JP2005326239A - Yaw rate detection apparatus and yaw rate zero-point correction method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ヨーレート検出装置、及びヨーレート零点補正方法に関するものである。 The present invention relates to a yaw rate detection device and a yaw rate zero correction method.
車両の走行制御などに用いられるヨーレートセンサは、センサ雰囲気温度などが原因で時間の経過と共に中立点(すなわち、零点)がドリフトすることが知られている。従って、車両の正確なヨーレートを算出するために、ヨーレートセンサの中立点を何らかの手法で推定し、ヨーレートセンサからの出力値を補正する必要がある。 It is known that a neutral point (that is, a zero point) drifts with the lapse of time in a yaw rate sensor used for vehicle running control or the like due to sensor ambient temperature or the like. Therefore, in order to calculate the accurate yaw rate of the vehicle, it is necessary to estimate the neutral point of the yaw rate sensor by some method and correct the output value from the yaw rate sensor.
この課題に対し、従来、ヨーレートの中立点補正を走行中でも行えるようにした車両のヨーレート検出装置が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。この特許文献1に開示されているヨーレート検出装置によれば、例えば、ある程度の速度を出して車両が走行しているとき、舵角変化が直進状態とみなせる所定の舵角内であり、角速度変化が所定角速度内である場合に、ヨーレートセンサからの最大角速度と最小角速度を採用し、それを角速度候補値としてメモリに記憶した後、舵角候補値を所定距離分メモリに記憶させ、角速度候補値の総和と角速度候補値の数により角速度補正を行う。
前述したように、ヨーレートセンサは、車両の走行制御などに用いられるため、どのような道路状況であってもヨーレートセンサの零点を推定する必要がある。しかしながら、従来のヨーレート検出装置は、舵角変化が直進状態とみなせる所定の舵角内であり、かつ角速度変化が所定角速度内である場合にのみ角速度補正が可能なものである。 As described above, since the yaw rate sensor is used for vehicle running control or the like, it is necessary to estimate the zero point of the yaw rate sensor in any road condition. However, the conventional yaw rate detection device can correct the angular velocity only when the change in the steering angle is within a predetermined steering angle that can be regarded as a straight traveling state and the change in the angular velocity is within the predetermined angular velocity.
従って、例えば、カーブ路が連続するような道路状況では、舵角や角速度が著しく変化することが多いため、ヨーレートセンサの零点を推定する機会が少なくなり、その結果、零点補正が出来なくなる。 Therefore, for example, in a road situation in which curved roads are continuous, the steering angle and the angular velocity often change remarkably, so the opportunity to estimate the zero point of the yaw rate sensor is reduced, and as a result, the zero point cannot be corrected.
本発明は、かかる問題を鑑みてなされたもので、あるゆる道路状況においても、ヨーレートの零点を補正することができるヨーレート検出装置、及びヨーレート零点補正方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a yaw rate detection device and a yaw rate zero correction method that can correct the zero of the yaw rate even in any road conditions.
上記課題を解決するためになされた請求項1に記載のヨーレート検出装置は、車両の操舵角を検出する操舵角検出手段と、車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、ヨーレート零点推定手段の推定したヨーレート検出手段の零点の履歴を記憶するヨーレート零点履歴記憶手段と、操舵角検出手段及びヨーレート検出手段が検出した操舵角及びヨーレートと、ヨーレート零点履歴記憶手段の記憶する零点の履歴とを用いて、車両の操舵角に対する車両のヨーレートの伝達関数を同定することによって、ヨーレート検出手段の検出したヨーレートの零点補正に用いる零点を推定するヨーレート零点推定手段と、を備えることを特徴とする。
The yaw rate detection apparatus according to
本発明は、自動車等の車両が平面上を運動するものとし、車両の左右方向の荷重移動を考えない平面2輪モデルの運動方程式から、車両の操舵角に対するヨーレートの伝達関数が求められることに着目したものである。 According to the present invention, a vehicle such as an automobile moves on a plane, and a transfer function of a yaw rate with respect to a steering angle of the vehicle is obtained from a motion equation of a plane two-wheel model that does not consider the load movement in the left-right direction of the vehicle. It is the one that paid attention.
すなわち、車両の操舵角、ヨーレート、これまでに推定したヨーレート検出手段の零点の履歴を用いて、前述の車両の操舵角に対するヨーレートの伝達関数を同定する(システム同定)。 That is, the transfer function of the yaw rate with respect to the steering angle of the vehicle is identified using the history of the steering angle of the vehicle, the yaw rate, and the zero point history of the yaw rate detecting means estimated so far (system identification).
この車両の操舵角に対するヨーレートの伝達関数を同定することによって、ヨーレート検出手段の零点が推定できるため、ヨーレート検出手段の雰囲気温度などが原因で時間の経過と共に零点がドリフトしたり、カーブ路が連続したりするような道路状況であっても、推定した零点を用いてヨーレートの零点を補正することができる。 By identifying the transfer function of the yaw rate with respect to the steering angle of the vehicle, the zero point of the yaw rate detecting means can be estimated. Therefore, the zero point drifts over time due to the ambient temperature of the yaw rate detecting means, or the curve road is continuous. Even in such a road situation, the zero point of the yaw rate can be corrected using the estimated zero point.
