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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-11-20
(45)【発行日】2023-11-29
(54)【発明の名称】操舵制御装置
(51)【国際特許分類】
B62D 6/00 20060101AFI20231121BHJP
B62D 5/04 20060101ALI20231121BHJP
B62D 101/00 20060101ALN20231121BHJP
B62D 113/00 20060101ALN20231121BHJP
B62D 119/00 20060101ALN20231121BHJP
【ＦＩ】
B62D6/00
B62D5/04
B62D101:00
B62D113:00
B62D119:00
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2020039937
(22)【出願日】2020-03-09
(65)【公開番号】P2021138335
(43)【公開日】2021-09-16
【審査請求日】2023-02-17
(73)【特許権者】
【識別番号】000001247
【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト
(74)【代理人】
【識別番号】100105957
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
(72)【発明者】
【氏名】位田 祐基
(72)【発明者】
【氏名】玉泉 晴天
【審査官】田邉 学
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１９－０９８８１７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１８３０４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１９４０５９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ６２Ｄ ６／００
Ｂ６２Ｄ ５／０４
Ｂ６２Ｄ １０１／００
Ｂ６２Ｄ １１３／００
Ｂ６２Ｄ １１９／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ステアリングホイールに連動する車両の転舵輪を転舵させるためのモータを、車載される上位制御装置によって決定される前記転舵輪の転舵角に換算可能な角度の目標角度に応じて演算される指令値に基づき制御する操舵制御装置であって、第１のセンサを通じて検出される前記転舵角に換算可能な角度を前記目標角度に追従させるフィードバック制御の実行を通じて前記指令値に反映させるべきフィードバック制御トルクを演算する第１の処理部と、
前記第１の処理部により演算されるフィードバック制御トルクおよび前記第１のセンサを通じて検出される前記転舵角に換算可能な角度に基づき前記転舵角に換算可能な角度に影響を及ぼす前記モータが発生するトルク以外のトルクである外乱トルクを演算する第２の処理部と、
前記第１の処理部により演算されるフィードバック制御トルクを前記第２の処理部により演算される前記外乱トルクによって補正する第３の処理部と、
前記第３の処理部による補正後のフィードバック制御トルクが反映された前記指令値を第２のセンサを通じて検出される前記ステアリングホイールに付与されるトルクに基づき補正する第４の処理部と、を有し、
前記第４の処理部は、前記第３の処理部による補正後のフィードバック制御トルクが反映された前記指令値から前記第２のセンサを通じて検出される前記ステアリングホイールに付与されるトルクを減算する操舵制御装置。
【請求項2】
ステアリングホイールに連動する車両の転舵輪を転舵させるためのモータを、車載される上位制御装置によって決定される前記転舵輪の転舵角に換算可能な角度の目標角度に応じて演算される指令値に基づき制御する操舵制御装置であって、第１のセンサを通じて検出される前記転舵角に換算可能な角度を前記目標角度に追従させるフィードバック制御の実行を通じて前記指令値に反映させるべきフィードバック制御トルクを演算する第１の処理部と、
前記第１の処理部により演算されるフィードバック制御トルクおよび前記第１のセンサを通じて検出される前記転舵角に換算可能な角度に基づき前記転舵角に換算可能な角度に影響を及ぼす前記モータが発生するトルク以外のトルクである外乱トルクを演算する第２の処理部と、
前記第１の処理部により演算されるフィードバック制御トルクを前記第２の処理部により演算される前記外乱トルクによって補正する第３の処理部と、
前記第３の処理部による補正後のフィードバック制御トルクが反映された前記指令値を第２のセンサを通じて検出される前記ステアリングホイールに付与されるトルクに基づき補正する第４の処理部と、を有し、
