JPH09244743A - Automatic operation device - Google Patents

Automatic operation device

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Publication number
JPH09244743A
JPH09244743A JP8049305A JP4930596A JPH09244743A JP H09244743 A JPH09244743 A JP H09244743A JP 8049305 A JP8049305 A JP 8049305A JP 4930596 A JP4930596 A JP 4930596A JP H09244743 A JPH09244743 A JP H09244743A
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JP
Japan
Prior art keywords
steering angle
yaw rate
vehicle speed
vehicle
target
Prior art date
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Pending
Application number
JP8049305A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Mori
宏 毛利
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP8049305A priority Critical patent/JPH09244743A/en
Publication of JPH09244743A publication Critical patent/JPH09244743A/en
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  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
  • Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
  • Controls For Constant Speed Travelling (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve a control system to be tolerant of noise and to execute stable steering control by detecting the real yaw rate of a vehicle, operating a deviation against a target yaw rate and correcting a target steering angle in a direction where physical quantity obtained by delaying the deviation is canceled. SOLUTION: A controller 20 reads a steering detection signal, a magnetic flux detection signal, a yaw rate detection signal and a vehicle speed detection signal from a steering sensor 14, a magnetic marker sensor 17, a yaw rate sensor 18 and a vehicle speed sensor 19 and operates the lateral displacement of the vehicle based on the magnetic flux detection signal. A gain for converting the lateral displacement into the target steering angle is set and the gain and a time constant are set based on the vehicle speed detection signal. The yaw rate deviation is operated and the target steering angles of front wheels 3L and 3R are operated. A steering control signal by which a difference between the target steering angle and the steering angle detection signal showing the actual steering angle becomes zero is operated and the steering control signal is outputted to an automatic steering mechanism 10.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、車両の転舵輪の
舵角を自動的に制御する自動運転装置に関し、特に、制
御系に加わるノイズに対して強く、安定した舵角制御が
行えるようにしたものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an automatic driving system for automatically controlling the steering angle of steered wheels of a vehicle, and more particularly, to a stable steering angle control that is strong against noise applied to a control system. It was done.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種の従来の技術としては、例えば
「計測自動制御学会論文集,vol.12,No.4,(1976),394」
の『カルマンフィルタを用いた自動操舵系の最適設計』
(坪井、原島、稲葉)に記載されたものがある。即ち、
この論文に記載された従来の技術は、誘導ケーブル方式
と称される自動運転装置に関するものであって、走行ラ
インに沿って配設されたケーブルに数kHzの交流を流し
て磁界を発生させる一方、その磁界を検知するセンサを
車両に搭載しておき、かかるセンサの出力に基づきケー
ブルに対する車両の位置を認識し、その認識結果に応じ
て車両が目標走行ラインに沿って走行するように転舵輪
に舵角を発生させるようになっている。
2. Description of the Related Art As a conventional technique of this kind, for example, "Transactions of the Society of Instrument and Control Engineers, vol. 12, No. 4, (1976), 394"
"Optimal Design of Automatic Steering System Using Kalman Filter"
(Tsuboi, Harashima, Inaba). That is,
The conventional technique described in this paper relates to an automatic driving device called an induction cable system, in which an alternating current of several kHz is applied to a cable arranged along a traveling line to generate a magnetic field. , A sensor that detects the magnetic field is installed in the vehicle, the position of the vehicle with respect to the cable is recognized based on the output of the sensor, and the steered wheels are used so that the vehicle travels along the target travel line according to the recognition result. It is designed to generate a steering angle.

【0003】また、誘導ケーブル方式の他に、磁気マー
カ方式と称される従来技術もある。この磁気マーカ方式
は、誘導ケーブル方式におけるケーブルの代わりに路面
に所定間隔(例えば1m)で埋設された永久磁石を利用
するようになっている。つまり、磁気マーカ方式では、
埋設された永久磁石が生成する磁束を車両側で検出する
ことにより、目標走行ラインに対する車両の横方向位置
を認識して転舵輪の舵角を制御するようになっていた。
In addition to the induction cable system, there is a conventional technique called a magnetic marker system. This magnetic marker system uses a permanent magnet buried in the road surface at a predetermined interval (for example, 1 m) instead of the cable in the induction cable system. In other words, in the magnetic marker method,
By detecting the magnetic flux generated by the embedded permanent magnet on the vehicle side, the lateral position of the vehicle with respect to the target travel line is recognized and the steering angle of the steered wheels is controlled.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ここで、上述したよう
な従来の自動運転装置における制御系をブロック線図で
表すと、図8に示すようになる。なお、図8中、G1
舵角制御信号を生成するコントローラの伝達関数、G2
は舵角制御信号に応じて舵角を発生する機構から車両軌
跡に至る間の伝達関数である。
Here, a block diagram of the control system in the conventional automatic driving apparatus as described above is shown in FIG. In FIG. 8, G 1 is a transfer function of a controller that generates a steering angle control signal, and G 2 is
Is a transfer function from the mechanism that generates the steering angle according to the steering angle control signal to the vehicle trajectory.

【0005】そして、伝達関数G2(s)は、“2次式/
(s2 ×2次式)”のように表されるから、2次の積分
特性(2型)となる。このため、舵角発生機構を駆動さ
せてから車両の軌跡に至るまでの位相は180度以上遅
れてしまい、目標走行ラインに沿った安定した走行が行
えない可能性がある。そこで、制御系の安定度が増大す
るように、伝達関数G1(s)に補償要素として微分要素を
付加することにより、コントローラが生成する舵角制御
信号の位相を進ませることが必要になる。
The transfer function G 2 (s) is calculated by
(S 2 × quadratic equation) ”, the quadratic integral characteristic (type 2) is obtained. Therefore, the phase from the driving of the steering angle generation mechanism to the trajectory of the vehicle is There is a possibility that stable travel along the target travel line will not be possible because the delay will be 180 degrees or more.Therefore, in order to increase the stability of the control system, the transfer function G 1 (s) has a differential element as a compensation element as a compensation element. Is required to advance the phase of the steering angle control signal generated by the controller.

【0006】しかしながら、制御系には、図8に示すよ
うにプロセスノイズ(操舵発生機構に伴うノイズ)や観
測ノイズ(センサの検出信号に重畳されるノイズ)が加
わっているため、コントローラの伝達関数G1(s)に微分
要素が付加されていると、ノイズ成分までもが微分要素
によって強調されてしまい、制御系の安定性向上にとっ
て逆に作用してしまうことになる。
However, as shown in FIG. 8, process noise (noise associated with the steering generation mechanism) and observation noise (noise superimposed on the detection signal of the sensor) are added to the control system. When the differential element is added to G 1 (s), even the noise component is emphasized by the differential element, which adversely affects the stability improvement of the control system.

【0007】特に、上述したような誘導ケーブル方式に
あっては、数kHzの交流を流して磁界を発生させる構成
であるため、観測ノイズが大きく、微分要素によるノイ
ズの強調作用は大きな問題となっている。また、磁気マ
ーカ方式であっても、図9に示すように、目標走行ライ
ンに沿った基準線L1 に対する永久磁石M1 のズレが大
きいと、観測ノイズが顕著になってしまうし、永久磁石
1 が所定間隔で埋設されている結果、図10(a)に
示すように、実際の横変位(目標走行ラインに対する車
両の横方向位置のズレ)が曲線のように変化しても、検
出値(検出された横変位)は直線のように離散値となっ
てしまうから、その離散値が切り替わる際の舵角制御信
号が図10(b)に示すように強調されてしまうという
問題点がある。
In particular, in the above-mentioned induction cable system, since the alternating current of several kHz is applied to generate the magnetic field, the observation noise is large and the noise enhancement effect by the differential element becomes a big problem. ing. Further, even in the magnetic marker method, if the deviation of the permanent magnet M 1 from the reference line L 1 along the target traveling line is large as shown in FIG. As a result of M 1 being buried at a predetermined interval, even if the actual lateral displacement (deviation of the lateral position of the vehicle with respect to the target travel line) changes like a curve as shown in FIG. Since the value (detected lateral displacement) becomes a discrete value like a straight line, there is a problem that the steering angle control signal when the discrete value is switched is emphasized as shown in FIG. 10 (b). is there.

