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WO2025022614A1 - 操舵制御装置、および操舵制御方法 - Google Patents

操舵制御装置、および操舵制御方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2025022614A1
WO2025022614A1 PCT/JP2023/027411 JP2023027411W WO2025022614A1 WO 2025022614 A1 WO2025022614 A1 WO 2025022614A1 JP 2023027411 W JP2023027411 W JP 2023027411W WO 2025022614 A1 WO2025022614 A1 WO 2025022614A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
steering
value
target
input
variable
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/027411
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
晴天 玉泉
祐基 位田
泉水 山内
Original Assignee
株式会社ジェイテクト
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社ジェイテクト filed Critical 株式会社ジェイテクト
Priority to PCT/JP2023/027411 priority Critical patent/WO2025022614A1/ja
Publication of WO2025022614A1 publication Critical patent/WO2025022614A1/ja

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits

Definitions

  • This disclosure relates to a steering control device and a steering control method.
  • Patent Document 1 describes a device that suppresses deviation in the traveling direction of a vehicle in response to the difference between a standard yaw rate corresponding to a steering angle and a detected yaw rate.
  • Patent Document 2 describes a device that controls a motor that steers steered wheels based on a coordinated steering command value that takes into account both a manual steering command value corresponding to steering by a driver and an automatic steering command value.
  • a steering control device configured to execute an input dependent variable calculation process, an arbitration process, an operation process, a target value setting process, and a reflection process.
  • the input dependent variable calculation process is a process that calculates a value of an input dependent variable in response to a steering intention indicated by a driver's operation of an input unit.
  • the input dependent variable is a variable indicating the steering angle of the steered wheels of the vehicle in response to the steering intention.
  • the arbitration process is a process in which the value of the input dependent variable and an external requirement value are input, and the value of a target steering angle variable is an output.
  • the target steering angle variable is a target value of the steering angle.
  • the external requirement value is a variable indicating a requirement value for the steering angle independent of the steering intention.
  • the operation process is a process in which the value of the target steering angle variable is input, and an actuator is operated.
  • the actuator is configured to impart to the steered wheels a power that steers the steered wheels.
  • the target value setting process is a process in which the value of the target steering angle variable output by the arbitration process is an input and the target yaw rate is an output.
  • the reflection process is a process in which the yaw rate is a controlled variable and the feedback control operation amount, in which the target yaw rate is a target value of the controlled variable, is reflected in the steering angle operation by the operation process, and is executed when at least a value in which the external requirement value is superimposed on the value of the input dependent variable is substituted for the target steering angle variable output by the arbitration process.
  • the external requirement value is a variable indicating a requirement value for the steering angle independent of the steering intention.
  • the operation process is a process in which the value of the target steering angle variable is input, and an actuator is operated.
  • the actuator is configured to impart to the steered wheels a power that steers the steered wheels.
  • the target value setting process is a process in which the value of the target steering angle variable output by the arbitration process is an input and the target yaw rate is an output.
  • the reflection process is a process in which the yaw rate is a controlled variable and the feedback control operation amount, in which the target yaw rate is a target value of the controlled variable, is reflected in the steering angle operation by the operation process, and is executed when at least a value in which the external requirement value is superimposed on the value of the input dependent variable is substituted for the target steering angle variable output by the arbitration process.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a steering control system according to a first embodiment
  • FIG. 2 is a block diagram showing a process executed by the steering control device in FIG. 1
  • FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a steering control system according to a second embodiment.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a process executed by the steering control device in FIG. 3 .
  • FIG. 11 is a block diagram showing a process executed by a steering control device according to a third embodiment.
  • the steering device 10 includes a steering wheel 12.
  • the steering wheel 12 is an input unit through which the driver inputs his/her steering intention.
  • a transmission shaft 14 is connected to the steering wheel 12. Therefore, when the steering wheel 12 rotates, the transmission shaft 14 rotates integrally.
  • the rotational power of the transmission shaft 14 is transmitted to a steered shaft 16.
  • the steered shaft 16 extends along the vehicle width direction (left-right direction in Fig. 1).
  • Steered wheels 20 are connected to both ends of the steered shaft 16 via tie rods 18.
  • the transmission shaft 14 is arranged to intersect with the steered shaft 16.
  • the transmission shaft 14 and the steered shaft 16 are formed with teeth that mesh with each other. These teeth mesh with each other, making it possible to transmit power from the transmission shaft 14 to the steered shaft 16.
  • the rotational power of the transmission shaft 14 is converted into axial displacement power of the steered shaft 16.
  • the axial displacement of the steered shaft 16 is transmitted to the steered wheels 20 via the tie rods 18. This changes the steering angle of the steered wheels 20.
  • the steering angle refers to the turning angle of the tires.
  • the steering device 10 also includes an assist motor 30.
  • the assist motor 30 generates an assist force, which is a force to assist the driver in steering.
  • the rotational power of the assist motor 30 is applied to a drive shaft 34.
  • the drive shaft 34 and the steered shaft 16 are formed with teeth that mesh with each other. The teeth mesh with each other, making it possible to transmit power from the drive shaft 34 to the steered shaft 16. That is, the rotational power of the drive shaft 34 is converted into a displacement power in the axial direction of the steered shaft 16. As a result, the rotational power of the assist motor 30 is converted into a displacement power in the axial direction of the steered shaft 16 via the drive shaft 34.
  • the assist motor 30 is, as an example, a three-phase brushless motor.
  • the output voltage of the inverter 32 is applied to the terminals of the assist motor 30.
  • the steering control device 40 controls the control amount of the steering device 10, which is the object of control. To control the control amount, the steering control device 40 refers to the steering torque Th input to the steering wheel 12.
  • the steering torque Th is detected by a torque sensor 50.
  • the torque sensor 50 is a sensor that detects the steering torque Th according to the degree of twisting of a torsion bar 52, which is part of the transmission shaft 14.
  • the steering control device 40 also refers to the vehicle speed V detected by a vehicle speed sensor 54.
  • the steering control device 40 also refers to the rotation angle ⁇ a of the assist motor 30 detected by a rotation angle sensor 56.
  • the steering control device 40 also refers to the currents iu, iv, and iw flowing through the assist motor 30.
  • the steering control device 40 includes a PU 42 and a storage device 44.
  • the PU 42 is a software processing device such as a CPU, a GPU, and a TPU.
  • the storage device 44 includes an electrically rewritable non-volatile memory and a storage medium such as a disk medium.
  • a steering control program 44a is stored in the storage device 44.
  • the steering control device 40 controls the control amount by the PU 42 executing the steering control program 44a stored in the storage device 44.
  • the steering control device 40 is capable of communicating with the ADASECU 70.
  • the ADASECU 70 executes a process to assist the steering of the vehicle based on objects outside the vehicle.
  • the ADASECU 70 acquires information on objects outside the vehicle by acquiring image data Do showing an image of the front of the vehicle captured by the camera 80.
  • objects outside the vehicle are not limited to objects that exist above the road surface, such as vehicles and guardrails located in front, but also include white lines, etc.
  • the ADASECU 70 determines whether to execute an assist process depending on the need for steering assistance, which is indicated by an input operation on the user interface 82.
  • the ADASECU 70 includes a PU 72 and a storage device 74.
  • the PU 72 executes an assist program 74a stored in the storage device 74, thereby carrying out a process to assist steering.
  • FIG. 2 shows the process executed by the steering control device 40.
  • the process shown in Fig. 2 is realized by the PU 42 executing the steering control program 44a, for example, at a predetermined interval.
  • the target steering torque setting process M10 is a process for calculating the target steering torque Th*, which is the target value of the steering torque Th, based on the axial force Taf.
  • the axial force Taf is the force applied to the steered shaft 16.
  • the axial force Taf is an amount converted into the torque of the transmission shaft 14.
  • the target steering torque setting process M10 includes a process for setting the target steering torque Th* to a different value depending on the vehicle speed V, even if the axial force Taf is the same. This setting is intended to give the driver an optimal steering feel depending on the vehicle speed V.
  • the steering operation amount calculation process M12 is a process for calculating the steering operation amount Ts*, which is the operation amount of the control in which the steering torque Th is the control amount.
  • the steering operation amount calculation process M12 includes a process for calculating the operation amount of the feedback control in which the steering torque Th is the control amount and the target steering torque Th* is the target value of the control amount, thereby calculating the steering operation amount Ts* according to the same operation amount.
  • the steering operation amount calculation process M12 may further include a process for calculating the operation amount of the open loop control in which the target steering torque Th* is the target value of the control amount, thereby calculating the steering operation amount Ts* according to the same operation amount.
  • the operation amount for the feedback control is, for example, an amount for increasing the absolute value of the required torque for the assist motor 30 when the signs of the steering torque Th and the target steering torque Th* are both positive and the steering torque Th is greater than the target steering torque Th*.
