噪音單元128通過(guò)與降低噪音單元127相同的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作，來(lái)降低齒條軸力u2的高頻成分，輸出齒條軸力u2’。

在這樣的結(jié)構(gòu)中，參照?qǐng)D22以及圖23的流程圖對(duì)整體的動(dòng)作示例和粘彈性模型追隨控制的動(dòng)作示例進(jìn)行說(shuō)明。

圖22通過(guò)流程圖示出了整體的動(dòng)作示例，與圖7的流程圖相比，追加了步驟s11a，如后所述那樣變更了粘彈性模型追隨控制的動(dòng)作(步驟s20a)。其他的動(dòng)作都相同。

在步驟s11a中，電動(dòng)機(jī)角速度運(yùn)算單元150基于來(lái)自旋轉(zhuǎn)角傳感器21的旋轉(zhuǎn)角θ計(jì)算出電動(dòng)機(jī)角速度ω。

圖23通過(guò)流程圖示出了粘彈性模型追隨控制的動(dòng)作示例。

在粘彈性模型追隨控制中，首先，與圖17所示的第2實(shí)施例的動(dòng)作相同，齒條末端接近判定單元110輸出切換信號(hào)sws以及齒條位移x(步驟s21、步驟s22)，齒條位移x被輸入到彈簧常數(shù)項(xiàng)131、粘性摩擦系數(shù)項(xiàng)132、參數(shù)設(shè)定單元124和減法運(yùn)算單元142中。參數(shù)設(shè)定單元124將彈簧常數(shù)k0和粘性摩擦系數(shù)μ設(shè)定在彈簧常數(shù)項(xiàng)131、粘性摩擦系數(shù)項(xiàng)132和反饋要素(n/f)141中(步驟s23)，變換單元101將電流指令值iref1變換成齒條軸力f(步驟s23a)。齒條軸力f與電動(dòng)機(jī)角速度ω一起被輸入到降低噪音單元127中。降低噪音單元127基于上述式33的傳遞函數(shù)來(lái)降低齒條軸力f的噪音(步驟s23b)。被降低了噪音的齒條軸力f’被輸入到反饋要素(n/f)141中以便進(jìn)行n/f運(yùn)算(步驟s24)。然后，反饋控制單元140執(zhí)行與第2實(shí)施例中的步驟s24a以及步驟s24b相同的動(dòng)作，齒條軸力fb被輸入到切換單元122的接點(diǎn)b2。

前饋控制單元130執(zhí)行與第2實(shí)施例中的步驟s25～步驟s25b相同的動(dòng)作，齒條軸力ff被輸入到切換單元121的接點(diǎn)b1。

通過(guò)來(lái)自齒條末端接近判定單元110的切換信號(hào)sws，切換單元121的接點(diǎn)從a1被切換到b1，切換單元122的接點(diǎn)從a2被切換到b2，來(lái)自切換單元121的齒條軸力u1被輸入到加法運(yùn)算單元123中，來(lái)自切換單元122的齒條軸力u2被輸入到降低噪音單元128中。降低噪音單元128降低齒條軸力u2的噪音(步驟s25c)，并將降低了噪音的齒條軸力u2’輸出到加法運(yùn)算單元123中，加法運(yùn)算單元123將其與齒條軸力u1相加(步驟s26)，作為加法運(yùn)算結(jié)果的齒條軸力ff在變換單元102被變換成電流指令值iref2(步驟s26a)。電流指令值iref2被輸入到加法運(yùn)算單元103中并與電流指令值iref相加(步驟s27)，執(zhí)行轉(zhuǎn)向控制，銜接到步驟s14。

此外，相對(duì)于圖5所示的第一實(shí)施方式和圖14所示的第1實(shí)施例，也可以采用與圖19以及圖20相同的形態(tài)，即，在被輸入到反饋控制單元140的齒條軸力f的輸入的前級(jí)和在來(lái)自切換單元122的齒條軸力u2的輸出的后級(jí)分別設(shè)置降低噪音單元。在這種情況下的動(dòng)作，只有齒條軸力f和齒條位移x輸入的部分(要素)是不同的，其他的動(dòng)作都是與上述動(dòng)作相同的。

對(duì)本發(fā)明的第4實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。

盡管在第3實(shí)施例中降低噪音單元被設(shè)置在被輸入到反饋控制單元140的齒條軸力的輸入的前級(jí)和在來(lái)自切換單元122的輸出的后級(jí)，但是在第4實(shí)施例中，降低噪音單元被設(shè)置在被輸入到反饋控制單元140的齒條位移的輸入的前級(jí)，以便替代被設(shè)置在來(lái)自切換單元122的輸出的后級(jí)的降低噪音單元。電動(dòng)機(jī)角的變化作為齒條位移的變化被輸入到用于求出與反饋要素(n/f)的偏差的減法運(yùn)算單元中，偏差被輸入到控制要素單元(cd)中。因此，由于電動(dòng)機(jī)角的變化作為控制要素單元(cd)的輸出出現(xiàn)，盡管在第3實(shí)施例中在那個(gè)路徑的最后一級(jí)設(shè)置了降低噪音單元，但是在第4實(shí)施例中在前級(jí)設(shè)置降低噪音單元。

圖24示出了第4實(shí)施例的粘彈性模型追隨控制單元的詳細(xì)的結(jié)構(gòu)示例，與圖20所示的第3實(shí)施例的粘彈性模型追隨控制單元的結(jié)構(gòu)示例相比，降低噪音單元128a被設(shè)置在被輸入到減法運(yùn)算單元142的齒條位移的輸入的前級(jí)，而不是切換單元122的后級(jí)。降低噪音單元128a通過(guò)與降低噪音單元127相同的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作，來(lái)降低齒條位移x的高頻成分，輸出齒條位移x’，齒條位移x’被減法輸入到減法運(yùn)算單元142中。

盡管第4實(shí)施例的整體的動(dòng)作與圖22所示的第3實(shí)施例的動(dòng)作示例相同，但在粘彈性模型追隨控制的動(dòng)作中，存在因降低噪音單元的設(shè)置位置的不同而造成的動(dòng)作的不同。

圖25示出了第4實(shí)施例的粘彈性模型追隨控制的動(dòng)作示例。在粘彈性模型追隨控制中，執(zhí)行與第3實(shí)施例相同的步驟s21以及步驟s22，齒條位移x被輸入到參數(shù)設(shè)定單元124、降低噪音單元128a和前饋控制單元130中。參數(shù)設(shè)定單元124與第3實(shí)施例同樣地執(zhí)行步驟s23。然后，執(zhí)行與第3實(shí)施例相同的步驟s23a～步驟s24。降低噪音單元128a輸入齒條位移x和電動(dòng)機(jī)角速度ω，降低齒條位移x中所含有的噪音(步驟s24a)。被降低了噪音的齒條位移x’被減法輸入到減法運(yùn)算單元142中，從被加法輸入到減法運(yùn)算單元142中的n/f運(yùn)算值中減去齒條位移x’(步驟s24a)，控制要素單元143對(duì)在減法運(yùn)算單元142得到的減法運(yùn)算值進(jìn)行cd運(yùn)算(步驟s24b)，來(lái)自控制要素單元143的齒條軸力fb被輸入到切換單元122的接點(diǎn)b2。