請求項2に記載のヨーレート検出装置は、ヨーレート零点推定手段が推定した零点を用いて、ヨーレート検出手段が検出するヨーレートの零点を補正する零点補正手段を備えることを特徴とする。これにより、ヨーレートの零点を補正することができる。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a yaw rate detecting device comprising zero point correcting means for correcting the zero point of the yaw rate detected by the yaw rate detecting means using the zero point estimated by the yaw rate zero point estimating means. Thereby, the zero point of the yaw rate can be corrected.
請求項3に記載のヨーレート検出装置によれば、ヨーレート零点推定手段は、1次遅れ系、及び2次遅れ系の少なくとも一方の伝達関数を同定することによって、零点を推定することを特徴とする。一般に、平面2輪モデルの運動方程式から求められる伝達関数は、2次遅れ系で示されるため、この2次遅れ系の伝達関数を同定することによって、ヨーレート検出手段の零点を推定することができる。 According to the yaw rate detection apparatus of claim 3, the yaw rate zero point estimation means estimates the zero point by identifying a transfer function of at least one of the first-order lag system and the second-order lag system. . In general, since the transfer function obtained from the equation of motion of the planar two-wheel model is represented by a second-order lag system, the zero point of the yaw rate detection means can be estimated by identifying the transfer function of the second-order lag system. .
なお、車両の運動が著しく変動しない(安定した)状況においては、平面2輪モデルの運動方程式から求められる2次遅れ系の伝達関数を1次遅れ系の伝達関数で近似し、この1次遅れ系の伝達関数を同定することによって、ヨーレート検出手段の零点を推定するようにしてもよい。これにより、零点の推定に要する演算処理を軽減することができる。 In a situation where the vehicle motion does not fluctuate significantly (stable), the transfer function of the second-order lag system obtained from the equation of motion of the planar two-wheel model is approximated by the transfer function of the first-order lag system, and this first-order lag The zero point of the yaw rate detection means may be estimated by identifying the transfer function of the system. As a result, it is possible to reduce the arithmetic processing required for zero point estimation.
請求項4に記載のヨーレート検出装置は、ヨーレート検出手段の検出したヨーレートの履歴を記憶するヨーレート履歴記憶手段を備え、ヨーレート零点推定手段は、操舵角検出手段及びヨーレート検出手段が検出した現在の操舵角及びヨーレートと、ヨーレート履歴記憶手段の記憶するヨーレートの履歴と、ヨーレート零点履歴記憶手段の記憶する零点の履歴とを用いて、1次遅れ系の伝達関数を同定することによって、零点を推定することを特徴とする。これにより、1次遅れ系の伝達関数に基づいて、ヨーレート検出手段の零点を推定することができる。 The yaw rate detection device according to claim 4 includes a yaw rate history storage unit that stores a history of the yaw rate detected by the yaw rate detection unit, and the yaw rate zero point estimation unit includes the current steering detected by the steering angle detection unit and the yaw rate detection unit. The zero point is estimated by identifying the transfer function of the first-order lag system using the angle and yaw rate, the yaw rate history stored in the yaw rate history storage means, and the zero history stored in the yaw rate zero history storage means. It is characterized by that. Thereby, the zero point of the yaw rate detecting means can be estimated based on the transfer function of the first-order lag system.
請求項5に記載のヨーレート検出装置は、操舵角検出手段の検出した操舵角の履歴を記憶する操舵角履歴記憶手段と、ヨーレート検出手段の検出したヨーレートの履歴を記憶するヨーレート履歴記憶手段とを備え、ヨーレート零点推定手段は、操舵角検出手段及びヨーレート検出手段が検出した現在の操舵角及びヨーレートと、操舵角履歴記憶手段の記憶する操舵角の履歴と、ヨーレート履歴記憶手段の記憶するヨーレートの履歴と、ヨーレート零点履歴記憶手段の記憶する零点の履歴とを用いて、2次遅れ系の伝達関数を同定することによって、零点を推定することを特徴とする。これにより、2次遅れ系の伝達関数に基づいて、ヨーレート検出手段の零点を推定することができる。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a yaw rate detection device comprising: a steering angle history storage means for storing a history of the steering angle detected by the steering angle detection means; and a yaw rate history storage means for storing a history of the yaw rate detected by the yaw rate detection means. The yaw rate zero point estimation means includes the current steering angle and yaw rate detected by the steering angle detection means and the yaw rate detection means, the history of the steering angle stored in the steering angle history storage means, and the yaw rate stored in the yaw rate history storage means. The zero point is estimated by identifying the transfer function of the second-order lag system using the history and the zero point history stored in the yaw rate zero point history storage means. Thereby, the zero point of the yaw rate detecting means can be estimated based on the transfer function of the second order lag system.