  • the steering operation amount Ts* is, for example, an amount converted into the torque applied to the transmission shaft 14.
  • the axial force calculation process M14 is a process for calculating the axial force Taf by adding the steering torque Th to the steering operation amount Ts*. Note that since the steering torque Th is the torque applied to the transmission shaft 14, in this embodiment, the axial force Taf is a value obtained by converting the force applied in the axial direction of the steered shaft 16 into the torque applied to the transmission shaft 14.
  • the normative model calculation process M16 is a process in which the axial force Taf is input and the target equivalent steering angle ⁇ p0*, which is the target value of the equivalent steering angle ⁇ p, is output.
  • the normative model calculation process M16 is a process that outputs the target equivalent steering angle ⁇ p0* using an equation in which the equivalent steering angle ⁇ p in the model equation expressed by the following equation (c1) is replaced with the target equivalent steering angle ⁇ p0*.
  • the model expressed by the above formula (c1) is a model of the value indicated by the steering equivalent angle ⁇ p when a torque of an amount equal to the axial force Taf is input to the transmission shaft 14.
  • the equivalent angle ⁇ p is a variable that indicates the steering angle of the steered wheels 20.
  • the equivalent steering angle ⁇ p has a positive correlation with the steering angle.
  • the equivalent steering angle ⁇ p is, for example, the rotation angle of the transmission shaft 14. It's fine.
  • the viscosity coefficient C models the friction of the steering device 10, etc.
  • the inertia coefficient J models the inertia of the steering device 10
  • the elasticity coefficient K models the specifications of the suspension, wheel alignment, etc. of the vehicle on which the steering device 10 is mounted.
  • This model does not need to be a model that accurately represents the actual steering device 10 or the vehicle on which the steering device 10 is mounted.
  • This model may be a reference model designed to make the behavior of the steering angle in response to an input ideal. When a reference model is used, it is possible to adjust the steering feeling by designing the reference model.
  • the arbitration process M18 includes a gain multiplication process M18a and an addition process M18b.
  • the gain multiplication process M18a is a process that outputs a value obtained by multiplying the assist correction amount ⁇ p by the gain G.
  • the addition process M18b is a process that assigns a value obtained by multiplying the target steering equivalent angle ⁇ p0* by the gain G to the target steering equivalent angle ⁇ pa*.
  • the target yaw rate setting process M20 is a process in which the target steering equivalent angle ⁇ pa* and the vehicle speed V are input and the target yaw rate yr* is output.
  • the target yaw rate yr* is the yaw rate yr that is expected when traveling on a flat road surface without being affected by airflow, with the steering angle being the target steering equivalent angle ⁇ pa* and the vehicle speed V.
  • PU42 matches the sign of the target yaw rate yr* with the sign of the target steering equivalent angle ⁇ pa*. PU42 changes the target yaw rate yr* in accordance with the vehicle speed V under the condition that the absolute value of the target yaw rate yr* when the vehicle speed V is high is equal to or greater than the absolute value of the target yaw rate yr* when the vehicle speed V is low.
  • PU42 changes the target yaw rate yr* in accordance with the target steering equivalent angle ⁇ pa* under the condition that the absolute value of the target yaw rate yr* when the absolute value of the target steering equivalent angle ⁇ pa* is high is equal to or greater than the absolute value of the target yaw rate yr* when the absolute value of the target steering equivalent angle ⁇ pa* is low.
  • the target yaw rate setting process M20 may be, for example, a process in which the PU 42 performs map calculations to determine the target yaw rate yr* when map data is stored in the storage device 44.
  • the map data is data in which the target steering equivalent angle ⁇ pa* and the vehicle speed V are input variables, and the target yaw rate yr* is an output variable.
  • Map data is a set of discrete values of input variables and values of output variables corresponding to each of the input variable values.
  • the map calculation may be a process in which, when the value of an input variable matches any of the values of the input variables in the map data, the value of the corresponding output variable in the map data is the calculation result.
  • the map calculation may be a process in which, when the value of an input variable does not match any of the values of the input variables in the map data, the value obtained by interpolating the values of multiple output variables included in the map data is the calculation result.
  • the map calculation may be a process in which, when the value of an input variable does not match any of the values of the input variables in the map data, the value of the output variable in the map data that corresponds to the closest value among the values of multiple input variables included in the map data is the calculation result.
  • the deviation calculation process M22 is a process for calculating the deviation between the target yaw rate yr* and the yaw rate yr.
  • the yaw rate feedback process M24 is a process in which the output value of the deviation calculation process M22 is an input and the yaw rate correction amount ⁇ c is an output.
  • the yaw rate correction amount ⁇ c is an operation amount of feedback control in which the yaw rate yr is a controlled amount and the target yaw rate yr* is a target value of the controlled amount.
  • the yaw rate correction amount ⁇ c may be an output value of a proportional element according to the output value of the deviation calculation process M22.
  • the yaw rate correction amount ⁇ c may also be a sum of an output value of a proportional element according to the output value of the deviation calculation process M22 and an output value of an integral element.
  • the yaw rate correction amount ⁇ c may also be a sum of an output value of a proportional element according to the output value of the deviation calculation process M22, an output value of an integral element, and an output value of a differential element.
  • the yaw rate correction amount ⁇ c may also be a sum of an output value of a proportional element according to the output value of the deviation calculation process M22 and an output value of a differential element.
  • the feedback control for calculating the yaw rate correction amount ⁇ c is not limited to classical control.
  • the target steering equivalent angle setting process M26 is a process of substituting a value obtained by adding the yaw rate correction amount ⁇ c to the target steering equivalent angle ⁇ pa* for the target steering equivalent angle ⁇ p*.
  • the steering angle calculation process M30 is a process in which the rotation angle ⁇ a of the assist motor 30 is input and the equivalent steering angle ⁇ p is output.
  • the steering angle calculation process M30 includes a process of integrating the rotation angle ⁇ a. In this integration process, the equivalent steering angle when the vehicle travels straight is set to "0".
  • the angle operation amount calculation process M32 is a process in which the steering equivalent angle ⁇ p and the target steering equivalent angle ⁇ p* are input and the assist torque Ta* is output.
  • the assist torque Ta* is a control operation amount in which the steering equivalent angle ⁇ p is the control amount.
  • the angle operation amount calculation process M32 includes a process for calculating a control amount of feedback control in which the steering equivalent angle ⁇ p is the control amount and the target steering equivalent angle ⁇ p* is the target value of the control amount, thereby calculating the assist torque Ta* according to the control amount.
  • the angle operation amount calculation process M32 may further include a process for calculating a control amount of open loop control in which the target steering equivalent angle ⁇ p* is the target value of the control amount, thereby calculating the assist torque Ta* according to the control amount.
  • the assist operation process M34 is a process that outputs an operation signal MS to the inverter 32 to control the torque of the assist motor 30 according to the assist torque Ta*. Note that the operation signal MS actually becomes an operation signal for each arm of each leg of the inverter 32.
  • the PU 42 of the steering control device 40 calculates the target steering equivalent angle ⁇ p0* according to the steering torque Th input to the transmission shaft 14.
  • the PU 72 of the ADASECU 70 calculates the assist correction amount ⁇ p for assisting the steering according to the image data Do.
  • the PU 42 sets the target yaw rate yr* based on the target steering equivalent angle ⁇ pa*, which is a value obtained by correcting the target steering equivalent angle ⁇ p0* with the assist correction amount ⁇ p.
  • the PU 42 corrects the target steering equivalent angle ⁇ pa* with the yaw rate correction amount ⁇ c, which is an operation amount for bringing the yaw rate yr closer to the target yaw rate yr*, thereby setting the final target steering equivalent angle ⁇ p*. Then, the PU 42 controls the steering equivalent angle ⁇ p to bring it closer to the target steering equivalent angle ⁇ p*.
  • ⁇ c yaw rate correction amount
  • the target steering equivalent angle ⁇ p* is a value obtained by correcting the target steering equivalent angle ⁇ pa* by the yaw rate correction amount ⁇ c.
  • the yaw rate correction amount ⁇ c is an operation amount for bringing the yaw rate yr closer to the target yaw rate yr*.
  • the target yaw rate yr* is the yaw rate that is assumed to be realized when the vehicle travels on a flat road surface under driving conditions that satisfy the target steering equivalent angle ⁇ pa* and vehicle speed V without being affected by air currents, etc.
  • factors that cause the yaw rate yr to deviate from the target yaw rate yr* include crosswinds blowing against the vehicle, disturbances caused by the road surface such as the gradient of the road surface and steps on the road surface, and even aging of the vehicle.
  • the assist correction amount ⁇ p output by the ADASECU 70 does not take into account disturbances caused by crosswinds or road surfaces, aging of the vehicle, etc. Therefore, even if the assist correction amount ⁇ p is calculated to prevent the vehicle from leaving the lane, if the yaw rate correction amount ⁇ c is not used, there is a concern that the vehicle may leave the lane due to the influence of crosswinds, etc.