前饋控制單元130執(zhí)行與第3實(shí)施例中的步驟s25～步驟s25b相同的動(dòng)作，齒條軸力ff被輸入到切換單元121的接點(diǎn)b1。

然后，執(zhí)行與圖17所示的第2實(shí)施例中的步驟s26～步驟s27相同的動(dòng)作，銜接到步驟s14。

此外，與第3實(shí)施例的場(chǎng)合相同，相對(duì)于圖14所示的第1實(shí)施例，也可以以與圖24相同的形態(tài)來(lái)設(shè)置降低噪音單元。

對(duì)本發(fā)明的第5實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。

在第5實(shí)施例中，降低噪音單元被設(shè)置在反饋控制單元140的內(nèi)部，具體而言，被設(shè)置在來(lái)自減法運(yùn)算單元142的輸出的后級(jí)，以便替代第3實(shí)施例中的來(lái)自切換單元122的輸出的后級(jí)。

圖26示出了第5實(shí)施例的粘彈性模型追隨控制單元的詳細(xì)的結(jié)構(gòu)示例，與圖20所示的第3實(shí)施例的粘彈性模型追隨控制單元的結(jié)構(gòu)示例相比，降低噪音單元128b被設(shè)置在來(lái)自減法運(yùn)算單元142的輸出的后級(jí)，而不是切換單元122的后級(jí)。降低噪音單元128b通過(guò)與降低噪音單元127相同的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作，來(lái)降低來(lái)自減法運(yùn)算單元142的輸出的高頻成分，輸出到控制要素單元143。

盡管第5實(shí)施例的整體的動(dòng)作也與圖22所示的第3實(shí)施例的動(dòng)作示例相同，但在粘彈性模型追隨控制的動(dòng)作中，存在因降低噪音單元的設(shè)置位置的不同而造成的動(dòng)作的不同。

圖27示出了第5實(shí)施例的粘彈性模型追隨控制的動(dòng)作示例。在粘彈性模型追隨控制中，到步驟s24a為止執(zhí)行與第3實(shí)施例相同的動(dòng)作。在減法運(yùn)算單元142從n/f運(yùn)算值中減去齒條位移x得到的減法運(yùn)算值被輸入到降低噪音單元128b以便降低其噪音(步驟s24b)，控制要素單元143對(duì)來(lái)自降低噪音單元128b的輸出進(jìn)行cd運(yùn)算(步驟s24b)。然后，執(zhí)行與圖17所示的第2實(shí)施例中的步驟s25～步驟s27相同的動(dòng)作，銜接到步驟s14。

此外，與第3實(shí)施例的場(chǎng)合相同，相對(duì)于圖14所示的第1實(shí)施例，也可以以與圖26相同的形態(tài)來(lái)設(shè)置降低噪音單元。

對(duì)本發(fā)明的第6實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。

盡管在第3實(shí)施例中，根據(jù)電動(dòng)機(jī)角速度來(lái)改變降低噪音單元的特性，但在第6實(shí)施例中，根據(jù)齒條位移速度來(lái)改變降低噪音單元的特性。因?yàn)辇X條位移速度發(fā)生與電動(dòng)機(jī)角速度相同的變化，所以可以將其用作用來(lái)使降低噪音單元的特性發(fā)生變化的參數(shù)，通過(guò)增加參數(shù)的選擇項(xiàng)，就可以根據(jù)裝置的結(jié)構(gòu)、使用狀況等來(lái)選擇參數(shù)。

圖28示出了第6實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示例，圖29示出了該結(jié)構(gòu)示例中的粘彈性模型追隨控制單元的結(jié)構(gòu)示例。與圖18所示的第3實(shí)施例相比，在第6實(shí)施例中，設(shè)置了齒條位移速度運(yùn)算單元160以便替代電動(dòng)機(jī)角速度運(yùn)算單元150。齒條位移速度運(yùn)算單元160基于從齒條末端接近判定單元110輸出的齒條位移x來(lái)計(jì)算出齒條位移速度v，并將其輸出到粘彈性模型追隨控制單元320。在粘彈性模型追隨控制單元320中，如圖29所示，齒條位移速度v被輸入到降低噪音單元327和降低噪音單元328中。降低噪音單元327和降低噪音單元328例如由具有與圖21所示那樣的頻率特性(振幅特性)相同的特性的一階低通濾波器來(lái)構(gòu)成，設(shè)定增益k和時(shí)間常數(shù)tc，以便使得特性基于齒條位移速度v發(fā)生變化，而不是基于電動(dòng)機(jī)角速度ω。

第6實(shí)施例的動(dòng)作除了通過(guò)在齒條位移速度運(yùn)算單元160計(jì)算出齒條位移速度v，在降低噪音單元使用齒條位移速度v，以便替代在電動(dòng)機(jī)角速度運(yùn)算單元150計(jì)算出電動(dòng)機(jī)角速度ω，在降低噪音單元使用電動(dòng)機(jī)角速度ω之外，與第3實(shí)施例的動(dòng)作示例相同。

此外，與第3實(shí)施例的場(chǎng)合相同，相對(duì)于圖5所示的第一實(shí)施方式，也可以以與圖29相同的形態(tài)來(lái)設(shè)置降低噪音單元。

盡管在如上所述的第3實(shí)施例～第6實(shí)施例中，降低噪音單元的特性是由一階傳遞函數(shù)來(lái)表示的，但只要是低通濾波器的傳遞函數(shù)的話，降低噪音單元的特性也可以為二階以上的傳遞函數(shù)，還可以為其他形式的傳遞函數(shù)。

還有，盡管各個(gè)實(shí)施例都具備兩個(gè)降低噪音單元，但也可以只具備一個(gè)降低噪音單元，還可以具備三個(gè)或三個(gè)以上的降低噪音單元，并且還可以根據(jù)發(fā)生的振動(dòng)的主要原因以及大小來(lái)適當(dāng)?shù)貨Q定需要設(shè)置的降低噪音單元的數(shù)目和位置。

另外，盡管在第3實(shí)施例～第6實(shí)施例中，執(zhí)行前饋控制單元和反饋控制單元的雙方的控制運(yùn)算，但也可以采用只有反饋控制單元的結(jié)構(gòu)。

接下來(lái)，對(duì)進(jìn)行變化量限制處理的本發(fā)明的實(shí)施例(第7實(shí)施例～第9實(shí)施例)進(jìn)行說(shuō)明。

與圖3相對(duì)應(yīng)的圖30示出了本發(fā)明的第7實(shí)施例，相對(duì)于圖3所示的實(shí)施方式，圖30的第7實(shí)施例追加了變化量限制單元170。從齒條末端接近判定單元110輸出的齒條位移x和從粘彈性模型追隨控制單元120輸出的齒條軸力ff被輸入到變化量限制單元170中，從變化量限制單元170輸出的齒條軸力ffm被輸入到變換單元102中。