前記第４の処理部は、前記第２の処理部により演算される外乱トルクから前記第２のセンサを通じて検出される前記ステアリングホイールに付与されるトルクを減算する操舵制御装置。
【請求項3】
前記目標角度の２階時間微分値に基づくフィードフォワード制御トルクを演算する第５の処理部を有し、前記第３の処理部は、前記フィードバック制御トルクに前記フィードフォワード制御トルクを加算した値から前記外乱トルクを減算する請求項１または請求項２に記載の操舵制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、操舵制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、自動運転システム、運転支援システム、ステアバイワイヤシステムなどのステアリングシステムの制御に使用されるモータへの給電を制御する制御装置が知られている。たとえば特許文献１の制御装置は、自動運転制御用の制御装置によって設定される目標舵角に基づいて目標モータトルク（目標自動操舵トルク）を演算し、この演算される目標モータトルクをモータのトルク定数で徐算することにより目標モータ電流を演算する。制御装置は、電流検出回路を通じて検出されるモータ電流を目標モータ電流に一致させるべくモータへ供給する電流をフィードバック制御する。
【0003】
また、特許文献１の制御装置は、外乱オブザーバを有している。外乱オブザーバは、回転角センサを通じて検出されるモータの回転角と、目標舵角に基づき演算される目標モータトルクとに基づいて外乱トルクを推定する。外乱トルクとは、舵角に影響を及ぼすモータトルク以外のトルクをいう。制御装置は、外乱オブザーバにより演算される外乱トルクを使用して目標モータトルクを補正する。外乱トルクが補償されることにより、より精度の高いモータ制御が実現される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１８－１８３０４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところが、特許文献１の制御装置においては、つぎのようなことが懸念される。たとえば自動運転制御が実行されている場合、ステアリングホイールの操作の実行主体は運転者ではなく自動運転制御用の制御装置となる。このため、運転者はステアリングホイールの積極的な操作を行わず、ステアリングホイールから手を放した手放し状態で車両を走行させることも考えられる。そして、この手放し状態においては、ステアリングホイールの慣性によって特定の周波数領域で共振が発生するおそれがある。この共振の発生に伴いステアリングシステムを含む車両プラントの周波数特性と、外乱オブザーバのノミナルプラント（ステアリングシステムを模擬したモデル）の周波数特性との差が増大することによって、目標舵角に対する実舵角の追従性能が低下することが懸念される。
【0006】
本発明の目的は、目標角度に対する実角度の追従性能を確保することができる操舵制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成し得る操舵制御装置は、ステアリングホイールに連動する車両の転舵輪を転舵させるためのモータを、車載される上位制御装置によって決定される前記転舵輪の転舵角に換算可能な角度の目標角度に応じて演算される指令値に基づき制御する。操舵制御装置は、第１の処理部、第２の処理部、第３の処理部および第４の処理部を有している。第１の処理部は、第１のセンサを通じて検出される前記転舵角に換算可能な角度を前記目標角度に追従させるフィードバック制御の実行を通じて前記指令値に反映させるべきフィードバック制御トルクを演算する。第２の処理部は、前記第１の処理部により演算されるフィードバック制御トルクおよび前記第１のセンサを通じて検出される前記転舵角に換算可能な角度に基づき前記転舵角に換算可能な角度に影響を及ぼす前記モータが発生するトルク以外のトルクである外乱トルクを演算する。第３の処理部は、前記第１の処理部により演算されるフィードバック制御トルクを前記第２の処理部により演算される前記外乱トルクによって補正する。第４の処理部は、前記第３の処理部による補正後のフィードバック制御トルクが反映された前記指令値を第２のセンサを通じて検出される前記ステアリングホイールに付与されるトルクに基づき補正する。
【0008】
上位制御装置によって決定される目標角度に基づくモータの制御が実行されている場合、ステアリングホイールの操作の実行主体は運転者ではなく上位制御装置となる。このため、運転者はステアリングホイールの積極的な操作を行わず、ステアリングホイールから手を放した手放し状態で車両を走行させることも想定される。この手放し状態においては、ステアリングホイールの慣性によって特定の周波数領域で共振が発生するおそれがある。この共振の発生に伴い操舵制御装置の制御対象である実プラントを含む車両プラントの周波数特性と、外乱オブザーバのノミナルプラントの周波数特性との差が増大することにより、目標角度に対する実角度の追従性能が低下することが懸念される。