  • the target yaw rate yr* can be set to a more appropriate value for realizing the intended steering, compared to a case where a more upstream variable value such as the target steering equivalent angle ⁇ p0* is substituted into the target yaw rate setting process M20.
  • the operation amount of the feedback control in which the yaw rate yr is the controlled variable is adopted as the correction amount for correcting the target steering equivalent angle ⁇ pa*. This allows the feedback control in which the yaw rate yr is the controlled variable to be quickly reflected in the steering equivalent angle ⁇ p.
  • Fig. 3 The configuration of the steering control system according to this embodiment is shown in Fig. 3.
  • Fig. 3 the members corresponding to those shown in Fig. 1 are denoted by the same reference numerals for convenience.
  • the transmission shaft 14 is separated into an input shaft 14a connected to the steering wheel 12 and an output shaft 14b that engages with the steered shaft 16.
  • the output shaft 14b is not actually required. However, for the convenience of the following explanation, the output shaft 14b is provided.
  • a reaction motor 90 is provided on the input shaft 14a.
  • the reaction motor 90 is a motor for applying a reaction force, which is a torque in the opposite direction to the torque input by the driver, to the steering wheel 12.
  • the reaction motor 90 is a three-phase brushless motor.
  • the output voltage of an inverter 92 is applied to the terminals of the reaction motor 90.
  • the steering control device 40 refers to the rotation angle ⁇ s of the reaction force motor 90 detected by the rotation angle sensor 110 to control the reaction force, which is a controlled variable.
  • the steering control device 40 also refers to the currents ius, ivs, and iws flowing through the reaction force motor 90 to control the reaction force.
  • the steering control device 40 also refers to the rotation angle ⁇ t of the steering motor 100 detected by the rotation angle sensor 112 to control the steering angle, which is a controlled variable.
  • the steering control device 40 also refers to the currents iut, ivt, and iwt flowing through the steering motor 100 to control the steering angle.
  • the reference model calculation process M16 is a process for outputting a target steering angle ⁇ h* instead of the target steering equivalent angle ⁇ p0*.
  • the steering angle calculation process M40 is a process in which the rotation angle ⁇ s is input and the steering angle ⁇ h is output.
  • the steering angle calculation process M40 includes a process of integrating the rotation angle ⁇ s. In this integration process, the steering angle ⁇ h is set to zero at the neutral position.
  • the target reaction torque calculation process M42 is a process in which the steering angle ⁇ h and the target steering angle ⁇ h* are input and the target reaction torque Tr* is output.
  • the target reaction torque calculation process M42 includes a process for calculating a feedback control operation amount in which the steering angle ⁇ h is a control amount and the target steering angle ⁇ h* is a target value of the control amount, thereby calculating the target reaction torque Tr* in response to the control amount.
  • the target reaction torque calculation process M42 may further include a process for calculating a control amount in open loop control in which the target steering torque Th* is a target value of the control amount, thereby calculating the target reaction torque Tr* in response to the control amount.
  • the target steering equivalent angle calculation process M50 is a process in which the steering angle ⁇ h and the vehicle speed V are input and the target steering equivalent angle ⁇ p0* is output.
  • PU42 changes the target steering equivalent angle ⁇ p0* according to the steering angle ⁇ h under the condition that the absolute value of the target steering equivalent angle ⁇ p0* when the absolute value of the steering angle ⁇ h is large is equal to or greater than the absolute value of the target steering equivalent angle ⁇ p0* when the absolute value of the steering angle ⁇ h is small.
  • the steering angle calculation process M30 is a process in which the rotation angle ⁇ t of the steering motor 100 is input instead of the rotation angle ⁇ a, and the steering equivalent angle ⁇ p is output.
  • the angle manipulation amount calculation process M32 is a process in which the steering equivalent angle ⁇ p and the target steering equivalent angle ⁇ p* are input, and the target steering torque Tt* is output in place of the assist torque Ta*.
  • the steering operation signal generation process M34a is a process for operating the inverter 102 by inputting the target steering torque Tt*.
  • the steering operation signal generation process M34a may be a process for calculating a control operation amount in which the torque of the steering motor 100 is the control amount and the target steering torque Tt* converted into the torque of the steering motor 100 is the target value of the control amount.
  • the rotation angle ⁇ t and the currents iut, ivt, and iwt are referenced to calculate the operation amount.
  • the steering operation signal generation process M34a also includes a process for operating the inverter 102 according to the operation amount.
  • FIG. 5 shows the operation signal MSt of the inverter 102. Note that in reality, the operation signal MSt is a separate operation signal for each switching element of the inverter 102.
  • the PU 42 calculates the target steering equivalent angle ⁇ p0* according to the steering angle ⁇ h.
  • the PU 72 of the ADASECU 70 calculates the assist correction amount ⁇ p for assisting steering according to the image data Do.
  • the PU 42 sets the target yaw rate yr* based on the target steering equivalent angle ⁇ pa*, which is a value obtained by correcting the target steering equivalent angle ⁇ p0* with the assist correction amount ⁇ p.
  • the PU 42 corrects the target steering equivalent angle ⁇ pa* with the yaw rate correction amount ⁇ c, which is an operation amount for bringing the yaw rate yr closer to the target yaw rate yr*, thereby setting the final target steering equivalent angle ⁇ p*. Then, the PU 42 controls the steering angle of the steered wheels 20 to approach the target steering equivalent angle ⁇ p*.
  • ⁇ c yaw rate correction amount
  • FIG. 5 shows the processing executed by the steering control device 40.
  • FIG. 5 shows the processing executed by the steering control device 40 when the transmission of the power of the steering wheel 12 to the steered wheels 20 is interrupted. Note that in FIG. 5, the processing corresponding to the processing shown in FIG. 4 is denoted by the same reference numerals for convenience.
  • the output of the arbitration process M18 is the target steering equivalent angle ⁇ p*, which is the input to the yaw rate feedback process M24 and the angle operation amount calculation process M32.
  • the yaw rate correction amount ⁇ Taf output by the yaw rate feedback process M24 is the correction amount for the axial force Taf.
  • the axial force calculation process M14 is a process for substituting the value obtained by adding the steering torque Th to the steering operation amount Ts* into the axial force Taf0.
  • the axial force correction process M60 is a process for substituting the value obtained by adding the yaw rate correction amount ⁇ Taf to the axial force Taf0, which is the input to the target steering torque setting process M10 and the normative model calculation process M16.
  • the target steering angle ⁇ h* reflects the operation amount of the feedback control, in which the yaw rate yr is the controlled variable.
  • PU 42 controls the torque of the reaction force motor 90 so that the steering angle ⁇ h is appropriate for bringing the yaw rate yr closer to the target yaw rate yr*.
  • PU 42 sets the target steering equivalent angle ⁇ p0* according to the steering angle ⁇ h. Therefore, the target steering equivalent angle ⁇ p* reflects the operation amount of the feedback control, in which the yaw rate yr is the controlled variable.
  • the target turning equivalent angle ⁇ p0* is calculated as an input-dependent variable using feedback control in which the steering torque Th is a controlled variable, but this is not limiting.
  • the target turning equivalent angle ⁇ p0* may be calculated as an input-dependent variable only from the operation amount of open-loop control in which the steering torque Th is a controlled variable.
  • the target steering equivalent angle ⁇ p0* is calculated as an input-dependent variable in response to the steering angle ⁇ h and vehicle speed V, which indicate the driver's steering intention, but this is not limited to the above.
  • the target steering equivalent angle ⁇ p0* may be calculated as an input-dependent variable in response to the target steering angle ⁇ h* and vehicle speed V.
  • the driver's steering intention is expressed by the steering torque Th.
  • the target steering angle ⁇ h* is calculated by a process in which the steering torque Th is the input and the target steering angle ⁇ h* is the output. Therefore, the target steering equivalent angle ⁇ p0* calculated by a process in which the target steering angle ⁇ h* and vehicle speed V are the inputs and the target steering equivalent angle ⁇ p0* is the output is an input-dependent variable.
  • the process in which the output value of the process for assisting steering of the vehicle in response to information on an object outside the vehicle and the value of the input-dependent variable are input and the value of the target steering angle variable is output is not limited to the process exemplified in the above embodiment.
  • the process may be a process in which a weighted average of the output value of the process for assisting steering of the vehicle and the value of the input-dependent variable is assigned to the target steering angle variable.
  • the target value setting process is not limited to a process in which the target steering equivalent angle ⁇ p* and the vehicle speed V are input and the target yaw rate yr* is output.
  • the target values of the steering equivalent angles of both the front and rear wheels and the vehicle speed V may be input variables.
  • the process of reflecting the manipulated variable of the feedback control, in which the yaw rate yr is the controlled variable, in the actuator operation by the operation process via the value of the input dependent variable by reflecting the manipulated variable in the reaction force is not limited to the process exemplified in Fig. 5.