變化量限制單元170在時(shí)刻t的齒條軸力ff(t)與t時(shí)刻前(一個(gè)采樣時(shí)間前，t為采樣時(shí)間)的時(shí)刻t－t的齒條軸力ffm(t－t)之間的差δffm(t)＝ff(t)－ffm(t－t)的絕對(duì)值|δffm(t)|(變化量)大于規(guī)定值thf的情況下，按照下述式34來(lái)變更齒條軸力ff(t)以便使得變化量變成與規(guī)定值thf相同，然后作為齒條軸力ffm輸出。

式34

ffm(t)＝ffm(t-t)+thf×sign(ff(t)-ffm(t-t))

在這里，sign(x)為符號(hào)函數(shù)，返回實(shí)數(shù)x的符號(hào)(－1，0，1)。

當(dāng)變化量等于或小于規(guī)定值thf的情況下，齒條軸力ff(t)原封不動(dòng)地作為齒條軸力ffm被輸出。因?yàn)樵谙乱粋€(gè)時(shí)刻的變化量計(jì)算中使用齒條軸力ffm(t)，所以齒條軸力ffm(t)被保持在變化量限制單元170。

作為上述規(guī)定值thf使用例如圖31所示那樣的與齒條位移x成比例的值。也就是說(shuō)，變化量限制單元170基于被輸入進(jìn)來(lái)的齒條位移x來(lái)決定規(guī)定值thf，使用決定好的規(guī)定值thf來(lái)對(duì)齒條軸力ff設(shè)定限制，然后作為齒條軸力ffm輸出。此外，在圖31中，作為規(guī)定值thf實(shí)際上使用的是相當(dāng)于齒條末端的前面的規(guī)定角度的范圍的齒條位移x從零到與齒條末端相對(duì)應(yīng)的值的范圍。

在這樣的結(jié)構(gòu)中，參照?qǐng)D32以及圖33的流程圖對(duì)本實(shí)施例的動(dòng)作示例進(jìn)行說(shuō)明。

圖32通過(guò)流程圖示出了整體的動(dòng)作示例，與圖7的流程圖相比，因?yàn)樵谕ǔ＾D(zhuǎn)向(步驟s13)和粘彈性模型追隨控制(步驟s20)中追加了在變化量限制單元170中進(jìn)行的處理，所以產(chǎn)生了變更(步驟s13b、步驟s20b)。

在通常轉(zhuǎn)向(步驟s13b)，首先，齒條末端接近判定單元110輸出齒條位移x。粘彈性模型追隨控制單元120輸出值為零的齒條軸力ff。變化量限制單元170輸入齒條位移x和齒條軸力ff，基于齒條位移x并按照?qǐng)D31來(lái)決定規(guī)定值thf。然后，通過(guò)齒條軸力ff的值(零)以及t時(shí)刻前的齒條軸力ffm的值的變化量與規(guī)定值thf的比較，來(lái)計(jì)算出齒條軸力ffm并將其輸出。齒條軸力ffm在變換單元102被變換成電流指令值iref2，在加法運(yùn)算單元103與電流指令值iref1相加。在剛從粘彈性模型追隨控制變成通常轉(zhuǎn)向之后，很有可能t時(shí)刻前的齒條軸力ffm為零以外的值，其結(jié)果為，盡管有可能電流指令值iref2變成零以外的值，齒條軸力ffm隨著時(shí)間的經(jīng)過(guò)而逐漸靠近零，其結(jié)果為，由于電流指令值iref2也變成零，所以可以基于電流指令值iref1來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)向控制。

圖33的流程圖示出了粘彈性模型追隨控制(步驟s20b)中的動(dòng)作。與圖8的流程圖相比，追加了步驟s207a。在步驟s207a，執(zhí)行與如上所述的通常轉(zhuǎn)向時(shí)的變化量限制單元170的動(dòng)作相同的動(dòng)作。也就是說(shuō)，基于齒條位移x并按照?qǐng)D31來(lái)決定規(guī)定值thf，通過(guò)齒條軸力ff的值以及t時(shí)刻前的齒條軸力ffm的值的變化量與規(guī)定值thf的比較，來(lái)計(jì)算出齒條軸力ffm并將其輸出。然后，齒條軸力ffm在變換單元102被變換成電流指令值iref2(步驟s208a)，在加法運(yùn)算單元103與電流指令值iref1相加。

對(duì)本發(fā)明的第8實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。

盡管在第7實(shí)施例中基于齒條位移來(lái)變更在變化量限制單元中使用的規(guī)定值，但在本實(shí)施例中基于電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)角來(lái)變更在變化量限制單元中使用的規(guī)定值。像旋轉(zhuǎn)角θ在齒條位置變換單元100被變換成判定用齒條位置rx那樣，因?yàn)辇X條位置與旋轉(zhuǎn)角是連動(dòng)的，所以即使基于旋轉(zhuǎn)角來(lái)變更規(guī)定值，也能夠獲得與第7實(shí)施例同等的效果。

圖34示出了第8實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示例，與圖30所示的第7實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示例相比，旋轉(zhuǎn)角θ被輸入到變化量限制單元中，而不是齒條位移x被輸入到變化量限制單元中。

盡管在變化量限制單元270中，與第7實(shí)施例的場(chǎng)合相同，通過(guò)時(shí)刻t的齒條軸力ff(t)以及t時(shí)刻前的時(shí)刻t－t的齒條軸力ffm(t－t)的變化量與規(guī)定值thf的比較來(lái)計(jì)算出齒條軸力ffm，但作為規(guī)定值thf，如圖35所示那樣，使用與旋轉(zhuǎn)角θ成比例的值。也就是說(shuō)，變化量限制單元270基于被輸入進(jìn)來(lái)的旋轉(zhuǎn)角θ來(lái)決定規(guī)定值thf，使用決定好的規(guī)定值thf來(lái)對(duì)齒條軸力ff設(shè)定限制，然后作為齒條軸力ffm輸出。此外，在圖35中，作為規(guī)定值thf實(shí)際上使用的是旋轉(zhuǎn)角θ位于與齒條末端的前面的規(guī)定位置相對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)角和與齒條末端相對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)角之間的范圍。

第8實(shí)施例的動(dòng)作，只有基于從旋轉(zhuǎn)角傳感器21輸出的旋轉(zhuǎn)角θ來(lái)執(zhí)行在變化量限制單元270中進(jìn)行的規(guī)定值thf的決定這一點(diǎn)是不同的，其他的動(dòng)作都是與第7實(shí)施例的動(dòng)作相同的。

