JPH02151571A - Vehicle motion estimating device - Google Patents

Vehicle motion estimating device

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Publication number
JPH02151571A
JPH02151571A JP30338888A JP30338888A JPH02151571A JP H02151571 A JPH02151571 A JP H02151571A JP 30338888 A JP30338888 A JP 30338888A JP 30338888 A JP30338888 A JP 30338888A JP H02151571 A JPH02151571 A JP H02151571A
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JP
Japan
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vehicle
lateral acceleration
lateral
value
motion estimation
Prior art date
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Application number
JP30338888A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Ito
健 伊藤
Takeshi Fujishiro
藤代 武史
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH02151571A publication Critical patent/JPH02151571A/en
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  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
  • Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
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Abstract

PURPOSE:To enable at least two condition quantities to be estimated in good accuracy by performing the correction corresponding to a road surface in its cross direction tilt being based on the deviation of an estimating value from the detecting value in cross angular acceleration serving as the output amount of a vehicle motion system. CONSTITUTION:A steering angle detecting means A and a car speed detecting means B are provided, and their detecting information is input to a motion estimating arithmetic means C. Here being based on a vehicle model described in an equation of motion, an estimating amount of at least two condition quantities and an estimating value of cross acceleration of a vehicle generated in its cross direction are estimated and calculated. While a cross acceleration detecting means D, directly detecting the cross acceleration, is provided, and being based on the deviation of a detecting value from the estimating value in the cross acceleration, leading particulars of the vehicle and the aerodynamic characteristic of the vehicle, a disturbance correcting means E corrects an error of a condition quantity estimating value of the motion estimating arithmetic means C generated by tilting of a road surface in its cross direction. And in accordance with the condition quantity estimating value after this correction, the information can be utilized for a steering angle control and/or a suspension control.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、車両のヨーレート(ヨー角速度)や横方向
速度など、車両系の状態量を推定する車両運動推定装置
に関し、この推定装置は、該装置により推定した状態量
を入力情報として舵角制御装置や能動型サスペンション
などに与える場合に好適なものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a vehicle motion estimation device for estimating the state quantities of a vehicle system, such as the yaw rate (yaw angular velocity) and lateral velocity of the vehicle. This device is suitable for applying the state quantity estimated by the device as input information to a steering angle control device, an active suspension, or the like.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、車両のヨーレート、横方向速度などの状態量を用
いて車両の運動特性を制御する装置としては、例えば特
開昭62−241772.同62241773号公報記
載の装置(発明の名称は共に「車両用実舵角制御装置」
)が知られている。
Conventionally, as a device for controlling the motion characteristics of a vehicle using state quantities such as the vehicle's yaw rate and lateral speed, there is, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-241772. The device described in Publication No. 62241773 (both names of the invention are "actual steering angle control device for vehicle")
)It has been known.

これらの実舵角制御装置は、自軍の運動状態量を特徴と
する特性を数学モデル化した規範モデルから得られる運
動状態量の目標値に追従させるように舵角を指令制御す
るもので、例えば追従させる運動状態量として横加速度
をとるときには、出力フィードバックを行うための横加
速度センサの他に、状態フィードバックを行うための、
ヨーレート検出用のヨーレートセンサ(レートジャイロ
)及び横方向速度検出用の横方向速度センサ(対地車速
計)の搭載が必要であった。
These actual steering angle control devices command and control the steering angle so as to follow the target value of the motion state quantity obtained from a reference model that is a mathematical model of the characteristic of the motion state quantity of the own army. When taking lateral acceleration as the motion state quantity to be tracked, in addition to the lateral acceleration sensor for output feedback, a sensor for state feedback is used.
It was necessary to install a yaw rate sensor (rate gyro) to detect yaw rate and a lateral speed sensor (ground vehicle speedometer) to detect lateral speed.

しかし、上述のヨーレートや横方向速度はその発生量が
小さく、横風や路面傾斜などの外乱の影響を受は易いの
で、その検出に用いるレートジャイロ及び対地車速計は
、高い検出精度を必要とするから高価になり、また、大
形になるから取り扱いが面倒である。このため、制御装
置の製作及び据え付けに要するコストが著しく上昇する
ので、上記各センサを用いた装置を一般車両に搭載する
ことは実際上困難であった。
However, the above-mentioned yaw rate and lateral speed occur in small amounts and are easily affected by disturbances such as crosswinds and road slopes, so the rate gyro and ground vehicle speed meter used to detect them require high detection accuracy. This makes them expensive, and their large size makes them difficult to handle. For this reason, the cost required for manufacturing and installing the control device increases significantly, and it has been practically difficult to mount a device using each of the above-mentioned sensors on a general vehicle.

そこで、本出願人は、特願昭63−197776号にて
、比較的安価な操舵角センサ、横加速度センサなどの検
出値を用いて、車両の平面運動に関する数学モデルに基
づき設定されるゲイン行列を有したオブザーバにより、
ヨーレート及び横方向速度を推定する推定装置を提案し
ている。
Therefore, in Japanese Patent Application No. 63-197776, the present applicant proposed a gain matrix that is set based on a mathematical model regarding planar motion of the vehicle using detected values from relatively inexpensive steering angle sensors, lateral acceleration sensors, etc. By an observer with
An estimation device for estimating yaw rate and lateral velocity is proposed.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかしながら、上述した推定装置にあっては、路面が横
方向に傾斜している場合、その傾斜によってヨーレート
、横方向速度の各推定値が実際値に対して誤差を生じて
しまうという未解決の問題があった。
However, the above-mentioned estimation device has an unresolved problem that when the road surface slopes laterally, the slope causes errors in the estimated values of yaw rate and lateral speed relative to the actual values. was there.