  • the process may be a process of correcting the elastic coefficient K of the reference model calculation process M16 by the manipulated variable of the feedback control, in which the yaw rate yr is the controlled variable.
  • the process may be a process of correcting the target steering angle ⁇ h* by the manipulated variable of the feedback control, in which the yaw rate yr is the controlled variable.
  • the ADASECU 70 and the steering control device 40 may be integrated into one unit.
  • the steering control device is not limited to a device that includes the PU 42 and the storage device 44 and executes software processing.
  • the steering control device may include a dedicated hardware circuit, such as an ASIC, that executes at least a part of the processing executed in the above embodiment.
  • the steering control device may include a processing circuit having any of the following configurations (a) to (c).
  • a processing circuit including a processing device that executes all of the above processes according to a program, and a program storage device such as a memory device that stores the program.
  • a processing circuit comprising a processing device and a program storage device for executing part of the above processing in accordance with a program, and a dedicated hardware circuit for executing the remaining processing.
  • a processing circuit comprising dedicated hardware circuitry for performing all of the above processes.
  • the input unit through which the driver inputs his/her steering intention is not limited to the steering wheel 12.
  • it may be a joystick.
  • the configuration for interrupting the power transmission between the input unit to which the steering torque is input and the steered wheels 20 is not limited to the configuration illustrated in Fig. 4.
  • a clutch may be provided between the input shaft 14a and the output shaft 14b.
  • “About the steering system” As an actuator for steering the steered wheels 20, for example, one in which the assist motor 30 or the steering motor 100 is arranged coaxially with the steering shaft 16 may be used. Also, for example, one in which the power of the assist motor 30 or the steering motor 100 is transmitted to the steering shaft 16 via a belt-type reducer using a ball screw mechanism may be used.
  • a steering device that can change the relationship between the steering angle and the turning angle is not limited to a steering device in which the transmission of power between the steering wheel 12 and the steered wheels 20 is cut off, as shown in FIG. 3.
  • a steering device that can change the relationship between the steering angle and the turning angle may be configured by making the gear that enables the transmission of power between the steering wheel 12 and the steered wheels 20 a variable gear.

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Abstract

操舵制御装置（４０）は、入力依存変数算出処理、調停処理、操作処理、目標値設定処理、および反映処理を実行する。入力依存変数算出処理は、運転者による操舵の意思に応じて入力依存変数の値を算出する処理である。調停処理は、入力依存変数の値と、外部要求値とが入力であって且つ、目標転舵角変数の値が出力である処理である。操作処理は、目標転舵角変数の値が入力であって且つアクチュエータを操作する処理である。目標値設定処理は、調停処理が出力する目標転舵角変数の値が入力であって且つ目標ヨーレートが出力である処理である。反映処理は、目標ヨーレートが前記制御量の目標値であるフィードバック制御の操作量を操作処理による転舵角の操作に反映させる処理である。

Description

操舵制御装置、および操舵制御方法
　本開示は、操舵制御装置、および操舵制御方法に関する。
　下記特許文献１には、ステアリング操舵角に応じた規範ヨーレートとヨーレートの検出値との差に応じて車両の走行方向の偏向を抑制する装置が記載されている。
　下記特許文献２には、運転者による操舵に応じた手動操舵指令値と、自動操舵指令値との両方を加味した協調操舵指令値に基づいて転舵輪を転舵させるモータを制御する装置が記載されている。
特開２０２１－１４２２１号公報 特開２０２０－１６８９１８号公報
　上記のように協調操舵指令値に基づいて転舵輪を転舵させる場合、ステアリング操舵角に応じて設定される規範ヨーレートを用いたのでは、走行方向の偏向を適切に抑制できないおそれがある。
　本開示の一態様では、操舵制御装置が提供される。操舵制御装置は、入力依存変数算出処理、調停処理、操作処理、目標値設定処理、および反映処理を実行するように構成されている。入力依存変数算出処理は、運転者による入力部の操作によって示される操舵の意思に応じて入力依存変数の値を算出する処理である。前記入力依存変数は、前記操舵の意思に応じた車両の転舵輪の転舵角を示す変数である。前記調停処理は、前記入力依存変数の値と、外部要求値とが入力であって且つ、目標転舵角変数の値が出力である処理である。前記目標転舵角変数は、前記転舵角の目標値である。前記外部要求値は、前記操舵の意思とは独立に転舵角についての要求値を示す変数である。前記操作処理は、前記目標転舵角変数の値が入力であって且つアクチュエータを操作する処理である。前記アクチュエータは、前記転舵輪を転舵させる動力を前記転舵輪に付与するように構成されている。前記目標値設定処理は、前記調停処理が出力する前記目標転舵角変数の値が入力であって且つ目標ヨーレートが出力である処理である。前記反映処理は、ヨーレートが制御量であって且つ前記目標ヨーレートが前記制御量の目標値であるフィードバック制御の操作量を前記操作処理による前記転舵角の操作に反映させる処理であって且つ、少なくとも前記入力依存変数の値に前記外部要求値が重畳された値が前記調停処理が出力する前記目標転舵角変数に代入されているときに実行される処理である。