在第7實(shí)施例以及第8實(shí)施例中的變化量限制單元中，因?yàn)閷r(shí)刻t的齒條軸力ff(t)與時(shí)刻t－t的齒條軸力ffm(t－t)之間的差δffm(t)的絕對(duì)值作為變化量并將其與規(guī)定值thf進(jìn)行比較，所以即使δffm(t)的符號(hào)不同，如果絕對(duì)值相同的話，盡管使用相同的規(guī)定值thf，但也可以根據(jù)δffm(t)的符號(hào)來(lái)改變使用的規(guī)定值thf。也就是說(shuō)，在δffm(t)的絕對(duì)值相同但符號(hào)不同的情況下，使用不同的規(guī)定值thf。通常情況下，因?yàn)樵谶M(jìn)入齒條末端的前面的規(guī)定角度的范圍的場(chǎng)合的δffm(t)的符號(hào)和在從齒條末端的前面的規(guī)定角度的范圍出來(lái)的場(chǎng)合的δffm(t)的符號(hào)是相反的，所以通過(guò)根據(jù)δffm(t)的符號(hào)來(lái)變更規(guī)定值thf，這樣就能夠進(jìn)行更加柔軟的調(diào)整。

圖36示出了在這樣的場(chǎng)合的實(shí)施例(第9實(shí)施例)中的變化量限制單元中使用的規(guī)定值的特性的示例。如圖36所示那樣，在δffm(t)為正的場(chǎng)合，使用用實(shí)線來(lái)表示的特性，在δffm(t)為負(fù)的場(chǎng)合，使用用虛線來(lái)表示的特性。

在第7實(shí)施例～第9實(shí)施例中，盡管將時(shí)刻t的齒條軸力ff(t)與時(shí)刻t－t的齒條軸力ffm(t－t)之間的差δffm(t)的絕對(duì)值作為變化量，但也可以將比率作為變化量。例如，將δffm(t)的絕對(duì)值相對(duì)于齒條軸力ffm(t－t)的比例作為變化量，針對(duì)這樣的變化量設(shè)定規(guī)定值。還有，盡管成為規(guī)定值與轉(zhuǎn)向信息(齒條位移、旋轉(zhuǎn)角)成比例的特性，但如果是隨轉(zhuǎn)向信息的增加而增加的特性的話，也可以為曲線性地發(fā)生變化的特性、像階梯函數(shù)那樣的特性等。并且，也可以將從齒條末端接近判定單元輸出的切換信號(hào)sws輸入到變化量限制單元中，通過(guò)切換信號(hào)sws的“on/off”來(lái)進(jìn)行進(jìn)入齒條末端的前面的規(guī)定角度的范圍的場(chǎng)合和從齒條末端的前面的規(guī)定角度的范圍出來(lái)的場(chǎng)合的判別，只在齒條末端的前面的規(guī)定角度的范圍內(nèi)以及到從范圍出來(lái)時(shí)的下一個(gè)定時(shí)為止，進(jìn)行變化量的限制。通過(guò)這樣做，能夠減少通常轉(zhuǎn)向時(shí)的處理量。還有，也可以進(jìn)行上述判別，像第9實(shí)施例那樣，在進(jìn)入齒條末端的前面的規(guī)定角度的范圍的場(chǎng)合和在從齒條末端的前面的規(guī)定角度的范圍出來(lái)的場(chǎng)合改變規(guī)定值thf。通過(guò)這樣做，能夠獲得與第9實(shí)施例相同的效果。

此外，在第7實(shí)施例～第9實(shí)施例中，粘彈性模型追隨控制單元也可以采用只有前饋控制單元的結(jié)構(gòu)，還可以采用只有反饋控制單元的結(jié)構(gòu)。

接下來(lái)，對(duì)進(jìn)行開始轉(zhuǎn)向角變更處理的本發(fā)明的實(shí)施例(第10實(shí)施例～第13實(shí)施例)進(jìn)行說(shuō)明。

與圖3相對(duì)應(yīng)的圖37示出了本發(fā)明的實(shí)施例(第10實(shí)施例)，相對(duì)于圖3所示的實(shí)施方式，圖37的第10實(shí)施例的還輸入車速vel的齒條末端接近判定單元210替代了圖3的齒條末端接近判定單元110。也就是說(shuō)，齒條末端接近判定單元210輸入判定用齒條位置rx以及車速vel，輸出齒條位移x以及切換信號(hào)sws。因?yàn)閳D37的第10實(shí)施例的其他的結(jié)構(gòu)與圖3相同，所以省略它們的說(shuō)明。

盡管齒條末端接近判定單元210與齒條末端接近判定單元110同樣地，當(dāng)判定成判定用齒條位置rx位于齒條末端的前面的規(guī)定位置x0以內(nèi)的時(shí)候，啟動(dòng)末端碰撞抑制控制功能，但根據(jù)車速vel來(lái)變更規(guī)定位置x0。例如，通過(guò)如圖38所示那樣變更規(guī)定位置x0，使得在停車時(shí)使規(guī)定位置x0離開齒條末端以便擴(kuò)大控制范圍，在行駛時(shí)使規(guī)定位置x0靠近齒條末端以便縮小控制范圍。

在這樣的結(jié)構(gòu)中，參照?qǐng)D39的流程圖對(duì)本實(shí)施例的動(dòng)作示例進(jìn)行說(shuō)明。

圖39通過(guò)流程圖示出了整體的動(dòng)作示例，與圖7的流程圖相比，在齒條位置變換單元100將旋轉(zhuǎn)角θ變換成判定用齒條位置rx的步驟s11之后，插入了步驟s11a。在步驟s11a，齒條末端接近判定單元210基于被輸入進(jìn)來(lái)的車速vel并使用圖38所示的特性來(lái)決定規(guī)定位置x0?；诒粵Q定好的規(guī)定位置x0以及判定用齒條位置rx，來(lái)判定是否接近齒條末端(步驟s12)。其他的動(dòng)作與圖7的流程圖所示的動(dòng)作相同。

此外，規(guī)定位置x0相對(duì)于車速vel的特性并不限于圖38所示那樣的直線性的特性，也可以為曲線性的特性。

對(duì)本發(fā)明的第11實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。

盡管在第10實(shí)施例中根據(jù)車速vel來(lái)變更規(guī)定位置x0，但在第11實(shí)施例中，除此之外，還根據(jù)車速vel來(lái)變更作為模型參數(shù)的彈簧常數(shù)k0以及粘性摩擦系數(shù)μ和反饋控制單元的控制參數(shù)。

在第11實(shí)施例中，反饋控制單元的控制要素單元(cd)為pd(比例微分)控制的結(jié)構(gòu)，傳遞函數(shù)是用下述式35來(lái)表示的。

式35

cd＝kp+kd·s

其中，kp為比例增益，kd為微分增益，kp以及kd均為反饋控制單元的控制參數(shù)。

并且，控制參數(shù)基于齒條位移是可變的。例如，如圖40所示那樣，設(shè)定在開始轉(zhuǎn)向角附近控制增益變小的控制參數(shù)，設(shè)定隨著靠近齒條末端控制增益變大的控制參數(shù)。通過(guò)這樣做，使得開始轉(zhuǎn)向角附近的控制量變小，因?yàn)榭刂品秶鷥?nèi)外的輔助力的變化量變小，所以能夠抑制給駕駛員帶來(lái)由輔助力變化而造成的反力不協(xié)調(diào)感的現(xiàn)象。還有，因?yàn)樵诮咏X條末端的區(qū)域能夠增加控制量，所以能夠使到達(dá)齒條末端時(shí)的撞擊力衰減。