請求項6に記載のヨーレート検出装置は、車両の速度を検出する速度検出手段を備え、ヨーレート零点推定手段は、車両が一定速度で走行する場合に推定することを特徴とする。前述の車両の操舵角に対するヨーレートの伝達関数は、車両の速度を変数としてもつ。そのため、車両が一定速度で走行する場合、この変数は定数として扱えることから、車両が一定速度で走行する場合に推定することで、車両の速度変動を考慮することなく、ヨーレート検出手段の零点を推定することができる。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a yaw rate detection device comprising speed detection means for detecting the speed of the vehicle, and the yaw rate zero point estimation means estimates when the vehicle travels at a constant speed. The transfer function of the yaw rate with respect to the steering angle of the vehicle has the vehicle speed as a variable. Therefore, since this variable can be treated as a constant when the vehicle travels at a constant speed, the zero point of the yaw rate detection means can be calculated without considering the speed fluctuation of the vehicle by estimating when the vehicle travels at a constant speed. Can be estimated.
請求項7に記載のヨーレート検出装置によれば、ヨーレート零点推定手段は、指数重み付き逐次最小二乗法を用いて、伝達関数から導出される差分方程式の係数として含まれる零点を逐次推定するものであることを特徴とする。 According to the yaw rate detection apparatus of the seventh aspect, the yaw rate zero estimation means sequentially estimates the zero included as the coefficient of the difference equation derived from the transfer function using the exponential weighted sequential least square method. It is characterized by being.
一般に、センサノイズ等の外乱に対するロバスト性、及び推定結果を得るまでの応答性に優れていると言われる指数重み付き逐次最小二乗法(REWLS法)を用いて逐次推定することで、推定されるヨーレート検出手段の零点の精度を向上することができる。 In general, it is estimated by performing sequential estimation using the exponential weighted sequential least squares method (REWLS method), which is said to be robust against disturbances such as sensor noise, and responsiveness until an estimation result is obtained. The zero point accuracy of the yaw rate detection means can be improved.
請求項8〜請求項14に記載のヨーレート零点補正方法は、請求項1〜請求項7に記載のヨーレート検出装置の作用効果と同様であるため、その説明を省略する。
Since the yaw rate zero point correction method according to claims 8 to 14 is the same as the function and effect of the yaw rate detection device according to
以下、本発明のヨーレート検出装置、及びヨーレート零点補正方法の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、本実施形態では、自動車等の車両に搭載され、自車両に発生するヨーレートを検出するヨーレート検出装置について説明する。 Hereinafter, embodiments of a yaw rate detection device and a yaw rate zero correction method of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, a yaw rate detection device that is mounted on a vehicle such as an automobile and detects a yaw rate generated in the host vehicle will be described.
図1に、本実施形態のヨーレート検出装置の全体構成のブロック図を示す。同図に示すように、本実施形態のヨーレート検出装置100は、操舵角検出部110、操舵角履歴記憶部120、ヨーレート検出部130、ヨーレート履歴記憶部140、ヨーレート零点推定部150、ヨーレート零点履歴記憶部160、及び、何れも図示しない、所定時間毎に自車両の速度を検出する車速センサとヨーレート零点補正部によって構成される。
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of the yaw rate detection apparatus according to this embodiment. As shown in the figure, the yaw
操舵角検出部110は、自車両のステアリングホイール(以下、ステアリング)の操舵角を検出するステアリングセンサであり、所定時間毎に検出した操舵角の大きさを示す操舵角{str(k)、k=1、2、・・・、n}信号を操舵角履歴記憶部120、及びヨーレート零点推定部150へ出力する。
The
なお、操舵角検出部110から出力される操舵角{str(k)}信号は、零点(中立点)が十分に補正された値とする。一般に、走行中の操舵角の零点は、例えば、特開平11−034899号公報に開示されている操舵角中立学習装置等を用いて演算されている。従って、操舵角は、多くの局面において十分な精度を有している。なお、操舵角の零点の精度が低い時には、一時的にヨーレート検出部130の零点を別手法により推定してもよい。
The steering angle {str (k)} signal output from the steering
操舵角履歴記憶部120は、操舵角検出部110から出力される操舵角{str(k)}信号を受信し、その受信順序に応じて順次、操舵角{str(k)}データを記憶する。
The steering angle
ヨーレート検出部130は、自車両に発生するヨーレート(自車両の鉛直方向を軸とした角速度)を検出するヨーレートセンサであり、所定時間毎に検出したヨーレートの大きさを示すヨーレート{yaweng(k)}信号をヨーレート履歴記憶部140、及びヨーレート零点推定部150へ出力する。なお、このヨーレート検出部130から出力されるヨーレート{yaweng(k)}信号は、零点補正されていないものである。
Yaw
ヨーレート履歴記憶部140は、ヨーレート検出部130から出力されるヨーレート{yaweng(k)}信号を受信し、その受信順序に応じて順次、ヨーレート{yaweng(k)}データを記憶する。
The yaw rate