【0009】
この点、上記の構成によれば、上位制御装置によって決定される目標角度に基づくモータの制御が実行されている場合、たとえば車両が手放し状態で走行しているとき、ステアリングホイールの慣性によるトルクは第２のセンサを通じて検出される。この検出されるステアリングホイールの慣性トルクに基づき、第３の処理部による補正後のフィードバック制御トルクが反映された指令値が補正されることにより、ステアリングホイールの慣性トルクが補償された最終的な指令値が得られる。この最終的な指令値に基づきモータが制御されることにより、目標角度に対する実角度の追従性能が確保される。
【0010】
上記の操舵制御装置において、前記第４の処理部は、前記第３の処理部による補正後のフィードバック制御トルクが反映された前記指令値から前記第２のセンサを通じて検出される前記ステアリングホイールに付与されるトルクを減算するようにしてもよい。
【0011】
この構成によれば、ステアリングホイールの慣性トルクが補償された最終的な指令値が得られる。
上記の操舵制御装置において、前記第４の処理部は、前記第２の処理部により演算される外乱トルクから前記第２のセンサを通じて検出される前記ステアリングホイールに付与されるトルクを減算するようにしてもよい。
上記の操舵制御装置において、前記第４の処理部は、前記第２の処理部により演算される外乱トルクから前記第２のセンサを通じて検出される前記ステアリングホイールに付与されるトルクを減算するようにしてもよい。
【0012】
この構成によれば、ステアリングホイールの慣性トルクが補償された外乱トルクが得られる。したがって、この外乱トルクによって補正されたフィードバック制御トルク、ひいてはこの補正後のフィードバック制御トルクが反映された指令値についてもステアリングホイールの慣性トルクが補償されたものとなる。
【0013】
上記の操舵制御装置において、前記目標角度の２階時間微分値に基づくフィードフォワード制御トルクを演算する第５の処理部を有していてもよい。この場合、前記第３の処理部は、前記フィードバック制御トルクに前記フィードフォワード制御トルクを加算した値から前記外乱トルクを減算するようにしてもよい。
【0014】
この構成によれば、フィードフォワード制御トルクを使用してモータを制御することによって、モータ制御の応答性をより高めることが可能である。
【発明の効果】
【0015】
本発明の操舵制御装置によれば、目標角度に対する実角度の追従性能を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】操舵制御装置の一実施の形態が搭載される電動パワーステアリング装置の構成図。
【図2】操舵制御装置の一実施の形態の制御ブロック図。
【図3】一実施の形態における指令値演算部の制御ブロック図。
【図4】一実施の形態における角度フィードバック制御部の制御ブロック図。
【図5】一実施の形態における電動パワーステアリング装置の物理モデルを示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【0017】
つぎに、操舵制御装置をＥＰＳ（電動パワーステアリング装置）の制御装置に具体化した第１の実施の形態を説明する。
図１に示すように、ＥＰＳ１０は、ステアリングホイール１１と転舵輪１２，１２との間の動力伝達経路として機能するステアリングシャフト１３、ピニオンシャフト１４および転舵シャフト１５を有している。転舵シャフト１５は車幅方向（図１中の左右方向）に沿って延びている。転舵シャフト１５の両端にはタイロッド１６，１６を介して転舵輪１２，１２が連結されている。ピニオンシャフト１４は、転舵シャフト１５に対して交わるように設けられている。ピニオンシャフト１４のピニオン歯１４ａは、転舵シャフト１５のラック歯１５ａに噛み合わされている。ステアリングホイール１１の回転操作に連動して転舵シャフト１５が直線運動する。転舵シャフト１５の直線運動がタイロッド１６を介して左右の転舵輪１２，１２に伝達されることにより、転舵輪１２，１２の転舵角θｗが変更される。
図１に示すように、ＥＰＳ１０は、ステアリングホイール１１と転舵輪１２，１２との間の動力伝達経路として機能するステアリングシャフト１３、ピニオンシャフト１４および転舵シャフト１５を有している。転舵シャフト１５は車幅方向（図１中の左右方向）に沿って延びている。転舵シャフト１５の両端にはタイロッド１６，１６を介して転舵輪１２，１２が連結されている。ピニオンシャフト１４は、転舵シャフト１５に対して交わるように設けられている。ピニオンシャフト１４のピニオン歯１４ａは、転舵シャフト１５のラック歯１５ａに噛み合わされている。ステアリングホイール１１の回転操作に連動して転舵シャフト１５が直線運動する。転舵シャフト１５の直線運動がタイロッド１６を介して左右の転舵輪１２，１２に伝達されることにより、転舵輪１２，１２の転舵角θｗが変更される。