　本開示の別の態様では、操舵制御方法が提供される。操舵制御方法は、入力依存変数算出処理、調停処理、操作処理、目標値設定処理、および反映処理を実行する工程を有する。入力依存変数算出処理は、運転者による入力部の操作によって示される操舵の意思に応じて入力依存変数の値を算出する処理である。前記入力依存変数は、前記操舵の意思に応じた車両の転舵輪の転舵角を示す変数である。前記調停処理は、前記入力依存変数の値と、外部要求値とが入力であって且つ、目標転舵角変数の値が出力である処理である。前記目標転舵角変数は、前記転舵角の目標値である。前記外部要求値は、前記操舵の意思とは独立に転舵角についての要求値を示す変数である。前記操作処理は、前記目標転舵角変数の値が入力であって且つアクチュエータを操作する処理である。前記アクチュエータは、前記転舵輪を転舵させる動力を前記転舵輪に付与するように構成されている。前記目標値設定処理は、前記調停処理が出力する前記目標転舵角変数の値が入力であって且つ目標ヨーレートが出力である処理である。前記反映処理は、ヨーレートが制御量であって且つ前記目標ヨーレートが前記制御量の目標値であるフィードバック制御の操作量を前記操作処理による前記転舵角の操作に反映させる処理であって且つ、少なくとも前記入力依存変数の値に前記外部要求値が重畳された値が前記調停処理が出力する前記目標転舵角変数に代入されているときに実行される処理である。
第１の実施形態にかかる操舵制御システムの構成を示す図である。 図１における操舵制御装置が実行する処理を示すブロック図である。 第２の実施形態にかかる操舵制御システムの構成を示す図である。 図３における操舵制御装置が実行する処理を示すブロック図である。 第３の実施形態にかかる操舵制御装置が実行する処理を示すブロック図である。
　＜第１の実施形態＞
　以下、第１の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
　「前提構成」
　図１に示すように、操舵装置１０は、ステアリングホイール１２を備える。ステアリングホイール１２は、運転者が操舵の意思を入力する入力部である。ステアリングホイール１２には、伝達軸１４が連結されている。そのため、ステアリングホイール１２が回転すると伝達軸１４が一体的に回転する。伝達軸１４の回転動力は、転舵シャフト１６に伝達される。転舵シャフト１６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１６の両端にはタイロッド１８を介して転舵輪２０が連結されている。
　伝達軸１４は、転舵シャフト１６に対して交わるように設けられている。伝達軸１４および転舵シャフト１６には、互いに噛み合わされる歯が形成されている。そして、それら歯同士が噛み合わされることによって、伝達軸１４から転舵シャフト１６への動力の伝達が可能となっている。すなわち、伝達軸１４の回転動力は、転舵シャフト１６の軸方向への変位動力に変換される。転舵シャフト１６の軸方向への変位は、タイロッド１８を介して転舵輪２０に伝達される。これにより、転舵輪２０の転舵角が変更される。なお、転舵角とは、タイヤの切れ角のことである。
　また、操舵装置１０は、アシストモータ３０を備えている。アシストモータ３０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。アシストモータ３０の回転動力は、駆動軸３４に付与される。駆動軸３４および転舵シャフト１６には、互いに噛み合わされる歯が形成されている。そして、それら歯同士が噛み合わされることによって、駆動軸３４から転舵シャフト１６への動力の伝達が可能となっている。すなわち、駆動軸３４の回転動力は、転舵シャフト１６の軸方向への変位動力に変換される。これにより、アシストモータ３０の回転動力は、駆動軸３４を介して、転舵シャフト１６の軸方向への変位動力に変換される。詳しくは、アシストモータ３０は、一例として、３相のブラシレスモータである。なお、アシストモータ３０の端子には、インバータ３２の出力電圧が印加される。
　操舵制御装置４０は、制御対象である操舵装置１０の制御量を制御する。操舵制御装置４０は、制御量を制御すべく、ステアリングホイール１２に入力される操舵トルクＴｈを参照する。操舵トルクＴｈは、トルクセンサ５０によって検出される。トルクセンサ５０は、伝達軸１４の一部であるトーションバー５２の捩れ度合いに応じて操舵トルクＴｈを検出するセンサである。また、操舵制御装置４０は、車速センサ５４によって検出される車速Ｖを参照する。また、操舵制御装置４０は、回転角センサ５６によって検出されるアシストモータ３０の回転角度θａを参照する。また、操舵制御装置４０は、アシストモータ３０を流れる電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを参照する。
　操舵制御装置４０は、ＰＵ４２および記憶装置４４を備えている。ＰＵ４２は、ＣＰＵ、ＧＰＵ、およびＴＰＵ等のソフトウェア処理装置である。記憶装置４４は、電気的に書き換え可能な不揮発性メモリ、およびディスク媒体等の記憶媒体を備える。記憶装置４４には、操舵制御プログラム４４ａが記憶されている。操舵制御装置４０は、記憶装置４４に記憶された操舵制御プログラム４４ａをＰＵ４２が実行することにより制御量を制御する。
　操舵制御装置４０は、ＡＤＡＳＥＣＵ７０と通信可能とされている。ＡＤＡＳＥＣＵ７０は、車両の外部の物体に基づき車両の操舵をアシストする処理を実行する。ＡＤＡＳＥＣＵ７０は、カメラ８０によって撮影された車両の前方の画像を示す画像データＤｏを取得することによって、車両の外部の物体の情報を取得する。ここで、車両の外部の物体は、前方に位置する車両やガードレール等、走行路面よりも上に存在する物体に限らず、白線等を含む。ＡＤＡＳＥＣＵ７０は、ユーザインターフェース８２に対する入力操作によって指示される操舵アシストの要否に応じてアシスト処理を実行するか否かを判定する。
　ＡＤＡＳＥＣＵ７０は、ＰＵ７２および記憶装置７４を備えている。ＰＵ７２は、記憶装置７４に記憶されたアシストプログラム７４ａをＰＵ７２が実行することによって、操舵をアシストする処理を実行する。
　「操舵制御装置４０が実行する処理」
　図２に、操舵制御装置４０が実行する処理を示す。図２に示す処理は、操舵制御プログラム４４ａをＰＵ４２がたとえば所定周期で実行することによって実現される。
　目標操舵トルク設定処理Ｍ１０は、軸力Ｔａｆに基づき、操舵トルクＴｈの目標値である目標操舵トルクＴｈ＊を算出する処理である。軸力Ｔａｆは、転舵シャフト１６に加わる力である。ただし、軸力Ｔａｆは、伝達軸１４のトルクに換算された量である。なお、目標操舵トルク設定処理Ｍ１０は、軸力Ｔａｆが同一であっても、車速Ｖに応じて目標操舵トルクＴｈ＊を異なる値に設定する処理を含む。これは、車速Ｖに応じた最適な操舵感を運転者に抱かせることを狙った設定である。
　操舵操作量算出処理Ｍ１２は、操舵トルクＴｈが制御量である制御の操作量である操舵操作量Ｔｓ＊を算出する処理である。操舵操作量算出処理Ｍ１２は、操舵トルクＴｈが制御量であって且つ目標操舵トルクＴｈ＊が制御量の目標値であるフィードバック制御の操作量を算出する処理を含むことによって、同操作量に応じて操舵操作量Ｔｓ＊を算出する処理である。操舵操作量算出処理Ｍ１２は、さらに、目標操舵トルクＴｈ＊が制御量の目標値である開ループ制御の操作量を算出する処理を含むことによって、同操作量に応じて操舵操作量Ｔｓ＊を算出する処理であってもよい。フィードバック制御のための操作量は、たとえば操舵トルクＴｈおよび目標操舵トルクＴｈ＊の符号がともに正の場合、操舵トルクＴｈが目標操舵トルクＴｈ＊よりも大きい場合に、アシストモータ３０に対する要求トルクの絶対値を増加させるための量となる。なお、操舵操作量Ｔｓ＊は、一例として、伝達軸１４に加わるトルクに換算された量となっている。
　軸力算出処理Ｍ１４は、操舵操作量Ｔｓ＊に操舵トルクＴｈを加算することによって、軸力Ｔａｆを算出する処理である。なお、操舵トルクＴｈは、伝達軸１４に加わるトルクのため、本実施形態において軸力Ｔａｆは、転舵シャフト１６の軸方向に加わる力を、伝達軸１４に加わるトルクに換算した値となっている。
　規範モデル演算処理Ｍ１６は、軸力Ｔａｆが入力であって且つ、転舵相当角θｐの目標値である目標転舵相当角θｐ０＊が出力である処理である。詳しくは、規範モデル演算処理Ｍ１６は、以下の式（ｃ１）にて表現されるモデル式における転舵相当角θｐを目標転舵相当角θｐ０＊に置換した式を用いて目標転舵相当角θｐ０＊を出力する処理である。
　Ｔａｆ＝Ｋ・θｐ＋Ｃ・θｐ’＋Ｊ・θｐ’’　…（ｃ１）
　上記の式（ｃ１）にて表現されるモデルは、軸力Ｔａｆと等しい量のトルクが伝達軸１４に入力された場合に転舵相当角θｐが示す値をモデル化したものである。転舵相当角θｐは、転舵輪２０の転舵角を示す変数である。転舵相当角θｐは、転舵角と正の相関を有する。転舵相当角θｐは、たとえば伝達軸１４の回転角度であってもよい。