圖41示出了與圖15所示的第2實(shí)施例中的粘彈性模型追隨控制單元的結(jié)構(gòu)示例相對(duì)應(yīng)的第11實(shí)施例中的粘彈性模型追隨控制單元的結(jié)構(gòu)示例。在第11實(shí)施例中，追加了控制參數(shù)設(shè)定單元325，增加了被輸入到參數(shù)設(shè)定單元324和反饋控制單元150內(nèi)的控制要素單元153中的數(shù)據(jù)。因?yàn)閳D41的第11實(shí)施例的其他的結(jié)構(gòu)與第2實(shí)施例相同，所以省略它們的說(shuō)明。

盡管參數(shù)設(shè)定單元324與參數(shù)設(shè)定單元124同樣地，基于齒條位移x輸出模型參數(shù)(彈簧常數(shù)k0和粘性摩擦系數(shù)μ)，但還輸入車速vel，根據(jù)車速vel來(lái)變更模型參數(shù)。參數(shù)設(shè)定單元324具有停車時(shí)(車速為0的時(shí)侯)使用的模型參數(shù)(停車時(shí)模型參數(shù))和行駛時(shí)(像以爬行速度行駛時(shí)那樣的車速為極低速的時(shí)侯)使用的模型參數(shù)(行駛時(shí)模型參數(shù))，通過(guò)根據(jù)車速來(lái)變更用于對(duì)這兩個(gè)模型參數(shù)進(jìn)行加法運(yùn)算的比例，以便設(shè)定與車速相對(duì)應(yīng)的模型參數(shù)。按照停車時(shí)以及行駛時(shí)各自的控制范圍(齒條末端的位置－規(guī)定位置x0)，設(shè)定停車時(shí)模型參數(shù)以及行駛時(shí)模型參數(shù)。也就是說(shuō)，設(shè)定模型參數(shù)的特性，以便使得成為停止在控制范圍內(nèi)的控制量。具體而言，停車時(shí)設(shè)定弱的彈簧以便擴(kuò)大控制范圍，行駛時(shí)設(shè)定強(qiáng)的彈簧以便縮小控制范圍。

圖42示出了參數(shù)設(shè)定單元324的結(jié)構(gòu)示例。參數(shù)設(shè)定單元324由停車時(shí)模型參數(shù)設(shè)定單元324a、行駛時(shí)模型參數(shù)設(shè)定單元324b、停車時(shí)車速增益單元324c、行駛時(shí)車速增益單元324d、加法運(yùn)算單元324e和加法運(yùn)算單元324f構(gòu)成。被輸入到參數(shù)設(shè)定單元324的齒條位移x被輸入到停車時(shí)模型參數(shù)設(shè)定單元324a和行駛時(shí)模型參數(shù)設(shè)定單元324b中，車速vel被輸入到停車時(shí)車速增益單元324c和行駛時(shí)車速增益單元324d中。停車時(shí)模型參數(shù)設(shè)定單元324a具有停車時(shí)模型參數(shù)，基于被輸入進(jìn)來(lái)的齒條位移x來(lái)決定彈簧常數(shù)k0s和粘性摩擦系數(shù)μs，并將它們輸出到停車時(shí)車速增益單元324c。行駛時(shí)模型參數(shù)設(shè)定單元324b具有行駛時(shí)模型參數(shù)，基于被輸入進(jìn)來(lái)的齒條位移x來(lái)決定彈簧常數(shù)k0r和粘性摩擦系數(shù)μr，并將它們輸出到行駛時(shí)車速增益單元324d。停車時(shí)車速增益單元324c和行駛時(shí)車速增益單元324d基于車速vel來(lái)決定分別具有圖43以及圖44所示那樣的對(duì)稱性的特性的車速增益(停車時(shí)車速增益、行駛時(shí)車速增益)。并且，停車時(shí)車速增益單元324c將停車時(shí)車速增益與彈簧常數(shù)k0s以及粘性摩擦系數(shù)μs相乘，輸出彈簧常數(shù)k0sg以及粘性摩擦系數(shù)μsg。行駛時(shí)車速增益單元324d將行駛時(shí)車速增益與彈簧常數(shù)k0r以及粘性摩擦系數(shù)μr相乘，輸出彈簧常數(shù)k0rg以及粘性摩擦系數(shù)μrg。加法運(yùn)算單元324e將彈簧常數(shù)k0sg與彈簧常數(shù)k0rg相加，輸出彈簧常數(shù)k0。加法運(yùn)算單元324f將粘性摩擦系數(shù)μsg與粘性摩擦系數(shù)μrg相加，輸出粘性摩擦系數(shù)μ。

盡管控制參數(shù)設(shè)定單元325基于齒條位移x輸出控制參數(shù)(比例增益kp、微分增益kd)，但與參數(shù)設(shè)定單元324同樣地，具有停車時(shí)使用的控制參數(shù)(停車時(shí)控制參數(shù))和行駛時(shí)使用的控制參數(shù)(行駛時(shí)控制參數(shù))，通過(guò)根據(jù)車速來(lái)變更用于對(duì)這兩個(gè)控制參數(shù)進(jìn)行加法運(yùn)算的比例，以便設(shè)定與車速相對(duì)應(yīng)的控制參數(shù)。按照停車時(shí)以及行駛時(shí)各自的控制范圍，設(shè)定停車時(shí)控制參數(shù)以及行駛時(shí)控制參數(shù)。也就是說(shuō)，設(shè)定控制參數(shù)的特性，以便使得隨著控制范圍變窄，提高控制響應(yīng)性，從而能夠提高在狹窄的范圍的末端碰撞抑制效果。具體而言，停車時(shí)設(shè)定弱的控制參數(shù)以便擴(kuò)大控制范圍，行駛時(shí)設(shè)定強(qiáng)的控制參數(shù)以便縮小控制范圍。

圖45示出了控制參數(shù)設(shè)定單元325的結(jié)構(gòu)示例?？刂茀?shù)設(shè)定單元325由停車時(shí)控制參數(shù)設(shè)定單元325a、行駛時(shí)控制參數(shù)設(shè)定單元325b、停車時(shí)車速增益單元325c、行駛時(shí)車速增益單元325d、加法運(yùn)算單元325e和加法運(yùn)算單元325f構(gòu)成。被輸入到控制參數(shù)設(shè)定單元325的齒條位移x被輸入到停車時(shí)控制參數(shù)設(shè)定單元325a和行駛時(shí)控制參數(shù)設(shè)定單元325b中，車速vel被輸入到停車時(shí)車速增益單元325c和行駛時(shí)車速增益單元325d中。停車時(shí)控制參數(shù)設(shè)定單元325a具有停車時(shí)控制參數(shù)，基于被輸入進(jìn)來(lái)的齒條位移x來(lái)決定比例增益kps和微分增益kds，并將它們輸出到停車時(shí)車速增益單元325c。行駛時(shí)控制參數(shù)設(shè)定單元325b具有行駛時(shí)控制參數(shù)，基于被輸入進(jìn)來(lái)的齒條位移x來(lái)決定比例增益kpr和微分增益kdr，并將它們輸出到行駛時(shí)車速增益單元325d。停車時(shí)車速增益單元325c通過(guò)與停車時(shí)車速增益單元324c中的圖43所示那樣的特性同等的特性來(lái)決定停車時(shí)車速增益，并將其與比例增益kps以及微分增益kds相乘，輸出比例增益kpsg以及微分增益kdsg。行駛時(shí)車速增益單元325d通過(guò)與行駛時(shí)車速增益單元324d中的圖44所示那樣的特性同等的特性來(lái)決定行駛時(shí)車速增益，并將其與比例增益kpr以及微分增益kdr相乘，輸出比例增益kprg以及微分增益kdrg。加法運(yùn)算單元325e將比例增益kpsg與比例增益kprg相加，輸出比例增益kp。加法運(yùn)算單元325f將微分增益kdsg與微分增益kdrg相加，輸出微分增益kd。