【0018】
また、ＥＰＳ１０は、運転者による操舵を補助するための力であるアシスト力を生成する構成として、モータ２１および減速機構２２を有している。モータ２１は、アシスト力の発生源であるアシストモータとして機能する。モータ２１としては、たとえば三相のブラシレスモータが採用される。モータ２１は、減速機構２２を介してピニオンシャフト２３に連結されている。ピニオンシャフト２３のピニオン歯２３ａは、転舵シャフト１５のラック歯１５ｂに噛み合わされている。モータ２１の回転は減速機構２２によって減速されて、当該減速された回転力がアシスト力としてピニオンシャフト２３を介して転舵シャフト１５に伝達される。モータ２１の回転に応じて、転舵シャフト１５は車幅方向に沿って移動する。
【0019】
また、ＥＰＳ１０は、制御装置５０を有している。制御装置５０は、各種のセンサの検出結果に基づきモータ２１を制御する。センサには、トルクセンサ５１、車速センサ５２および回転角センサ５３が含まれている。トルクセンサ５１は、ステアリングシャフト１３の捻じれ量に基づきステアリングホイール１１の回転操作を通じてステアリングシャフト１３に加わるトルクである操舵トルクＴｈを検出する。車速センサ５２は、車速Ｖを検出する。回転角センサ５３はモータ２１に設けられている。回転角センサ５３はモータ２１の回転角θｍを検出する。制御装置５０は、モータ２１に対する通電制御を通じて操舵トルクＴｈに応じたアシスト力を発生させるアシスト制御を実行する。制御装置５０は、トルクセンサ５１を通じて検出される操舵トルクＴｈ、車速センサ５２を通じて検出される車速Ｖ、および回転角センサ５３を通じて検出される回転角θｍに基づき、モータ２１に対する給電を制御する。
【0020】
ここで、車両にはその安全性あるいは利便性をより向上させるための様々な運転支援機能あるいはシステムが運転を代替する自動運転機能を実現する自動運転システムが搭載されることがある。この場合、車両には各種の車載システムの制御装置を統括制御する上位制御装置５００が搭載される。上位制御装置５００は、その時々の車両の状態に基づき最適な制御方法を求め、その求められる制御方法に応じて各種の車載制御装置に対して個別の制御を指令する。
【0021】
上位制御装置５００は、制御装置５０による操舵制御に介入する。上位制御装置５００は、運転席などに設けられる図示しないスイッチの操作を通じて、自己の自動運転制御機能をオン（有効）とオフ（無効）との間で切り替える。ただし、自動運転制御機能には、車両の安全性あるいは利便性をより向上させるための運転支援制御機能も含まれる。
【0022】
上位制御装置５００は、自動運転制御機能がオンされた状態において、たとえば車両に目標車線上を走行させるための指令値θ＊として付加角度指令値を演算する。付加角度指令値は、その時々の車両の走行状態に応じて車両を車線に沿って走行させるために必要とされるピニオン角θｐの目標値（現在のピニオン角θｐに付加すべき角度）である。制御装置５０は、上位制御装置５００により演算される指令値θ＊を使用してモータ２１を制御する。ちなみに、ピニオン角θｐは転舵輪１２の転舵角θｗに換算可能である。
【0023】
つぎに、制御装置５０について詳細に説明する。
図２に示すように、制御装置５０は、ピニオン角演算部６１、指令値演算部６２、および通電制御部６３を有している。
図２に示すように、制御装置５０は、ピニオン角演算部６１、指令値演算部６２、および通電制御部６３を有している。
【0024】
ピニオン角演算部６１は、回転角センサ５３を通じて検出されるモータ２１の回転角θｍに基づき、ピニオンシャフト２３の回転角であるピニオン角θｐを演算する。ピニオン角演算部６１は、たとえばモータ２１の回転角θｍを減速機構２２の減速比で徐算することによりピニオン角θｐを演算する。
【0025】
ちなみに、ピニオン角演算部６１は、ピニオンシャフト１４の回転角をピニオン角θｐとして演算してもよい。この場合、ピニオン角演算部６１は、たとえばモータ２１の回転角θｍをモータ２１からピニオンシャフト１４までの間の減速比で徐算することによりピニオンシャフト１４の回転角であるピニオン角θｐを演算する。
【0026】
指令値演算部６２は、トルクセンサ５１を通じて検出される操舵トルクＴｈおよび車速センサ５２を通じて検出される車速Ｖに基づき、アシスト指令値Ｔ＊を演算する。アシスト指令値Ｔ＊は、モータ２１に発生させるべき回転力であるアシストトルクを示す。指令値演算部６２は、操舵トルクＴｈの絶対値が大きいほど、また車速Ｖが遅いほど、より大きな絶対値のアシスト指令値Ｔ＊を演算する。
【0027】