この発明は、このような従来技術及び先願技術の有する
未解決の問題に鑑みてなされたもので、横加速度検出値
と横加速度推定値との偏差に基づき、路面の横方向の傾
斜に対する補正を状態量推定演算に施して、該状態量を
精度良く推定できるようにし、且つ、一般車両に搭載で
きる低コストな構成を維持することを、その解決しよう
とする第1の課題とし、併せて、路面の横方向の傾斜角
(以下、必要に応じて単に「傾斜角」という)を推定し
て、その推定値を車両運動の制御に利用可能にすること
を、第2の課題としている。
This invention was made in view of the unresolved problems of the prior art and the prior art, and it is based on the deviation between the detected lateral acceleration value and the estimated lateral acceleration value, and corrects the lateral inclination of the road surface. The first problem to be solved is to perform state quantity estimation calculations so that the state quantities can be estimated with high accuracy, and to maintain a low-cost configuration that can be mounted on general vehicles. The second problem is to estimate the lateral inclination angle of the road surface (hereinafter simply referred to as "inclination angle" as necessary) and to make the estimated value usable for controlling vehicle motion.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記第1の課題を解決するため、この発明の請求項(1
)〜(4)記載の装置は、第1図(a)に示す如く、少
なくとも前輪の操舵角を検出する操舵角検出手段と、車
速を検出する車速検出手段と、前記両検出手段の検出情
報を入力して、運動方程式で記述される車両モデルに基
づき少なくとも2つの状態量の推定値と車両の横方向に
生じる横加速度の推定値とを推定する運動推定演算手段
とを有し、前記横加速度を直接検出する横加速度検出手
段と、この横加速度検出手段による横加速度検出値と前
記運動推定演算手段による横加速度推定値との偏差に基
づき、路面の横方向の傾斜によって生じる前記運動推定
演算手段の状態量推定値の誤差を補正する外乱補正手段
とを備えている。
In order to solve the above first problem, claim (1) of this invention
) to (4), as shown in FIG. 1(a), the device includes a steering angle detection means for detecting at least the steering angle of the front wheels, a vehicle speed detection means for detecting the vehicle speed, and information detected by both of the detection means. and a motion estimation calculation means for estimating the estimated values of at least two state quantities and the estimated value of the lateral acceleration occurring in the lateral direction of the vehicle based on the vehicle model described by the equation of motion. lateral acceleration detection means for directly detecting acceleration; and calculation of the motion estimation caused by the lateral inclination of the road surface based on the deviation between the lateral acceleration detected by the lateral acceleration detection means and the lateral acceleration estimated by the motion estimation calculation means. and disturbance correction means for correcting an error in the state quantity estimated value of the means.

また、第2の課題を解決するため、この発明の請求項(
5)、 (6)記載の装置は、第1図(b)に示す如く
、前記記載の構成に、横加速度推定値aと横加速度検出
値αの偏差Ectに基づき路面の横方向の傾斜角ηを演
算する傾斜角推定演算手段を付加している。
In addition, in order to solve the second problem, the claims of this invention (
5), (6) As shown in FIG. 1(b), the device described above has the above-described configuration, and calculates the lateral inclination angle of the road surface based on the deviation Ect between the estimated lateral acceleration value a and the detected lateral acceleration value α. An inclination angle estimation calculation means for calculating η is added.

〔作用〕[Effect]

この発明の請求項(1)〜(4)記載の装置では、運動
推定演算手段が、操舵角及び車速を入力して、運動方程
式で記述される車両モデルに基づき少なくとも2つの状
態量の推定値と出力量としての横加速度の推定値とを推
定演算するとともに、横加速度検出手段が、その横加速
度の実際値を検出する。
In the apparatus according to claims (1) to (4) of the present invention, the motion estimation calculation means inputs a steering angle and a vehicle speed, and generates estimated values of at least two state quantities based on a vehicle model described by an equation of motion. and an estimated value of the lateral acceleration as an output quantity, and the lateral acceleration detection means detects the actual value of the lateral acceleration.

そこで、外乱補正手段は、横加速度の検出値とその推定
値との偏差に基づき、路面横方向の傾斜によって生じる
運動推定演算手段での状態量推定値の措定誤差を補正す
る。
Therefore, the disturbance correction means corrects the assumption error of the state quantity estimated value in the motion estimation calculation means caused by the slope in the lateral direction of the road surface, based on the deviation between the detected value of the lateral acceleration and its estimated value.

また、請求項(5)、 (6)記載の装置では、上述の
作用とともに、傾斜角推定演算手段が路面横方向の傾斜
角を推定する。
Further, in the apparatus according to claims (5) and (6), in addition to the above-mentioned operation, the inclination angle estimation calculation means estimates the inclination angle in the lateral direction of the road surface.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の一実施例を第2図乃至第4図に基づい
て説明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 2 to 4.