反饋控制單元150內(nèi)的控制要素單元153使用從控制參數(shù)設(shè)定單元325輸出的控制參數(shù)(比例增益kp、微分增益kd)，對(duì)來(lái)自減法運(yùn)算單元142的輸出進(jìn)行變換，輸出齒條軸力fb。

在這樣的結(jié)構(gòu)中，參照?qǐng)D46以及圖47的流程圖對(duì)第11實(shí)施例的動(dòng)作示例進(jìn)行說(shuō)明。

圖46是表示圖39所示的流程圖中的粘彈性模型追隨控制(步驟s20)的第11實(shí)施例中的動(dòng)作示例的流程圖，與圖17所示的第2實(shí)施例中的動(dòng)作示例相比，步驟s23a替代了圖17的步驟s23，并且，在步驟s23a之后，插入了步驟s23b。圖46的其他的動(dòng)作與圖17的流程圖所示的動(dòng)作相同。

在步驟s23a，參數(shù)設(shè)定單元324設(shè)定模型參數(shù)。圖47是表示模型參數(shù)設(shè)定的動(dòng)作示例的流程圖。停車時(shí)模型參數(shù)設(shè)定單元324a輸入齒條位移x，作為與齒條位移x相關(guān)聯(lián)的停車時(shí)模型參數(shù)，輸出彈簧常數(shù)k0s和粘性摩擦系數(shù)μs(步驟s231)。行駛時(shí)模型參數(shù)設(shè)定單元324b也輸入齒條位移x，作為與齒條位移x相關(guān)聯(lián)的行駛時(shí)模型參數(shù)，輸出彈簧常數(shù)k0r和粘性摩擦系數(shù)μr(步驟s232)。此外，也可以將步驟s231和步驟s232的順序反過(guò)來(lái)。停車時(shí)車速增益單元324c輸入車速vel和彈簧常數(shù)k0s以及粘性摩擦系數(shù)μs，使用圖43所示的特性來(lái)決定與車速vel相關(guān)聯(lián)的停車時(shí)車速增益(步驟s233)，將停車時(shí)車速增益與彈簧常數(shù)k0s以及粘性摩擦系數(shù)μs相乘，輸出彈簧常數(shù)k0sg以及粘性摩擦系數(shù)μsg(步驟s234)。行駛時(shí)車速增益單元324d輸入車速vel和彈簧常數(shù)k0r以及粘性摩擦系數(shù)μr，使用圖44所示的特性來(lái)決定與車速vel相關(guān)聯(lián)的行駛時(shí)車速增益(步驟s235)，將行駛時(shí)車速增益與彈簧常數(shù)k0r以及粘性摩擦系數(shù)μr相乘，輸出彈簧常數(shù)k0rg以及粘性摩擦系數(shù)μrg(步驟s236)。此外，也可以將步驟s233以及步驟s234和步驟s235以及步驟s236的順序反過(guò)來(lái)。從停車時(shí)車速增益單元324c輸出的彈簧常數(shù)k0sg和從行駛時(shí)車速增益單元324d輸出的彈簧常數(shù)k0rg被輸入到加法運(yùn)算單元324e中，在加法運(yùn)算單元324e得到的加法運(yùn)算結(jié)果被作為彈簧常數(shù)k0輸出(步驟s237)。從停車時(shí)車速增益單元324c輸出的粘性摩擦系數(shù)μsg和從行駛時(shí)車速增益單元324d輸出的粘性摩擦系數(shù)μrg被輸入到加法運(yùn)算單元324f中，在加法運(yùn)算單元324f得到的加法運(yùn)算結(jié)果被作為粘性摩擦系數(shù)μ輸出(步驟s238)。此外，也可以將步驟s237和步驟s238的順序反過(guò)來(lái)。

在步驟s23b，控制參數(shù)設(shè)定單元325通過(guò)與如上所述的參數(shù)設(shè)定單元324設(shè)定模型參數(shù)的動(dòng)作相同的動(dòng)作，來(lái)設(shè)定控制參數(shù)(比例增益kp、微分增益kd)。

此外，與模型參數(shù)相乘的車速增益(停車時(shí)車速增益、行駛時(shí)車速增益)和與控制參數(shù)相乘的車速增益也可以為不同的特性，只要停車時(shí)車速增益和行駛時(shí)車速增益，在停車時(shí)，停車時(shí)車速增益成為100％，在行駛時(shí)，行駛時(shí)車速增益成為100％的話，也可以為與圖43以及圖44所示的特性不同的特性。還有，盡管模型參數(shù)和控制參數(shù)均基于齒條位移是可變的，但也可以是不可變的。

對(duì)本發(fā)明的第12實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。

盡管在第10實(shí)施例中，根據(jù)車速vel來(lái)變更規(guī)定位置x0，在第11實(shí)施例中，除此之外，根據(jù)車速vel還變更模型參數(shù)和控制參數(shù)，但在第12實(shí)施例中，根據(jù)車速vel還更進(jìn)一步變更規(guī)范模型。

圖48示出了第12實(shí)施例中的粘彈性模型追隨控制單元的結(jié)構(gòu)示例。與圖41所示的第11實(shí)施例中的粘彈性模型追隨控制單元的結(jié)構(gòu)示例相比，在第12實(shí)施例中，反饋要素(n/f)161替代了圖41的反饋要素(n/f)141，在反饋要素(n/f)161，沒有來(lái)自參數(shù)設(shè)定單元324的模型參數(shù)(彈簧常數(shù)k0、粘性摩擦系數(shù)μ)的輸入，車速vel代替它們被輸入到反饋要素(n/f)161中。因?yàn)閳D48的其他的結(jié)構(gòu)與第11實(shí)施例相同，所以省略它們的說(shuō)明。

