JP2005221284A - Method for controlling angular velocity or angle sensor for automobile - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車用角速度または自動車用角度センサの制御方法に関する。 The present invention relates to a method for controlling an automobile angular velocity or an automobile angle sensor.
近年の自動車には、ビークルダイナミックスシステム（路面状態に応じて自動車を安全に走行させるシステム）、アクティブサスペンションシステム、アクティブ後輪操舵システム、ロールオーバー検出システムなど走行の安全性を高めるためのシステムが多く採用されている。これらのシステムは、車体に取り付けられた角速度センサ、加速度センサなどの測定データに基づいて自動車の動作を制御することとしている。 In recent automobiles, there are systems for improving driving safety, such as vehicle dynamics systems (systems that safely drive cars according to road surface conditions), active suspension systems, active rear wheel steering systems, and rollover detection systems. Many have been adopted. These systems control the operation of an automobile based on measurement data such as an angular velocity sensor and an acceleration sensor attached to a vehicle body.
角速度センサとしてはジャイロが用いられる。従来、例えば、特許文献１に示されるように、ビークルダイナミクスシステムにおいては、他のセンサ（例えば、車速センサ、ステアリングの舵角センサ等）を併用することによりフェールセーフ構築されており、角速度センサは垂直軸（Ｚ軸）周りの角速度の検知ができればよいこととされていた。このため、自動車用角速度センサとしては、１つのジャイロをその測定軸がＺ軸と平行になるように車体に設置したものが用いられてきた。 A gyro is used as the angular velocity sensor. Conventionally, for example, as shown in Patent Document 1, in a vehicle dynamics system, a fail-safe structure is constructed by using other sensors (for example, a vehicle speed sensor, a steering angle sensor for steering, etc.). It was supposed that the angular velocity around the vertical axis (Z axis) could be detected. For this reason, an angular velocity sensor for automobiles has been used in which one gyro is installed on the vehicle body so that its measurement axis is parallel to the Z axis.
しかし、最近では、より高い精度と信頼性をもって自動車の走行状態を検知し、上述の車両制御システムにフィードバックすることが求められてきている。このため、垂直軸（Ｚ軸）と平行方向の角速度だけでなく、ＸＹＺ直交３軸座標系の３軸それぞれの角速度も検知できる角速度センサへの要請が強くなっている。また、角速度ではなく、角度も出力するセンサ、または角速度および角度を出力するセンサも求められている。 However, recently, it has been demanded to detect the driving state of an automobile with higher accuracy and reliability and feed it back to the above-described vehicle control system. For this reason, there is a strong demand for an angular velocity sensor that can detect not only the angular velocity in the direction parallel to the vertical axis (Z axis) but also each of the three axes of the XYZ orthogonal triaxial coordinate system. There is also a need for a sensor that outputs not an angular velocity but an angle, or a sensor that outputs an angular velocity and an angle.
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、ＸＹＺ直交３軸座標系の３軸それぞれの角速度および角度も検知できる自動車用角速度または自動車用角度センサの制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problem, and provides a method for controlling an automotive angular velocity or an automotive angular sensor that can also detect angular velocities and angles of three axes of an XYZ orthogonal triaxial coordinate system. With the goal.
本発明は、下記（Ａ）の自動車用角速度または自動車用角度センサの制御方法を要旨とする。 The gist of the present invention is the following (A) automotive angular velocity or automotive angle sensor control method.