【0008】つまり、検出された車両の横変位を微分し
て制御に用いるような従来の自動運転装置にあっては、
検出値に含まれるノイズ成分もが強調されて舵角制御信
号に取り込まれてしまうから、ノイズに対する舵角の感
度が高くなってしまうという未解決の課題を有していた
のである。
That is, in the conventional automatic driving device that differentiates the detected lateral displacement of the vehicle and uses it for control,
Since the noise component included in the detected value is also emphasized and taken into the steering angle control signal, there is an unsolved problem that the sensitivity of the steering angle to noise increases.

【0009】本発明は、このような従来の技術が有する
未解決の課題に着目してなされたものであって、制御系
に加わるノイズに対して強く、安定した舵角制御が行え
る自動運転装置を提供することを目的としている。
The present invention has been made by paying attention to the unsolved problems of the prior art as described above, and is an automatic driving apparatus that is strong against noise added to the control system and can perform stable steering angle control. Is intended to provide.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に係る発明は、目標走行ラインに対する車
両の横方向位置を検出する横方向位置検出手段と、この
横方向位置検出手段の検出結果に応じて目標操舵角を演
算する目標操舵角演算手段と、前記目標操舵角に基づい
て車両の転舵輪に舵角を発生させる舵角発生手段と、を
備えた自動運転装置において、車両の実ヨーレートを検
出するヨーレート検出手段と、前記実ヨーレートの目標
ヨーレートに対する偏差を演算する偏差演算手段と、を
設け、前記目標操舵角演算手段は、前記偏差を遅らせた
物理量を打ち消す方向に前記目標操舵角を補正するよう
にした。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a lateral position detecting means for detecting a lateral position of a vehicle with respect to a target traveling line, and this lateral position detecting means. In a self-driving device comprising a target steering angle calculation means for calculating a target steering angle in accordance with the detection result of, and a steering angle generation means for generating a steering angle in the steered wheels of the vehicle based on the target steering angle, A yaw rate detecting means for detecting an actual yaw rate of the vehicle, and a deviation calculating means for calculating a deviation of the actual yaw rate from a target yaw rate are provided, and the target steering angle calculating means is arranged to cancel the physical quantity in which the deviation is delayed. The target steering angle is corrected.

【0011】また、請求項2に係る発明は、上記請求項
1に係る発明である自動運転装置において、車速を検出
する車速検出手段を設け、前記目標操舵角演算手段は、
前記車速の増加に応じて前記物理量を小さくするように
した。
According to a second aspect of the present invention, in the automatic driving apparatus according to the first aspect of the present invention, vehicle speed detecting means for detecting a vehicle speed is provided, and the target steering angle calculating means is
The physical quantity is reduced as the vehicle speed increases.

【0012】そして、請求項3に係る発明は、上記請求
項2に係る発明である自動運転装置において、前記目標
操舵角演算手段は、前記偏差に対して1次以上の遅れ処
理を行うことにより前記物理量を演算するとともに、前
記車速の増加に応じて前記遅れ処理のゲインを小さく設
定するようにした。
According to a third aspect of the present invention, in the automatic driving apparatus according to the second aspect of the invention, the target steering angle calculation means performs a delay process of a first order or more with respect to the deviation. The physical quantity is calculated, and the gain of the delay process is set to be small according to the increase in the vehicle speed.

【0013】一方、請求項4に係る発明は、上記請求項
1に係る発明である自動運転装置において、車速を検出
する車速検出手段を設け、前記目標操舵角演算手段は、
前記車速の増加に応じて前記偏差の遅れ量を大きくする
ようにした。
On the other hand, the invention according to claim 4 is the automatic driving apparatus according to claim 1, further comprising a vehicle speed detecting means for detecting a vehicle speed, and the target steering angle calculating means is
The delay amount of the deviation is increased as the vehicle speed increases.

【0014】そして、請求項5に係る発明は、上記請求
項4に係る発明である自動運転装置において、前記目標
操舵角演算手段は、前記偏差に対して1次以上の遅れ処
理を行うことにより前記物理量を演算するとともに、前
記車速の増加に応じて前記遅れ処理の時定数を大きく設
定するようにした。
According to a fifth aspect of the present invention, in the automatic driving apparatus according to the fourth aspect of the invention, the target steering angle calculation means performs a delay process of a first order or more with respect to the deviation. The physical quantity is calculated, and the time constant of the delay process is set to be large according to the increase in the vehicle speed.

【0015】ここで、請求項1に係る発明にあっては、
横方向位置検出手段が目標走行ラインに対する車両の横
方向位置を検出すると、目標操舵角演算手段が、例えば
検出された車両の横方向位置と目標走行ラインとの間の
ズレがなくなるような目標操舵角を演算する。その一方
で、ヨーレート検出手段が実ヨーレートを検出し、偏差
演算手段が実ヨーレートの目標ヨーレートに対する偏差
を演算する。そして、目標操舵角演算手段は、偏差演算
手段が演算した偏差を遅らせた物理量を打ち消すよう
に、目標操舵角を補正演算する。
Here, in the invention according to claim 1,
When the lateral position detection means detects the lateral position of the vehicle with respect to the target travel line, the target steering angle calculation means causes the target steering angle calculation means to eliminate the deviation between the detected lateral position of the vehicle and the target travel line, for example. Calculate the angle. On the other hand, the yaw rate detecting means detects the actual yaw rate, and the deviation calculating means calculates the deviation of the actual yaw rate from the target yaw rate. Then, the target steering angle calculation means corrects and calculates the target steering angle so as to cancel the physical quantity that delays the deviation calculated by the deviation calculation means.

【0016】すると、ヨーレート及びヨー角変位を打ち
消すように目標操舵角を補正したことと等価になるか
ら、ヨー方向の動きが車両の横方向の動きに与える影響
が打ち消されるようになり、操舵角から車両の横変位ま
での伝達関数が1次積分型になる。その結果、制御系の
位相余裕が確保され、従来必要であった微分補償が不要
となり、ノイズに対して強い制御系となる。
This is equivalent to correcting the target steering angle so as to cancel the yaw rate and the yaw angle displacement, so that the influence of the yaw movement on the lateral movement of the vehicle is canceled and the steering angle is reduced. To the lateral displacement of the vehicle becomes a linear integral type. As a result, the phase margin of the control system is secured, the differential compensation, which was required in the past, is unnecessary, and the control system is strong against noise.

【0017】そして、補正された目標操舵角に応じて舵
角発生手段が転舵輪に舵角を発生させるから、車両の走
行ラインが安定して目標走行ラインに近づく或いは一致
するようになる。
Then, since the steering angle generating means generates the steering angle on the steered wheels in accordance with the corrected target steering angle, the traveling line of the vehicle stably approaches or coincides with the target traveling line.

【0018】なお、偏差を遅らせた物理量としては、そ
の偏差を所定時間遅らせた値であってもよいし、或い
は、偏差を、伝達関数が1次遅れ,2次遅れ,3次遅れ
等の特性を示すフィルタ等で処理した値であってもよ
い。
The physical quantity with the deviation delayed may be a value obtained by delaying the deviation for a predetermined time, or the deviation may have a characteristic such that the transfer function has a first-order lag, a second-order lag, or a third-order lag. It may be a value processed by a filter or the like.

【0019】また、偏差を遅らせてなる物理量を、ヨー
レート成分及びヨー角変位成分に分けて考えると、ヨー
レートに対応する成分は車速の増大に応じて減少する
が、そのヨーレートに対して位相が90度遅れるヨー角
変位に対応する成分は車速の影響を受けない。このた
め、目標操舵角の補正量は、車速の増大に応じて徐々に
ヨーレート成分の割合が小さくなる。そこで、請求項2
に係る発明のように、目標操舵角演算手段が車速の増大
に応じて補正演算に用いる物理量を小さくするか、或い
は、請求項4に係る発明のように、目標操舵角演算手段
が車速の増大に応じて偏差の遅れ量を大きくするか、或
いはその両方を行えば、車速の変化に対応した適切な補
正量となる。
When the physical quantity obtained by delaying the deviation is divided into a yaw rate component and a yaw angle displacement component, the component corresponding to the yaw rate decreases as the vehicle speed increases, but the phase is 90 degrees with respect to the yaw rate. The component corresponding to the delayed yaw angle displacement is not affected by the vehicle speed. Therefore, in the correction amount of the target steering angle, the ratio of the yaw rate component gradually decreases as the vehicle speed increases. Therefore, claim 2
According to the invention of claim 4, the target steering angle calculation means decreases the physical quantity used for the correction calculation according to the increase of the vehicle speed, or the target steering angle calculation means increases the vehicle speed as in the invention of claim 4. If the delay amount of the deviation is increased in accordance with the above, or both of them are performed, an appropriate correction amount corresponding to the change of the vehicle speed can be obtained.

