DE3642049A1

DE3642049A1 - Steuersystem zur fahrzeuglenkung mit parametererfassung

Info

Publication number: DE3642049A1
Application number: DE19863642049
Authority: DE
Inventors: Taketoshi Kawabe; Ken Ito
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1985-12-09
Filing date: 1986-12-09
Publication date: 1987-06-11
Also published as: US4718685A; DE3642049C2; JPH0547428B2; JPS62137276A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuersystem zur Fahrzeuglenkung, um das Fahrzeuglenkverhalten dem gewünschten Lenkverhalten durch Variation einer Stellgröße des Steuersystems, wie z. B. dem Lenkwinkel der Vorder und/oder Hinterräder anzugleichen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein solches Steuersystem zur Fahrzeuglenkung, daß eine optimale Steuerungsleistung durch Vermeidung einer abrupten Änderung des Fahrzeugverhaltens während einer Drehung oder Kurvenfahrt desselben gewährleistet.

In einem herkömmlichen Fahrzeug, das mit einem mechanischen Lenkgestänge ausgerüstet ist, werden die Vorderräder in Übereinstimmung mit einer Verdrehung des Lenkrades gelenkt. Daher ist das Lenkverhalten des Fahrzeuges festgelegt durch die Fahrzeugparameter, die einige charakteristische Eigenschaften oder dem Fahrzeug innewohnende Abmessungen widerspiegeln. Das heißt, das Fahrzeuglenkverhalten bzw. die Reaktion des Fahrzeuges auf Lenkbewegungen ist bereits durch die Herstellung des Fahrzeuges selbst festgelegt. Die Möglichkeiten einer Verbesserung des Lenkverhaltens sind bei derartigen Fahrzeugen daher sehr begrenzt.

Es sind bereits Steuersysteme zur Fahrzeuglenkung vorgeschlagen worden, die nach dem sogenannten Modell-Lösungssystem arbeiten (z. B. USSN 7 55 352, USSN 7 73 650 und USSN 7 73 622), in denen ein Regler zuerst bestimmte Modellgleichungen bzw. ein gewünschtes Modell auflöst, das die Bewegung eines gewünschten Fahrzeuges mit Hilfe von Gleichungen der Fahrzeugbewegung und Werten von Fahrzeugparametern simuliert, um einen gewünschten Wert einer Stellgröße der Fahrzeugbewegung zu bestimmen, der einem Lenkwinkel des Lenkrades und einer Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht. In einem zweiten Schritt löst der Regler ein tatsächliches Fahrzeugmodell bzw. tatsächliche Modellgleichungen eines Fahrzeugmodelles auf, das, bzw. die ein tatsächlich gesteuertes Fahrzeug betreffen, um zumindest einen der Lenkwinkel von entweder Vorder- oder Hinterrädern zu bestimmen, der erforderlich ist, um den tatsächlichen Wert der Bewegungsstellgröße des gesteuerten Fahrzeuges gleich dem gewünschten Wert dieser Stellgröße zu machen, so daß der tatsächliche Lenkwinkel in Übereinstimmung mit dem Wert des gewünschten Lenkwinkels gesteuert wird. Ein Steuersystem dieser Art kann das Fahrzeuglenkverhalten frei steuern.

Um die Steuerung der Fahrzeuglenkung genauer auszuführen, wurde in einem Steuersystem gemäß USSN 8 37 170 vorgeschlagen, die Stellgröße der Fahrzeugbewegung, die mit einem Sensor verhältnismäßig leicht zu erfassen ist, zu indizieren und den erfaßten Wert der Stellgröße der Fahrzeugbewegung rückzukoppeln. In diesem System wird das tatsächliche Fahrzeugmodell modifiziert durch einen sogenannten Parameter-Erfassungsprozeß, um somit die Stellgröße der Fahrzeugbewegung des tatsächlichen Fahrzeugmodelles gleich dem erfaßten Wert der Stellgröße der Fahrzeugbewegung zu machen. Diese Anordnung, die die Parametererfassung bzw. Parameteridentifizierung in Echtzeitzugriff ausführt, neigt dazu, die Steuerung und die Stabilität des Fahrzeuges durch abrupte Änderung der Eigenschaften des tatsächlichen Fahrzeugmodells während einer Drehbewegung des Fahrzeuges zu verschlechtern.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht daher darin; ein Steuersystem zur Fahrzeuglenkung zu schafffen, daß das Fahrzeuglenkverhalten frei und in genauer und stabiler Weise steuern kann.