ヨーレート零点推定部150は、操舵角検出部110、及びヨーレート検出部130からの操舵角{str(k)}信号とヨーレート{yaweng(k)}信号、及びヨーレート零点履歴記憶部160の記憶するn回前に推定したヨーレート検出部130の零点を示すヨーレートセンサ零点{Yc(k−n)}データを用いて、ヨーレート検出部130の検出した現在のヨーレート{yaweng(k)}の零点補正に用いるヨーレートセンサ零点{Yc(k)}を所定時間毎に逐次推定する。
The yaw rate zero
ヨーレート補正部(図示せず)は、ヨーレート零点推定部150から出力されるヨーレートセンサ零点{Yc(k)}データを用いて、ヨーレート検出部130が検出するヨーレート{yaweng(k)}の零点を補正する。これにより、ヨーレートの零点補正が可能になる。
The yaw rate correction unit (not shown) uses the yaw rate sensor zero {Y c (k)} data output from the yaw rate zero
ヨーレート零点履歴記憶部160は、ヨーレート零点推定部150から出力されるヨーレートセンサ零点{Yc(k)}データを取得し、その出力順序に応じて順次記憶するものである。
The yaw rate zero point
このような構成を有する本実施形態のヨーレート検出装置100は、前述したように、自車両が平面上を運動するものとし、自車両の左右方向の荷重移動を考えない平面2輪モデルの運動方程式から、自車両の操舵角に対する自車両のヨーレートの伝達関数が求められることに着目したものである。
As described above, the yaw
すなわち、自車両の操舵角、ヨーレート、これまでに推定したヨーレート検出部130の零点の履歴を用いて、前述の自車両の操舵角に対するヨーレートの伝達関数を同定する(システム同定)。そして、この自車両の操舵角に対するヨーレートの伝達関数を同定することによって、ヨーレート検出部130の零点を推定する。
That is, the transfer function of the yaw rate with respect to the steering angle of the host vehicle is identified by using the steering angle and yaw rate of the host vehicle and the history of the zero point of the yaw
ここで、自車両の操舵角に対するヨーレートの伝達関数を同定することによって、ヨーレート検出部130の零点が推定できることについて、数式を用いながら説明する。先ず、自車両が一定速度で走行する場合、自車両の操舵角(str)に対するヨーレート(yaw)の伝達関数(yaw/str)は、下記の数式1に示すように、2次遅れ系の伝達関数で示されるものである。なお、数式1において、演算子(z)、及び自車両の運動状態に応じて変化する係数(a1、a2、b1、b2)を示している。
Here, the fact that the zero point of the yaw
(数1)
伝達関数(yaw/str)={(b1+b2z−1)/(1+a1z−1+a2z−2)}
上記数式1の伝達関数(yaw/str)から、下記の数式2に示すように、操舵角{str(k)}を入力とし、ヨーレート{yaw(k)}を出力とする1入出力差分方程式を導出することができる。
(Equation 1)
Transfer function (yaw / str) = {(b 1 + b 2 z −1 ) / (1 + a 1 z −1 + a 2 z −2 )}
From the transfer function (yaw / str) of
(数2)
yaw(k)={−a1×yaw(k−1)}−{a2×yaw(k−2)}+{b1×str(k)}+{b2×str(k−1)}
上記数式2により、零点補正前のヨーレート{yaweng(k)}を下記の数式3のように示すことができる。なお、同数式におけるヨーレート{yaweng(k)}、及び操舵角{str(k)}は、操舵角検出部110、及びヨーレート検出部130によって検出されるものである。また、この数式におけるヨーレート{yaweng(k−1)}、{yaweng(k−2)}、ヨーレートセンサ零点{Yc(k−1)}、{Yc(k−2)}、及び操舵角操舵角{str(k−1)}は、操舵角履歴記憶部120、ヨーレート履歴記憶部140、及びヨーレート零点履歴記憶部160に記憶されるデータである。
(Equation 2)
yaw (k) = {− a 1 × yaw (k−1)} − {a 2 × yaw (k−2)} + {b 1 × str (k)} + {b 2 × str (k−1) }
From the
(数3)
yaweng(k)=−a1×{yaweng(k−1)−Yc(k−1)}−a2×{yaweng(k−2)−Yc(k−2)}+{b1×str(k)}+{b2×str(k−1)}+c0
上記数式3における(c0)は、ヨーレート{yaweng(k)}の零点補正に用いるべく零点を示すものである。従って、数式3における自車両の運動状態に応じて変化する係数(a1、a2、b1、b2)を逐次同定することで、ヨーレート検出部130の零点補正に用いる零点(c0)を推定することができる。
(Equation 3)
yaw eng (k) = − a 1 × {yaw eng (k−1) −Y c (k−1)} − a 2 × {yaw eng (k−2) −Y c (k−2)} + { b 1 × str (k)} + {b 2 × str (k−1)} + c 0
(C 0 ) in Equation 3 indicates a zero point to be used for zero point correction of the yaw rate {yaw eng (k)}. Accordingly, by sequentially identifying the coefficients (a 1 , a 2 , b 1 , b 2 ) that change according to the motion state of the host vehicle in Formula 3, the zero (c 0 ) used for the zero correction of the yaw
このように、2次遅れ系の伝達関数から導出される1入出力差分方程式に基づいて、ヨーレート検出部130の零点補正に用いる零点(c0)を推定する場合には、現在及び前回の操舵角{str(k)}、{str(k−1)}、現在、前回及び前々回のヨーレート{yaweng(k)}、{yaweng(k−1)}、{yaweng(k−2)}、前回及び前々回のヨーレートセンサ零点{Yc(k−1)}、{Yc(k−2)}を用いて逐次推定することができる。
As described above, when the zero point (c 0 ) used for the zero point correction of the yaw
なお、本実施形態においては、一般に、センサノイズ等の外乱に対するロバスト性、及び推定結果を得るまでの応答性に優れていると言われる指数重み付き逐次最小二乗法(以下、REWLS法)を用いて、前述の係数(a1、a2、b1、b2)を逐次同定する。これにより、推定される零点の精度を向上することができる。 In this embodiment, generally, an exponentially weighted sequential least square method (hereinafter referred to as a RWLS method), which is said to be excellent in robustness against disturbances such as sensor noise, and response until obtaining an estimation result, is used. Then, the aforementioned coefficients (a 1 , a 2 , b 1 , b 2 ) are sequentially identified. Thereby, the precision of the estimated zero can be improved.