通電制御部６３は、アシスト指令値Ｔ＊に応じた電力をモータ２１へ供給する。具体的には、つぎの通りである。すなわち、通電制御部６３は、アシスト指令値Ｔ＊に基づきモータ２１へ供給すべき電流の目標値である電流指令値を演算する。また、通電制御部６３は、モータ２１に対する給電経路に設けられた電流センサ６４を通じて、モータ２１へ供給される電流Ｉｍを検出する。そして通電制御部６３は、電流指令値と実際の電流Ｉｍの値との偏差を求め、当該偏差を無くすようにモータ２１に対する給電を制御する（電流Ｉｍのフィードバック制御）。これにより、モータ２１はアシスト指令値Ｔ＊に応じたトルクを発生する。
【0028】
つぎに、指令値演算部６２について詳細に説明する。
図３に示すように、指令値演算部６２は、加算器７０、目標操舵トルク演算部７１、トルクフィードバック制御部７２、目標角度演算部７３、角度フィードバック制御部７４、および加算器７５を有している。
図３に示すように、指令値演算部６２は、加算器７０、目標操舵トルク演算部７１、トルクフィードバック制御部７２、目標角度演算部７３、角度フィードバック制御部７４、および加算器７５を有している。
【0029】
加算器７０は、トルクセンサ５１を通じて検出される操舵トルクＴｈとトルクフィードバック制御部７２により演算される第１のアシストトルクＴ１
＊とを加算することにより、ステアリングシャフト１３に印加されるトルクとしての入力トルクＴｉｎ
＊を演算する。
【0030】
目標操舵トルク演算部７１は、加算器７０により演算される入力トルクＴｉｎ
＊に基づき目標操舵トルクＴｈ
＊を演算する。目標操舵トルクＴｈ
＊とは、ステアリングホイール１１に印加すべき操舵トルクＴｈの目標値をいう。目標操舵トルク演算部７１は、入力トルクＴｉｎ
＊の絶対値が大きいほど、より大きな絶対値の目標操舵トルクＴｈ
＊を演算する。
【0031】
トルクフィードバック制御部７２は、トルクセンサ５１を通じて検出される操舵トルクＴｈ、および目標操舵トルク演算部７１により演算される目標操舵トルクＴｈ
＊を取り込む。トルクフィードバック制御部７２は、トルクセンサ５１を通じて検出される操舵トルクＴｈを目標操舵トルクＴｈ
＊に追従させるべく操舵トルクＴｈのフィードバック制御を実行することにより第１のアシストトルクＴ１
＊を演算する。
【0032】
目標角度演算部７３は、トルクセンサ５１を通じて検出される操舵トルクＴｈ、トルクフィードバック制御部７２により演算される第１のアシストトルクＴ１
＊、および車速センサ５２を通じて検出される車速Ｖを取り込む。目標角度演算部７３は、これら取り込まれる操舵トルクＴｈ、第１のアシストトルクＴ１
＊、および車速Ｖに基づき、ピニオンシャフト２３の回転角の目標値である目標ピニオン角θｐ
＊を演算する。
【0033】
ちなみに、上位制御装置５００による自動運転制御機能の実行を通じて指令値θ＊として付加角度指令値が演算される場合、指令値θ＊は目標角度演算部７３により演算される目標ピニオン角θｐ
＊に加算される。この指令値θ＊が加算された最終的な目標ピニオン角θｐ
＊は、角度フィードバック制御部７４へ供給される。
【0034】
角度フィードバック制御部７４は、目標角度演算部７３により演算される目標ピニオン角θｐ
＊およびピニオン角演算部６１により演算される実際のピニオン角θｐをそれぞれ取り込む。角度フィードバック制御部７４は、実際のピニオン角θｐを目標ピニオン角θｐ
＊に追従させるべくピニオン角θｐのフィードバック制御を実行することにより第２のアシストトルクＴ２
＊を演算する。
【0035】
加算器７５は、トルクフィードバック制御部７２により演算される第１のアシストトルクＴ１
＊と、角度フィードバック制御部７４により演算される第２のアシストトルクＴ２
＊とを合算することによりアシスト指令値Ｔ＊を演算する。アシスト指令値Ｔ＊に基づく電流がモータ２１へ供給されることにより、モータ２１はアシスト指令値Ｔ＊に応じたトルクを発生する。
【0036】
つぎに、角度フィードバック制御部７４について詳細に説明する。
図４に示すように、角度フィードバック制御部７４は、フィードバック制御部８１、フィードフォワード制御部８２、外乱オブザーバ８３、および加算器８４を有している。
図４に示すように、角度フィードバック制御部７４は、フィードバック制御部８１、フィードフォワード制御部８２、外乱オブザーバ８３、および加算器８４を有している。
【0037】
フィードバック制御部８１は、外乱オブザーバ８３によって演算されるピニオン角θｐの推定値であるピニオン角推定値θｐｅを目標ピニオン角θｐ
＊に近づけるために設けられている。フィードバック制御部８１は、減算器８１ＡおよびＰＤ制御部（比例微分制御部）８１Ｂを有している。減算器８１Ａは、目標ピニオン角θｐ
＊と、外乱オブザーバ８３により演算されるピニオン角推定値θｐｅとの偏差Δθｐ（＝θｐ