Erfindungsgemäß umfaßt das Steuersystem zur Lenkung eines gesteuerten Fahrzeuges, das zumindest erste und zweite Räder, wie Vorder- und Hinterräder aufweist:

(I) Eine Einrichtung zur Erfassung eines Winkels des Lenkrades des gesteuerten Fahrzeuges unter Bestimmung des erfaßten Wertes des Winkels des Lenkrades,

(II) Eine Einrichtung zur Erfassung einer Fahrzeuggeschwindigkeit des gesteuerten Fahrzeuges unter Bestimmung des erfaßten Wertes der Fahrzeuggeschwindigkeit,

(III) Eine Einrichtung zur Erfassung eines Dreh- bzw. Kurvenverhaltens des gesteuerten Fahrzeuges durch Erfassung einer ersten Variablen der Fahrzeugbewegung, wie z. B. der Fahrzeugseitengeschwindigkeit und der Drehabweichung von der Fahrtrichtung bzw. der Abweichungsgeschwindigkeit von der Fahrtrichtung, die das Drehverhalten repräsentiert, unter Bestimmung des erfaßten Wertes der ersten Variablen der Fahrzeugbewegung,

(IV) Einer Betätigungseinrichtung zur Lenkung des gesteuerten Fahrzeuges durch Veränderung zumindest eines Lenkwinkels der ersten Räder in Übereinstimmung mit einem gewünschten Wert des Lenkwinkels der ersten Räder, und

(V) eine Steuerungseinrichtung, wie z. B. einen Mikrocomputer, der mit den drei Erfassungseinrichtungen zur Bestimmung des gewünschten Wertes des Lenkwinkels der ersten Räder verbunden ist. Die Steuerungseinrichtung umfaßt:
(I) Eine Bestimmungseinrichtung für das Zieldrehverhalten des Fahrzeuges,
(II) Eine Bestimmungseinrichtung für einen Lenkwinkel,
(III) Eine Einrichtung zum Abschätzen des tatsächlichen Drehverhaltens des Fahrzeuges,
(IV) Eine Parameteridentifizierungseinrichtung, und
(V) Eine Parametereinstelleinrichtung.

Die Bestimmungseinrichtung für das Zieldrehverhalten des Fahrzeuges ist mit der Erfassungseinrichtung für die Fahrzeuggeschwindigkeit verbunden und bestimmt einen gewünschten Wert einer zweiten Variablen und Fahrzeugbewegung entsprechend einem Lenkverhalten des Fahrzeuges in bezug auf die erfaßten Werte des Lenkradwinkels und der Fahrzeuggeschwindigkeit durch Auflösung eines gewünschten Fahrzeugmodells, das eine Bewegung eines gewünschten Fahrzeuges, bestimmt durch Werte der Fahrzeugparameter, simuliert. Die zweite Variable der Fahrzeugbewegung kann dieselbe sein, wie die erste Variable der Fahrzeugbewegung oder auch nicht. Die Bestimmungseinrichtung für den Lenkwinkel ist mit der Bestimmungseinrichtung für das Zieldrehverhalten verbunden und bestimmt den gewünschten Wert des Lenkwinkels des ersten Rades oder der ersten Räder, der einem gewünschten Winkel zur Erreichung des gewünschten Wertes der zweiten Variablen der Fahrzeugbewegung in dem gesteuerten Fahrzeug entspricht, durch Lösen des ersten tatsächlichen Fahrzeugmodells, das das gesteuerte Fahrzeug repräsentiert unter Verwendung von Werten der Fahrzeugparameter, die einen ersten Fahrzeugparameter, wie z. B. die auf ein erstes Rad wirksame Seitenkraft und eine auf ein zweites Rad wirksame Seitenkraft umfaßt.

Die Einrichtung zur Abschätzung des tatsächlichen Drehverhaltens ist mit der Bestimmungseinrichtung für den Lenkwinkel verbunden und bestimmt einen geschätzten Wert der ersten Variablen der Fahrzeugbewegung, der aus dem gewünschten Wert des Lenkwinkels des ersten Rades bzw. der ersten Räder durch Lösung eines zweiten, tatsächlichen Fahrzeugmodells resultiert, das eine Bewegung des gesteuerten Fahrzeuges unter Verwendung von Werten der Fahrzeugparameter, einschließlich eines ersten Fahrzeugparameters, simuliert. Die
Parameteridentifikationseinrichtung ist mit der Erfassungseinrichtung für das Drehverhalten verbunden, modifiziert das zweite, tatsächliche Fahrzeugmodell durch Einstellung des Wertes des ersten Fahrzeugparameters des zweiten tatsächlichen Modells, so daß der geschätzte Wert der ersten Variablen der Fahrzeugbewegung, der entsprechend dem zweiten tatsächlichen Modell bestimmt wurde, sich dem erfaßten Wert der ersten Variablen der Fahrzeugbewegung annähert, und bestimmt auf diese Weise einen gewünschten Wert des ersten Fahrzeugparameters. Die Parametereinstelleinrichtung modifiziert das erste tatsächliche Modell durch Einstellung des Wertes des ersten Fahrzeugparameters des ersten tatsächlichen Modells, um diesen dem gewünschten Wert des ersten Fahrzeugparameters anzunähern.