第2図は、車両運動推定装置2を示すブロック図である
。同図において、車両運動推定装置2は、横加速度セン
サ4.車速センサ6、操舵角センサ8、及び推定演算器
10を有している。
FIG. 2 is a block diagram showing the vehicle motion estimation device 2. As shown in FIG. In the figure, the vehicle motion estimation device 2 includes a lateral acceleration sensor 4. It has a vehicle speed sensor 6, a steering angle sensor 8, and an estimation calculator 10.

この内、横加速度センサは、車両の重心点に設けられ、
この重心点での車両横方向に生じる加速度を検知して該
加速度に応じた横加速度信号αを推定演算器lOに出力
するようになっている。また、車速センサ6は車速に応
じた車速信号■を、操舵角センサ8は前輪に対する操舵
角に応じた操舵角信号θを推定演算器10に夫々出力す
るようになっている。
Among these, the lateral acceleration sensor is installed at the center of gravity of the vehicle,
The acceleration generated in the lateral direction of the vehicle at this center of gravity is detected and a lateral acceleration signal α corresponding to the acceleration is output to the estimation calculator IO. Further, the vehicle speed sensor 6 outputs a vehicle speed signal (2) corresponding to the vehicle speed, and the steering angle sensor 8 outputs a steering angle signal (theta) corresponding to the steering angle with respect to the front wheels to the estimation calculator 10, respectively.

さらに、推定演算器10は、信号処理回路12a〜12
c、マイクロコンピュータ14.D/A変換器16a−
16c、増幅器1日a〜18cを含んで構成される。こ
の内、信号処理回路12a〜12cは、各センサ4.6
.8から出力された検出信号α、■、θに対して夫々各
別にフィルタリング処理及びデジタル変換処理を施し、
その処理された各信号を後段のマイクロコンピュータ1
4に出力するようになっている。マイクロコンピュータ
14は、処理された信号α、■、θを読み込み、状態量
であるヨーレートψ及び横方向速度■、を路面横方向の
傾斜に対する補正がなされた状態で推定するとともに、
傾斜角ηを推定し、この各推定値を後段のD/A変換器
16a〜16c及び増幅器18a〜18cを介して出力
するようになっている。
Furthermore, the estimation calculator 10 includes signal processing circuits 12a to 12.
c. Microcomputer 14. D/A converter 16a-
16c, and amplifiers 1a to 18c. Among these, the signal processing circuits 12a to 12c are connected to each sensor 4.6.
.. The detection signals α, ■, and θ outputted from 8 are subjected to filtering processing and digital conversion processing, respectively.
Each processed signal is sent to the subsequent microcomputer 1.
It is designed to output to 4. The microcomputer 14 reads the processed signals α, ■, and θ, and estimates the state quantities, yaw rate ψ and lateral velocity ■, with corrections made for the slope in the lateral direction of the road surface.
The tilt angle η is estimated, and each estimated value is outputted via the subsequent D/A converters 16a to 16c and amplifiers 18a to 18c.

本実施例のマイクロコンピュータ14は、同一次元オブ
ザーバを含む推定機構を機能的に構成し、これにより前
述した推定演算を行うもので、そのブロック線図は第3
図に示すようになっている。
The microcomputer 14 of this embodiment functionally constitutes an estimation mechanism including a same-dimensional observer, and performs the above-mentioned estimation calculation using this.
It is as shown in the figure.

つまり、同図において、20は車両モデルであり、本実
施例では状態量であるヨーレートl、横方向速度9y及
び車両運動系の測定出力量である横加速度冴を推定する
。22は減算器であり、横加速度検出値αと横加速度推
定値aとの偏差E、(=α−a)を演算する。24は外
乱推定・補正部であり、偏差E、に基づき車両モデル2
0の補正量を決定すると共に、傾斜角ηを演算する。
That is, in the figure, 20 is a vehicle model, and in this embodiment, the state quantities yaw rate l, lateral velocity 9y, and the measured output quantity of the vehicle motion system lateral acceleration 2 are estimated. 22 is a subtracter which calculates the deviation E, (=α-a) between the detected lateral acceleration value α and the estimated lateral acceleration value a. 24 is a disturbance estimation/correction unit, which calculates the vehicle model 2 based on the deviation E.
The correction amount of 0 is determined, and the tilt angle η is calculated.

この内、車両モデル20は、各要素が後述する如く決定
されている係数d、係数ベクトルB、システム行列A 
(V) 、出力ベクトルC(V)を担うゲイン設定器2
5〜28、加算器29,30、及び積分器31により構
成されており、行列A(V)及びベクトルC(V)は車
速■の関数になっている。そして、加算器29では、入
力変数である操舵角θに係数ベクトルBを乗じた値Bθ
と、状態フィードバック量A (V)・父と、後述する
補正量F −E、を加算して積分器31に出力し、この
積分器31で積分し状態量大を求めるようになっている
。また、もう一方の加算器3oでは、状態量大に出力ベ
クトルC(V)を乗じた値C(V)・父と入力量θに係
数dを乗じた値d・θとを加算して出力変数aを求める
ようになっている。
Among these, the vehicle model 20 includes a coefficient d, a coefficient vector B, and a system matrix A, each element of which is determined as described later.
(V), gain setter 2 that takes charge of the output vector C(V)
5 to 28, adders 29 and 30, and an integrator 31, and the matrix A(V) and vector C(V) are functions of the vehicle speed. Then, in the adder 29, a value Bθ obtained by multiplying the steering angle θ, which is an input variable, by the coefficient vector B is calculated.
, the state feedback amount A (V), and the correction amount F - E, which will be described later, are added together and output to an integrator 31, which integrates to obtain the large state amount. In addition, the other adder 3o adds the value C(V), which is the state quantity large multiplied by the output vector C(V), and the value d, which is the input quantity θ multiplied by the coefficient d, and outputs the result. The variable a is calculated.