＊－θｐｅ）を演算する。ＰＤ制御部８１Ｂは、減算器８１Ａによって演算される偏差Δθｐに対して比例微分演算を実行することにより、フィードバック制御トルクＴｆｂを演算する。すなわち、フィードバック制御トルクＴｆｂは、偏差Δθｐを入力とする比例要素の出力値と微分要素の出力値との和である。
【0038】
フィードフォワード制御部８２は、ＥＰＳ１０の慣性による応答性の遅れを補償して、制御の応答性を向上させるために設けられている。フィードフォワード制御部８２は、角加速度演算部８２Ａおよび乗算部８２Ｂを有している。角加速度演算部８２Ａは、目標ピニオン角θｐ
＊を２階微分することにより、目標ピニオン角加速度α（＝ｄ２θｐ
＊／ｄｔ２）を演算する。乗算部８２Ｂは、角加速度演算部８２Ａにより演算される目標ピニオン角加速度αにＥＰＳ１０の慣性Ｊを乗算することにより、慣性補償値としてのフィードフォワード制御トルクＴｆｆ（＝Ｊ・α）を演算する。慣性Ｊは、たとえばＥＰＳ１０の物理モデルから求められる。
【0039】
外乱オブザーバ８３は、外乱トルクを推定して補償するために設けられている。外乱トルクは、実際の制御対象である実プラント（ＥＰＳ１０）に外乱として発生する非線形のトルクであって、モータ２１が発生するトルク以外のピニオン角θｐに影響を及ぼすトルクである。外乱オブザーバ８３は、プラントの目標値である第２のアシストトルクＴ２
＊とプラントの出力である実際のピニオン角θｐとに基づいて、外乱トルク補償値としての外乱トルク推定値Ｔｌｄ、およびピニオン角推定値θｐｅを演算する。
【0040】
外乱オブザーバ８３は、ピニオン角演算部６１により演算されるピニオン角θｐとその推定値である後述のピニオン角推定値θｐｅとの差の値に所定のオブザーバゲインを乗算することにより外乱トルク推定値Ｔｌｄを演算する。また、外乱オブザーバ８３は、外乱トルク推定値Ｔｌｄと加算器８４により演算される第２のアシストトルクＴ２
＊とを加算して得られる値にＥＰＳ１０の慣性の逆数を乗算し、その乗算した結果を２階積分することによりピニオン角推定値θｐｅを演算する。ちなみに、外乱オブザーバ８３は、第２のアシストトルクＴ２
＊に代えて、アシスト指令値Ｔ＊を使用して外乱トルク推定値Ｔｌｄおよびピニオン角推定値θｐｅを演算するようにしてもよい。
【0041】
加算器８４は、フィードバック制御トルクＴｆｂにフィードフォワード制御トルクＴｆｆを加算した値から外乱トルク推定値Ｔｌｄを減算することにより第２のアシストトルクＴ２
＊（＝Ｔｆｂ＋Ｔｆｆ－Ｔｌｄ）を演算する。これにより、慣性および外乱トルクが補償された第２のアシストトルクＴ２
＊が得られる。この第２のアシストトルクＴ２
＊に基づくアシスト指令値Ｔ＊が使用されることにより、より精度の高いモータ制御を実行することが可能となる。
【0042】
ここで、外乱オブザーバ８３は、実際の制御対象である実プラント（ＥＰＳ１０）を模擬したモデルであるノミナルプラントに基づき外乱トルクを推定する。
図５に示すように、実プラントが搭載された車両である車両プラントにおいて、ステアリングシャフト１３にはステアリングホイール１１が連結されている。ステアリングシャフト１３は、入力軸１３ａ、出力軸１３ｂおよびトーションバー１３ｃを有している。入力軸１３ａは、ステアリングホイール１１に連結される。出力軸１３ｂは、ピニオンシャフト１４を介して転舵シャフト１５に連結される。トーションバー１３ｃは、入力軸１３ａと出力軸１３ｂとを連結する。トルクセンサ５１は、ステアリングシャフト１３の途中に設けられたトーションバー１３ｃの捻じれ量に基づきステアリングシャフト１３に印加されるトルクを検出する。
図５に示すように、実プラントが搭載された車両である車両プラントにおいて、ステアリングシャフト１３にはステアリングホイール１１が連結されている。ステアリングシャフト１３は、入力軸１３ａ、出力軸１３ｂおよびトーションバー１３ｃを有している。入力軸１３ａは、ステアリングホイール１１に連結される。出力軸１３ｂは、ピニオンシャフト１４を介して転舵シャフト１５に連結される。トーションバー１３ｃは、入力軸１３ａと出力軸１３ｂとを連結する。トルクセンサ５１は、ステアリングシャフト１３の途中に設けられたトーションバー１３ｃの捻じれ量に基づきステアリングシャフト１３に印加されるトルクを検出する。
【0043】
ノミナルプラントは、ステアリングシャフト１３におけるトーションバー１３ｃよりも下流側の部分、すなわち出力軸１３ｂ、およびピニオンシャフト１４および転舵シャフト１５を含む。このため、ノミナルプラントにおける慣性（ノミナル慣性）は、トーションバー１３ｃよりも下流側の部分である出力軸１３ｂ、ピニオンシャフト１４および転舵シャフト１５の慣性である。このため、外乱オブザーバ８３からみると、トーションバー１３ｃよりも上流側の部分であるステアリングホイール１１の慣性によるトルクは外乱である。外乱オブザーバ８３は、基本的にはトルクセンサ５１を通じて検出される慣性トルクを外乱として補償する。
【0044】