（Ａ）直交するＸ軸とＹ軸を含む水平平面とこの平面に垂直なＺ軸からなる直交３軸座標系において、下記の(a)および(b)の条件を満足する４つのジャイロから構成される自動車用角速度または自動車用角度センサの制御方法であって、それぞれのジャイロで角速度ω1、ω2、ω3およびω4を測定し、ローパスフィルタにより高周波数のノイズ成分を除去した値を比較してジャイロの故障の有無を判断し、故障と判断されたジャイロがある場合には下記の(1)〜(3)式のそれぞれにおいて２つの解のうちから故障と判断されたジャイロの測定値を含まない方の解を選択して角速度として出力し、故障と判断されたジャイロがない場合には下記の(4)〜(6)式のそれぞれにおける解を角速度として出力することを特徴とする自動車用角速度または自動車用角度センサの制御方法。
(a)上記４つのジャイロの測定軸と水平平面とがなす角度をθ1、θ2、θ3およびθ4（但し、θ1、θ2、θ3およびθ4はいずれも90°未満）とするとき、これらの角度θ1、θ2、θ3およびθ4が相互に等しいこと、
(b)上記４つのジャイロのうちの１つのジャイロの測定軸を水平平面に投射した投射像とＸ軸とがなす角度をαとするとき、他の３つのジャイロの測定軸を水平平面に投射した投射像とＸ軸とがなす角度がそれぞれ180°−α、180°＋αおよび360°−αであること
Ωx＝（ω1−ω2）／（２cosαcosθ）または（ω4−ω3）／（２cosαcosθ）(1)
Ωy＝（ω2−ω3）／（２sinαcosθ）または（ω1−ω4）／（２sinαcosθ）(2)
Ωz＝（ω1＋ω3）／（２sinθ）または（ω2＋ω4）／（２sinθ）(3)
Ωx＝（ω1−ω2−ω3＋ω4）／（４cosαcosθ） (4)
Ωy＝（ω1＋ω2−ω3−ω4）／（４sinαcosθ） (5)
Ωz＝（ω1＋ω2＋ω3＋ω4）／（４sinθ） (6)
(A) In an orthogonal triaxial coordinate system consisting of a horizontal plane including orthogonal X and Y axes and a Z axis perpendicular to this plane, the system is composed of four gyros satisfying the following conditions (a) and (b): A method for controlling an angular velocity for automobiles or an angle sensor for automobiles, which measures angular velocities ω 1 , ω 2 , ω 3 and ω 4 with respective gyros, and obtains a value obtained by removing high-frequency noise components with a low-pass filter. If there is a gyro that has been determined to be faulty by comparison, and there is a gyro that has been determined to be faulty, measurement of the gyro that has been determined to be faulty from the two solutions in each of the following equations (1) to (3) Select the solution that does not include the value and output it as an angular velocity.If there is no gyro determined to be faulty, the solution in each of the following equations (4) to (6) is output as the angular velocity. Car angular speed or car Method of controlling the degree sensor.
(a) The angles formed by the measurement axes of the four gyros and the horizontal plane are θ 1 , θ 2 , θ 3 and θ 4 (however, θ 1 , θ 2 , θ 3 and θ 4 are all less than 90 °) The angles θ 1 , θ 2 , θ 3 and θ 4 are equal to each other,
(b) Projecting the measurement axis of one of the four gyros on the horizontal plane and the angle formed by the X axis and the measurement axis of the other three gyros on the horizontal plane The angle between the projected image and the X axis is 180 ° -α, 180 ° + α, and 360 ° -α, respectively.
Ω x = (ω 1 −ω 2 ) / ( 2 cos α cos θ) or (ω 4 −ω 3 ) / (2 cos α cos θ) (1)
Ω y = (ω 2 −ω 3 ) / (2sinαcosθ) or (ω 1 −ω 4 ) / (2sinαcosθ) (2)
Ω z = (ω 1 + ω 3 ) / ( 2 sin θ) or (ω 2 + ω 4 ) / (2 sin θ) (3)
Ω x = (ω 1 −ω 2 −ω 3 + ω 4 ) / (4cosαcosθ) (4)
Ω y = (ω 1 + ω 2 −ω 3 −ω 4 ) / ( 4 sin αcos θ) (5)
Ω z = (ω 1 + ω 2 + ω 3 + ω 4 ) / (4sinθ) (6)
但し、Ωx、ΩyおよびΩz は、自動車の回転運動についての角速度のＸ軸成分、Ｙ軸成分およびＺ軸成分をそれぞれ意味する。 Here, Ω x , Ω y, and Ω z mean the X-axis component, Y-axis component, and Z-axis component of the angular velocity for the rotational motion of the automobile, respectively.
上記（Ａ）において、上記の角度θ1、θ2、θ3およびθ4は、25°〜55°の範囲で相互に等しいことが望ましく、上記の角度αは35°〜55°の範囲内にあることが望ましい。 In the above (A), the angles θ 1 , θ 2 , θ 3 and θ 4 are preferably equal to each other in the range of 25 ° to 55 °, and the angle α is in the range of 35 ° to 55 °. It is desirable to be in
１．自動車用角速度または自動車用角度センサについて
自動車用角速度センサは、自動車の角速度信号を検知、出力するセンサであり、自動車用角度センサは、検知された角速度信号を積分して得られる角度を出力するセンサである。従って、これらのセンサの検知手段は共通し、その制御方法も共通するので、以下の説明では自動車用角速度センサについて述べる。
1. About the angular velocity sensor for automobiles or the angular sensor for automobiles The angular velocity sensor for automobiles is a sensor that detects and outputs an angular velocity signal of the automobile, and the angular sensor for automobiles outputs a sensor angle that is obtained by integrating the detected angular velocity signal. It is. Therefore, since the detection means of these sensors are common and the control method is also common, the following description will describe an automotive angular velocity sensor.