In diesem Steuersystem wird das erste tatsächliche Fahrzeugmodell indirekt modifiziert. Zuerst wird die Parameteridentifikation des zweiten tatsächlichen Modells der Bestimmungseinrichtung für das tatsächliche Drehverhalten ausgeführt und anschließend wird die Parametereinstellung des ersten tatsächlichen Modells in Übereinstimmung mit dem Ergebnis der Parameteridentifikation ausgeführt. Daher kann das Steuersystem eine abrupte Änderung des Fahrzeugverhaltens sogar dann verhindern, wenn die Charakteristika des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells der Bestimmungseinrichtung für den Lenkwinkel sich beträchtlich von den tatsächlichen Charakteristika des gesteuerten Fahrzeuges unterscheiden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Steuersystems nach der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Fahrzeuges gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 3 ein Blockdiagramm, das die Funktionen einer Verarbeitungseinheit, gezeigt in Fig. 2, verdeutlicht,

Fig. 4 bis 6 Flußdiagramme, die die Verarbeitung, die durch die Verarbeitungseinheit nach Fig. 2 ausgeführt wird, erläutern, und

Fig. 7 ein Diagramm, das die Arbeitsweise des Ausführungsbeispieles nach Fig. 2 verdeutlicht.

Wie in Fig. 1 gezeigt, umfaßt ein Steuersystem nach der vorliegenden Erfindung neun Einrichtungen 100-108. Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in Gestalt eines Steuerungssystems gemäß Fig. 2 ist in einem gesteuerten Fahrzeug eingebaut.

Eine Verarbeitungseinheit 1 besteht aus einem Mikrocomputer oder einer anderen elektrischen Schaltkreis und ist verbunden mit (I) einem Erfassungssensor 2 für den Lenkradwinkel zur Erfassung einer Winkelbewegung τ _s eines Lenkrades 8 des gesteuerten Fahrzeuges, (II) einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 3 zur Erfassung einer Fahrzeuggeschwindigkeit V des gesteuerten Fahrzeuges, (III) einem Seitengeschwindigkeitssensor 4 zur Erfassung einer Seitengeschwindigkeit V _y des gesteuerten Fahrzeuges, und (IV) einem Drehgeschwindigkeitserfassungssensor 13 zur Erfassung einer Drehbewegungsgeschwindigkeit des gesteuerten Fahrzeuges. Die Verarbeitungseinheit 1 nimmt diese vier Eingangsvariablen τ _s, V, V _y und von den Sensoren 2, 3, 4 und 13 auf, verarbeitet diese Eingangsvariablen und gibt einen gewünschten Wert δ _R des Lenkwinkels des Hinterrades aus.

Vorderräder 9 und 10 des gesteuerten Fahrzeuges werden durch eine Vorderrad-Lenkeinheit 6 nach der Art eines herkömmlichen mechanischen Lenkgestänges in üblicher Weise gelenkt. Die Vorderrad-Lenkeinheit 6 ändert einen Steuerwinkel der Vorderräder 9, 10 in Übereinstimmung mit dem Einschlagen (Winkelbewegung) des Lenkrades 8.

Die Hinterräder 11 und 12 werden durch eine Hinterrad- Lenkeinheit 7 vom Hydrauliktyp gelenkt. Die Hinterrad- Lenkeinheit 7 wird durch einen Hinterrad-Lenkregler 5 gesteuert. Der Hinterrad-Lenkregler 5 nimmt den gewünschten Wert des Lenkwinkels für die Hinterräder δ _R von der Verarbeitungseinheit 1 auf und verändert einen Fluiddruck, der auf die Hinterrad-Lenkeinheit 7 einwirkt, in Übereinstimmung mit dem gewünschten Wert δ _R des Lenkwinkels der Hinterräder. Auf diese Weise ist ein tatsächlicher Lenkwinkel der Hinterräder 11 und 12 in Übereinstimmung mit dem gewünschten Wert des δ _R des Lenkwinkels für die Hinterräder gesteuert. Einzelheiten eines derartigen Hinterrad-Lenkreglers und seine Anordnung sind im einzelnen in der USSN 773, 650, angemeldet 9. September 1985 und der zugehörigen DE-OS 35 32 247 erläutert.

Der Seitengeschwindigkeitssensor 4 kann ein optischer Sensor zur Erfassung der relativen Bodengeschwindigkeit sein, der so angeordnet ist, daß die Meßrichtung des Sensors sich entlang der Seitenrichtung des Fahrzeuges erstreckt. Ein Gyroskop zur Erfassung der Dreh- bzw. Kreiselgeschwindigkeit des Fahrzeuges ist ein typisches Beispiel für einen Sensor 13 zur Erfassung der Dreh- bzw. Kreiselgeschwindigkeit des Fahrzeuges.

Fig. 3 zeigt die Zusammensetzung der Verarbeitungseinheit 1 in einem funktionalen Blockschaltbild. Die Verarbeitungseinheit 1 weist einen Abschnitt 2 zur Bestimmung eines gewünschten Wertes des Hinterrad-Steuerwinkels sowie einen Abschnitt 30 zur Einstellung eines oder mehrerer Parameter des Abschnittes 20 auf. Die Bestimmungseinrichtung 20 für den Wert des gewünschten Lenkwinkels bildet eine Lenkwinkelsteuerung, um das gesteuerte Fahrzeug mit den gewünschten Kurvenfahrteigenschaften durch Steuerung des Lenkwinkels der Hinterräder 11 und 12 zu versehen. Der Parametereinstellabschnitt 30 stellt einen oder mehrere Parameter des Abschnittes 20 ein, um die Genauigkeit der Lenkwinkelsteuerung des Abschnittes 20 durch Rückkopplung des erfaßten Wertes für die Drehgeschwindigkeit und des erfaßten Seitengeschwindigkeitswertes V _y zu verbessern.