ところが、自動運転制御が実行されている場合、つぎのようなことが懸念される。すなわち、自動運転制御が実行されている場合、ステアリングホイール１１の操作の実行主体は運転者ではなく自動運転制御用の制御装置となる。このため、運転者はステアリングホイール１１の積極的な操作を行わず、ステアリングホイール１１から手を放した手放し状態で車両を走行させることも考えられる。そして、この手放し状態においては、ステアリングホイール１１の慣性が問題になることがある。
【0045】
たとえばステアリングホイールの振動周波数が特定の周波数領域に達するとステアリングホイール１１の慣性による共振が発生する。この共振の発生に伴いステアリングホイール１１を含む車両プラントの周波数特性とステアリングホイール１１を含まない外乱オブザーバ８３のノミナルプラントの周波数特性との差がより増大する。このため、外乱オブザーバ８３ではステアリングホイール１１の慣性トルクを外乱トルクとして補償しきれなくなるおそれがある。したがって、目標ピニオン角θｐ
＊に対する実際のピニオン角θｐの追従性能が低下することが懸念される。
【0046】
そこで本実施の形態では、手放し状態におけるステアリングホイール１１の慣性による共振の影響を打ち消すために、角度フィードバック制御部７４としてつぎの構成を採用している。
【0047】
図４に示すように、角度フィードバック制御部７４は、減算器８５を有している。減算器８５は、トルクセンサ５１を通じて検出される操舵トルクＴｈ、および加算器８４により演算される第２のアシストトルクＴ２
＊を取り込む。減算器８５は、加算器８４により演算される第２のアシストトルクＴ２
＊から操舵トルクＴｈを減算することにより、モータ２１の制御に使用される最終的な第２のアシストトルクＴ２
＊を算出する。
【0048】
したがって、本実施の形態によれば、以下の作用および効果を得ることができる。
すなわち、自動運転制御が実行されている場合、車両が手放し状態で走行しているとき、ステアリングホイール１１の慣性トルクはトルクセンサ５１を通じて操舵トルクＴｈとして検出される。この外乱オブザーバ８３では補償しきれないステアリングホイール１１の慣性トルクとしての操舵トルクＴｈが加算器８４によって演算される第２のアシストトルクＴ２ ＊から減算されることにより、慣性トルクが補償された最終的な第２のアシストトルクＴ２ ＊が得られる。この最終的な第２のアシストトルクＴ２ ＊に基づくアシスト指令値Ｔ＊を使用してモータ２１が制御されることにより、目標ピニオン角θｐ ＊に対する実際のピニオン角θｐの追従性能、ひいては車両応答性を確保することができる。すなわち、手放し状態におけるステアリングホイール１１の慣性による共振の影響が打ち消される。
すなわち、自動運転制御が実行されている場合、車両が手放し状態で走行しているとき、ステアリングホイール１１の慣性トルクはトルクセンサ５１を通じて操舵トルクＴｈとして検出される。この外乱オブザーバ８３では補償しきれないステアリングホイール１１の慣性トルクとしての操舵トルクＴｈが加算器８４によって演算される第２のアシストトルクＴ２ ＊から減算されることにより、慣性トルクが補償された最終的な第２のアシストトルクＴ２ ＊が得られる。この最終的な第２のアシストトルクＴ２ ＊に基づくアシスト指令値Ｔ＊を使用してモータ２１が制御されることにより、目標ピニオン角θｐ ＊に対する実際のピニオン角θｐの追従性能、ひいては車両応答性を確保することができる。すなわち、手放し状態におけるステアリングホイール１１の慣性による共振の影響が打ち消される。
【0049】
＜他の実施の形態＞
なお、本実施の形態は、つぎのように変更して実施してもよい。
・制御装置５０は、転舵シャフト１５にアシスト力を付与するタイプのＥＰＳ１０の他にも、ステアリングシャフト１３にアシスト力を付与するタイプのＥＰＳに適用してもよい。この場合、図１に二点鎖線で示すように、モータ２１は減速機構２２を介してステアリングシャフト１３に連結される。ピニオンシャフト２３は割愛することができる。また、この場合、上位制御装置５００は、自動運転制御機能がオンされた状態において、車両に目標車線上を走行させるための指令値θ＊として操舵角θｓの目標値（現在の操舵角θｓに付加すべき角度）を演算するようにしてもよい。操舵角θｓは、ステアリングシャフト１３に連動して回転するモータ２１の回転角θｍに基づき演算することが可能である。
なお、本実施の形態は、つぎのように変更して実施してもよい。
・制御装置５０は、転舵シャフト１５にアシスト力を付与するタイプのＥＰＳ１０の他にも、ステアリングシャフト１３にアシスト力を付与するタイプのＥＰＳに適用してもよい。この場合、図１に二点鎖線で示すように、モータ２１は減速機構２２を介してステアリングシャフト１３に連結される。ピニオンシャフト２３は割愛することができる。また、この場合、上位制御装置５００は、自動運転制御機能がオンされた状態において、車両に目標車線上を走行させるための指令値θ＊として操舵角θｓの目標値（現在の操舵角θｓに付加すべき角度）を演算するようにしてもよい。操舵角θｓは、ステアリングシャフト１３に連動して回転するモータ２１の回転角θｍに基づき演算することが可能である。