続いて、REWLS法によって係数(a1、a2、b1、b2)を同定する場合の例について説明する。先ず、下記の数式4〜数式6に示すように変数を定義する。なお、数式5の係数ベクトル{θ(k)}、及び数式6のベクトル{Ψ(k)}は各々ベクトルを示している。 Next, an example of identifying coefficients (a 1 , a 2 , b 1 , b 2 ) by the RWLS method will be described. First, variables are defined as shown in Equations 4 to 6 below. Note that the coefficient vector {θ (k)} in Expression 5 and the vector {Ψ (k)} in Expression 6 indicate vectors.
(数4)
y(k)=yaweng(k)
(数5)
θ(k)=[a1 a2 b1 b2 c0]T
(数6)
Ψ(k)=[−{yaweng(k−1)−Yc(k−1)} −{yaweng(k−2)−Yc(k−2)} str(k) str(k−1) 1]T
上記数式4〜数式6のように変数を定義することで、零点補正前のヨーレート{yh(k)}は、下記の数式7のように示される。
(Equation 4)
y (k) = yaw eng (k)
(Equation 5)
θ (k) = [a 1 a 2 b 1 b 2 c 0 ] T
(Equation 6)
Ψ (k) = [− {yaw eng (k−1) −Y c (k−1)} − {yaw eng (k−2) −Y c (k−2)} str (k) str (k− 1) 1] T
By defining variables as in Equations 4 to 6, the yaw rate {y h (k)} before zero correction is expressed as Equation 7 below.
(数7)
yh(k)=ΨT(k)θ(k)
ここで、REWLS法を適用すると、下記の数式8の値を最小化するように、下記の数式9〜数式11に従って係数ベクトル{θ(k)}を逐次計算するものである。なお、数式9〜数式11中の(I)は単位行列(単位ベクトル)を示している。
(Equation 7)
y h (k) = Ψ T (k) θ (k)
Here, when the RWLS method is applied, the coefficient vector {θ (k)} is sequentially calculated according to the following formulas 9 to 11 so as to minimize the value of the following formula 8. In Equations 9 to 11, (I) indicates a unit matrix (unit vector).
(数9)
K(k)=P(k−1)Ψ(k){λI+ΨT(k)P(k−1)Ψ(k)}−1
(数10)
P(k)={I−K(k)ΨT(k)}P(k−1)/λ
(数11)
θ(k)=θ(k−1)+K(k){y(k)−ΨT(k)θ(k−1)}
この係数ベクトル{θ(k)}を逐次計算することで、ヨーレート検出部130の零点補正に用いる零点(c0)を得ることができる。
(Equation 9)
K (k) = P (k−1) Ψ (k) {λI + Ψ T (k) P (k−1) Ψ (k)} −1
(Equation 10)
P (k) = {I−K (k) Ψ T (k)} P (k−1) / λ
(Equation 11)
θ (k) = θ (k−1) + K (k) {y (k) −Ψ T (k) θ (k−1)}
By sequentially calculating this coefficient vector {θ (k)}, the zero point (c 0 ) used for the zero point correction of the yaw
次に、本実施形態のヨーレート検出装置100によるヨーレート零点推定処理について、図2に示すフローチャートを用いて説明する。なお、変数(k=1)、(k=2)、及び(k≧3)の場合についての処理を各々説明する。また、本ヨーレート零点推定処理は、所定時間毎に繰り返し処理されるものである。
Next, yaw rate zero point estimation processing by the yaw
{変数(k=1)の場合}
先ず、同図のステップ(以下、Sと記す)10では、本ヨーレート零点推定処理が始めて実行されたか否か、すなわち、所定時間毎にインクリメントされる変数(k)が2に満たないか否かを判定する。ここで、肯定判定される場合にはS20へ処理を進め、否定判定される場合にはS30へ処理を移行する。
{In case of variable (k = 1)}
First, in step (hereinafter referred to as S) 10 in the figure, whether or not the yaw rate zero point estimation process is executed for the first time, that is, whether or not the variable (k) incremented every predetermined time is less than 2. Determine. If the determination is affirmative, the process proceeds to S20. If the determination is negative, the process proceeds to S30.