【0020】なお、請求項2に係る発明のように、補正
演算に用いる物理量を車速の増大に応じて小さくするこ
とは、例えば請求項3に係る発明のように偏差に対して
1次以上の遅れ処理を行うことによって物理量を演算す
る場合には、その遅れ処理のゲインを車速の増加に応じ
て小さく設定することにより実現される。また、請求項
4に係る発明のように、車速の増大に応じて偏差の遅れ
量を大きくすることは、例えば請求項5に係る発明のよ
うに偏差に対して1次以上の遅れ処理を行うことによっ
て物理量を演算する場合には、その遅れ処理の時定数を
車速の増加に応じて大きく設定することにより実現され
る。
It is to be noted that, as in the invention according to claim 2, to reduce the physical quantity used for the correction calculation in accordance with the increase of the vehicle speed, for example, as in the invention according to claim 3, the first or more order with respect to the deviation is set. When the physical quantity is calculated by performing the delay processing, it is realized by setting the gain of the delay processing to be small according to the increase in the vehicle speed. Further, increasing the delay amount of the deviation in accordance with the increase of the vehicle speed as in the invention according to claim 4 performs, for example, the delay process of the first order or more for the deviation as in the invention according to claim 5. Therefore, when the physical quantity is calculated, it is realized by setting the time constant of the delay processing to be large according to the increase of the vehicle speed.

【0021】[0021]

【発明の効果】本発明によれば、実ヨーレートの目標ヨ
ーレートに対する偏差を遅らせた物理量を打ち消すよう
に目標操舵角を補正し、その補正された目標操舵角に基
づいて転舵輪に舵角を発生させるようにしたため、従来
必要であった微分補償が不要となるから、ノイズに対し
て強い制御系となり、安定した舵角制御を行え、しかも
安価で済むという効果がある。
According to the present invention, the target steering angle is corrected so as to cancel the physical quantity in which the deviation of the actual yaw rate from the target yaw rate is delayed, and the steered angle is generated on the steered wheels based on the corrected target steering angle. Since this is done, the differential compensation, which was necessary in the past, is not required, so there is an effect that the control system is strong against noise, stable steering angle control can be performed, and the cost is low.

【0022】特に、請求項2,3,4,5に係る発明で
あれば、目標操舵角の補正量が車速に応じた適切な量と
なるから、さらに安定した舵角制御が行えるという効果
がある。
Particularly, in the inventions according to claims 2, 3, 4, and 5, the correction amount of the target steering angle becomes an appropriate amount according to the vehicle speed, so that there is an effect that more stable steering angle control can be performed. is there.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1乃至図3は本発明の一実施の
形態を示す図であって、図1は自動運転装置が搭載され
た車両1の概略構成を示す平面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 3 are views showing an embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a vehicle 1 equipped with an automatic driving device.

【0024】先ず、構成を説明すると、この車両1にあ
っても、基本的には通常の車両と同様に運転者がステア
リングホイール2を操舵することにより転舵輪としての
前輪3L,3Rに舵角が発生するようになっている。つ
まり、図2に拡大図示するように、ステアリングホイー
ル2には、回転方向に一体にアッパステアリングシャフ
ト4Uの上端部が連結され、そのアッパステアリングシ
ャフト4Uの下端にはユニバーサルジョイント5を介し
てロアステアリングシャフト4Lが連結され、そのロア
ステアリングシャフト4Lのステアリングギアボックス
6内に挿入された図示しない下端部にはピニオン軸が一
体に形成され、そのピニオン軸がステアリングギアボッ
クス6内で車両横方向に進退するラック軸7に噛み合っ
ている。なお、図2には図示しないが、この操舵機構に
は、例えばアッパステアリングシャフト4Uの下端部に
配設され操舵系に発生するトルクを検出するトルクセン
サや、そのトルクセンサが検出した操舵トルクが軽減す
るように操舵補助トルクをラック軸7に付与する油圧ア
クチュエータ等から構成される公知の油圧式パワーステ
アリング装置が設けられている。
First, the structure will be described. Even in the vehicle 1, basically, as in a normal vehicle, the driver steers the steering wheel 2 so that the front wheels 3L and 3R as steered wheels are steered. Is to occur. That is, as shown in an enlarged view in FIG. 2, the upper end of an upper steering shaft 4U is integrally connected to the steering wheel 2 in the rotational direction, and the lower steering is connected to the lower end of the upper steering shaft 4U via the universal joint 5. A shaft 4L is connected, and a pinion shaft is integrally formed at a lower end (not shown) inserted into the steering gear box 6 of the lower steering shaft 4L, and the pinion shaft moves forward and backward in the vehicle in the steering gear box 6. And mesh with the rack shaft 7. Although not shown in FIG. 2, the steering mechanism includes, for example, a torque sensor disposed at the lower end of the upper steering shaft 4U for detecting a torque generated in the steering system, and a steering torque detected by the torque sensor. A known hydraulic power steering device including a hydraulic actuator for applying a steering assist torque to the rack shaft 7 so as to reduce the power is provided.

【0025】そして、ラック軸7の図示しない両端部に
はタイロッドが連結され、それらタイロッドの外端側
は、前輪3L,3Rを回転自在に支持するナックルに結
合されている。従って、ステアリングホイール2を運転
者が操舵すると、その操舵力はアッパステアリングシャ
フト4U及びユニバーサルジョイント5を介してロアス
テアリングシャフト4Lに伝達され、そのロアステアリ
ングシャフト4Lの回転力がステアリングギアボックス
6内でラック軸の7の進退力に変換されるから、両タイ
ロッドに転舵力が入力されて前輪3L,3Rに舵角が発
生する。また、操舵系に発生した操舵トルクを軽減する
ように油圧式パワーステアリング装置によって操舵補助
トルクが発生するようになっているから、運転者の負担
が軽減されるようになっている。
Tie rods are connected to both ends (not shown) of the rack shaft 7, and the outer end sides of these tie rods are connected to knuckles that rotatably support the front wheels 3L, 3R. Therefore, when the driver steers the steering wheel 2, the steering force is transmitted to the lower steering shaft 4L via the upper steering shaft 4U and the universal joint 5, and the rotational force of the lower steering shaft 4L is transmitted to the steering gear box 6. Since the force is converted into the forward / backward force of the rack shaft 7, the steering force is input to both tie rods, and a steering angle is generated at the front wheels 3L and 3R. In addition, since the steering assist torque is generated by the hydraulic power steering device so as to reduce the steering torque generated in the steering system, the burden on the driver is reduced.

【0026】さらに、アッパステアリングシャフト4U
には、自動的に前輪3L,3Rに舵角を発生させること
ができる自動操舵機構10が設けられている。即ち、こ
の自動操舵機構10は、電動モータ11と、この電動モ
ータ11の回転力を減速しつつアッパステアリングシャ
フト4Uに伝達する伝達機構12とから構成されてい
て、この実施の形態では、伝達機構12を、電動モータ
11の出力軸と一体に回転する入力ギア12aと、アッ
パステアリングシャフト4Uと同軸に回転する出力ギア
12bと、これら入力ギア12a及び出力ギア12b間
に掛け渡された無端ベルト12cと、出力ギア12b及
びアッパステアリングシャフト4U間を断続可能な電磁
クラッチ12dと、で構成している。電磁クラッチ12
dは運転者が手動操舵を選択した場合には非接続状態と
なって、電動モータ11が操舵系の負荷にならないよう
になっている。
Further, the upper steering shaft 4U
Is provided with an automatic steering mechanism 10 that can automatically generate a steering angle for the front wheels 3L and 3R. That is, the automatic steering mechanism 10 includes an electric motor 11 and a transmission mechanism 12 that transmits the rotational force of the electric motor 11 to the upper steering shaft 4U while reducing the rotational force. In this embodiment, the transmission mechanism is used. 12, an input gear 12a rotating integrally with the output shaft of the electric motor 11, an output gear 12b rotating coaxially with the upper steering shaft 4U, and an endless belt 12c stretched between the input gear 12a and the output gear 12b. And an electromagnetic clutch 12d capable of intermittent connection between the output gear 12b and the upper steering shaft 4U. Electromagnetic clutch 12
When the driver selects manual steering, d is in a disconnected state so that the electric motor 11 does not become a load of the steering system.