Der Abschnitt 20 zur Bestimmung des gewünschten Lenkwinkelwertes besitzt einen Unterabschnitt 21 zur Auflösung eines Referenz-Fahrzeugmodells und einen Unterabschnitt 22 zur Auflösung eines ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells.

Das Vergleichs- bzw. Referenz-Fahrzeugmodell ist ein Simulationsmodell, das ein gewünschtes Fahrzeug mit den gewünschten Kurvenfahrteigenschaften durch Fahrzeugparameter und Gleichungen der Fahrzeugbewegung repräsentiert. Der erfaßte Wert τ _s für den Winkel des Lenkrades, der durch Lenkradwinkelerfassungssensor 2 bestimmt ist und der erfaßte Fahrzeuggeschwindigkeitswert V, der durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 3 bestimmt ist, werden in das Referenz- bzw. Vergleichsmodell eingegeben. Das Referenzmodell kann die Fahrzeuggeschwindigkeit, die aus dem erfaßten Wert des Lenkradwinkels τ _s und den erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeitswert V entsprechend den gewünschten Kurvenfahrteigenschaften resultiert, vorausbestimmen. In diesem Ausführungsbeispiel wird der Wert der Seitengeschwindigkeit des gewünschten Fahrzeuges entsprechend τ _s und V bestimmt und als gewünschter Seitengeschwindigkeitswert V _y ausgegeben.

Das erste, tatsächliche Fahrzeugmodell des Unterabschnittes 22 ist ein Simulationsmodell, daß das gesteuerte Fahrzeug durch Fahrzeugparameter und Gleichungen der Fahrzeugbewegung repräsentiert. Der gewünschte Seitengeschwindigkeitswert V _y, der durch das Referenzmodell bestimmt wurde, wird in das erste, tatsächliche Modell eingegeben, das einen Wert für den Lenkwinkel der Hinterräder bestimmt, der erforderlich ist, um den gewünschten Seitengeschwindigkeitswert V _y in dem gesteuerten Fahrzeug zu erreichen und liefert den auf diese Weise bestimmten Lenkwinkelwert als gewünschten Wert δ _R für den Lenkwinkel der Hinterräder.

Der Parameter-Einstellabschnitt 30 hat einen Unterabschnitt 31 zur Auflösung eines zweiten, tatsächlichen Fahrzeugmodells, einen Unterabschnitt 32 zur Parameteridentifikation und einen Unterabschnitt 33 zur Parametereinstellung.

Das zweite, tatsächliche Fahrzeugmodell ist ein von dem ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodell verschiedenes Simulationsmodell. Jedoch repräsentiert das zweite, tatsächliche Modell das gesteuerte Fahrzeug durch Fahrzeugparameter und Gleichungen der Fahrzeugbewegung, wie bei dem ersten, tatsächlichen Modell. Der gewünschte Wert δ _R für den Lenkwinkel der Hinterräder, der durch das erste, tatsächliche Modell 22 bestimmt wurde, wird in das zweite, tatsächliche Modell 31 eingegeben. Das zweite tatsächliche Modell schätzt das Lenkverhalten des gesteuerten Fahrzeuges im Verhältnis zu dem gewünschten Wert w _R des Lenkwinkels für die Hinterräder ab. In diesem Ausführungsbeispiel schätzt das zweite, tatsächliche Fahrzeugmodell des Unterabschnittes 31 die Seitengeschwindigkeit und die Drehgeschwindigkeit des gesteuerten Fahrzeuges ab, die aus der Lenkung der Hinterräder des gesteuerten Fahrzeuges mit dem gewünschten Lenkwinkelwert δ _R für die Hinterräder resultieren.

Der Parameter-Identifikationsunterabschnitt 32 variiert die Werte der Fahrzeugparameter des zweiten, tatsächlichen Fahrzeugmodells, um somit die abgeschätzten Seitengeschwindigkeitswerte V _y* und den abgeschätzten Drehgeschwindigkeitswert , die von dem zweiten, tatsächlichen Modell des Unterabschnittes 31 ausgegeben werden, jeweils ungefähr gleich dem erfaßten Seitengeschwindigkeitswert V _y und dem erfaßten Drehgeschwindigkeitswert zu machen. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Fahrzeugparameter des zweiten, tatsächlichen Modells, die durch den Parameter-Identifizierungsunterabschnitt 32 eingestellt werden, eine Seitenkraft K _F auf die Vorderräder und eine Seitenkraft K _R auf die Hinterräder. Der Parameter-Identifizierungsunterabschnitt 32 ändert die dynamischen Eigenschaften des zweiten tatsächlichen Modells, um die Abweichung von den tatsächlichen dynamischen Eigenschaften des tatsächlich gesteuerten Fahrzeuges durch Veränderung der Werte der Parameter K _F und K _R des zweiten tatsächlichen Modells zu minimieren.