外乱推定・補正部24は後述する如(各要素が決定され
ている2行1列でなるゲインベクトルFを担うゲイン設
定器32と、偏差Ectに応じて5in−’ (Ea 
/ ’g )の関数値を出力する関数発生器33とから
成る。そして、関数発生器33の出力は傾斜角の推定値
力であり、偏差E。にゲインベクトルFを乗じた値FE
、を路面傾斜に対する補正量としている。
As will be described later, the disturbance estimation/correction unit 24 includes a gain setter 32 that handles a gain vector F consisting of 2 rows and 1 column in which each element is determined, and a gain setter 32 that handles a gain vector F of 2 rows and 1 column in which each element is determined, and 5in-' (Ea
/'g). The output of the function generator 33 is the estimated force of the tilt angle, and the deviation E. The value FE multiplied by the gain vector F
, is the correction amount for the road surface slope.

ここで、かかる第3図の推定機構を構成することにより
゛、路面に横方向の傾斜があっても状態量推定に与える
誤差を排除できることを説明する。
Here, it will be explained that by configuring the estimation mechanism shown in FIG. 3, it is possible to eliminate errors in state quantity estimation even if the road surface has a lateral slope.

併せて、その傾斜角を推定できることを説明する。It will also be explained that the inclination angle can be estimated.

まず、よく知られた線形2自由度モデルに基づき路面横
方向の傾斜を考慮した車両の運動方程式を以下に示す。
First, the equation of motion of the vehicle is shown below, based on a well-known linear two-degree-of-freedom model and taking into account the slope in the lateral direction of the road surface.

つまり、 I2ψ=2 LF CF  2 LRCR・・・(2)
Mα=M (Q、 十vψ) =2 Cr + 2 CM +Mg−5inη・・・(
3)C,=eK、β、             ・・
・(4)C* = K Rβ大           
   ・・・(5)β1=(θ/N) −(v、 −、
LF φ) /V  ・(6)βR= (Vy +LR
ψ)/V       ・・・(7)である。ここで、
Iz :ヨー慣性モーメント ψ:ヨー角加速度、 L
F  :前輪・重心点間距離、  LR:後輪・重心点
間距離1M:車両質量、α:横加速度、!y 二様方向
並進加速度、■:車速、ψ:ヨーレー)、g:重力加速
度、η:路面横方向の傾斜角+  CF  ’前輪コー
ナリングフォース、CR:後輪コーナリングフォース、
eK、:前輪の等価コーナリングパワー、に、:後輪の
コーナリングパワー、βF =前輪槽すべり角、β8は
後輪機すべり角、θ:操舵角、Nニステアリングギヤ比
In other words, I2ψ=2 LF CF 2 LRCR...(2)
Mα=M (Q, 10vψ) =2 Cr + 2 CM +Mg-5inη...(
3) C,=eK,β,...
・(4) C* = K Rβ large
...(5) β1=(θ/N) −(v, −,
LF φ) /V ・(6) βR= (Vy +LR
ψ)/V (7). here,
Iz: Yaw moment of inertia ψ: Yaw angular acceleration, L
F: Distance between front wheels and center of gravity, LR: Distance between rear wheels and center of gravity 1M: Vehicle mass, α: Lateral acceleration, ! y translational acceleration in two directions, ■: vehicle speed, ψ: yaw rate), g: gravitational acceleration, η: road surface lateral inclination angle + CF' front wheel cornering force, CR: rear wheel cornering force,
eK: Equivalent cornering power of front wheels, N: Cornering power of rear wheels, βF = Front wheel tank slip angle, β8 is rear wheel machine slip angle, θ: Steering angle, N steering gear ratio.

vy :横方向速度であり、これらの内、車両諸元及び
空力特性は既知であるとする。
vy: lateral speed, of which vehicle specifications and aerodynamic characteristics are known.

そこで、状態変数としてヨーレートψ、横方向速度V、
(状態変数ベクトルX (X丁= [ψ ■、]))、
出出力数として横加速度αを夫々選択し、外乱を傾斜角
ηとした場合の状態方程式、出力方程式は次式で表され
る。
Therefore, the state variables are yaw rate ψ, lateral velocity V,
(state variable vector X (X d = [ψ ■, ])),
The state equation and output equation when the lateral acceleration α is selected as the number of outputs and the disturbance is the inclination angle η are expressed by the following equations.