【0027】つまり、自動操舵が選択された場合には、
電磁クラッチ12dが接続状態となり、電動モータ11
の回転力が伝達機構12を介してアッパステアリングシ
ャフト4Uに伝達されるようになるから、手動操舵時と
同様に前輪3L,3Rに舵角が発生するようになってい
る。なお、この実施の形態では、アッパステアリングシ
ャフト4Uの伝達機構12の連結位置よりもラック軸7
に近い側に、油圧式パワーステアリング装置のトルクセ
ンサを配設しているため、電動モータ11の回転力が小
さくても、前輪3L,3Rに舵角を発生させることがで
きるようになっている。
That is, when automatic steering is selected,
When the electromagnetic clutch 12d is in the connected state, the electric motor 11
Is transmitted to the upper steering shaft 4U via the transmission mechanism 12, so that the steering angles are generated at the front wheels 3L and 3R as in the case of manual steering. In this embodiment, the position of the rack shaft 7 is larger than the position at which the transmission mechanism 12 of the upper steering shaft 4U is connected.
Since the torque sensor of the hydraulic power steering device is disposed on the side closer to, the steering angle can be generated at the front wheels 3L and 3R even if the rotational force of the electric motor 11 is small. .

【0028】そして、自動操舵機構10には、車両1に
搭載されたコントローラ20から舵角制御信号δc が供
給されるようになっていて、その舵角制御信号δに応じ
た方向及び大きさの回転力が電動モータ11に発生し、
これにより自動的に前輪3L,3Rが転舵されるように
なっている。
Then, the steering angle control signal δ c is supplied to the automatic steering mechanism 10 from the controller 20 mounted on the vehicle 1, and the direction and size corresponding to the steering angle control signal δ are supplied. Is generated in the electric motor 11,
As a result, the front wheels 3L and 3R are automatically steered.

【0029】また、アッパステアリングシャフト4Uに
は、その回転変位を計測して前輪3L,3Rの実際の操
舵角を検出する舵角センサ14が配設されている。舵角
センサ14は、ロータリエンコーダ15と、アッパステ
アリングシャフト4Uの回転をそのロータリエンコーダ
15の回転軸に伝達する伝達機構16と、から構成され
ていて、この実施の形態では、伝達機構16を、アッパ
ステアリングシャフト4Uと同軸に回転する入力ギア1
6aと、ロータリエンコーダ15の回転軸と一体に回転
する出力ギア16bと、これら入力ギア16a及び出力
ギア16b間に掛け渡された無端ベルト16cと、で構
成している。そして、舵角センサ14のロータリエンコ
ーダ15の出力が、舵角検出信号δf としてコントロー
ラ20に供給されるようになっている。
Further, the upper steering shaft 4U is provided with a steering angle sensor 14 for measuring the rotational displacement of the upper steering shaft 4U and detecting the actual steering angle of the front wheels 3L, 3R. The steering angle sensor 14 includes a rotary encoder 15 and a transmission mechanism 16 that transmits the rotation of the upper steering shaft 4U to the rotation shaft of the rotary encoder 15. In this embodiment, the transmission mechanism 16 Input gear 1 that rotates coaxially with upper steering shaft 4U
6a, an output gear 16b that rotates integrally with the rotary shaft of the rotary encoder 15, and an endless belt 16c stretched between the input gear 16a and the output gear 16b. Then, the output of the rotary encoder 15 of the steering angle sensor 14 is supplied to the controller 20 as a steering angle detection signal δ f .

【0030】さらに、車両1の車体前端部下側の中央位
置には、磁気マーカセンサ17が配設されている。この
磁気マーカセンサ17は、上述した磁気マーカ方式に用
いられるのと同様の磁気センサであって、目標走行ライ
ンに沿って路面に所定間隔で埋設された永久磁石が生成
する磁束を検出するようになっている。そして、この磁
気マーカセンサ17が検出した磁束検出信号m0 が、コ
ントローラ20に供給されるようになっていて、コント
ローラ20は、その磁束検出信号m0 に基づいて、路面
に埋設された永久磁石に対する車両1の間の横方向位置
を、車両1の横変位として検出するようになっている。
Further, a magnetic marker sensor 17 is arranged at a central position below the front end of the vehicle body of the vehicle 1. The magnetic marker sensor 17 is a magnetic sensor similar to that used in the above-described magnetic marker system, and detects magnetic flux generated by permanent magnets embedded at a predetermined interval on the road surface along the target travel line. Has become. Then, the magnetic flux detection signal m 0 detected by the magnetic marker sensor 17 is supplied to the controller 20, and the controller 20 uses the magnetic flux detection signal m 0 to embed the permanent magnet embedded in the road surface. The lateral position between the vehicle 1 and the vehicle 1 is detected as the lateral displacement of the vehicle 1.

【0031】また、車両1の重心位置には、ヨーレート
センサ18が配設されていて、そのヨーレートセンサ1
8が検出したヨーレート検出信号φ' もコントローラ2
0に供給されるようになっている。そして、車両1に
は、例えば変速機の出力側の回転数を検出することによ
り車速を検出する車速センサ19が配設されていて、そ
の車速センサ19が検出した車速検出信号Vもコントロ
ーラ20に供給されるようになっている。
A yaw rate sensor 18 is disposed at the center of gravity of the vehicle 1, and the yaw rate sensor 1
The yaw rate detection signal φ ′ detected by 8 is also the controller 2
0 is supplied. The vehicle 1 is provided with a vehicle speed sensor 19 for detecting the vehicle speed by detecting the number of rotations on the output side of the transmission, and the vehicle speed detection signal V detected by the vehicle speed sensor 19 is also sent to the controller 20. It is being supplied.

【0032】コントローラ20は、図示はしないがA/
D変換器,D/A変換器等のインタフェース回路、RO
M,RAM等のメモリ装置、マイクロコンピュータ等を
含んで構成されていて、供給される各検出信号δf ,m
0 ,φ' 及びVに基づき、所定の演算を実行して車両1
が走行路面の目標走行ラインに沿って走行するための目
標操舵角を求め、その目標操舵角が前輪3L,3Rに発
生するような舵角制御信号δを自動操舵機構10に供給
するようになっている。
Although not shown, the controller 20 is A /
Interface circuits such as D converter and D / A converter, RO
Each of the detection signals δ f and m supplied includes a memory device such as M and RAM and a microcomputer.
Based on 0 , φ ′ and V, the vehicle 1
Determines a target steering angle for traveling along a target traveling line on the traveling road surface, and supplies a steering angle control signal δ to the automatic steering mechanism 10 such that the target steering angle is generated in the front wheels 3L, 3R. ing.

【0033】即ち、コントローラ20内で実行される処
理の概要は図3に示すようになっている。この図3に示
す処理は所定のサンプリング・クロックに同期して実行
されるようになっていて、先ず、そのステップ101で
は、舵角センサ14,磁気マーカセンサ17,ヨーレー
トセンサ18及び車速センサ19からそれぞれ供給され
る舵角検出信号δf ,磁束検出信号m0 ,ヨーレート検
出信号φ' 及び車速検出信号Vが読み込まれ、次いでス
テップ102に移行し、磁束検出信号m0 に基づいて車
両1の横変位(目標走行ラインに対する車両1の横方向
位置)ηを演算するようになっている。
That is, the outline of the processing executed in the controller 20 is as shown in FIG. The process shown in FIG. 3 is executed in synchronization with a predetermined sampling clock. First, in step 101, the steering angle sensor 14, the magnetic marker sensor 17, the yaw rate sensor 18 and the vehicle speed sensor 19 are used. The supplied steering angle detection signal δ f , magnetic flux detection signal m 0 , yaw rate detection signal φ ′ and vehicle speed detection signal V are read, and then the process proceeds to step 102, where the lateral direction of the vehicle 1 is determined based on the magnetic flux detection signal m 0. The displacement (lateral position of the vehicle 1 with respect to the target travel line) η is calculated.