Der Parameter-Einstellunterabschnitt 33 stellt die Werte der Seitenkraft K _F2 der Vorderräder und der Seitenkraft K _R2 der Hinterräder des ersten tatsächlichen Fahrzeugmodells 22 ein, derart, daß die Werte K ₂ und K _R2 jeweils den Werten der Seitenkräfte K _F und K _R für die Vorder- und Hinterräder des zweiten tatsächlichen Modells 31, die im Ergebnis der Parameteridentifikation erhalten wurden, angenähert werden. Der Parameter-Einstellunterabschnitt 33 ist vorgesehen, um eine abrupte Änderung der dynamischen Eigenschaften des ersten tatsächlichen Fahrzeugmodells des Unterabschnitts 22 durch allmähliche Einstellung der Werte der Parameter K _F2 und K _R2 des ersten tatsächlichen Modells zu vermeiden. Der
Parameter-Einstellunterabschnitt 33 ist außerdem vorgesehen, um die Einstellung der Parameter K _F2 und K _R2 nur dann zu gestatten, wenn das gesteuerte Fahrzeug sich in Geradeausfahrt bewegt, um zu verhindern, daß die Richtungssteuerung des Fahrzeuges infolge einer Änderung der Kurvenfahrteigenschaften während einer Kurvenfahrt unstabil wird.

Auf diese Weise stellt der Parameter-Einstellabschnitt 30 die Parameter des ersten tatsächlichen Modells nicht direkt ein, sondern modifiziert die Eigenschaften des ersten tatsächlichen Modells glatter und allmählicher dadurch, daß zuerst die Parameter des zweiten tatsächlichen Modells identifiziert werden und anschließend die Parameter des ersten tatsächlichen Modells allmählich in Übereinstimmung mit dem Ergebnis der Parameteridentifikation eingestellt werden.

Die Fig. 4 bis 6 zeigen Flußdiagramme der durch die Verarbeitungseinheit 1 ausgeführten Abläufe, wenn die Verarbeitungseinheit 1 ein Mikrocomputer ist. Ein Steuerungsablauf für den Lenkwinkel gemäß Fig. 4 spiegelt die Funktion des Bestimmungsabschnittes 20 in Fig. 3 für den gewünschten Wert des Lenkwinkels wider. Im Schritt 41 liest die Verarbeitungseinheit 1 den Lenkradwinkel τ _s, der durch den Sensor 2 erfaßt wurde und die Fahrzeuggeschwindigkeit V, die durch den Sensor 3 erfaßt wurde, ein.

Im Schritt 42 ermittelt die Verarbeitungseinheit theoretisch vorausschauend eine Drehbewegung des gewünschten Fahrzeuges des Referenz- bzw. Vergleichmodells, die aus dem Lenkradwinkel τ _s und der Fahrzeuggeschwindigkeit V resultiert. Das heißt, die Verarbeitungseinheit 1 bestimmt einen Wert von zumindest einer Variablen der Fahrzeugbewegung, die ein Fahrzeugdrehverhalten repräsentiert, unter Verwendung des Lenkradwinkels τ _s und der Fahrzeuggeschwindigkeit V entsprechend dem Referenzmodell. In diesem Ausführungsbeispiel bestimmt die Verarbeitungseinheit 1 den Wert der gewünschten Seitengeschwindigkeit V _y durch Lösung der folgenden Gleichungen:

M ₁ ( _y ₁ + ₁ V) = 2C _F1 + 2C _R1 (1)
I _Z1 Φ = 2L _F1 C _F1 - 2L _R1 C _R1-(2) C _R1 = - K _R1 (V _y1 - L _R1 ₁)/V- (4)
V _y = V _y1 (5)

In den Gleichungen (1) bis (5) erscheinen die folgenden Fahrzeugparameter:
I _Z1: Ein Dreh-Trägheitsmoment des gewünschten Fahrzeugmodells,
M ₁: Eine Masse des Fahrzeugkörpers des gewünschten Fahrzeugmodells,
L _F1: Ein Abstand zwischen der Vorderachse und dem Schwerpunkt des gewünschten Fahrzeugmodells,
L _R1: Einen Abstand zwischen der Hinterachse und dem Schwerpunkt des gewünschten Fahrzeugmodells,
N ₁: Ein Lenkgetriebeverhältnis (Gesamtlenkverhältnis) des gewünschten Fahrzeugmodells,
K _F1: Eine Vorderrad-Seitenkraft des gewünschten Fahrzeugmodells,
K _R1: Eine Hinterrad-Seitenkraft des gewünschten Fahrzeugmodells.

In den Gleichungen (1) bis (5) erscheinen folgende Variablen:
V _yl: Eine Seitengeschwindigkeit des gewünschten Fahrzeugmodells in Y-Richtung,
_y1: Eine Seitenbeschleunigung des gewünschten Fahrzeugmodells in Y-Richtung,
C _F1: Eine Vorderrad-Seitenkraft des gewünschten Fahrzeugmodells,
C _R1: Eine Hinterrad-Seitenkraft des gewünschten Fahrmodells.

Die Verarbeitungseinheit 1 löst diese Gleichungen (1) bis (5) durch Behandlung der Fahrzeugparameter als Konstanten und Behandlung der Variablen, einschließlich des Lenkradwinkels τ _s und der Fahrzeuggeschwindigkeit, als mit der Zeit veränderliche Größen und wendet ein geeignetes Integrationsverfahren entsprechend der gewünschten Integrationsgenauigkeit an.