盡管反饋控制單元160內(nèi)的反饋要素(n/f)161與反饋要素(n/f)141同樣地具有規(guī)范模型，但具有停車時(shí)使用的規(guī)范模型(停車時(shí)規(guī)范模型)和行駛時(shí)使用的規(guī)范模型(行駛時(shí)規(guī)范模型)，使用這兩個(gè)規(guī)范模型來(lái)運(yùn)算出n/f運(yùn)算值(目標(biāo)齒條位移)。根據(jù)車速vel來(lái)變更使用的比例。按照停車時(shí)以及行駛時(shí)各自的控制范圍，設(shè)定停車時(shí)規(guī)范模型以及行駛時(shí)規(guī)范模型。也就是說(shuō)，調(diào)整規(guī)范模型的特性，以便使得目標(biāo)齒條位移隨著控制范圍變窄而變小。具體而言，停車時(shí)設(shè)定弱的彈簧以便擴(kuò)大控制范圍，行駛時(shí)設(shè)定強(qiáng)的彈簧以便縮小控制范圍。

圖49示出了反饋要素(n/f)161的結(jié)構(gòu)示例。反饋要素(n/f)161由停車時(shí)反饋要素161a、行駛時(shí)反饋要素161b、停車時(shí)車速增益單元161c、行駛時(shí)車速增益單元161d和加法運(yùn)算單元161e構(gòu)成。停車時(shí)反饋要素161a使用停車時(shí)規(guī)范模型，對(duì)齒條軸力f進(jìn)行n/f運(yùn)算，輸出目標(biāo)齒條位移xts。行駛時(shí)反饋要素161b使用行駛時(shí)規(guī)范模型，對(duì)齒條軸力f進(jìn)行n/f運(yùn)算，輸出目標(biāo)齒條位移xtr。停車時(shí)車速增益單元161c通過(guò)與圖43所示的特性同等的特性，基于車速vel來(lái)決定停車時(shí)車速增益并將其與目標(biāo)齒條位移xts相乘，輸出目標(biāo)齒條位移xtsg。行駛時(shí)車速增益單元161d通過(guò)與圖44所示的特性同等的特性，基于車速vel來(lái)決定行駛時(shí)車速增益并將其與目標(biāo)齒條位移xtr相乘，輸出目標(biāo)齒條位移xtrg。加法運(yùn)算單元161e將目標(biāo)齒條位移xtsg與目標(biāo)齒條位移xtrg相加。

在這樣的結(jié)構(gòu)中，參照?qǐng)D50以及圖51的流程圖對(duì)第12實(shí)施例的動(dòng)作示例進(jìn)行說(shuō)明。

圖50是表示粘彈性模型追隨控制的第12實(shí)施例中的動(dòng)作示例的流程圖，與圖46所示的第11實(shí)施例中的動(dòng)作示例相比，步驟s24b替代了圖46的步驟s24。盡管其他的動(dòng)作都相同，但在步驟s23b，將從參數(shù)設(shè)定單元324輸出的模型參數(shù)只輸入到前饋控制單元130中。

在步驟s24b，反饋要素(n/f)161對(duì)齒條軸力f進(jìn)行n/f運(yùn)算。圖51是表示n/f運(yùn)算的動(dòng)作示例的流程圖。停車時(shí)反饋要素161a使用預(yù)先設(shè)定好的停車時(shí)規(guī)范模型，對(duì)被輸入進(jìn)來(lái)的齒條軸力f進(jìn)行n/f運(yùn)算，輸出目標(biāo)齒條位移xts(步驟s241)。同樣地，行駛時(shí)反饋要素161b使用預(yù)先設(shè)定好的行駛時(shí)規(guī)范模型，對(duì)齒條軸力f進(jìn)行n/f運(yùn)算，輸出目標(biāo)齒條位移xtr(步驟s242)。此外，也可以將步驟s241和步驟s242的順序反過(guò)來(lái)。停車時(shí)車速增益單元161c輸入目標(biāo)齒條位移xts和車速vel，使用圖43所示的特性來(lái)決定與車速vel相關(guān)聯(lián)的停車時(shí)車速增益(步驟s243)，將停車時(shí)車速增益與目標(biāo)齒條位移xts相乘，輸出目標(biāo)齒條位移xtsg(步驟s244)。同樣地，行駛時(shí)車速增益單元161d輸入目標(biāo)齒條位移xtr和車速vel，使用圖44所示的特性來(lái)決定與車速vel相關(guān)聯(lián)的行駛時(shí)車速增益(步驟s245)，將行駛時(shí)車速增益與目標(biāo)齒條位移xtr相乘，輸出目標(biāo)齒條位移xtrg(步驟s246)。此外，也可以將步驟s243以及步驟s244和步驟s245以及步驟s246的順序反過(guò)來(lái)。從停車時(shí)車速增益單元161c輸出的目標(biāo)齒條位移xtsg和從行駛時(shí)車速增益單元161d輸出的目標(biāo)齒條位移xtrg被輸入到加法運(yùn)算單元161e中，在加法運(yùn)算單元161e得到的加法運(yùn)算結(jié)果被作為最終的n/f運(yùn)算值(目標(biāo)齒條位移)輸出(步驟s247)。

此外，與目標(biāo)齒條位移相乘的車速增益(停車時(shí)車速增益、行駛時(shí)車速增益)和與模型參數(shù)以及控制參數(shù)相乘的車速增益也可以為不同的特性。

對(duì)本發(fā)明的第13實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。

盡管在第11實(shí)施例中，還根據(jù)車速vel來(lái)變更根據(jù)齒條位移x而被變更的模型參數(shù)以及控制參數(shù)，但在第13實(shí)施例中，根據(jù)通過(guò)將基于車速vel設(shè)定的車速增益與齒條位移x相乘而計(jì)算出的控制位移x’來(lái)變更模型參數(shù)以及控制參數(shù)。因?yàn)橐?guī)定位置x0(開始轉(zhuǎn)向角)隨車速vel而發(fā)生變化，所以根據(jù)開始轉(zhuǎn)向角的變化來(lái)改變齒條位移x的范圍，設(shè)定模型參數(shù)以及控制參數(shù)。盡管開始轉(zhuǎn)向角隨車速vel而發(fā)生變化，但由于通過(guò)將車速增益與齒條位移x相乘以便在成為基準(zhǔn)的目標(biāo)的控制范圍內(nèi)使控制位移x’工作，所以目標(biāo)的齒條末端轉(zhuǎn)向角變成一定。在車速增益的設(shè)定中，設(shè)定開始轉(zhuǎn)向角的車速增益，以便使得因?yàn)樵谕＼嚂r(shí)通過(guò)減小開始轉(zhuǎn)向角來(lái)擴(kuò)大控制范圍，所以控制位移x’相對(duì)于齒條位移x的范圍變大，因?yàn)樵谛旭倳r(shí)通過(guò)增大開始轉(zhuǎn)向角來(lái)縮小控制范圍，所以控制位移x’相對(duì)于齒條位移x的范圍變小，例如像圖52(a)所示的特性那樣，使控制范圍的與車速相關(guān)聯(lián)的增益和與位移x相關(guān)聯(lián)的控制位移x’的增益具有比例關(guān)系。例如，在相對(duì)于停車時(shí)的規(guī)定位置x0的轉(zhuǎn)向角為520度，相對(duì)于行駛時(shí)的規(guī)定位置x0的轉(zhuǎn)向角為530度，相對(duì)于齒條末端的轉(zhuǎn)向角為550度的情況下，停車時(shí)的控制范圍成為30度，行駛時(shí)的控制范圍成為20度。因此，如果模型參數(shù)以及控制參數(shù)按照停車時(shí)的特性的話，則將停車時(shí)的車速增益設(shè)為1倍，將行駛時(shí)的車速增益設(shè)為2/3倍，如果模型參數(shù)以及控制參數(shù)按照行駛時(shí)的特性的話，則將行駛時(shí)的車速增益設(shè)為1倍，將停車時(shí)的車速增益設(shè)為3/2倍。