【0034】そして、ステップ102から103に移行
し、横変位ηを目標操舵角に換算するために用いられる
ゲインK1 を設定するとともに、車速検出信号Vに基づ
いてゲインK2 及び時定数τが設定されるようになって
いる。ここで、ゲインK2 及び時定数τは、後に詳細に
説明するように、ヨーレート検出信号φ' の目標値から
の偏差について1次遅れ処理を行う際に用いられるもの
であり、ゲインK2 は車速検出信号Vが大きくなるに従
って小さくなる傾向で設定され、時定数τは車速検出信
号Vが大きくなるに従って大きくなる傾向で設定される
ようになっている。なお、ゲインK2 及び時定数τと車
速検出信号Vとの関係は、車両1の諸元に基づいたシミ
ュレーション等を行って適宜設定されるものである。
Then, the routine proceeds from step 102 to 103, in which the gain K 1 used for converting the lateral displacement η into the target steering angle is set, and the gain K 2 and the time constant τ are set based on the vehicle speed detection signal V. It is set. Here, the gain K 2 and the time constant τ are used when the first-order delay processing is performed on the deviation of the yaw rate detection signal φ ′ from the target value, as will be described later in detail, and the gain K 2 is The vehicle speed detection signal V is set to decrease as it increases, and the time constant τ is set to increase as the vehicle speed detection signal V increases. The relationship between the gain K 2 and the time constant τ and the vehicle speed detection signal V is set as appropriate by performing a simulation based on the specifications of the vehicle 1.

【0035】次いで、ステップ103から104に移行
して、実ヨーレートであるヨーレート検出信号φ' と、
目標ヨーレートφ'0との偏差であるヨーレート偏差φ'1
(=φ' −φ'0)を演算する。ここで、目標ヨーレート
φ'0は、例えば車速検出信号Vや目標走行ラインの曲率
半径等から求められるものであって、直進走行時には
φ'0=0となり、曲線走行時には車速検出信号Vや曲線
路の曲率半径等に応じた値となる。つまり、目標ヨーレ
ートφ'0は、車両1に当然発生するはずのヨーレートの
ことである。この目標ヨーレートφ'0は、予め与えられ
る地図データを基に求めてもよいし、例えば車両前方の
画像を取り込み、道路曲率を検出して演算してもよい。
Next, the routine proceeds from step 103 to 104, where the yaw rate detection signal φ'which is the actual yaw rate,
'Yaw rate deviation which is a deviation of the 0 φ' target yaw rate φ 1
(= Φ′−φ ′ 0 ) is calculated. Here, the target yaw rate φ ′ 0 is obtained from, for example, the vehicle speed detection signal V, the radius of curvature of the target traveling line, and the like, φ ′ 0 = 0 when traveling straight, and the vehicle speed detection signal V and the curve when traveling on a curve. The value will depend on the radius of curvature of the road. That is, the target yaw rate φ ′ 0 is the yaw rate that should naturally occur in the vehicle 1. This target yaw rate φ ′ 0 may be obtained based on map data given in advance, or may be calculated by, for example, capturing an image in front of the vehicle and detecting the road curvature.

【0036】そして、ステップ104までの処理が終了
したら、ステップ105に移行し、下記の(1)式に従
って、前輪3L,3Rの目標操舵角δを演算するように
なっている。
When the processing up to step 104 is completed, the process proceeds to step 105, and the target steering angle δ of the front wheels 3L, 3R is calculated according to the following equation (1).

【0037】 δ=−K1 η−{K2 /(1+τs)}φ'1 ……(1) なお、sはラプラス演算子である。このステップ105
で目標操舵角δが求まったら、ステップ106に移行し
て、目標操舵角δと実際の操舵角を表す舵角検出信号δ
f との差が零となるような舵角制御信号δc を演算し、
その舵角制御信号δc を自動操舵機構10に出力するよ
うになっている。このステップ106の処理を終えた
ら、今回の処理が終了する。その後は、所定サンプリン
グ・クロックが経過するまで待機した後に、ステップ1
01に戻って上述した処理が繰り返し実行される。
Δ = −K 1 η− {K 2 / (1 + τs)} φ ′ 1 (1) Note that s is a Laplace operator. This step 105
When the target steering angle δ is obtained with, the process proceeds to step 106, and the steering angle detection signal δ representing the target steering angle δ and the actual steering angle δ.
Calculate the steering angle control signal δ c so that the difference from f becomes zero,
The steering angle control signal δ c is output to the automatic steering mechanism 10. When the process of step 106 is finished, the process this time is finished. After that, after waiting until the predetermined sampling clock has elapsed, step 1
Returning to 01, the above-mentioned processing is repeatedly executed.

【0038】次に、本実施の形態の動作を説明する。こ
こで、車両1を2輪モデルで表すと、図4に示すように
なる。但し、図4中の各記号の意味は、下記の通りであ
る。
Next, the operation of this embodiment will be described. Here, the vehicle 1 is represented by a two-wheel model as shown in FIG. However, the meaning of each symbol in FIG. 4 is as follows.

【0039】φ' …ヨーレート y' …横速度 β
…横すべり角(β=y' /V) Cf …前輪のコーナリングパワー Cr …後輪のコー
ナリングパワー m…車両質量 I…車両ヨー慣性モーメント δf
…前輪の舵角 V…車速 a…前輪及び重心点間距離 b…後輪
及び重心点間距離 Ff …前輪のコーナリングフォース Fr …後輪のコー
ナリングフォース そして、このときの車両の運動方程式は、下記の(2)
式,(3)式のようになる。
Φ '... yaw rate y' ... lateral velocity β
... Slip angle (β = y '/ V) C f ... Cornering power of front wheel C r ... Cornering power of rear wheel m ... Vehicle mass I ... Vehicle yaw moment of inertia δ f
… Steering angle of front wheel V… Vehicle speed a… Distance between front wheel and center of gravity point b… Distance between rear wheel and center of gravity point F f … Cornering force of front wheel F r … Cornering force of rear wheel And the equation of motion of the vehicle at this time is , (2) below
Expression, Expression (3) is obtained.

【0040】[0040]

【数1】 [Equation 1]

【0041】……(2)(2)

【0042】[0042]

【数2】 [Equation 2]

【0043】……(3) また、車両の横変位ηに関しては、 η' =V(φ+β) ……(4) と表される。よって、これら(2)〜(4)式から、車
両の状態方程式は下記の(5)式のようになる。
(3) Further, regarding the lateral displacement η of the vehicle, η '= V (φ + β) (4) Therefore, from these equations (2) to (4), the vehicle state equation becomes the following equation (5).

【0044】[0044]

【数3】 (Equation 3)

【0045】……(5) 但し、 D1 =−(Cf +Cr )/mV D2 =(bCr −aCf )/mV2 −1 D3 =(bCr −aCf )/I D4 =−(a2 f +b2 r )/IV E1 =Cf /mV E2 =aCf /I である。(5) However, D 1 = − (C f + C r ) / mV D 2 = (bC r −aC f ) / mV 2 −1 D 3 = (bC r −aC f ) / ID 4 = - a (a 2 C f + b 2 C r) / IV E 1 = C f / mV E 2 = aC f / I.

【0046】この(5)式に基づいて制御系のブロック
線図を描くと、図5に示すようになる。即ち、図5のブ
ロック線図を見れば明らかなように、前輪3L,3Rの
操舵角δf が、車両の横方向の動き(横すべり角β,横
変位η等)とヨー方向の動き(ヨーレートφ' 、ヨー角
変位φ等)とに影響することが判るが、同時に、ライン
及びに示されるように、ヨーレートφ' 及びヨー角
変位φが、横すべり角β及び横変位ηに干渉しているこ
とも判る。
FIG. 5 is a block diagram of the control system drawn on the basis of the equation (5). That is, as is apparent from the block diagram of FIG. 5, the steering angles δ f of the front wheels 3L and 3R are such that the lateral movement of the vehicle (lateral slip angle β, lateral displacement η, etc.) and yaw direction (yaw rate). φ ', yaw angle displacement φ, etc.), but at the same time, the yaw rate φ'and the yaw angle displacement φ interfere with the lateral slip angle β and the lateral displacement η as shown in the lines and. I also understand that.

【0047】そこで、これらヨーレートφ' 及びヨー角
変位φの横すべり角β及び横変位ηへの干渉がないもの
と考えれば、操舵角δf と横変位ηとの間の伝達関数
は、下記の(6)式のようになる。
Therefore, assuming that the yaw rate φ'and the yaw angle displacement φ do not interfere with the lateral slip angle β and the lateral displacement η, the transfer function between the steering angle δ f and the lateral displacement η is as follows. It becomes like the formula (6).