Im Schritt 43 liest die Verarbeitungseinheit 1 einen eingestellten Seitenkraftwert K _FS der Vorderräder und einen eingestellten Seitenkraftwert K _RS der Hinterräder ein, die durch ein Verfahren gemäß Fig. 6 bestimmt werden. Im Schritt 44 gibt die Verarbeitungseinheit 1 jeweils die im Schritt 43 erhaltenen Werte K _FS und K _RS als Vorderrad-Seitenkraft K _F2 und als Hinterrad-Seitenkraft K _R2 des gesteuerten Fahrzeuges ein.

Im Schritt 45 bestimmt die Verarbeitungseinheit 1 den gewünschten Wert δ _R des Hinterrad-Lenkwinkels, der erforderlich ist, um die gewünschte Seitengeschwindigkeit V _y, die im Schritt 42 erhalten wurde, in dem gesteuerten Fahrzeug unter Verwendung der Werte der Vorder- und Hinterrad-Seitenkräfte K _F2 und K _R2, die im Schritt 44 erhalten wurden, zu erreichen. Der gewünschte Wert des Hinterrad-Lenkwinkels w _R wird durch Einsetzen des gewünschten Seitengeschwindigkeitswertes V _y der Seitengeschindigkeit des ersten tatsächlichen Fahrzeugmodelles, das das gesteuerte Fahrzeug repräsentiert und Lösung der Bewegungsgleichung des ersten tatsächlichen Modells für den Hinterrad-Lenkwinkel erhalten.

Auf diese Weise werden die Eigenschaften des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells durch Verwendung des eingestellten Vorderrad-Seitenkraftwertes K _FS und des eingestellten Hinterrad-Seitenkraftwertes K _RS als Werte der Vorderrad- und Hinterrad-Seitenkräfte K _F2 K _R2 des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells eingestellt.

Der gewünschte Wert des Hinterrad-Lenkwinkels δ _R wird durch die folgenden Gleichungen bestimmt:

I _K2 _F2 = N ₂ K _S2(τ _s - N ₂ _F2) - D _K2 _F - 2ξ ₂ C _F2 (6)
M ₂(_y2 + ₂ V) = 2C _F2 + 2C _R2 (7)
β _F2 = δ _F2 - (V _y + L _F2 ₂)/V (8)
C _F2 = K _F2 b _F2 (9) β _R2 = C _R2/K _R2 (11)
δ _R = β _R2 + (V _y - L _R2 ₂)/V (12)

In den Gleichungen (6) bis (12) erscheinen die folgenden Fahrzeugparameter:
I _Z2: Ein Dreh-Trägheitsmoment des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells,
M ₂: Eine Masse des Fahrzeugkörpers des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells,
L ₂: Ein Radstand des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells,
L _F2: Ein Abstand zwischen einer Vorderachse und einem Schwerpunkt des ersten tatsächlichen Fahrzeugmodells,
L _R2: Ein Abstand zwischen einer Hinterachse und dem Schwerpunkt des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells,
I _K2: Ein Trägheitsmoment um einen Achsschenkelbolzen des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells,
K _S2: Eine Spurhaltigkeit des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells,
D _K2: ein Viskositätskoeffizient eines Lenksystems des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells,
ξ: ein Nachlauf des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells.

In den Gleichungen (6) bis (12) erscheinen die folgenden Variablen:
δ _F2: Ein Vorderrad-Lenkwinkel des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells,
₂: eine Drehgeschwindigkeit des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells,
₂: Eine Drehbeschleunigung des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells,
_y2: Eine Seitenbeschleunigung des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells,
β _F2: Ein Vorderrad-Seitenschlupfwinkel des ersten tatsächlichen Fahrzeugmodells,
β _R2: Ein Hinterrad-Seitenschlupfwinkel des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells,
C _F2: Eine Vorderrad-Seitenkraft des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells,
C _R2: Eine Hinterrad-Seitenkraft des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells.

Die Verarbeitungseinheit 1 löst diese Gleichungen (6) bis (12) durch Behandlung der Fahrzeugparameter als Konstanten und der Variablen als Variable, die sich zeitabhängig ändern und wendet ein geeignetes Integrationsverfahren entsprechend der erforderlichen Integrationsgenauigkeit an.

Im Schritt 46 liefert die Verarbeitungseinheit 1 den auf diese Weise bestimmten, gewünschten Wert δ _R für den Hinterrad-Lenkwinkel und gibt ihn an den Hinterrad-Lenkregler 5. In Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Verarbeitungseinheit 1 lenkt der Regler 5 die Hinterräder 11 und 12 durch Zuführung von Öldruck zu der hydraulischen Lenkeinheit 7, um den tatsächlichen Hinterrad-Lenkwinkel der Hinterräder 11 und 12 dem gewünschten Hinterrad-Lenkwinkelwert anzugleichen.

Auf diese Weise steuert das Steuersystem den Hinterrad-Lenkwinkel, so daß das Lenkverhalten bzw. die Reaktion des gesteuerten Fahrzeuges gleich den gewünschten Eigenschaften des gewünschten Fahrzeugmodells wird.