■=AX+Bθ+F g−sinη・・・(8)cr=
cX+dθ+g−sinηm’  (9)ここで、Aは
2×2のシステム行列、Bは2X1の係数ベクトル、C
は1×2の出力ベクトル、dは係数、Fは2×1の係数
ベクトルであって、であり、 a++=  2 a1□=−2 a□=−2 azt=  2 (LF”e KF + LR”KR) / 12(Ly
e KF   LIIKll )/ 12(L、e K
F   LRKII ) /M(e Ky  + KR
) / M bll=2 Lye KF  / 12bz+= 2 
e Kr / M である。
■=AX+Bθ+F g-sinη...(8) cr=
cX+dθ+g−sinηm' (9) Here, A is a 2×2 system matrix, B is a 2×1 coefficient vector, and C
is a 1×2 output vector, d is a coefficient, and F is a 2×1 coefficient vector, where a++= 2 a1□=-2 a□=-2 azt= 2 (LF”e KF + LR ”KR) / 12(Ly
e KF LIIKll ) / 12(L, e K
F LRKII ) /M(e Ky + KR
) / M bll=2 Lye KF / 12bz+= 2
e Kr/M.

一方、前述した第3図の構成における状態方程式及び出
力方程式は、 ■=A父子Bθ十FE、        −(10)(
但し、E、=α−cx) cx=C父+dθ           ・・・(11
)となる。第(9)、 (II)式を第00)式に代入
すると、■=A父子Bθ十F (C(X−父)+g−s
iny+)・・・02) となる。ある時点(例えば直進状態)で5<=xとなっ
たと仮定すれば、第θり式は ■=A父子Bθ+Fg−sinη    −側となり、
前記第(8)式と同様の形となり、路面が横方向に傾斜
しようとも、父=Xは常に満足される。
On the other hand, the state equation and output equation in the configuration shown in FIG.
However, E, = α-cx) cx = C father + dθ ... (11
). Substituting equations (9) and (II) into equation 00), ■ = A father and child Bθ1F (C (X - father) + g - s
iny+)...02). Assuming that 5<=x at a certain point (for example, when traveling straight), the θth equation becomes ■=A father and son Bθ+Fg−sinη − side,
It has the same form as the above equation (8), and even if the road surface slopes laterally, the relationship ``X'' is always satisfied.

つまり、第3図の構成によって、理論的には傾斜角によ
る状態量の推定誤差を零にすることができる。
That is, with the configuration shown in FIG. 3, it is theoretically possible to reduce the estimation error of the state quantity due to the inclination angle to zero.

ところで、上述の出力量の偏差EI:fは、E、=α−
a=c (X−父)+g−sinη・(+4)であり、
父−Xであれば、 Eα=g°sinη          ・・・0ωか
ら、 77 =sin−’ (E、 / g )      
   ・”Q[i)が得られ、傾斜角ηが求められる。
By the way, the deviation EI:f of the output amount mentioned above is E, = α-
a=c (X-father)+g-sinη・(+4),
If father -
・“Q[i) is obtained, and the inclination angle η is determined.

次に、本実施例の全体動作を説明する。Next, the overall operation of this embodiment will be explained.

マイクロコンピュータ14は、第4図のフローチャート
に基づく推定演算動作を一定時間Δt(例えば20m5
ec)毎のタイマ割り込み処理により行う。つまり、同
図のステップ■では、横加速度センサ4.車速センサ6
、及び操舵角センサ8に係る検出信号αIVI及びθを
信号処理回路12a〜12cを介して夫り読み込み、そ
れらの値を横加速度α、車速■、及び操舵角θとして一
時記憶する。
The microcomputer 14 performs the estimation calculation operation based on the flowchart in FIG.
This is done by timer interrupt processing for each ec). That is, in step (2) in the figure, the lateral acceleration sensor 4. Vehicle speed sensor 6
, and the detection signals αIVI and θ from the steering angle sensor 8 are read in through the signal processing circuits 12a to 12c, and these values are temporarily stored as the lateral acceleration α, vehicle speed 2, and steering angle θ.

次いでステップ■に移行し、記憶テーブルを参照するこ
とにより、車速Vの値に応じたシステム行列A (V)
 、出力ベクトルC(V)を作成する。
Next, the process moves to step (2), and by referring to the memory table, the system matrix A (V) corresponding to the value of the vehicle speed V is determined.
, create an output vector C(V).

次いでステップ■に移行し、 父−5交di                 ・・
・Qηの演算を行って、ヨーレートψ及び横方向速度V
Next, move on to step ■, father-5 intercourse di...
・Calculate Qη to calculate yaw rate ψ and lateral velocity V
.

から成る状態変数ベクトルXの推定値父を算出する。こ
の演算は、具体的には、前回の演算時、即ち(i−1)
回目の推定値父(i−1)及び演算値交(i−1)を用
い、今回の演算時、即ちi回目の演算を父(i)を、 J(i) =に(i−1) 十At−φ(i−1)  
 ・・・QB)Qy (i) =Qy(i−1)十Δt
−Q (i−1)・・・0ωの弐から求める。
The estimated value of the state variable vector X consisting of is calculated. Specifically, this operation is performed at the time of the previous operation, that is, (i-1)
Using the estimated value parent (i-1) of the time and the calculated value intersection (i-1), at the time of the current calculation, that is, the parent (i) of the i-th calculation, J(i) = (i-1) 10 At-φ(i-1)
...QB) Qy (i) = Qy (i-1) + Δt
-Q (i-1)... Calculate from the second of 0ω.