S20では、REWLS法を用いて係数ベクトル{θ(k)}を逐次計算する際の初期パラメータを設定する。ここで設定するパラメータとしては、λ(例えば、1の値に近い0.95、0.98等)、P(1):所定値、及びYc(1):ヨーレート検出部130の雰囲気温度が低いときのヨーレート検出部130の零点である。
In S20, initial parameters for sequentially calculating the coefficient vector {θ (k)} using the RWLS method are set. Parameters set here include λ (for example, 0.95, 0.98, etc., close to a value of 1), P (1): a predetermined value, and Y c (1): the ambient temperature of the
S30では、自車両の現在の速度{Vn(k)}、現在のヨーレート{yaweng(k)}、現在の操舵角{str(k)}を取得する。S40では、前述した数式3の2次遅れ系の伝達関数から導出される1入出力差分方程式が成立する条件を満たしているか否かを判定する。 In S30, the current speed {Vn (k)} of the host vehicle, the current yaw rate {yaw eng (k)}, and the current steering angle {str (k)} are acquired. In S40, it is determined whether or not a condition for satisfying the one-input / output difference equation derived from the transfer function of the second-order lag system of Equation 3 is satisfied.
すなわち、数式1の伝達関数は、前述したように、自車両の速度を変数としてもつ。そのため、車両が一定速度で走行する場合、この変数は定数として扱えることから、車両が一定速度で走行する場合、車両の速度変動を考慮することなく、ヨーレート検出部130の零点を推定することができる。
That is, the transfer function of
また、この数式1の伝達関数から導出される1入出力差分方程式は、過去2回前のデータを用いて求められるものであることから、自車両が過去2回前から現在まで一定速度である場合に、上記1入出力差分方程式が成立する条件を満たすことになる。
In addition, since the one-input / output difference equation derived from the transfer function of
従って、S40では、自車両の速度{Vn(k)}、{Vn(k−1)}、{Vn(k−2)}が略同じ(一定速度)である場合にS50へ処理を進め、そうでない場合にはS70へ処理を進める。なお、過去2回前までの自車両の速度{Vn(k−1)}、{Vn(k−2)}が取得されていない場合にもS70で処理を進める。 Accordingly, in S40, if the speeds {Vn (k)}, {Vn (k-1)}, and {Vn (k-2)} of the host vehicle are substantially the same (constant speed), the process proceeds to S50. If not, the process proceeds to S70. Note that the process proceeds in S70 even when the speeds {Vn (k-1)} and {Vn (k-2)} of the host vehicle up to the past two times have not been acquired.
S70では、係数ベクトル{θ(k)}、及びP(k)を各々係数ベクトル{θ(k−1)}、P(k−1)に置き換える。なお、(k=1)の場合、係数ベクトル{θ(1)}は、数式1に示した伝達関数から予め求めることができる所定値を設定し、P(1)は、S20にて設定した初期パラメータを設定する。
In S70, coefficient vectors {θ (k)} and P (k) are replaced with coefficient vectors {θ (k−1)} and P (k−1), respectively. In the case of (k = 1), the coefficient vector {θ (1)} is set to a predetermined value that can be obtained in advance from the transfer function shown in
S80では、自車両の速度{Vn(1)}、ヨーレート{yaweng(1)}、操舵角{str(1)}、係数ベクトル{θ(1)}、及びP(1)を記憶する。S90では、変数(k)を1インクリメントする。 In S80, the speed {Vn (1)} of the own vehicle, the yaw rate {yaw eng (1)}, the steering angle {str (1)}, the coefficient vector {θ (1)}, and P (1) are stored. In S90, the variable (k) is incremented by 1.
{変数(k=2)の場合}
S10において否定判定されるため、S30へ処理を進める。S30では、自車両の現在の速度{Vn(k)}、現在のヨーレート{yaweng(k)}、現在の操舵角{str(k)}を取得する。S40では、前述した数式3の2次遅れ系の伝達関数から導出される1入出力差分方程式が成立する条件を満たしているか否かを判定する。ここでは、変数(k=2)であるため、S70へ処理を進める。
{In case of variable (k = 2)}
Since a negative determination is made in S10, the process proceeds to S30. In S30, the current speed {Vn (k)} of the host vehicle, the current yaw rate {yaw eng (k)}, and the current steering angle {str (k)} are acquired. In S40, it is determined whether or not a condition for satisfying the one-input / output difference equation derived from the transfer function of the second-order lag system of Equation 3 is satisfied. Here, since it is a variable (k = 2), the process proceeds to S70.