Das tatsächliche Fahrzeuglenkverhalten bzw. die tatsächliche Fahrzeugreaktion des gesteuerten Fahrzeuges werden durch den Reifenverschleiß, die Änderung des Reibungskoeffizienten mit der Straßenoberfläche oder Änderung der Belastung beeinflußt. Entsprechend besteht die Neigung, daß eine Differenz zwischen dem Fahrzeugantwortverhalten des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells, verwendet im Schritt 45, und dem tatsächlichen Fahrzeugantwortverhalten des tatsächlichen, gesteuerten Fahrzeuges auftritt. Der Parametereinstellabschnitt 30, in Fig. 3 gezeigt, ist so ausgelegt, daß er diese Differenz vermindert. Die Abläufe, die in den Fig. 5 und 6 gezeigt sind, werden in dem Parametereinstellabschnitt 30 ausgeführt.

Ein adaptiver Überwachungsprozeß, gezeigt in Fig. 5, widerspiegelt Abläufe in den Unterabschnitten 31 und 32 nach Fig. 3.

Im Schritt 51 liest die Verarbeitungseinheit 1 den Lenkradwinkel τ _s, die Fahrzeuggeschwindigkeit V und den gewünschten Hinterrad-Lenkwinkelwert δ _R, der im Schritt 55 des Lenkwinkel-Steuerungsprozesses erhalten wurde, ein.

Im Schritt 52 schätzt die Verarbeitungseinheit 1 eine Drehbewegung des gesteuerten Fahrzeuges ab, die sich ergibt, wenn die Hinterräder 11 und 12 auf den gewünschten Hinterrad-Lenkwinkelwert w _R gesteuert werden. Die Verarbeitungseinheit 1 schätzt die Drehbewegung des gesteuerten Fahrzeuges unter Verwendung des zweiten, tatsächlichen Fahrzeugmodells ab, daß von dem ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodell getrennt ist. In diesem Ausführungsbeispiel schätzt die Verarbeitungseinheit 1 die Seitengeschwindigkeit und die Drehgeschwindigkeit des gesteuerten Fahrzeuges ab.

Das zweite, tatsächliche Fahrzeugmodell ist ein Modell, das die Bewegung des gesteuerten Fahrzeuges durch Bewegungsgleichungen annähert, die zwei Freiheitsgrade haben.

In diesem Ausführungsbeispiel werden aus dem gewünschten Wert des Hinterrad-Lenkwinkels δ _R dem Lenkradwinkel τ _s und der Fahrzeuggeschwindigkeit V eine überschlägige Seitengeschwindigkeit V _y* und eine überschlägige Drehgeschwindigkeit bestimmt. Dies erfolgt unter Verwendung von Transformationen, die durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt werden: , where
P = M ₂ I _Z2 s ² + 2/V{M ₂(K _F L _F2-² + K _R L _R2 ²) + I _Z2(K _F + K _R)}s + 4K _F K _R L ₂ ²/V ² - 2M ₂(K _F L _F2 - K _R L _R2) (14)

In den Gleichungen (13a), (13b) und (14) sind:
s: Ein Laplaceoperator (Differentialoperator),
K _F: Eine Vorderrad-Seitenkraft des zweiten, tatsächlichen Fahrzeugmodells,
K _R: Eine Hinterrad-Seitenkraft des zweiten, tatsächlichen Fahrzeugmodells,
N: Ein Lenkgetriebeverhältnis (Gesamtlenkverhältnis) des zweiten, tatsächlichen Fahrzeugmodells.

Im Schritt 53 liest die Verarbeitungseinheit 1 den erfaßten Wert der Seitengeschwindigkeit V _y, erfaßt durch den Seitengeschwindigkeitssensor 4, und den erfaßten Wert der Drehgeschwindigkeit , erfaßt durch den Drehgeschwindigkeitssensor 13 ein.

Im Schritt 54 vergleicht die Verarbeitungseinheit 1 den überschägigen (abgeschätzten) Seitengeschwindigkeitswert V _y* mit dem erfaßten Seitengeschwindigkeitswert V _y und vergleicht die überschlägigen (abgeschätzten) Drehgeschwindigkeitswerte mit dem erfaßten Drehgeschwindigkeitswert .

Im Schritt 55 bestimmt die Verarbeitungseinheit, ob der überschlägig abgeschätzte Wert der Seitengeschwindigkeit V _y* ungefähr gleich dem erfaßten Seitengeschwindigkeitswert V _y ist und ob die überschlägig abgeschätzte Drehgeschwindigkeit ungefähr gleich dem erfaßten Wert der Drehgeschwindigkeit ist. Wenn zumindest eine der überschlägig abgeschätzten Größen, Seitengeschwindigkeit V _y* oder Drehgeschwindigkeit nicht gleich dem erfaßten Wert ist, geht die Verarbeitungseinheit 1 zum Schritt 56 über. Im Schritt 56 variiert die Verarbeitungseinheit 1, die Vorderrad-Seitenkraft K _F und die Hinterrad-Seitenkraft K _R des zweiten, tatsächlichen Fahrzeugmodells, um einen bestimmten Wert Δk. Die Verarbeitungseinheit bzw. der Prozessor 1 bestimmt, ob dieser bestimmte Wert Δ k jeweils zu den Seitenkräften K _F und K _R zugezählt oder von diesen abgezogen wird, jenachdem ob die Antwort auf die Frage, ob die erfaßte Seitengeschwindigkeit V _y größer oder kleiner als die überschlägig abgeschätzte Seitengeschwindigkeit V _y* oder die erfaßte Drehgeschwindigkeit größer oder kleiner als die überschlägig abgeschätzte Drehgeschwindigkeit ist.