図１は、本発明に係る自動車用角速度センサの一例を模式的に表した斜視図であり、図２は、その上面図である。 FIG. 1 is a perspective view schematically showing an example of an automotive angular velocity sensor according to the present invention, and FIG. 2 is a top view thereof.
図１および図２に示すように、本発明の制御方法に用いる自動車用角速度センサ１は、４つのジャイロG1、G2、G3およびG4から構成されている。そして、ＸＹＺ直交３軸座標系において、これらのジャイロG1、G2、G3およびG4は、その測定軸と水平平面（ＸＹ平面）とがなす角度をθ1、θ2、θ3およびθ4（但し、θ1、θ2、θ3およびθ4はいずれも90°未満）とするとき、これらの角度θ1、θ2、θ3およびθ4が相互に等しくなるように設置される（以下、これらの角度をθとする）。また、ジャイロG1の測定軸を水平平面に投射した投射像とＸ軸とがなす角度をαとするとき、他の３つのジャイロG2、G3およびG4の測定軸を水平平面に投射した投射像とＸ軸とがなす角度がそれぞれ180°−α、180°＋αおよび360°−αとなるように設置される。この自動車用角速度センサは、このような構成を有するので、Ｚ軸方向の回転の検知だけでなく、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の回転の検知もできる。 As shown in FIGS. 1 and 2, the automotive angular velocity sensor 1 used in the control method of the present invention is composed of four gyros G1, G2, G3 and G4. In the XYZ orthogonal three-axis coordinate system, these gyros G1, G2, G3 and G4 have angles θ 1 , θ 2 , θ 3 and θ 4 (however, the angles formed by the measurement axes and the horizontal plane (XY plane)). , Θ 1 , θ 2 , θ 3 and θ 4 are all less than 90 °), these angles θ 1 , θ 2 , θ 3 and θ 4 are set to be equal to each other (hereinafter, Let these angles be θ). Further, when the angle formed by the X axis and the projected image projected on the horizontal plane of the gyro G1 measurement axis is α, the projected image projected on the horizontal plane of the other three gyroscopes G2, G3, and G4 The angle formed by the X axis is 180 ° −α, 180 ° + α, and 360 ° −α, respectively. Since this automotive angular velocity sensor has such a configuration, it can detect not only rotation in the Z-axis direction but also rotation in the X-axis direction and the Y-axis direction.
各ジャイロG1、G2、G3およびG4の角度αは35°〜55°が望ましく、角度θは25°〜55°が望ましい。その理由は下記のとおりである。 The angle α of each of the gyros G1, G2, G3, and G4 is desirably 35 ° to 55 °, and the angle θ is desirably 25 ° to 55 °. The reason is as follows.
図３および図４は、角度αおよびθと３軸それぞれの角速度誤差（σＸ、σＹおよびσＺ）との関係を示す図であり、図３は、角度θを45°一定に保った状態で角度αを変化させたときの結果であり、図４は、角度αを45°一定に保った状態で角度θを変化させたときの結果である。なお、角速度誤差の許容範囲は、通常のジャイロ単体の角速度誤差と同程度である1.2以下を良好な範囲とする。 3 and 4 are diagrams showing the relationship between the angles α and θ and the angular velocity errors (σ X , σ Y and σ Z ) of each of the three axes, and FIG. 3 maintains the angle θ constant at 45 °. FIG. 4 shows the results when the angle θ is changed in a state where the angle α is kept constant at 45 °. The allowable range of the angular velocity error is a good range of 1.2 or less, which is about the same as the angular velocity error of a normal single gyro.