次いでステップ■に移行して、外乱(路面傾斜)に対す
る補正量FE、を、予め記憶していたゲインベクトルF
及び(i−1)回目演算時の偏差Ee、を用いて演算し
、この後、ステップ■〜■に移行する。
Next, the process moves to step (2), and the correction amount FE for the disturbance (road surface slope) is calculated using the gain vector F stored in advance.
and the deviation Ee at the (i-1)th calculation, and then proceed to steps ① to ②.

ステップ■では、前述した第00式に基づき、さらにス
テップ■での演算値を用いて、オブザーバ行列■=A父
+Bθ十FE、xを作成して演算する。
In step (2), based on the above-mentioned equation 00 and using the calculated value in step (2), an observer matrix (2) = A+Bθ+FE, x is created and calculated.

ステップ■では、前述した第01)式に基づき出力行列
6t=C父+dθを作成して演算する。
In step (2), an output matrix 6t=C+dθ is created and calculated based on the above-mentioned equation 01).

さらにステップ■では、前述した第04)、06)式に
基づき式E。=cx−a、  η=sin−’ (E、
 / g)を作成して、傾斜角ηを求める。
Furthermore, in step (2), formula E is calculated based on the above-mentioned formulas 04) and 06). =cx-a, η=sin-' (E,
/ g) to find the inclination angle η.

次いでステップ■に移行して、ステップ■、■での演算
値〆+Vy及びりに応じた信号をD/A変換器16a=
16c及び増幅器18a〜18Cを介して出力する。
Next, the process moves to step (2), and the signal corresponding to the calculated value +Vy in steps (2) and (2) is sent to the D/A converter 16a=
16c and amplifiers 18a to 18C.

以上の処理はΔを時間毎に繰り返して行われるから、こ
の演算周期Δtを適宜に設定することにより、ヨーレー
トψ及び横方向速度■、並びに傾斜角ηを同時に実時間
で、且つ、路面の横方向傾斜に影響されないで正確に推
定できる。また、この推定装置は、比較的低コストな部
品でオブザーバを含む推定機構を構成しているので、従
来のように高価なレートジャイロ、対地車速計を搭載し
なくても済み、装置全体が低コストになり、一般車両に
も容易に搭載できる。
The above processing is repeated every time Δ, so by setting this calculation cycle Δt appropriately, the yaw rate ψ, lateral velocity ■, and inclination angle η can be calculated simultaneously in real time and on the lateral side of the road surface. Accurate estimation is possible without being affected by directional inclination. In addition, since this estimation device uses relatively low-cost parts to construct the estimation mechanism including the observer, it is not necessary to install an expensive rate gyro or ground vehicle speed meter as in the past, and the overall device is low-cost. It is low cost and can be easily installed in general vehicles.

ここで、本実施例では、操舵角センサ8.信号処理回路
12b、及び第5図ステップ■の処理により操舵角検出
手段が構成され、車速センサ6゜信号処理回路12a及
び第5図ステップ■の処理により車速検出手段が構成さ
れ、横加速度センサ4、信号処理回路12C,及び第5
図のステップ■の処理により横加速度検出手段が構成さ
れる。
Here, in this embodiment, the steering angle sensor 8. The signal processing circuit 12b and the processing in step (2) in FIG. , the signal processing circuit 12C, and the fifth
The lateral acceleration detection means is configured by the process of step (2) in the figure.

また、第5図のステップ■、■、■、■、■の処理、及
びD/A変換器16a、16b、増幅器18a、18b
により運動推定演算手段が構成される。さらに、第5図
のステップ■、■の処理が外乱補正手段に対応し、同図
のステップ■、■の処理、及びD/A変換器16c、増
幅器18cにより傾斜角推定演算手段が構成される。
In addition, the processing of steps ■, ■, ■, ■, ■ in FIG.
A motion estimation calculation means is configured. Furthermore, the processing in steps (2) and (2) in FIG. .

なお、前記実施例において、傾斜角外乱値ηを推定する
ことなく、状態量大のみを正確に推定したい場合は、関
数発生器33を外してもよい。
In the above embodiment, if it is desired to accurately estimate only the large state quantity without estimating the tilt angle disturbance value η, the function generator 33 may be removed.

また、以上の説明は車両モデルを連続系で記述した場合
についてであったが、第5図の機能ブロック図(第3図
と同一の構成要素には同一の符号を用いる)に示すよう
に離散時間系で記述した車両モデルを基礎に推定すれば
、その推定精度を向上させることができる。その場合、
ゲイン設定器27.26.32によって設定される各行
列は、A、=e^”’ r  BD ”’ (e^”’
−I)A−’B。
In addition, the above explanation was about the case where the vehicle model was described as a continuous system, but as shown in the functional block diagram of Fig. 5 (the same symbols are used for the same components as in Fig. 3), If the estimation is based on a vehicle model described in a time system, the estimation accuracy can be improved. In that case,
Each matrix set by the gain setter 27.26.32 is A,=e^"' r BD "'(e^"'
-I)A-'B.

FD= (e”′t−I 〕A−’Fとなる(eは自然
対数の底、Δtはサンプリング周期)。なお、第5図に
おけるZ−1は1サンプル遅れを意味し、Iは単位行列
である。
FD= (e"'t-I ]A-'F (e is the base of the natural logarithm, Δt is the sampling period). In addition, Z-1 in Fig. 5 means a delay of one sample, and I is the unit. It's a queue.