　上記の式（ｃ１）において、粘性係数Ｃは、操舵装置１０の摩擦等をモデル化したものである。また、慣性係数Ｊは、操舵装置１０の慣性をモデル化したものである。また、弾性係数Ｋは、操舵装置１０が搭載される車両のサスペンションやホイールアライメント等の仕様をモデル化したものである。このモデルは、実際の操舵装置１０や操舵装置１０が搭載される車両を正確に表現したモデルである必要はない。このモデルは、入力に対する転舵角の挙動を理想的な挙動とするために設計された規範モデルであってよい。規範モデルを採用する場合、規範モデルの設計によって、操舵フィーリングの調整が可能となる。
　調停処理Ｍ１８は、目標転舵相当角θｐ０＊と、アシスト補正量Δθｐとが入力であって、且つ、目標転舵相当角θｐａ＊を出力する処理である。アシスト補正量Δθｐは、ＡＤＡＳＥＣＵ７０により操舵のアシスト処理が実行されている場合にＡＤＡＳＥＣＵ７０から出力される目標転舵相当角θｐ０＊の補正量である。アシスト処理は、たとえば、車両が車線を逸脱することを防ぐための処理であってもよい。その場合、アシスト補正量Δθｐは、車線の逸脱を防ぐ目的で目標転舵相当角θｐ０＊を微修正するための量である。
　詳しくは、調停処理Ｍ１８は、ゲイン乗算処理Ｍ１８ａおよび加算処理Ｍ１８ｂを含む。ゲイン乗算処理Ｍ１８ａは、アシスト補正量ΔθｐにゲインＧを乗算した値を出力する処理である。加算処理Ｍ１８ｂは、目標転舵相当角θｐ０＊にゲインＧを乗算した値を目標転舵相当角θｐａ＊に代入する処理である。ＰＵ７２は、アシスト処理が開始される場合、ゲインＧを「０」から「１」に向けて漸増させる。また、ＰＵ７２は、アシスト処理が終了される場合、ゲインＧを「１」から「０」に向けて漸減させる。
　目標ヨーレート設定処理Ｍ２０は、目標転舵相当角θｐａ＊および車速Ｖが入力であって且つ目標ヨーレートｙｒ＊が出力である処理である。目標ヨーレートｙｒ＊は、平坦な路面を気流の影響を受けずに、転舵角が目標転舵相当角θｐａ＊であって車速Ｖで走行する場合に想定されるヨーレートｙｒである。
　ＰＵ４２は、目標ヨーレートｙｒ＊の符号を、目標転舵相当角θｐａ＊の符号と一致させる。ＰＵ４２は、車速Ｖが大きい場合の目標ヨーレートｙｒ＊の絶対値が車速Ｖが小さい場合の目標ヨーレートｙｒ＊の絶対値以上となる条件で、車速Ｖに応じて目標ヨーレートｙｒ＊を変更する。ＰＵ４２は、目標転舵相当角θｐａ＊の絶対値が大きい場合の目標ヨーレートｙｒ＊の絶対値が、目標転舵相当角θｐａ＊の絶対値が小さい場合の目標ヨーレートｙｒ＊の絶対値以上となる条件で、目標転舵相当角θｐａ＊に応じて目標ヨーレートｙｒ＊を変更する。
　なお、「Ａが大きい場合のＢをＡが小さい場合のＢ以上にする条件を満たしつつＡに応じてＢを変更する」との記載において、Ａが大きい場合とＡが小さい場合とは、両者を比較した場合の相対的な大小関係を意味する。たとえば、「Ａが大きい場合」は、「Ａが第１の値」である場合に対応し、「Ａが小さい場合」は、「Ａが第１の値よりも小さい第２の値である場合」に対応する。また、上記記載は、第１の値と第２の値との設定によっては、Ａが第１の値である場合のＢが、Ａが第２の値である場合のＢよりも大きくなることがあることを意味する。
　目標ヨーレート設定処理Ｍ２０は、一例として、記憶装置４４にマップデータが記憶された状態において、ＰＵ４２によって目標ヨーレートｙｒ＊をマップ演算する処理であってもよい。マップデータは、目標転舵相当角θｐａ＊および車速Ｖが入力変数であって且つ、目標ヨーレートｙｒ＊が出力変数であるデータである。
　なお、マップデータとは、入力変数の離散的な値と、入力変数の値のそれぞれに対応する出力変数の値と、の組データである。また、マップ演算は、入力変数の値がマップデータの入力変数の値のいずれかに一致する場合、対応するマップデータの出力変数の値を演算結果とする処理とすればよい。また、マップ演算は、入力変数の値がマップデータの入力変数の値のいずれにも一致しない場合、マップデータに含まれる複数の出力変数の値の補間によって得られる値を演算結果とする処理とすればよい。また、これに代えて、マップ演算は、入力変数の値がマップデータの入力変数の値のいずれにも一致しない場合、マップデータに含まれる複数の入力変数の値のうちの最も近い値に対応するマップデータの出力変数の値を演算結果とする処理としてもよい。
　偏差算出処理Ｍ２２は、目標ヨーレートｙｒ＊とヨーレートｙｒとの偏差を算出する処理である。
　ヨーレートフィードバック処理Ｍ２４は、偏差算出処理Ｍ２２の出力値が入力であって且つ、ヨーレート補正量Δθｃが出力である処理である。ヨーレート補正量Δθｃは、ヨーレートｙｒが制御量であって目標ヨーレートｙｒ＊が制御量の目標値であるフィードバック制御の操作量である。ヨーレート補正量Δθｃは、偏差算出処理Ｍ２２の出力値に応じた比例要素の出力値であってもよい。また、ヨーレート補正量Δθｃは、偏差算出処理Ｍ２２の出力値に応じた比例要素の出力値と積分要素の出力値との和であってもよい。また、ヨーレート補正量Δθｃは、偏差算出処理Ｍ２２の出力値に応じた比例要素の出力値と積分要素の出力値と微分要素の出力値との和であってもよい。また、ヨーレート補正量Δθｃは、偏差算出処理Ｍ２２の出力値に応じた比例要素の出力値と微分要素の出力値との和であってもよい。ただし、ヨーレート補正量Δθｃを算出するためのフィードバック制御は、古典制御に限らない。
　目標転舵相当角設定処理Ｍ２６は、目標転舵相当角θｐａ＊にヨーレート補正量Δθｃを加算した値を目標転舵相当角θｐ＊に代入する処理である。
　舵角算出処理Ｍ３０は、アシストモータ３０の回転角度θａが入力であって且つ、転舵相当角θｐが出力である処理である。舵角算出処理Ｍ３０は、回転角度θａを積算する処理を含む。この積算処理において、車両が直進するときの転舵相当角が「０」に設定されている。
　角度操作量算出処理Ｍ３２は、転舵相当角θｐおよび目標転舵相当角θｐ＊が入力であって且つアシストトルクＴａ＊が出力である処理である。アシストトルクＴａ＊は、転舵相当角θｐが制御量である制御の操作量である。角度操作量算出処理Ｍ３２は、転舵相当角θｐが制御量であって且つ目標転舵相当角θｐ＊が制御量の目標値であるフィードバック制御の操作量を算出する処理を含むことによって、同操作量に応じてアシストトルクＴａ＊を算出する処理である。角度操作量算出処理Ｍ３２は、さらに、目標転舵相当角θｐ＊が制御量の目標値である開ループ制御の操作量を算出する処理を含むことによって、同操作量に応じてアシストトルクＴａ＊を算出する処理であってもよい。
　アシスト操作処理Ｍ３４は、アシストトルクＴａ＊に応じてアシストモータ３０のトルクを制御すべく、インバータ３２に操作信号ＭＳを出力する処理である。なお、操作信号ＭＳは、実際には、インバータ３２の各レッグの各アームの操作信号となる。
　＜本実施形態の作用および効果＞
　操舵制御装置４０のＰＵ４２は、伝達軸１４に入力される操舵トルクＴｈに応じて目標転舵相当角θｐ０＊を算出する。ＡＤＡＳＥＣＵ７０のＰＵ７２は、画像データＤｏに応じて操舵をアシストするためのアシスト補正量Δθｐを算出する。ＰＵ４２は、目標転舵相当角θｐ０＊をアシスト補正量Δθｐで補正した値である目標転舵相当角θｐａ＊に基づき、目標ヨーレートｙｒ＊を設定する。ＰＵ４２は、ヨーレートｙｒを目標ヨーレートｙｒ＊に近づけるための操作量であるヨーレート補正量Δθｃによって目標転舵相当角θｐａ＊を補正することによって、最終的な目標転舵相当角θｐ＊を設定する。そして、ＰＵ４２は、転舵相当角θｐを目標転舵相当角θｐ＊に近づけるように制御する。
　ここで、目標転舵相当角θｐ＊は、目標転舵相当角θｐａ＊がヨーレート補正量Δθｃによって補正された値である。ヨーレート補正量Δθｃは、ヨーレートｙｒを目標ヨーレートｙｒ＊に近づけるための操作量である。そして、目標ヨーレートｙｒ＊は、平坦な路面を気流等の影響を受けずに、目標転舵相当角θｐａ＊と車速Ｖとを満たす走行条件で走行した場合に実現されると想定されるヨーレートである。したがって、ヨーレートｙｒが目標ヨーレートｙｒ＊からずれる要因は、車両に吹き付ける横風や、路面の勾配および路面の段差等の路面に起因した外乱、さらには車両の経年劣化等である。
　ＡＤＡＳＥＣＵ７０によって出力されたアシスト補正量Δθｐは、それら横風や路面に起因した外乱、車両の経年劣化等を想定していない。そのため、例えばアシスト補正量Δθｐが車線の逸脱を抑制するために算出されたとしても、ヨーレート補正量Δθｃを採用しない場合には、横風等の影響で車線を逸脱することが懸念される。
　これに対し、ＰＵ４２は、ヨーレート補正量Δθｃを採用することにより、狙いとする操舵を実現できる。
　特に、ＰＵ４２は、目標ヨーレート設定処理Ｍ２０に、調停処理Ｍ１８が出力する目標転舵相当角θｐａ＊を入力した。換言すれば、ＰＵ４２は、ヨーレート補正量Δθｃによる補正を除き、目標転舵相当角θｐ＊を算出するための最下流の変数の値に応じて、目標ヨーレートｙｒ＊を設定した。そのため、目標ヨーレート設定処理Ｍ２０に、目標転舵相当角θｐ０＊等のより上流の変数値を代入する場合と比較して、目標ヨーレートｙｒ＊を、意図する操舵を実現するうえでより適切な値とすることができる。
　以上説明した本実施形態によれば、さらに以下の作用および効果が得られる。
　（１－１）本実施形態では、ヨーレートｙｒが制御量であるフィードバック制御の操作量が、目標転舵相当角θｐａ＊を補正するための補正量として採用される。これにより、ヨーレートｙｒが制御量であるフィードバック制御を転舵相当角θｐに迅速に反映させることができる。