【0048】[0048]

【数4】 (Equation 4)

【0049】……(6) つまり、ヨーレートφ' 及びヨー角変位φの横すべり角
β及び横変位ηへの干渉をなくすことができれば、操舵
角δf と横変位ηとの間の伝達関数を、1次積分型(1
型)にすることができるのである。このことは、制御系
の位相余裕が最悪でも180度となることを意味するか
ら、従来のように位相補償のために微分要素を負荷する
必要がなくなり、ノイズに対して強い制御系を実現でき
ることになる。
(6) In other words, if the interference of the yaw rate φ ′ and the yaw angle displacement φ with the lateral slip angle β and the lateral displacement η can be eliminated, the transfer function between the steering angle δ f and the lateral displacement η can be calculated. First-order integral type (1
Type). This means that the phase margin of the control system becomes 180 degrees even in the worst case, so that it is not necessary to load a differential element for phase compensation as in the conventional case, and a control system that is strong against noise can be realized. become.

【0050】そして、上記(6)式のような伝達関数を
得るためには、操舵角δf に適切なフィードバックを加
えればよいのであり、そのような適切なフィードバック
δFBは下記の(7)式のようになる。
Then, in order to obtain the transfer function as in the above equation (6), it suffices to add appropriate feedback to the steering angle δ f , and such appropriate feedback δ FB is given by the following (7). It becomes like a formula.

【0051】[0051]

【数5】 (Equation 5)

【0052】……(7) ここで、a>0,V>0であり、しかも一般的なアンダ
ステア車両の場合にはbCr /aCf >1であることか
ら、(7)式の右辺第1項はヨーレートφ' の極性を反
転したヨーレートフィードバック成分δFB1 となる。ま
た、Cf >0,Cr >0であることから、(7)式の右
辺第2項はヨー角変位φの極性を反転したヨー角変位フ
ィードバック成分δFB2 となる。
(7) Here, a> 0, V> 0, and in the case of a general understeer vehicle, bC r / aC f > 1. The first term becomes the yaw rate feedback component δ FB1 with the polarity of the yaw rate φ'reversed . Since C f > 0 and C r > 0, the second term on the right side of the equation (7) becomes a yaw angle displacement feedback component δ FB2 in which the polarity of the yaw angle displacement φ is inverted.

【0053】つまり、ヨーレートφ' 及びヨー角変位φ
が発生した場合、それらヨーレートφ' 及びヨー角変位
φを打ち消す方向のフィードバックを舵角に与えてやれ
ば、上記(6)で示されるような伝達関数が実現できる
のである。なお、ここでは説明を判り易くするために目
標ヨーレートφ'0及び目標ヨー角φ0 が零である直進走
行時を念頭においているが、曲線走行時には目標ヨーレ
ートφ'0及び目標ヨー角φ0 は零でないから、上記
(7)式中のヨーレートφ' を、実ヨーレートφ'と目
標ヨーレートφ'0との偏差(ヨーレート偏差φ'1)に置
き換え、上記(7)式中のヨー角変位φを、実ヨー角変
位φと目標ヨー角変位φ0 との偏差(ヨー角偏差φ1
に置き換えれば、上記(7)式は曲線走行時をも考慮し
たフィードバックδFBを表すようになる。
That is, the yaw rate φ'and the yaw angle displacement φ
If the yaw rate φ ′ and the yaw angle displacement φ are cancelled, the transfer function as shown in (6) above can be realized by giving feedback to the steering angle. In order to make the description easy to understand, the target yaw rate φ ′ 0 and the target yaw angle φ 0 are zero in straight running, but the target yaw rate φ ′ 0 and the target yaw angle φ 0 are Since it is not zero, the yaw rate φ ′ in the above equation (7) is replaced with the deviation (yaw rate deviation φ ′ 1 ) between the actual yaw rate φ ′ and the target yaw rate φ ′ 0, and the yaw angular displacement φ in the above equation (7) is replaced. Is the deviation between the actual yaw angle displacement φ and the target yaw angle displacement φ 0 (yaw angle deviation φ 1 )
If replaced with, the above equation (7) represents the feedback δ FB that takes into consideration the curve traveling as well.

【0054】そして、上記(7)式のフィードバックδ
FBを得るためには、ヨーレート偏差φ'1及びヨー角偏差
φ1 の両方を検出すればよいのであるから、例えば、ヨ
ーレートセンサ18の出力に基づいてヨーレート偏差
δ'1を求めるとともに、ヨーレートセンサ18の出力を
積分した値に基づいてヨー角偏差φ1 を求めることが考
えられるが、ヨーレートセンサ18の出力に含まれるノ
イズ成分が大きく、しかも数値積分を行うことになるか
ら特にヨー角偏差φ1 を高精度に求められないという欠
点がある。また、図1に示したような磁気マーカセンサ
17を車両の後部にも設け、それら二つの磁気マーカセ
ンサの出力からヨー角変位を検出すれば高精度にヨー角
変位が求められるが、磁気マーカセンサが比較的高価で
あることから、得策ではない。
Then, the feedback δ in the above equation (7)
In order to obtain FB , both the yaw rate deviation φ ′ 1 and the yaw angle deviation φ 1 need to be detected. Therefore, for example, the yaw rate deviation δ ′ 1 is obtained based on the output of the yaw rate sensor 18, and the yaw rate sensor It is conceivable to obtain the yaw angle deviation φ 1 based on a value obtained by integrating the output of 18 but the noise component included in the output of the yaw rate sensor 18 is large, and since the yaw angle deviation φ 1 is particularly required, the yaw angle deviation φ 1 There is a drawback that 1 cannot be obtained with high precision. Further, the magnetic marker sensor 17 as shown in FIG. 1 is also provided in the rear part of the vehicle, and if the yaw angle displacement is detected from the outputs of these two magnetic marker sensors, the yaw angle displacement can be obtained with high accuracy. Not a good idea because the sensors are relatively expensive.

【0055】これに対し、本実施の形態では、目標操舵
角に与えるフィードバックを、上記(1)式の右辺第2
項で示されるように、ヨーレート偏差φ'1を遅れ処理し
た値としているが、かかる遅れ処理した値は容易に求め
ることができ、しかも実質的に上記(7)式で表される
フィードバックδFBと等価であるから、コストアップを
招くことなく目標操舵角に適切なフィードバックを比較
的高精度に与えることができるのである。
On the other hand, in the present embodiment, the feedback given to the target steering angle is fed back to the second side on the right side of the equation (1).
As indicated in Section, although the processed values delayed the yaw rate deviation phi '1, according lag processing values can be easily obtained, moreover feedback [delta] FB represented by substantially above (7) Therefore, it is possible to give appropriate feedback to the target steering angle with relatively high accuracy without increasing the cost.

【0056】そこで、ヨーレート偏差φ'1を遅れ処理し
た値がフィードバックδFBと等価であることを証明す
る。即ち、フィードバックδFB,ヨーレートフィードバ
ック成分δFB1 及びヨー角変位フィードバック成分δ
FB2 をヨーレートを基準として位相面に描くと、図6に
示すようになる。つまり、フィードバックδFBを逆相に
したベクトルは、ヨーレート偏差φ'1を適宜遅らせたベ
クトルと同じ方向を向くから、そのようなヨーレート偏
差φ'1を遅らせた値を所定倍し極性を反転して目標操舵
角にフィードバックさせれば、上記(7)式で示される
値をフィードバックした場合と同様の結果が得られるの
である。
[0056] Accordingly, to prove that the process value delayed the yaw rate deviation phi '1 is equivalent to feedback [delta] FB. That is, the feedback δ FB , the yaw rate feedback component δ FB1, and the yaw angle displacement feedback component δ
When FB2 is drawn on the phase plane with the yaw rate as the reference, it becomes as shown in FIG. That is, a vector in which the feedback [delta] FB to negative phase, 'because the same direction as the vector obtained by delaying one appropriate, such yaw rate deviation phi' yaw rate deviation phi inverts the polarity predetermined multiple of the value delayed 1 By feeding back to the target steering angle, the same result as in the case of feeding back the value represented by the above equation (7) can be obtained.