さらに、四輪操舵車においては、入力として、前輪操舵
角θに加えて後輪実舵角δ、を考慮することにより(例
えば「モデル追従制御と四輪操舵車」、自動車技術、 
Vol、42.No、3.1988.304〜310頁
)、前記実施例と全く同様に構成可能である。
Furthermore, in a four-wheel steering vehicle, by considering the rear wheel actual steering angle δ in addition to the front wheel steering angle θ as an input (for example, "Model following control and four-wheel steering vehicle", automotive technology,
Vol, 42. No. 3.1988, pages 304-310), it can be constructed in exactly the same manner as the above embodiment.

また、前記実施例における状態量推定値は、前述したヨ
ーレートと横方向速度のほかに、ヨーレートと重心点検
すべり角であってもよいし、必要に応じて3つ以上の状
態量の組み合わせであってもよい。
In addition to the yaw rate and lateral velocity described above, the estimated state quantity in the above embodiment may be the yaw rate and the center of gravity inspection slip angle, or may be a combination of three or more state quantities as necessary. You can.

さらにまた、前記実施例の傾斜角推定演算手段は、必要
ある場合のみ設けるとしてもよい。
Furthermore, the inclination angle estimation calculation means of the embodiment described above may be provided only when necessary.

さらにまた、前記実施例における推定演算器10は、ア
ナログ電子回路とマイクロコンピュータとにより構成し
たが、その全体をアナログ電子回路により構成してもよ
いし、またマイクロコンピュータにより構成してもよい
Furthermore, although the estimation arithmetic unit 10 in the embodiment described above is composed of an analog electronic circuit and a microcomputer, it may be composed entirely of an analog electronic circuit or a microcomputer.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、この発明の請求項(1)〜(4)
記載の装置では、車両運動系の出力量としての横加速度
の推定値とその検出値との偏差に基づき、路面横方向の
傾斜に対抗する補正を行って、少なくとも2つの状態量
(例えばヨーレートと重心点での横速度)を推定するよ
うにしたため、そのような傾斜があっても、先願記載の
ものとは違って、その外乱による状態量の推定誤差を排
除した正確な状態量を推定でき、これらの推定値を用い
て制御を行う舵角制御装置や能動型サスペンションの制
御特性を向上させるとともに、従来のような高価なセン
サを用いていないため、装置全体の低コスト化も維持で
き、一般車両にも容易に搭載可能であるという効果が得
られる。
As explained above, claims (1) to (4) of this invention
In the described device, a correction is made to counter the inclination in the lateral direction of the road surface based on the deviation between the estimated value of the lateral acceleration as an output quantity of the vehicle motion system and its detected value, and at least two state quantities (for example, yaw rate and Since the lateral velocity (at the center of gravity) is estimated, even if there is such a slope, an accurate state quantity can be estimated that eliminates the estimation error of the state quantity due to the disturbance, unlike the method described in the previous application. In addition to improving the control characteristics of the steering angle control device and active suspension that control using these estimated values, the system also maintains a low cost because it does not use expensive sensors like conventional ones. This has the advantage that it can be easily mounted on general vehicles.

この内、とくに、請求項(2)記載の装置では、出力量
としての横加速度を求めるに際し、比較的安価に入手可
能な横加速度センサの検出信号を用いているため、信号
処理も容易であり、また装置全体の低コスト化も促進さ
れる。また、請求項(4)記載の装置では、比較的扱い
易い補正手法を用いているため、推定プログラムが簡便
である等の効果がある。
Among these, in particular, the device according to claim (2) uses the detection signal of a lateral acceleration sensor, which is available at a relatively low cost, when determining the lateral acceleration as an output quantity, so signal processing is easy. , the cost of the entire device can also be reduced. Furthermore, since the apparatus according to claim (4) uses a correction method that is relatively easy to handle, there are advantages such as a simple estimation program.