図３に示すように、Ｚ軸方向の角速度誤差σＺは、角度αの値によって変動しないが、Ｙ軸方向の角速度誤差σＹは、角度αが35°未満では1.2を超え、Ｘ軸方向の角速度誤差σＸは、角度αが55°を超えると1.2を超える。また、図４に示すように、σＺは、角度αが25°未満で1.2を超え、σＸおよびσＹは、角度θが55°を超えると1.2を超える。従って、上記の角度αは35°〜55°が望ましく、角度θは25°〜55°が望ましい。 As shown in FIG. 3, the angular velocity error σ Z in the Z-axis direction does not vary depending on the value of the angle α, but the angular velocity error σ Y in the Y- axis direction exceeds 1.2 when the angle α is less than 35 °, and the X-axis direction The angular velocity error σ X of the angle exceeds 1.2 when the angle α exceeds 55 °. Further, as shown in FIG. 4, σ Z exceeds 1.2 when the angle α is less than 25 °, and σ X and σ Y exceed 1.2 when the angle θ exceeds 55 °. Accordingly, the angle α is desirably 35 ° to 55 °, and the angle θ is desirably 25 ° to 55 °.
なお、４つのジャイロを設置する支持台としては、図１および図２に示すような正四角錐形のものに限定されることはなく、例えば、円錐形のものであってもよい。 The support base on which the four gyros are installed is not limited to a regular quadrangular pyramid shape as shown in FIGS. 1 and 2, and may be a conical shape, for example.
２．自動車用角速度または自動車用角度センサの制御方法
本発明の制御方法においては、まず、ローパスフィルタにより高周波数のノイズ成分を除去した値を比較することによりジャイロの故障の有無が判断される。即ち、走行中の自動車の回転運動は、主としてＺ軸についての回転運動であり、Ｘ軸やＹ軸についての回転は少ない。Ｘ軸およびＹ軸については、走行する路面状況に応じて生じる高周波振動がほとんどである。
2. Control Method of Automotive Angular Velocity or Automotive Angle Sensor In the control method of the present invention, first, the presence or absence of a gyro failure is determined by comparing values obtained by removing high-frequency noise components with a low-pass filter. That is, the rotational motion of the traveling vehicle is mainly the rotational motion about the Z-axis, and the rotation about the X-axis and the Y-axis is small. For the X-axis and the Y-axis, most of the high-frequency vibrations are generated according to the traveling road surface condition.
図１および図２に示す自動車用角速度センサにおいて、各ジャイロG1、G2、G3およびG4で検出される角速度ω1、ω2、ω3およびω4は、自動車の回転運動についての角速度のＸ軸成分（ロール角速度）Ωx、Ｙ軸成分（ピッチ角速度）ΩyおよびＺ軸成分（ヨー角速度）Ωz を用いて、下記の(a)〜(d)式により求められる。
ω1＝（Ωx cosα＋Ωy sinα）cosθ＋Ωz sinθ ・・・(a)
ω2＝（−Ωx cosα＋Ωy sinα）cosθ＋Ωz sinθ ・・(b)
ω3＝（−Ωx cosα−Ωy sinα）cosθ＋Ωz sinθ ・・(c)
ω4＝（Ωx cosα−Ωy sinα）cosθ＋Ωz sinθ ・・・(d)
In the automotive angular velocity sensor shown in FIGS. 1 and 2, the angular velocities ω 1 , ω 2 , ω 3 and ω 4 detected by the gyros G1, G2, G3 and G4 are the X-axis of the angular velocity for the rotational motion of the automobile. Using the component (roll angular velocity) Ω x, the Y-axis component (pitch angular velocity) Ω y and the Z-axis component (yaw angular velocity) Ω z , the following formulas (a) to (d) are used.
ω 1 = (Ω x cos α + Ω y sin α) cos θ + Ω z sin θ (a)
ω 2 = (− Ω x cosα + Ω y sinα) cosθ + Ω z sinθ (b)
ω 3 = (− Ω x cosα−Ω y sinα) cosθ + Ω z sinθ ・ ・ (c)
ω 4 = (Ω x cosα−Ω y sinα) cosθ + Ω z sinθ (d)
ここで、上記のように、自動車の回転運動についての角速度のＸ軸成分ΩxおよびＹ軸成分Ωyについては、高周波振動であることから、これをローパスフィルタで除去すれば、通常、角速度のＸ軸成分ΩxおよびＹ軸成分Ωyは０となる。 Here, as described above, for the X-axis component Omega x and Y-axis component Omega y of the angular velocity of the rotational movement of the motor vehicle, since it is high-frequency vibrations, by removing this low-pass filter, typically, the angular velocity The X-axis component Ω x and the Y-axis component Ω y are zero.