　＜第２実施形態＞
　以下、第２の実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
　「前提構成」
　図３に、本実施形態にかかる操舵制御システムの構成を示す。なお、図３において、図１に示した部材に対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。
　図３に示すように、操舵装置１０において、伝達軸１４は、ステアリングホイール１２に連結された入力軸１４ａと、転舵シャフト１６と係合する出力軸１４ｂとに分離されている。なお、本実施形態において出力軸１４ｂは実際には不要である。ただし、下記の説明の便宜上、出力軸１４ｂを設けている。
　入力軸１４ａには、反力モータ９０が設けられている。反力モータ９０は、ステアリングホイール１２に、運転者が入力するトルクとは逆方向のトルクである反力を付与するためのモータである。反力モータ９０は、一例として、３相のブラシレスモータである。なお、反力モータ９０の端子には、インバータ９２の出力電圧が印加される。
　転舵シャフト１６には、駆動軸３４を介して、転舵モータ１００のトルクが付与される。転舵モータ１００は、一例として、３相のブラシレスモータである。なお、転舵モータ１００の端子には、インバータ１０２の出力電圧が印加される。
　操舵制御装置４０は、操舵装置１０を制御対象とする。操舵制御装置４０は、制御対象の制御量である反力を制御すべく、インバータ９２を操作する。また、操舵制御装置４０は、制御対象の制御量である転舵輪２０の転舵角を制御すべく、インバータ１０２を操作する。
　操舵制御装置４０は、制御量である反力の制御のために、回転角センサ１１０によって検出される、反力モータ９０の回転角度θｓを参照する。また、操舵制御装置４０は、反力の制御のために、反力モータ９０に流れる電流ｉｕｓ，ｉｖｓ，ｉｗｓを参照する。また、操舵制御装置４０は、制御量である転舵角を制御するために、回転角センサ１１２によって検出される転舵モータ１００の回転角度θｔを参照する。また、操舵制御装置４０は、転舵角を制御するために、転舵モータ１００を流れる電流ｉｕｔ，ｉｖｔ，ｉｗｔを参照する。
　「操舵制御装置４０が実行する処理」
　図４に、操舵制御装置４０が実行する処理を示す。換言すれば、図４は、ステアリングホイール１２の動力の転舵輪２０への伝達が遮断された状態において操舵制御装置４０が実行する処理を示す。なお、図４において、図２に示した処理に対応する処理については、便宜上、同一の符号を付している。
　図４に示すように、規範モデル演算処理Ｍ１６は、目標転舵相当角θｐ０＊に代えて、目標操舵角θｈ＊を出力する処理である。
　操舵角算出処理Ｍ４０は、回転角度θｓが入力であって且つ操舵角θｈが出力である処理である。操舵角算出処理Ｍ４０は、回転角度θｓを積算する処理を含む。なお、この積算処理において、中立位置において操舵角θｈがゼロに設定されている。
　目標反力トルク算出処理Ｍ４２は、操舵角θｈおよび目標操舵角θｈ＊が入力であって且つ目標反力トルクＴｒ＊が出力である処理である。目標反力トルク算出処理Ｍ４２は、操舵角θｈが制御量であって且つ目標操舵角θｈ＊が制御量の目標値であるフィードバック制御の操作量を算出する処理を含むことによって、同操作量に応じて目標反力トルクＴｒ＊を算出する処理である。目標反力トルク算出処理Ｍ４２は、さらに、目標操舵トルクＴｈ＊が制御量の目標値である開ループ制御の操作量を算出する処理を含むことによって、同操作量に応じて目標反力トルクＴｒ＊を算出する処理であってもよい。
　操舵用操作信号生成処理Ｍ４４は、目標反力トルクＴｒ＊が入力されることによって、インバータ９２を操作する処理である。操舵用操作信号生成処理Ｍ４４は、反力モータ９０のトルクが制御量であって且つ目標反力トルクＴｒ＊が制御量の目標値である制御の操作量を算出する処理を含む。操作量の算出には、回転角度θｓおよび電流ｉｕｓ，ｉｖｓ，ｉｗｓが参照される。また、操舵用操作信号生成処理Ｍ４４は、同操作量に応じてインバータ９２を操作する処理を含む。図４には、インバータ９２の操作信号ＭＳｓを記載した。なお、実際には、操作信号ＭＳｓは、インバータ９２の各スイッチング素子に対する各別の操作信号である。
　目標転舵相当角算出処理Ｍ５０は、操舵角θｈおよび車速Ｖが入力であって且つ目標転舵相当角θｐ０＊が出力である処理である。ＰＵ４２は、操舵角θｈの絶対値が大きい場合の目標転舵相当角θｐ０＊の絶対値が、操舵角θｈの絶対値が小さい場合の目標転舵相当角θｐ０＊の絶対値以上となる条件で、操舵角θｈに応じて目標転舵相当角θｐ０＊を変更する。
　舵角算出処理Ｍ３０は、回転角度θａに代えて転舵モータ１００の回転角度θｔが入力であって且つ、転舵相当角θｐが出力である処理である。
　角度操作量算出処理Ｍ３２は、転舵相当角θｐおよび目標転舵相当角θｐ＊が入力であって且つアシストトルクＴａ＊に代えて目標転舵トルクＴｔ＊が出力である処理である。
　転舵用操作信号生成処理Ｍ３４ａは、目標転舵トルクＴｔ＊が入力されることによって、インバータ１０２を操作する処理である。転舵用操作信号生成処理Ｍ３４ａは、転舵モータ１００のトルクが制御量であって且つ目標転舵トルクＴｔ＊が転舵モータ１００のトルクに換算された値が制御量の目標値である制御の操作量を算出する処理であってもよい。操作量の算出には、回転角度θｔおよび電流ｉｕｔ，ｉｖｔ，ｉｗｔが参照される。また、転舵用操作信号生成処理Ｍ３４ａは、同操作量に応じてインバータ１０２を操作する処理を含む。図５には、インバータ１０２の操作信号ＭＳｔを記載した。なお、実際には、操作信号ＭＳｔは、インバータ１０２の各スイッチング素子に対する各別の操作信号である。
　＜第２の実施形態の作用および効果＞
　ＰＵ４２は、操舵角θｈに応じて目標転舵相当角θｐ０＊を算出する。ＡＤＡＳＥＣＵ７０のＰＵ７２は、画像データＤｏに応じて操舵をアシストするためのアシスト補正量Δθｐを算出する。ＰＵ４２は、目標転舵相当角θｐ０＊をアシスト補正量Δθｐで補正した値である目標転舵相当角θｐａ＊に基づき、目標ヨーレートｙｒ＊を設定する。ＰＵ４２は、ヨーレートｙｒを目標ヨーレートｙｒ＊に近づけるための操作量であるヨーレート補正量Δθｃによって目標転舵相当角θｐａ＊を補正することによって、最終的な目標転舵相当角θｐ＊を設定する。そして、ＰＵ４２は、転舵輪２０の転舵角を目標転舵相当角θｐ＊に近づけるように制御する。
　したがって、本実施形態によれば、上記第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。
　＜第３実施形態＞
　以下、第３の実施形態について、第２の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
　図５に、操舵制御装置４０が実行する処理を示す。換言すれば、図５は、ステアリングホイール１２の動力の転舵輪２０への伝達が遮断された状態において操舵制御装置４０が実行する処理を示す。なお、図５において、図４に示した処理に対応する処理については、便宜上、同一の符号を付している。
　本実施形態では、調停処理Ｍ１８の出力が、ヨーレートフィードバック処理Ｍ２４および角度操作量算出処理Ｍ３２の入力である目標転舵相当角θｐ＊である。そして、ヨーレートフィードバック処理Ｍ２４が出力するヨーレート補正量ΔＴａｆは、軸力Ｔａｆの補正量である。すなわち、軸力算出処理Ｍ１４は、操舵操作量Ｔｓ＊に操舵トルクＴｈを加算した値を、軸力Ｔａｆ０に代入する処理である。軸力補正処理Ｍ６０は、軸力Ｔａｆ０にヨーレート補正量ΔＴａｆを加算した値を、目標操舵トルク設定処理Ｍ１０および規範モデル演算処理Ｍ１６の入力である軸力Ｔａｆに代入する処理である。
　これにより、目標操舵角θｈ＊には、ヨーレートｙｒが制御量であるフィードバック制御の操作量が反映される。これにより、ＰＵ４２は、反力モータ９０のトルクを、ヨーレートｙｒを目標ヨーレートｙｒ＊に近づけるうえで適切な操舵角θｈとなるように制御する。一方、ＰＵ４２は、操舵角θｈに応じて目標転舵相当角θｐ０＊を設定する。そのため、目標転舵相当角θｐ＊には、ヨーレートｙｒが制御量であるフィードバック制御の操作量が反映される。
　＜その他の実施形態＞
　なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態および以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
　「入力依存変数算出処理について」
　・図２に例示した処理では、操舵トルクＴｈが制御量であるフィードバック制御を利用して、入力依存変数としての目標転舵相当角θｐ０＊を算出したが、これに限らない。たとえば、操舵トルクＴｈが制御量である開ループ制御の操作量のみから入力依存変数としての目標転舵相当角θｐ０＊を算出してもよい。
　・図４および図５に例示した処理では、運転者による操舵の意思を示す操舵角θｈおよび車速Ｖに応じて、入力依存変数としての目標転舵相当角θｐ０＊を算出したが、これに限らない。たとえば、目標操舵角θｈ＊および車速Ｖに応じて入力依存変数としての目標転舵相当角θｐ０＊を算出してもよい。この場合、運転者による操舵の意思は、操舵トルクＴｈによって表現されている。そして、操舵トルクＴｈが入力であって且つ目標操舵角θｈ＊が出力である処理によって、目標操舵角θｈ＊が算出されている。そのため、目標操舵角θｈ＊および車速Ｖが入力であって且つ目標転舵相当角θｐ０＊が出力である処理によって算出される目標転舵相当角θｐ０＊は、入力依存変数である。