【0050】
・外乱オブザーバ８３がピニオン角推定値θｐｅを演算する際に積分演算を使用する場合、たとえば高周波領域においては離散化誤差に起因して外乱オブザーバ８３の外乱推定性能が低下するおそれがある。この場合、離散系の積分演算には双一次変換の関係式を利用してもよい。
【0051】
・角度フィードバック制御部７４として、フィードフォワード制御部８２を割愛した構成を採用してもよい。
・角度フィードバック制御部７４は、ステアリングホイール１１の慣性トルクとしての操舵トルクＴｈを、外乱オブザーバ８３により演算される外乱トルク推定値Ｔｌｄから減算するようにしてもよい。このようにしても、慣性トルクが補償された第２のアシストトルクＴ２ ＊を得ることができる。すなわち、外乱オブザーバ８３により演算される外乱トルク推定値Ｔｌｄからステアリングホイール１１の慣性トルクを減算することにより、ステアリングホイール１１の慣性トルクが補償された外乱トルク推定値Ｔｌｄが得られる。このため、この外乱トルク推定値Ｔｌｄによって補正されるフィードバック制御トルクＴｆｂ、ひいてはこの補正後のフィードバック制御トルクＴｆｂが反映された第２のアシストトルクＴ２ ＊もステアリングホイール１１の慣性トルクが補償されたものになる。したがって、ステアリングホイール１１の慣性によるトルクの影響を抑えることができる。
・角度フィードバック制御部７４は、ステアリングホイール１１の慣性トルクとしての操舵トルクＴｈを、外乱オブザーバ８３により演算される外乱トルク推定値Ｔｌｄから減算するようにしてもよい。このようにしても、慣性トルクが補償された第２のアシストトルクＴ２ ＊を得ることができる。すなわち、外乱オブザーバ８３により演算される外乱トルク推定値Ｔｌｄからステアリングホイール１１の慣性トルクを減算することにより、ステアリングホイール１１の慣性トルクが補償された外乱トルク推定値Ｔｌｄが得られる。このため、この外乱トルク推定値Ｔｌｄによって補正されるフィードバック制御トルクＴｆｂ、ひいてはこの補正後のフィードバック制御トルクＴｆｂが反映された第２のアシストトルクＴ２ ＊もステアリングホイール１１の慣性トルクが補償されたものになる。したがって、ステアリングホイール１１の慣性によるトルクの影響を抑えることができる。
【0052】
・指令値演算部６２として、つぎの構成を採用してもよい。すなわち、指令値演算部６２には、先の図３に示される目標操舵トルク演算部７１およびトルクフィードバック制御部７２に代えて、操舵トルクＴｈおよび車速Ｖに基づき第１のアシストトルクＴ１
＊を演算する演算部を設ける。この演算部は、操舵トルクＴｈのフィードバック制御ではなく、たとえば操舵トルクＴｈと第１のアシストトルクＴ１
＊との関係を車速Ｖに応じて規定する三次元マップを使用して、第１のアシストトルクＴ１
＊を演算する。
【0053】
・指令値演算部６２は、上位制御装置５００による自動運転制御の実行時、上位制御装置５００によって演算される自動運転用の目標ピニオン角θｐ
＊と、目標角度演算部７３により演算される目標ピニオン角θｐ
＊とを切り替えて使用するようにしてもよい。自動運転用の目標ピニオン角θｐ
＊は、現在のピニオン角θｐに付加すべき角度ではなく、車両の走行状態に応じた理想的な角度である。
【0054】
・指令値演算部６２として先の図３に示される加算器７５を割愛した構成を採用してもよい。この場合、角度フィードバック制御部７４により演算される第２のアシストトルクＴ２
＊がアシスト指令値Ｔ＊として使用される。
【0055】
＜他の技術的思想＞
つぎに、前記実施の形態から把握できる技術的思想を以下に追記する。
（イ）前記モータは、ステアリングホイールの操作を補助するための力であるアシスト力を発生するものであること。
つぎに、前記実施の形態から把握できる技術的思想を以下に追記する。
（イ）前記モータは、ステアリングホイールの操作を補助するための力であるアシスト力を発生するものであること。
【符号の説明】
【0056】
２１…モータ
５０…制御装置
８１…フィードバック制御部（第１の処理部）
８２…フィードフォワード制御部（第５の処理部）
８３…外乱オブザーバ（第２の処理部）
８４…加算器（第３の処理部）
８５…減算器（第４の処理部）
５００…上位制御装置
５０…制御装置
８１…フィードバック制御部（第１の処理部）
８２…フィードフォワード制御部（第５の処理部）
８３…外乱オブザーバ（第２の処理部）
８４…加算器（第３の処理部）
８５…減算器（第４の処理部）
５００…上位制御装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