そうすると、各ジャイロG1、G2、G3およびG4で検出される角速度ω1、ω2、ω3およびω4は、通常の場合、「Ωz sinθ」で相互に一致することになる。しかし、これらのジャイロのいずれかに故障が発生した場合には、見かけ上、他の３つのジャイロとは異なる角速度が検出されることになる。ジャイロの故障の有無の判断は、例えば下記のような方法で行えばよい。 Then, the angular velocities ω 1 , ω 2 , ω 3, and ω 4 detected by the gyros G1, G2, G3, and G4 are normally equal to each other with “Ω z sinθ”. However, when a failure occurs in any of these gyros, an angular velocity apparently different from that of the other three gyros is detected. The determination of the presence or absence of a gyro failure may be performed by the following method, for example.
予め、自動車用角速度センサの確度の標準偏差が１deg/s以下となるように、ジャイロ自体の誤差、ジャイロの取り付け角度とその誤差、信号処理誤差などを調整しておく。その上で、例えば、各ジャイロで検出された角速度（ローパスフィルタにより高周波数のノイズ成分を除去した値）のうち二番目に大きい値と三番目に大きい値との平均値を求め、これを中間値とする。そして、各ジャイロで検出された角速度と中間値との差が予め設定した範囲を超える場合を故障とする方法である。 The error of the gyro itself, the gyro mounting angle and its error, the signal processing error, etc. are adjusted in advance so that the standard deviation of the accuracy of the angular velocity sensor for automobiles is 1 deg / s or less. Then, for example, the average value of the second largest value and the third largest value among the angular velocities detected by each gyro (the value obtained by removing the high frequency noise component by the low pass filter) is obtained, and this is obtained as an intermediate value. Value. And it is a method of making a failure when the difference between the angular velocity detected by each gyroscope and the intermediate value exceeds a preset range.
例えば、各ジャイロG1、G2、G3およびG4で検出された角速度がそれぞれ22 deg/s、21 deg/s、19 deg/sおよび14deg/sであった場合、中間値は20deg/sであり、各ジャイロで検出された角速度と中間値との差（絶対値）は、それぞれ、2 deg/s、1 deg/s、1 deg/sおよび6deg/sである。そして、例えば、この差の絶対値が3deg/s以内であることを基準として判断すると、４つのジャイロのうちG1、G2およびG3は正常で、G4が故障であると判断することができる。 For example, if the angular velocities detected by each gyro G1, G2, G3 and G4 are 22 deg / s, 21 deg / s, 19 deg / s and 14 deg / s, respectively, the intermediate value is 20 deg / s, The difference (absolute value) between the angular velocity detected by each gyro and the intermediate value is 2 deg / s, 1 deg / s, 1 deg / s, and 6 deg / s, respectively. For example, if it is determined on the basis that the absolute value of this difference is within 3 deg / s, it can be determined that G1, G2, and G3 are normal and G4 is faulty among the four gyros.
なお、ローパスフィルタにより除去すべき高周波振動は、自動車の種類、サスペンション等の性能により異なるため、特に限定はしないが、例えば、一般公道での走行を主とする普通乗用車の場合、0.1Hz以上の高周波振動を除去すればよい。 The high-frequency vibration to be removed by the low-pass filter varies depending on the type of automobile, the performance of the suspension, etc., and is not particularly limited. For example, in the case of a normal passenger car mainly traveling on a general public road, it is 0.1 Hz or more. What is necessary is just to remove a high frequency vibration.
自動車の回転運動についての角速度のＸ軸成分Ωx、Ｙ軸成分ΩyおよびＺ軸成分Ωz は、上述のω1、ω2、ω3およびω4を使って下記の(1)〜(3)式のように表される。
Ωx＝（ω1−ω2）／（２cosαcosθ）または（ω4−ω3）／（２cosαcosθ） ・・(1)
Ωy＝（ω2−ω3）／（２sinαcosθ）または（ω1−ω4）／（２sinαcosθ） ・・(2)
Ωz＝（ω1＋ω3）／（２sinθ）または（ω2＋ω4）／（２sinθ） ・・(3)
The X-axis component Ω x, Y-axis component Ω y, and Z-axis component Ω z of the angular velocity for the rotational motion of the automobile are expressed as (1) to (1) below using ω 1 , ω 2 , ω 3, and ω 4. It is expressed as 3).