【0057】図7(a)及び(b)は、上記(1)式に
基づきヨーレート偏差φ'1を遅らせた値を目標操舵角に
フィードバックして前輪3L,3Rを操舵した場合の車
両特性(横変位η/操舵角δf )を示す周波数特性図で
あり、位相特性が−180度から始まっているためフィ
ードバックを全くかけない場合には位相余裕が零となる
のに対し、遅れ量を大きくする(時定数τを大きくす
る)に従って矢印で示すように特性が変化して位相余裕
が大きくなることが判る。つまり、時定数τを適宜設定
して上記(1)式に従って目標操舵角δを求めてやれ
ば、位相余裕を稼ぐことができて、コントローラ20に
おける微分補償が不要になる又は少ない微分で済むよう
になるから、ノイズ成分が強調されてしまうようなこと
を避けることができ、ノイズに強い自動操舵系が得られ
るのである。
[0057] FIGS. 7 (a) and (b), the above (1) when steering the front wheels 3L, 3R is fed back to the target steering angle values obtained by delaying the yaw rate deviation phi '1 on the basis of the vehicle characteristics ( It is a frequency characteristic diagram showing the lateral displacement η / steering angle δ f ), and since the phase characteristic starts from −180 degrees, the phase margin becomes zero when no feedback is applied, but the delay amount is large. It can be seen that the characteristics change as shown by the arrow and the phase margin increases as the time increases (the time constant τ increases). That is, if the time constant τ is appropriately set and the target steering angle δ is calculated according to the equation (1), the phase margin can be increased, and the differential compensation in the controller 20 becomes unnecessary or only a small differential is required. Therefore, it is possible to avoid the noise component from being emphasized, and an automatic steering system resistant to noise can be obtained.

【0058】特に、本実施の形態では、上記(1)式の
右辺第2項に示すように、1次遅れ処理を行ってフィー
ドバック量を求めるようにしているため、ヨーレート検
出信号φ' に含まれる高周波成分が除去されるから、時
間軸上での単純な遅れ処理を行う場合に比べてよりノイ
ズに強い制御系となっている。
In particular, in this embodiment, as shown in the second term on the right side of the above equation (1), the feedback amount is obtained by performing the first-order lag processing, so that it is included in the yaw rate detection signal φ '. Since the high frequency components that are generated are removed, the control system is more resistant to noise than when a simple delay process is performed on the time axis.

【0059】以上から、コントローラ20内で図3に示
す処理が実行され、ステップ105で上記(1)式に従
って適宜補正された目標操舵角δが演算され、その目標
操舵角δに一致した操舵角δf となるようにステップ1
06で舵角制御信号δc が出力されれば、車両1は、走
行路面に埋設された磁石が描く目標走行ラインに沿って
安定的に走行するようになるのである。
From the above, the processing shown in FIG. 3 is executed in the controller 20, the target steering angle δ which is appropriately corrected in accordance with the above equation (1) is calculated in step 105, and the steering angle which matches the target steering angle δ is calculated. Step 1 so that δ f
If the steering angle control signal δ c is output at 06, the vehicle 1 will stably travel along the target travel line drawn by the magnet embedded in the road surface.

【0060】また、上述したような磁気マーカ方式に関
する問題点も、コントローラ20における微分補償が不
要になる又は少ない微分で済むようになるし、フィード
バックに必要なヨーレートφ自信は連続的に検出される
ため、本実施の形態では十分に解決されているのであ
る。
Further, with respect to the problems relating to the magnetic marker method as described above, the differential compensation in the controller 20 becomes unnecessary or only a small differential is required, and the yaw rate φ confidence necessary for feedback is continuously detected. Therefore, the present embodiment is sufficiently solved.

【0061】さらに、本実施の形態では、コントローラ
20内の処理のステップ103において、車速検出信号
Vに基づいてゲインK2 及び時定数τを設定するように
しているため、より高精度の舵角制御が行えるという利
点がある。
Further, in the present embodiment, since the gain K 2 and the time constant τ are set based on the vehicle speed detection signal V in step 103 of the processing in the controller 20, the steering angle with higher accuracy is obtained. It has the advantage that it can be controlled.

【0062】つまり、上記(7)及び図6からも判るよ
うに、フィードバックδFBの各成分のうち、ヨー角変位
フィードバック成分δFB2 は車速の影響を受けないが、
ヨーレートフィードバック成分δFB1 は車速と共に変化
する。具体的には、車速が増加するに従ってヨーレート
フィードバック成分δFB1 は減少する傾向がある。
That is, as can be seen from (7) and FIG. 6, among the components of the feedback δ FB , the yaw angle displacement feedback component δ FB2 is not affected by the vehicle speed,
The yaw rate feedback component δ FB1 changes with the vehicle speed. Specifically, the yaw rate feedback component Δ FB1 tends to decrease as the vehicle speed increases.

【0063】すると、フィードバックδFBには、車速が
増加するに従ってその大きさが小さくなる傾向と、車速
が増加するに従ってヨー角変位フィードバック成分δ
FB2 が支配的になる(換言すれば、車速が増加するに従
って図6に示す位相θが大きくなる)傾向とがあること
になる。よって、車速が変化しても、ゲインK2 を車速
検出信号Vが大きくなるに従って小さくなる傾向で設定
し、時定数τを車速検出信号Vが大きくなるに従って大
きくなる傾向で設定すれば、ヨーレート偏差φ'1を遅ら
せて求められる目標操舵角の補正量(上記(1)式の右
辺第2項)を、上記(7)式で求められる適切なフィー
ドバックδFBに一致させることが可能になるのである。
Then, the feedback δ FB tends to decrease in size as the vehicle speed increases, and the yaw angle displacement feedback component δ as the vehicle speed increases.
FB2 tends to be dominant (in other words, the phase θ shown in FIG. 6 increases as the vehicle speed increases). Therefore, even if the vehicle speed changes, if the gain K 2 is set to decrease as the vehicle speed detection signal V increases, and the time constant τ is set to increase as the vehicle speed detection signal V increases, the yaw rate deviation is set. Since it becomes possible to match the target steering angle correction amount (second term on the right side of the above equation (1)) obtained by delaying φ ′ 1 with the appropriate feedback δ FB obtained by the above equation (7). is there.

【0064】ここで、本実施の形態にあっては、磁気マ
ーカセンサ17及びステップ102の処理が横方向位置
検出手段に対応し、ステップ105の処理が目標操舵角
演算手段に対応し、自動操舵機構10及びアッパステア
リングシャフト4U,ユニバーサルジョイント5,ロア
ステアリングシャフト4L,図示しないピニオン軸,ラ
ック軸7及び図示しないタイロッド,ナックルが舵角発
生手段に対応し、ヨーレートセンサ18がヨーレート検
出手段に対応し、ステップ104の処理が偏差演算手段
に対応し、車速センサ19が車速検出手段に対応する。
Here, in the present embodiment, the magnetic marker sensor 17 and the processing of step 102 correspond to the lateral position detecting means, the processing of step 105 corresponds to the target steering angle calculating means, and automatic steering is performed. The mechanism 10, the upper steering shaft 4U, the universal joint 5, the lower steering shaft 4L, the pinion shaft (not shown), the rack shaft 7, and the tie rods and knuckles (not shown) correspond to the steering angle generating means, and the yaw rate sensor 18 corresponds to the yaw rate detecting means. The processing of step 104 corresponds to the deviation calculating means, and the vehicle speed sensor 19 corresponds to the vehicle speed detecting means.

【0065】なお、上記実施の形態では、ヨーレート偏
差φ'1を1次遅れ処理することにより目標操舵角の補正
量を求めるようにしているが、遅れ処理がこのような1
次の遅れ処理に限定されるものではなく、例えば、車速
検出信号Vの増加に応じて大きくなるような無駄時間を
設定し、その無駄時間に応じてヨーレート偏差φ'1を遅
延させた物理量を上記(1)式右辺第2項と置き換える
ようにしてもよいし、或いは、ヨーレート偏差φ'1を2
次以上の高次の遅れ処理によって臆せさせた物理量を上
記(1)式右辺第2項と置き換えるようにしてもよい。
[0065] Incidentally, in the above embodiment, so that determining the correction amount of the target steering angle by the yaw rate deviation phi '1 the first-order lag processing, delay processing, such as the 1
The present invention is not limited to the following delay processing, and for example, a dead time that increases as the vehicle speed detection signal V increases is set, and a physical quantity obtained by delaying the yaw rate deviation φ ′ 1 according to the dead time is set. The second term on the right side of the above equation (1) may be replaced, or the yaw rate deviation φ ′ 1 may be set to 2
The physical quantity that is stunned by the delay processing of the higher order than the order may be replaced with the second term on the right side of the expression (1).