さらに、請求項(5)、 (6)記載の装置では、請求
項(1)記載の構成に、傾斜角を推定する手段を付加し
たため、その外乱が状態量推定に及ぼす影響を排除でき
るのみならず、外乱である傾斜角自体を推定して、その
推定値を他の制御に利用できるという、汎用性の高い推
定装置となる。
Furthermore, in the apparatus according to claims (5) and (6), since a means for estimating the inclination angle is added to the configuration according to claim (1), it is possible to eliminate the influence of the disturbance on the estimation of the state quantity. First, it becomes a highly versatile estimating device that can estimate the inclination angle itself, which is a disturbance, and use the estimated value for other controls.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(a)(b)は夫々この発明の特許請求の範囲と
の対応図、第2図はこの発明の一実施例を示すブロック
図、第3図は第2図中のマイクロコンピュータの機能を
示すブロック線図、第4図は第2図中のマイクロコンピ
ュータによる処理を示す概略フローチャート、第5図は
車両モデルを離散値系で記述したときのマイクロコンビ
ニーりの機能を示すブロック線図である。 図中、2は車両運動推定装置、4は横加速度センサ、6
は車速センサ、8は操舵角センサ、12a〜12cは信
号処理回路、14はマイクロコンピュータ、16a−1
6cはD/A変換器、18a〜18cは増幅器である。
1(a) and 1(b) are diagrams corresponding to the claims of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram of the microcomputer in FIG. 2. A block diagram showing the functions, Figure 4 is a schematic flowchart showing the processing by the microcomputer in Figure 2, and Figure 5 is a block diagram showing the functions of the microcomputer when the vehicle model is described in a discrete value system. It is a diagram. In the figure, 2 is a vehicle motion estimation device, 4 is a lateral acceleration sensor, and 6 is a vehicle motion estimation device.
1 is a vehicle speed sensor, 8 is a steering angle sensor, 12a to 12c are signal processing circuits, 14 is a microcomputer, 16a-1
6c is a D/A converter, and 18a to 18c are amplifiers.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)少なくとも前輪の操舵角を検出する操舵角検出手
段と、車速を検出する車速検出手段と、前記両検出手段
の検出情報を入力して、運動方程式で記述される車両モ
デルに基づき少なくとも2つの状態量の推定値と車両の
横方向に生じる横加速度の推定値とを推定演算する運動
推定演算手段とを有し、 前記横加速度を直接検出する横加速度検出手段と、この
横加速度検出手段による横加速度検出値と前記運動推定
演算手段による横加速度推定値との偏差に基づき、路面
の横方向の傾斜によって生じる前記運動推定演算手段の
状態量推定値の誤差を補正する外乱補正手段とを備えた
ことを特徴とする車両運動推定装置。
(1) At least a steering angle detection means for detecting the steering angle of the front wheels, a vehicle speed detection means for detecting the vehicle speed, and at least two lateral acceleration detection means for directly detecting the lateral acceleration; and a lateral acceleration detection means for directly detecting the lateral acceleration. disturbance correction means for correcting an error in the state quantity estimated value of the motion estimation calculation means caused by a lateral inclination of the road surface, based on the deviation between the lateral acceleration detected value by the motion estimation calculation means and the lateral acceleration estimated value by the motion estimation calculation means; A vehicle motion estimation device comprising:
(2)前記横加速度検出手段は、車両重心点に設けられ
、該重心点における横加速度を検知する横加速度センサ
を有するとともに、前記運動推定演算手段は、車両重心
点における横加速度を推定するようにした請求項(1)
記載の車両運動推定装置。
(2) The lateral acceleration detection means has a lateral acceleration sensor that is provided at the center of gravity of the vehicle and detects lateral acceleration at the center of gravity, and the motion estimation calculation means is configured to estimate the lateral acceleration at the center of gravity of the vehicle. Claim (1)
The vehicle motion estimation device described.
(3)前記運動推定演算手段は、その状態量としてヨー
レート及び重心点での横速度、又は、ヨーレート及び重
心点での横すベり角を夫々推定するようにした請求項(
1)記載の車両運動推定装置。
(3) The motion estimation calculation means is configured to estimate a yaw rate and a lateral velocity at the center of gravity, or a yaw rate and a lateral slip angle at the center of gravity, respectively, as state quantities.
1) Vehicle motion estimation device as described.
(4)前記外乱補正手段は、ヨーレート推定値■、横方
向速度推定値■_y、推定する状態量ベクトル■(■^
T=〔■ ■_y〕)、操舵角θ、車速V、係数行列A
、Bとしたときの車両モデルを、 ■=A(V)■+Bθ とした場合、 ■=A(V)■+Bθ+KE_α E_α=α−■ となるKE_αを路面の横方向の傾斜に対する補正量と
し、補正係数Kは、 ▲数式、化学式、表等があります▼ で与えられる請求項(1)記載の車両運動推定装置。
(4) The disturbance correction means includes an estimated yaw rate ■, an estimated lateral speed ■_y, and an estimated state quantity vector ■(■^
T = [■ ■_y]), steering angle θ, vehicle speed V, coefficient matrix A
, B, and the vehicle model is ■=A(V)■+Bθ, then ■=A(V)■+Bθ+KE_α E_α=α−■ Let KE_α be the correction amount for the lateral slope of the road surface, The vehicle motion estimating device according to claim (1), wherein the correction coefficient K is given by ▲a mathematical formula, a chemical formula, a table, etc.▼.
(5)前記請求項(1)記載の構成に、横加速度推定値
■と横加速度検出値αの偏差E_αに基づき路面の横方
向の傾斜角ηを演算する傾斜角推定演算手段を付加した
ことを特徴とする車両運動推定装置。
(5) To the configuration described in claim (1) above, an inclination angle estimation calculating means for calculating the lateral inclination angle η of the road surface based on the deviation E_α between the estimated lateral acceleration value ■ and the detected lateral acceleration value α is added. A vehicle motion estimation device characterized by:
(6)前記傾斜角推定演算手段は、重力加速度をgとし
たときに、 η=sin^−^1(E_α/g)、E_α=α−■の
式により傾斜角ηを求める手段である請求項(5)記載
の車両運動推定装置。
(6) The inclination angle estimation calculating means is a means for calculating the inclination angle η using the formulas η=sin^-^1(E_α/g) and E_α=α−■, where gravitational acceleration is g. The vehicle motion estimation device according to item (5).
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5642281A (en) * 1994-01-14 1997-06-24 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Steering angle control apparatus
US6053583A (en) * 1997-03-31 2000-04-25 Mazda Motor Corporation Stability control system for vehicle
JP2005125853A (en) * 2003-10-22 2005-05-19 Aisin Seiki Co Ltd Lane travel support device for vehicle
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