Ω x = (ω 1 −ω 2 ) / ( 2 cos α cos θ) or (ω 4 −ω 3 ) / (2 cos α cos θ) (1)
Ω y = (ω 2 −ω 3 ) / ( 2 sin αcos θ) or (ω 1 −ω 4 ) / (2 sin α cos θ) (2)
Ω z = (ω 1 + ω 3 ) / ( 2 sin θ) or (ω 2 + ω 4 ) / (2 sin θ) (3)
上記の(1)〜(3)式に示すように、Ωx、ΩyおよびΩz の解は２ずつ得られるが、故障と判断されたジャイロがない場合には下記の(4)〜(6)式に示す平均値を各軸方向の角速度とする。
Ωx＝（ω1−ω2−ω3＋ω4）／（４cosαcosθ） ・・(4)
Ωy＝（ω1＋ω2−ω3−ω4）／（４sinαcosθ） ・・(5)
Ωz＝（ω1＋ω2＋ω3＋ω4）／（４sinθ） ・・(6)
As shown in the above equations (1) to (3), two solutions of Ω x, Ω y, and Ω z can be obtained, but when there is no gyro determined to be a failure, the following (4) to ( The average value shown in Equation 6) is the angular velocity in each axial direction.
Ω x = (ω 1 −ω 2 −ω 3 + ω 4 ) / (4cosαcosθ) (4)
Ω y = (ω 1 + ω 2 −ω 3 −ω 4 ) / ( 4 sin αcos θ) (5)
Ω z = (ω 1 + ω 2 + ω 3 + ω 4 ) / (4sinθ) (6)
一方、故障と判断されたジャイロがある場合には、上記の(1)〜(3)式に示すいずれかの一方の解を角速度として採用すればよい。例えば、ジャイロG1が故障であると判断された場合には、検出された角速度ω1を用いない解、即ち、下記の(7)〜(8)式に示す値をそれぞれの軸方向の角速度とすればよい。
Ωx＝（ω4−ω3）／（２cosαcosθ） ・・(7)
Ωy＝（ω2−ω3）／（２sinαcosθ） ・・(8)
Ωz＝（ω2＋ω4）／（２sinθ） ・・(9)
On the other hand, if there is a gyro determined to be out of order, one of the solutions shown in the above equations (1) to (3) may be adopted as the angular velocity. For example, when it is determined that the gyro G1 is in failure, a solution that does not use the detected angular velocity ω 1, that is, the values shown in the following equations (7) to (8) are used as the angular velocity in each axial direction. do it.
Ω x = (ω 4 −ω 3 ) / (2cosαcosθ) (7)
Ω y = (ω 2 −ω 3 ) / (2sinαcosθ) (8)
Ω z = (ω 2 + ω 4 ) / (2sinθ) (9)
このように、上述の位置関係を有する４つのジャイロからなる自動車用角速度センサを用いて以下に示す制御を行えば、一部のジャイロに故障が発生したときでも、次善の角速度を出力することができるので、冗長性（redundancy）の観点から非常に有用である。 In this way, if the following control is performed using the automotive angular velocity sensor composed of the four gyros having the above-described positional relationship, even if a failure occurs in some gyros, the next best angular velocity is output. This is very useful from the viewpoint of redundancy.
これに対して、自動車用角速度センサとしては、３つのジャイロを夫々の測定軸がＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向と並行となるように設置したものも考えられる。しかし、このような３つのジャイロから構成されるセンサでは、一部のジャイロに故障が発生したときには、その方向の角速度を測定することができなくなる。 On the other hand, as an automotive angular velocity sensor, one in which three gyros are installed so that their measurement axes are parallel to the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions can be considered. However, in such a sensor composed of three gyros, when a failure occurs in some gyros, the angular velocity in that direction cannot be measured.
本発明の自動車用角速度または自動車用角度センサの制御方法によれば、ジャイロの故障を検知することができ、しかも、一部のジャイロに故障が発生した場合には次善の角速度または角度を出力することができる。 According to the control method of the vehicle angular velocity or the vehicle angle sensor of the present invention, it is possible to detect a gyro failure and to output a sub-optimal angular velocity or angle when some of the gyros fail. can do.