【0066】また、上記実施の形態では、磁気マーカ方
式によって車両1の目標走行ラインに対する横方向位置
を検出するようにしているが、これに限定されるもので
はなく、例えば上述したような誘導ケーブル方式によっ
て横方向位置を検出するようにしてもよいし、或いは、
本出願人が先に提案した特開平3−288212号公報
に開示されるように走行路に沿って描かれた案内線をテ
レビカメラによって認識しその案内線と車両との相対位
置から目標走行ラインに対する車両の横方向位置を検出
してもよいし、本出願人が先に提案した特開平3−29
3411号公報に開示されるように走行路に沿って設置
されたガードレールと車両との間の距離を超音波を利用
して測定しその距離から目標走行ラインに対する車両の
横方向位置を検出してもよい。
Further, in the above-described embodiment, the lateral position of the vehicle 1 with respect to the target traveling line is detected by the magnetic marker method, but the invention is not limited to this. The lateral position may be detected by a method, or
As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-288212 proposed by the applicant of the present application, the guide line drawn along the traveling path is recognized by the television camera, and the target traveling line is determined from the relative position between the guide line and the vehicle. The lateral position of the vehicle with respect to the vehicle may be detected, and the present applicant previously proposed JP-A-3-29.
As disclosed in Japanese Patent No. 3411, the distance between a vehicle and a guardrail installed along a road is measured using ultrasonic waves, and the lateral position of the vehicle with respect to a target travel line is detected from the distance. Good.

【0067】さらに、上記実施の形態では、コントロー
ラ20内のステップ103の処理において、ゲインK2
を車速検出信号Vが大きくなるに従って小さくなる傾向
で設定するとともに、時定数τを車速検出信号Vが大き
くなるに従って大きくなる傾向で設定しているが、何れ
か一方は固定とし、他方のみを車速検出信号Vに基づい
て設定するようにしても、ある程度の効果は得られる。
但し、より高精度の制御を行うためには、上記実施の形
態のように、車速検出信号Vに基づいてゲインK2 及び
時定数τの両方を適宜設定することが望ましい。
Further, in the above embodiment, the gain K 2 is set in the processing of step 103 in the controller 20.
While the vehicle speed detection signal V is set to decrease as the vehicle speed detection signal V increases, and the time constant τ is set to increase as the vehicle speed detection signal V increases, one of them is fixed and the other is set to the vehicle speed. Even if it is set based on the detection signal V, some effects can be obtained.
However, in order to perform the control with higher accuracy, it is desirable to appropriately set both the gain K 2 and the time constant τ based on the vehicle speed detection signal V as in the above embodiment.

【0068】また、上記実施の形態では、操舵角のみが
自動制御できるようになっているが、例えば、ブレーキ
の状態やアクセルの状態を制御するアクチュエータを設
け、そのアクチュエータの状態をコントローラ20から
供給する制御信号によって制御可能とすることにより、
車速をも自動制御できるような車両としてもよい。
Further, in the above embodiment, only the steering angle can be automatically controlled. For example, an actuator for controlling the brake state and the accelerator state is provided, and the state of the actuator is supplied from the controller 20. By making it controllable by the control signal
The vehicle may also be capable of automatically controlling the vehicle speed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施の形態における車両の平面図で
ある。
FIG. 1 is a plan view of a vehicle according to an embodiment of the present invention.

【図2】操舵系の一部を拡大した斜視図である。FIG. 2 is an enlarged perspective view of a part of a steering system.

【図3】コントローラ内で実行される処理の概要を示す
フローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart showing an outline of processing executed in a controller.

【図4】車両の2輪モデル図である。FIG. 4 is a two-wheel model diagram of a vehicle.

【図5】操舵角から車両横変位に至る間の伝達関数を示
すブロック線図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a transfer function from a steering angle to a vehicle lateral displacement.

【図6】フィードバックを各成分毎に示したベクトル図
である。
FIG. 6 is a vector diagram showing feedback for each component.

【図7】実施の形態における車両特性を示す周波数特性
図である。
FIG. 7 is a frequency characteristic diagram showing vehicle characteristics in the embodiment.

【図8】従来の問題点を説明するブロック線図である。FIG. 8 is a block diagram illustrating a conventional problem.

【図9】磁気マーカ方式の問題点の説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram of a problem of the magnetic marker method.

【図10】磁気マーカ方式の問題点を説明する波形図で
ある。
FIG. 10 is a waveform diagram illustrating a problem of the magnetic marker method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 車両 2 ステアリングホイール 3L,3R 前輪(操舵輪) 10 自動操舵機構 14 舵角センサ 17 磁気マーカセンサ 18 ヨーレートセンサ 19 車速センサ 20 コントローラ 1 Vehicle 2 Steering Wheel 3L, 3R Front Wheel (Steering Wheel) 10 Automatic Steering Mechanism 14 Steering Angle Sensor 17 Magnetic Marker Sensor 18 Yaw Rate Sensor 19 Vehicle Speed Sensor 20 Controller

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B62D 137:00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Agency reference number FI Technical display location B62D 137: 00

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 目標走行ラインに対する車両の横方向位
置を検出する横方向位置検出手段と、この横方向位置検
出手段の検出結果に応じて目標操舵角を演算する目標操
舵角演算手段と、前記目標操舵角に基づいて車両の転舵
輪に舵角を発生させる舵角発生手段と、を備えた自動運
転装置において、 車両の実ヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、
前記実ヨーレートの目標ヨーレートに対する偏差を演算
する偏差演算手段と、を設け、前記目標操舵角演算手段
は、前記偏差を遅らせた物理量を打ち消す方向に前記目
標操舵角を補正するようになっていることを特徴とする
自動運転装置。
1. A lateral position detecting means for detecting a lateral position of a vehicle with respect to a target travel line, a target steering angle calculating means for calculating a target steering angle according to a detection result of the lateral position detecting means, In an automatic driving device provided with a steering angle generating means for generating a steering angle on a steered wheel of a vehicle based on a target steering angle, a yaw rate detecting means for detecting an actual yaw rate of the vehicle,
Deviation calculating means for calculating a deviation of the actual yaw rate from the target yaw rate is provided, and the target steering angle calculating means corrects the target steering angle in a direction of canceling the physical quantity in which the deviation is delayed. Automatic driving device characterized by.
【請求項2】 車速を検出する車速検出手段を設け、前
記目標操舵角演算手段は、前記車速の増加に応じて前記
物理量を小さくするようになっている請求項1記載の自
動運転装置。
2. The automatic driving apparatus according to claim 1, further comprising a vehicle speed detecting means for detecting a vehicle speed, wherein the target steering angle calculating means reduces the physical quantity in accordance with an increase in the vehicle speed.
【請求項3】 前記目標操舵角演算手段は、前記偏差に
対して1次以上の遅れ処理を行うことにより前記物理量
を演算するとともに、前記車速の増加に応じて前記遅れ
処理のゲインを小さく設定するようになっている請求項
2記載の自動運転装置。
3. The target steering angle calculation means calculates the physical quantity by performing delay processing of a first order or more with respect to the deviation, and sets a small gain of the delay processing in accordance with an increase in the vehicle speed. The automatic driving apparatus according to claim 2, wherein the automatic driving apparatus is configured to operate.
【請求項4】 車速を検出する車速検出手段を設け、前
記目標操舵角演算手段は、前記車速の増加に応じて前記
偏差の遅れ量を大きくするようになっている請求項1記
載の自動運転装置。
4. The automatic driving according to claim 1, further comprising vehicle speed detecting means for detecting a vehicle speed, wherein the target steering angle calculating means increases the delay amount of the deviation as the vehicle speed increases. apparatus.
【請求項5】 前記目標操舵角演算手段は、前記偏差に
対して1次以上の遅れ処理を行うことにより前記物理量
を演算するとともに、前記車速の増加に応じて前記遅れ
処理の時定数を大きく設定するようになっている請求項
4記載の自動運転装置。
5. The target steering angle calculation means calculates the physical quantity by performing a delay process of a first order or more with respect to the deviation, and increases the time constant of the delay process in accordance with an increase in the vehicle speed. The automatic driving device according to claim 4, wherein the automatic driving device is set.
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