　「協調処理について」
　・車両の外部の物体の情報に応じて車両の操舵をアシストする処理の出力値と、入力依存変数の値と、が入力であって且つ、目標転舵角変数の値が出力である処理としては、上記実施形態において例示した処理に限らない。たとえば、上記処理は、車両の操舵をアシストする処理の出力値と、入力依存変数の値と、の加重平均値を目標転舵角変数に代入する処理であってもよい。
　・協調処理の入力となる外部要求値は、車両の外部の物体の情報に応じて車両の操舵をアシストする処理の出力値に限らない。たとえば、車輪のスリップの検知結果に応じて目標転舵相当角θｐ０＊を補正する補正量であってもよい。
　「操作処理について」
　・操作処理は、転舵相当角θｐが制御量であるフィードバック制御の操作量に応じてアクチュエータを操作する処理に限らない。たとえば目標転舵相当角θｐ＊が制御量の目標値である開ループ制御の操作量のみに応じてアクチュエータを操作する処理であってもよい。
　「目標値設定処理について」
　・目標値設定処理は、目標転舵相当角θｐ＊および車速Ｖが入力であって且つ、目標ヨーレートｙｒ＊が出力である処理に限らない。たとえば車両が前輪および後輪ともに転舵可能である場合、前輪および後輪の双方の転舵相当角の目標値と車速Ｖとが入力変数であってもよい。
　「反映処理について」
　・ヨーレートｙｒが制御量であるフィードバック制御の操作量を反力に反映させることによって、入力依存変数の値を介して操作処理によるアクチュエータの操作に操作量を反映させる処理は、図５に例示した処理に限らない。同処理は、たとえば、ヨーレートｙｒが制御量であるフィードバック制御の操作量によって、規範モデル演算処理Ｍ１６の弾性係数Ｋを補正する処理であってもよい。また、同処理は、たとえば、ヨーレートｙｒが制御量であるフィードバック制御の操作量によって、目標操舵角θｈ＊を補正する処理であってもよい。
　「ＡＤＡＳＥＣＵ７０について」
　・車両の外部の物体の情報を含んだデータは、画像データに限らない。たとえば、ＬＩＤＡＲによって互いに異なる方向に照射されたレーザ光の反射光に応じて生成される点群データであってもよい。点群データは、レーザ光を反射した物体とＬＩＤＡＲとの距離と照射方向とを示すデータの集合である。
　「操舵制御装置について」
　・図３に例示した構成において、反力モータ９０を操作する装置と、転舵モータ１００を操作する装置と、を別体としてもよい。
　・ＡＤＡＳＥＣＵ７０と操舵制御装置４０とを一体的に構成してもよい。
　・操舵制御装置としては、ＰＵ４２と記憶装置４４とを備えて、ソフトウェア処理を実行するものに限らない。たとえば、上記実施形態において実行される処理の少なくとも一部を実行するたとえばＡＳＩＣ等の専用のハードウェア回路を備えてもよい。すなわち、操舵制御装置は、以下の（ａ）～（ｃ）のいずれかの構成を備える処理回路を含んでいてもよい。
　（ａ）上記処理の全てを、プログラムに従って実行する処理装置と、プログラムを記憶する記憶装置等のプログラム格納装置とを備える処理回路。
　（ｂ）上記処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置およびプログラム格納装置と、残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備える処理回路。
　（ｃ）上記処理の全てを実行する専用のハードウェア回路を備える処理回路。
　ここで、処理装置およびプログラム格納装置を備えたソフトウェア実行装置は、複数であってもよい。また、専用のハードウェア回路は複数であってもよい。
　「操舵制御方法について」
　・上述した各種制御を実行する主体は、車両に取り付けられた操舵制御装置に限らない。たとえば、上述した処理の一部を運転者の携帯端末が実行してもよい。
　「入力部について」
　・運転者が操舵の意思を入力する入力部は、ステアリングホイール１２に限らない。たとえば、ジョイスティックであってもよい。
　「動力伝達の遮断状態について」
　・操舵トルクが入力される入力部と転舵輪２０との動力伝達の遮断状態を実現する構成は、図４に例示した構成に限らない。たとえば、入力軸１４ａと出力軸１４ｂとの間にクラッチを設けてもよい。
　「操舵装置について」
　・転舵輪２０を転舵させるアクチュエータとして、たとえば、転舵シャフト１６の同軸上にアシストモータ３０または転舵モータ１００を配置するものを採用してもよい。またたとえば、ボールねじ機構を用いたベルト式減速機を介してアシストモータ３０または転舵モータ１００の動力を転舵シャフト１６に伝達するものを採用してもよい。
　・操舵角と転舵角との関係を変更可能な操舵装置としては、図３に例示したように、ステアリングホイール１２と転舵輪２０との間の動力の伝達を遮断された操舵装置に限らない。たとえば、ステアリングホイール１２と転舵輪２０との間の動力伝達を可能とするギアを、可変ギアとすることによって、操舵角と転舵角との関係を変更可能な操舵装置を構成してもよい。

Claims (5)

  1. 　入力依存変数算出処理、調停処理、操作処理、目標値設定処理、および反映処理を実行するように構成され、
    　前記入力依存変数算出処理は、運転者による入力部の操作によって示される操舵の意思に応じて入力依存変数の値を算出する処理であり、
    　前記入力依存変数は、前記操舵の意思に応じた車両の転舵輪の転舵角を示す変数であり、
    　前記調停処理は、前記入力依存変数の値と、外部要求値とが入力であって且つ、目標転舵角変数の値が出力である処理であり、
    　前記目標転舵角変数は、前記転舵角の目標値であり、
    　前記外部要求値は、前記操舵の意思とは独立に転舵角についての要求値を示す変数であり、
    　前記操作処理は、前記目標転舵角変数の値が入力であって且つアクチュエータを操作する処理であり、
    　前記アクチュエータは、前記転舵輪を転舵させる動力を前記転舵輪に付与するように構成されており、
    　前記目標値設定処理は、前記調停処理が出力する前記目標転舵角変数の値が入力であって且つ目標ヨーレートが出力である処理であり、
    　前記反映処理は、ヨーレートが制御量であって且つ前記目標ヨーレートが前記制御量の目標値であるフィードバック制御の操作量を前記操作処理による前記転舵角の操作に反映させる処理であって且つ、少なくとも前記入力依存変数の値に前記外部要求値が重畳された値が前記調停処理が出力する前記目標転舵角変数に代入されているときに実行される処理である操舵制御装置。
  2. 　前記反映処理は、前記操作量によって補正された前記目標転舵角変数の値を前記操作処理に入力する処理である請求項１記載の操舵制御装置。
  3. 　前記転舵輪と前記入力部との動力伝達が遮断された状態で、前記入力依存変数算出処理、前記調停処理、前記操作処理、前記目標値設定処理、前記反映処理、および反力設定処理を実行するように構成され、
    　前記反力設定処理は、前記運転者による前記入力部の操作に抗する力である反力を設定する処理であり、
    　前記反映処理は、前記操作量を前記反力に反映させることによって、前記入力依存変数の値を介して前記操作処理による前記転舵角の操作に前記操作量を反映させる処理を含む請求項１記載の操舵制御装置。
  4. 　前記外部要求値は、前記車両の外部の情報に応じて前記車両の操舵をアシストする処理の出力値である請求項１記載の操舵制御装置。
  5. 　入力依存変数算出処理、調停処理、操作処理、目標値設定処理、および反映処理を実行する工程を有し、
    　前記入力依存変数算出処理は、運転者による入力部の操作によって示される操舵の意思に応じて入力依存変数の値を算出する処理であり、
    　前記入力依存変数は、前記操舵の意思に応じた車両の転舵輪の転舵角を示す変数であり、
    　前記調停処理は、前記入力依存変数の値と、外部要求値とが入力であって且つ、目標転舵角変数の値が出力である処理であり、
    　前記目標転舵角変数は、前記転舵角の目標値であり、
    　前記外部要求値は、前記操舵の意思とは独立に転舵角についての要求値を示す変数であり、
    　前記操作処理は、前記目標転舵角変数の値が入力であって且つアクチュエータを操作する処理であり、
    　前記アクチュエータは、前記転舵輪を転舵させる動力を前記転舵輪に付与するように構成されており、
    　前記目標値設定処理は、前記調停処理が出力する前記目標転舵角変数の値が入力であって且つ目標ヨーレートが出力である処理であり、
    　前記反映処理は、ヨーレートが制御量であって且つ前記目標ヨーレートが前記制御量の目標値であるフィードバック制御の操作量を前記操作処理による前記転舵角の操作に反映させる処理であって且つ、少なくとも前記入力依存変数の値に前記外部要求値が重畳された値が前記調停処理が出力する前記目標転舵角変数に代入されているときに実行される処理である操舵制御方法。
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