Claims (2)
(a)上記４つのジャイロの測定軸と水平平面とがなす角度をθ1、θ2、θ3およびθ4（但し、θ1、θ2、θ3およびθ4はいずれも90°未満）とするとき、これらの角度θ1、θ2、θ3およびθ4が相互に等しいこと、
(b)上記４つのジャイロのうちの１つのジャイロの測定軸を水平平面に投射した投射像とＸ軸とがなす角度をαとするとき、他の３つのジャイロの測定軸を水平平面に投射した投射像とＸ軸とがなす角度がそれぞれ180°−α、180°＋αおよび360°−αであること。
Ωx＝（ω1−ω2）／（２cosαcosθ）または（ω4−ω3）／（２cosαcosθ）(1)
Ωy＝（ω2−ω3）／（２sinαcosθ）または（ω1−ω4）／（２sinαcosθ）(2)
Ωz＝（ω1＋ω3）／（２sinθ）または（ω2＋ω4）／（２sinθ）(3)
Ωx＝（ω1−ω2−ω3＋ω4）／（４cosαcosθ） (4)
Ωy＝（ω1＋ω2−ω3−ω4）／（４sinαcosθ） (5)
Ωz＝（ω1＋ω2＋ω3＋ω4）／（４sinθ） (6)
但し、Ωx、ΩyおよびΩz は、自動車の回転運動についての角速度のＸ軸成分、Ｙ軸成分およびＺ軸成分をそれぞれ意味する。 An automobile composed of four gyros satisfying the following conditions (a) and (b) in an orthogonal triaxial coordinate system comprising a horizontal plane including orthogonal X and Y axes and a Z axis perpendicular to the horizontal plane. Angular velocity or automotive angle sensor control method, measure the angular velocities ω 1 , ω 2 , ω 3 and ω 4 with each gyro and compare the values with high frequency noise components removed by low pass filter If there is a gyro that has been determined to be faulty, and if there is a gyro that has been determined to be faulty, the measured values of the gyro determined to be faulty from the two solutions in each of the following formulas (1) to (3) are included A vehicle that is characterized in that it chooses the solution that is not present and outputs it as an angular velocity, and if there is no gyro determined to be faulty, it outputs the solution in each of the following equations (4) to (6) as the angular velocity. Angular speed or automotive angle Method of controlling the capacitor.
(a) The angles formed by the measurement axes of the four gyros and the horizontal plane are θ 1 , θ 2 , θ 3 and θ 4 (however, θ 1 , θ 2 , θ 3 and θ 4 are all less than 90 °) The angles θ 1 , θ 2 , θ 3 and θ 4 are equal to each other,
(b) Projecting the measurement axis of one of the four gyros on the horizontal plane and the angle formed by the X axis and the measurement axis of the other three gyros on the horizontal plane The angles formed by the projected image and the X axis are 180 ° −α, 180 ° + α, and 360 ° −α, respectively.
Ω x = (ω 1 −ω 2 ) / ( 2 cos α cos θ) or (ω 4 −ω 3 ) / (2 cos α cos θ) (1)
Ω y = (ω 2 −ω 3 ) / (2sinαcosθ) or (ω 1 −ω 4 ) / (2sinαcosθ) (2)
Ω z = (ω 1 + ω 3 ) / ( 2 sin θ) or (ω 2 + ω 4 ) / (2 sin θ) (3)
Ω x = (ω 1 −ω 2 −ω 3 + ω 4 ) / (4cosαcosθ) (4)
Ω y = (ω 1 + ω 2 −ω 3 −ω 4 ) / ( 4 sin αcos θ) (5)
Ω z = (ω 1 + ω 2 + ω 3 + ω 4 ) / (4sinθ) (6)
Here, Ω x , Ω y, and Ω z mean the X-axis component, Y-axis component, and Z-axis component of the angular velocity for the rotational motion of the automobile, respectively.
The angles θ 1 , θ 2 , θ 3 and θ 4 are angles within a range of 25 ° to 55 °, and the angle α is an angle within a range of 35 ° to 55 °. The method of controlling an angular velocity for an automobile or an angle sensor for an automobile according to claim 1.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011506991A (en) * | 2007-12-21 | 2011-03-03 | サジェム デファンス セキュリテ | Measuring method using gyroscope system |
| JP5880726B2 (en) * | 2012-10-16 | 2016-03-09 | トヨタ自動車株式会社 | Inverted moving body and control method thereof |
| RU2702703C1 (en) * | 2019-02-04 | 2019-10-09 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" | Micro-optoelectromechanical angular velocity sensor with annular resonator |
-
2004
- 2004-02-04 JP JP2004027535A patent/JP2005221284A/en active Pending
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