圖53示出了第13實(shí)施例中的粘彈性模型追隨控制單元的結(jié)構(gòu)示例。與圖41所示的第11實(shí)施例中的粘彈性模型追隨控制單元的結(jié)構(gòu)示例相比，在第13實(shí)施例中，追加了車速增益單元427，控制參數(shù)設(shè)定單元425替代了圖41的控制參數(shù)設(shè)定單元325。還有，盡管第2實(shí)施例中的參數(shù)設(shè)定單元124替代了圖41的參數(shù)設(shè)定單元324，但被輸入到圖53的參數(shù)設(shè)定單元124中的是從車速增益單元427輸出的控制位移x’，而不是齒條位移x。因?yàn)閳D53的其他的結(jié)構(gòu)與第11實(shí)施例相同，所以省略它們的說(shuō)明。

車速增益單元427使用圖52(a)所示的特性來(lái)決定與車速vel相關(guān)聯(lián)的車速增益并將其與齒條位移x相乘，輸出控制位移x’?？刂茀?shù)設(shè)定單元425具有與車速vel無(wú)關(guān)的控制參數(shù)(比例增益kp、微分增益kd)，控制參數(shù)例如具有圖40所示那樣的特性(在這里，橫軸不是齒條位移x，而是被置換成控制位移x’。)，設(shè)定與控制位移x’相關(guān)聯(lián)的控制參數(shù)。對(duì)圖53的參數(shù)設(shè)定單元124而言，僅僅是控制位移x’的輸入替代了齒條位移x的輸入，圖53的參數(shù)設(shè)定單元124的結(jié)構(gòu)以及動(dòng)作均與第2實(shí)施例中的參數(shù)設(shè)定單元124相同。

在這樣的結(jié)構(gòu)中，參照?qǐng)D54的流程圖對(duì)第13實(shí)施例的動(dòng)作示例進(jìn)行說(shuō)明。

圖54是表示粘彈性模型追隨控制的第13實(shí)施例中的動(dòng)作示例的流程圖，與圖46所示的第11實(shí)施例中的動(dòng)作示例相比，在步驟s22之后，插入了步驟s22a，步驟s23替代了圖46的步驟s23a，步驟s23c替代了圖46的步驟s23b。其他的動(dòng)作都相同。

在步驟s22a，車速增益單元427輸入齒條位移x和車速vel，使用圖52(a)所示的特性來(lái)決定與車速vel相關(guān)聯(lián)的車速增益，將車速增益與齒條位移x相乘，計(jì)算出控制位移x’?？刂莆灰苮’被輸入到參數(shù)設(shè)定單元124和控制參數(shù)設(shè)定單元425中。參數(shù)設(shè)定單元124將根據(jù)控制位移x’并依照與圖16所示的特性同等的特性而求出的模型參數(shù)(彈簧常數(shù)k0、粘性摩擦系數(shù)μ)設(shè)定在彈簧常數(shù)項(xiàng)131、粘性摩擦系數(shù)項(xiàng)132和反饋要素(n/f)141中(步驟s23)?？刂茀?shù)設(shè)定單元425將根據(jù)控制位移x’并依照與圖40所示的特性同等的特性而求出的控制參數(shù)(比例增益kp、微分增益kd)設(shè)定在控制要素單元153中(步驟s23c)。

此外，車速增益相對(duì)于車速vel的特性并不限于圖52(a)所示那樣的特性，只要是停車時(shí)的車速增益大于行駛時(shí)的車速增益的話，也可以為例如圖52(b)所示那樣的曲線性的特性。

在第11實(shí)施例～第13實(shí)施例中，盡管控制要素單元153為pd控制的結(jié)構(gòu)，但也可以為pid(比例積分微分)控制或pi控制的結(jié)構(gòu)。在采用pid控制的結(jié)構(gòu)的場(chǎng)合，傳遞函數(shù)用下述式36來(lái)表示，比例增益kp、微分增益kd以及積分增益ki成為控制參數(shù)，積分增益ki具有近似于比例增益kp以及微分增益kd的特性。

式36

在采用pi控制的結(jié)構(gòu)的場(chǎng)合，傳遞函數(shù)用下述式37來(lái)表示。

式37

作為pd控制的控制要素單元153的傳遞函數(shù)，也可以通過(guò)用微分時(shí)間td替代了微分增益kd的下述式38來(lái)表示。

式38

cd＝kp(1+td·s)

在這種情況下，比例增益kp以及微分時(shí)間td成為控制參數(shù)。同樣地，在pid控制或pi控制中，也可以用積分時(shí)間ti替代積分增益ki。

還有，也能夠以同樣的形態(tài)對(duì)圖14所示的第1實(shí)施例中的粘彈性模型追隨控制單元，進(jìn)行針對(duì)在第11實(shí)施例～第13實(shí)施例中的第2實(shí)施例中的粘彈性模型追隨控制單元而進(jìn)行的追加以及變更。

在第10實(shí)施例～第13實(shí)施例中，粘彈性模型追隨控制單元也可以為只有反饋控制單元的結(jié)構(gòu)，而不是具備前饋控制單元以及反饋控制單元的結(jié)構(gòu)。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

1轉(zhuǎn)向盤(方向盤)

2柱軸(轉(zhuǎn)向軸或方向盤軸)

10扭矩傳感器

12車速傳感器

13電池

14轉(zhuǎn)向角傳感器

20電動(dòng)機(jī)

21旋轉(zhuǎn)角傳感器

30控制單元(ecu)

31扭矩控制單元

35電流控制單元

36pwm控制單元

100齒條位置變換單元

110、210齒條末端接近判定單元

120、220、320粘彈性模型追隨控制單元

121、122切換單元

124、324參數(shù)設(shè)定單元

127、128、128a、128b、327、328降低噪音單元

130前饋控制單元

140反饋控制單元

150電動(dòng)機(jī)角速度運(yùn)算單元

160齒條位移速度運(yùn)算單元

161a停車時(shí)反饋要素

161b行駛時(shí)反饋要素

161c、324c、325c停車時(shí)車速增益單元

161d、324d、325d行駛時(shí)車速增益單元

170、270變化量限制單元

324a停車時(shí)模型參數(shù)設(shè)定單元

324b行駛時(shí)模型參數(shù)設(shè)定單元

325、425控制參數(shù)設(shè)定單元

325a停車時(shí)控制參數(shù)設(shè)定單元

325b行駛時(shí)控制參數(shù)設(shè)定單元

427車速增益單元