S70では、係数ベクトル{θ(k)}、及びP(k)を各々係数ベクトル{θ(k−1)}、P(k−1)に置き換える。なお、変数(k=2)の場合、係数ベクトル{θ(2)}は、前回の係数ベクトル{θ(1)}を置き換え、P(2)についても同様に前回のP(1)に置き換える。 In S70, coefficient vectors {θ (k)} and P (k) are replaced with coefficient vectors {θ (k−1)} and P (k−1), respectively. In the case of a variable (k = 2), the coefficient vector {θ (2)} replaces the previous coefficient vector {θ (1)}, and P (2) is also replaced with the previous P (1). .
S80では、自車両の速度{Vn(2)}、ヨーレート{yaweng(2)}、操舵角{str(2)}、係数ベクトル{θ(2)}、及びP(2)を記憶する。S90では、変数(k)を1インクリメントする。 In S80, the vehicle speed {Vn (2)}, yaw rate {yaw eng (2)}, steering angle {str (2)}, coefficient vector {θ (2)}, and P (2) are stored. In S90, the variable (k) is incremented by 1.
{変数(k≧3)の場合}
S10において否定判定されるため、S30へ処理を進める。S30では、自車両の現在の速度{Vn(k)}、現在のヨーレート{yaweng(k)}、現在の操舵角{str(k)}を取得する。
{In case of variable (k ≧ 3)}
Since a negative determination is made in S10, the process proceeds to S30. In S30, the current speed {Vn (k)} of the host vehicle, the current yaw rate {yaw eng (k)}, and the current steering angle {str (k)} are acquired.
S40では、前述した数式3の2次遅れ系の伝達関数から導出される1入出力差分方程式が成立する条件を満たしているか否かを判定する。ここで、変数(k=3)であり、また、自車両の速度{Vn(k)}が3回連続して略同じ(速度一定)である場合、S50へ処理を進める。 In S40, it is determined whether or not a condition for satisfying the one-input / output difference equation derived from the transfer function of the second-order lag system of Equation 3 is satisfied. Here, if it is a variable (k = 3) and the speed {Vn (k)} of the host vehicle is substantially the same for three consecutive times (constant speed), the process proceeds to S50.
S50では、数式4で示したy(k)、及び数式6で示したΨ(k)を生成する。S60では、S50にて生成したy(k)、及びΨ(k)を用いて、REWLS法によるP(3)、及び係数ベクトル{θ(3)}の同定を行う。これにより、係数ベクトル{θ(3)}に含まれるヨーレート{yaweng(3)}を零点補正するための零点(c0)が推定される。 In S50, y (k) expressed by Formula 4 and Ψ (k) expressed by Formula 6 are generated. In S60, P (3) and coefficient vector {θ (3)} are identified by the RWLS method using y (k) and Ψ (k) generated in S50. Thereby, the zero point (c 0 ) for correcting the zero point of the yaw rate {yaw eng (3)} included in the coefficient vector {θ (3)} is estimated.
S80では、自車両の速度{Vn(3)}、ヨーレート{yaweng(3)}、操舵角{str(3)}、係数ベクトル{θ(3)}、及びP(3)を記憶する。S90では、変数(k)を1インクリメントする。以後、前述した処理を繰り返し行う。 In S80, the speed {Vn (3)} of the own vehicle, the yaw rate {yaw eng (3)}, the steering angle {str (3)}, the coefficient vector {θ (3)}, and P (3) are stored. In S90, the variable (k) is incremented by 1. Thereafter, the above-described processing is repeated.
このように、本実施形態のヨーレート検出装置100は、操舵検出部110の検出する自車両の操舵角、ヨーレート検出部130の検出するヨーレート、これまでに推定したヨーレート検出部130の零点の履歴を用いて、自車両の操舵角に対するヨーレートの伝達関数を同定する(システム同定)。そして、この自車両の操舵角に対するヨーレートの伝達関数を同定することによって、ヨーレート検出部130の零点を推定する。
As described above, the yaw
これにより、ヨーレート検出部130の雰囲気温度などが原因で時間の経過と共に零点がドリフトしたり、また、図3に示すように、カーブ路が連続する区間を走行したりする場合であっても、推定した零点を用いてヨーレートの零点を補正することができる。
Thereby, even if the zero point drifts with the passage of time due to the ambient temperature of the yaw
(変形例)
例えば、自車両の運動が著しく変動しない(安定した)状況においては、平面2輪モデルの運動方程式から求められる2次遅れ系の伝達関数を1次遅れ系の伝達関数で近似し、この1次遅れ系の伝達関数を同定することによって、ヨーレート検出部130の零点を推定するようにしてもよい。
(Modification)
For example, in a situation where the motion of the host vehicle does not vary significantly (stable), the transfer function of the second-order lag system obtained from the equation of motion of the plane two-wheel model is approximated by the transfer function of the first-order lag system. The zero point of the
例えば、下記の数式12に示す1入出力差分方程式から推定することで、零点の推定に要する演算処理を軽減することができる。なお、同数式中の係数(a1、b1)の同定については、本実施形態と同じようにREWLS法を適用すればよい。
For example, by calculating from the one-input / output difference equation shown in Equation 12 below, it is possible to reduce the arithmetic processing required for zero point estimation. Incidentally, the identification of the coefficients in the
(数12)
yaweng(k)=−a1×{yaweng(k−1)−Yc(k−1)}+{b1×str(k)}+c0
この1次遅れ系の伝達関数から導出される1入出力差分方程式に基づいて、ヨーレート検出部130の零点補正に用いる零点(c0)を推定する場合には、現在の操舵角{str(k)}、現在、及び前回のヨーレート{yaweng(k)}、{yaweng(k−1)}、前回のヨーレートセンサ零点{Yc(k−1)}を用いて逐次推定することができる。
(Equation 12)
yaw eng (k) = − a 1 × {yaw eng (k−1) −Y c (k−1)} + {b 1 × str (k)} + c 0
When estimating the zero point (c 0 ) used for the zero point correction of the yaw
100 ヨーレート検出装置
110 操舵角検出部
120 操舵角履歴記憶部
130 ヨーレート検出部
140 ヨーレート履歴記憶部
150 ヨーレート零点推定部
160 ヨーレート零点履歴記憶部
100 Yaw
Claims (14)
前記車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、
後記ヨーレート零点推定手段の推定した前記ヨーレート検出手段の零点の履歴を記憶するヨーレート零点履歴記憶手段と、
前記操舵角検出手段及び前記ヨーレート検出手段が検出した操舵角及びヨーレートと、前記ヨーレート零点履歴記憶手段の記憶する零点の履歴とを用いて、前記車両の操舵角に対する前記車両のヨーレートの伝達関数を同定することによって、前記ヨーレート検出手段の検出したヨーレートの零点を推定するヨーレート零点推定手段と、を備えることを特徴とするヨーレート検出装置。 Steering angle detection means for detecting the steering angle of the vehicle;
Yaw rate detection means for detecting the yaw rate of the vehicle;
Yaw rate zero point history storage means for storing a history of the zero point of the yaw rate detection means estimated by the yaw rate zero point estimation means described later;
Using the steering angle and yaw rate detected by the steering angle detection means and the yaw rate detection means, and the zero point history stored in the yaw rate zero point history storage means, a transfer function of the vehicle yaw rate with respect to the steering angle of the vehicle is obtained. A yaw rate detection device comprising: a yaw rate zero point estimation unit that estimates a zero point of the yaw rate detected by the yaw rate detection unit by identifying.
前記ヨーレート零点推定手段は、前記操舵角検出手段及び前記ヨーレート検出手段が検出した現在の操舵角及びヨーレートと、前記ヨーレート履歴記憶手段の記憶するヨーレートの履歴と、前記ヨーレート零点履歴記憶手段の記憶する零点の履歴とを用いて、前記1次遅れ系の伝達関数を同定することによって、前記零点を推定することを特徴とする請求項3記載のヨーレート検出装置。 Yaw rate history storage means for storing the history of the yaw rate detected by the yaw rate detection means,
The yaw rate zero point estimation means stores the current steering angle and yaw rate detected by the steering angle detection means and the yaw rate detection means, the history of the yaw rate stored in the yaw rate history storage means, and the yaw rate zero point history storage means. 4. The yaw rate detection apparatus according to claim 3, wherein the zero point is estimated by identifying a transfer function of the first-order lag system using a history of zero points.
前記ヨーレート検出手段の検出したヨーレートの履歴を記憶するヨーレート履歴記憶手段とを備え、
前記ヨーレート零点推定手段は、前記操舵角検出手段及び前記ヨーレート検出手段が検出した現在の操舵角及びヨーレートと、前記操舵角履歴記憶手段の記憶する操舵角の履歴と、前記ヨーレート履歴記憶手段の記憶するヨーレートの履歴と、前記ヨーレート零点履歴記憶手段の記憶する零点の履歴とを用いて、前記2次遅れ系の伝達関数を同定することによって、前記零点を推定することを特徴とする請求項3記載のヨーレート検出装置。 Steering angle history storage means for storing the history of the steering angle detected by the steering angle detection means;
Yaw rate history storage means for storing the history of the yaw rate detected by the yaw rate detection means,
The yaw rate zero point estimation means includes a current steering angle and yaw rate detected by the steering angle detection means and the yaw rate detection means, a history of steering angles stored in the steering angle history storage means, and a storage in the yaw rate history storage means. 4. The zero point is estimated by identifying the transfer function of the second-order lag system using the history of the yaw rate to be performed and the zero point history stored in the yaw rate zero point history storage means. The yaw rate detection device described.
前記ヨーレート零点推定手段は、前記車両が一定速度で走行する場合に推定することを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載のヨーレート検出装置。 Comprising speed detecting means for detecting the speed of the vehicle;
6. The yaw rate detection device according to claim 1, wherein the yaw rate zero point estimation means estimates when the vehicle travels at a constant speed.
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