Anschließend führt die Verarbeitungseinheit 1 wiederum den Schritt 52 unter Verwendung der Werte für die Vorderrad- und Hinterrad-Seitenkräfte K _F und K _R aus, die gerade im Schritt 56 eingestellt wurden und führt die Vergleiche des Schrittes 54 unter Verwendung des überschlägig abgeschätzten Wertes für die Seitengeschwindigkeit V _y* und des überschlägig abgeschätzten Wertes für die Drehgeschwindigkeit , die gerade im Schritt 52 bestimmt wurden, aus.

Anschließend wiederholt die Verarbeitungseinheit 1 die Schritte 51 bis 56 bis der überschlägig abgeschätzte Seitengeschwindigkeitswert V _y* ungefähr gleich dem erfaßten Seitengeschwindigkeitswert V _y wird und gleichzeitig der überschlägig abgeschätzte Drehgeschwindigkeitswert ungefähr gleich dem erfaßten Seitengeschwindigkeitswert wird. Das heißt, der Programmzyklus der Schritte 51 bis 56 wird wiederholt abgearbeitet, bis die beiden Bedingungen erfüllt sind: V _y ≃ V _y* und ≃ .

Auf diese Weise werden die Vorderrad-Seitenkraft K _F und die Hinterrad-Seitenkraft K _R des zweiten, tatsächlichen Fahrzeugmodells gleich der tatsächlichen Vorderrad-Seitenkraft und der tatsächlichen Hinterrad-Seitenkraft des des tatsächlich gesteuerten Fahrzeuges gemacht und entsprechend das Fahrverhalten des zweiten, tatsächlichen Fahrzeugmodells gleich dem tatsächlichen Fahrzeugverhalten des tatsächlich gesteuerten Fahrzeuges angeglichen.

Wenn beide Bedingungen V _y = V _y* und = erfüllt sind, geht die Verarbeitungseinheit 1 vom Schritt 55 zum Schritt 57 über. Im Schritt 57 werden die Werte der Vorderrad- und Hinterrad-Seitenkräfte K _F und K _R, die erhalten werden, wenn die beiden vorerwähnten Bedingungen erfüllt sind, zeitweilig als gewünschter Vorderrad-Seitenkraftswert K _F und als gewünschter Hinterrad-Seitenkraftwert K _R gespeichert. Die gewünschten Werte der Vorderrad- und Hinterrad-Seitenkräfte K _F und K _R werden als gewünschte Werte zur Einstellung der Vorderrad- und Hinterrad-Seitenkräfte K _F2 und K _R2 des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells verwendet.

Ein Fahrzeugparameter-Einstellvorgang, der in Fig. 6 erläutert ist, spiegelt die Abläufe des Parameter-Einstellunterabschnittes 33, gezeigt in Fig. 3, wieder.

Im Schritt 60 liest die Verarbeitungseinheit 1 die Vorderrad- und Hinterrad-Seitenkräfte K _F und K _R des zweiten, tatsächlichen Fahrzeugmodells ein, die durch die Identifizierung bzw. Kennwertermittlung des adaptiven Überwachungsvorganges gemäß Fig. 5 erhalten wurden. Das heißt im Schritt 60 liest der Prozessor 1 die gewünschten Vorderrad- und Hinterrad-Seitenkraftwerte K _F und K _R ein, die zeitweilig im Schritt 57 von Fig. 5 gespeichert wurden.

Im Schritt 61 bestimmt die Verarbeitungseinheit 1 einen Mittelwert ≦ωτK _F≦λτ der gewünschten Vorderrad-Seitenkraft K _F -und einen Mittelwert ≦ωτK _R≦λτ der gewünschten Hinterrad- Seitenkraft K _R. Die Verarbeitungseinheit 1 wiederholt den Schritt 60 in regelmäßigen Zeitabständen und bestimmt den Mittelwert ≦ωτK _F≦λτ, der ein Durchschnittswert der gewünschten Vorderrad-Seitenkraftwerte K _F, erhalten durch eine wiederholte Anzahl von Wiederholungen des Schrittes 60, ist. Ferner wird in gleicher Weise der Mittelwert ≦ωτK _R≦λτ bestimmt, der ein Durchschnittswert der gewünschten Hinterrad-Seitenkraftwerte K _R, erhalten durch eine wiederholte Anzahl von Wiederholungen ist. Diese Abläufe sind in vereinfachter Weise in Fig. 6 erläutert.

Im Schritt 62 liest die Verarbeitungseinheit 1 die Vorderrad- und Hinterrad-Seitenkräfte K _F2 und K _R2 des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells ein.

Im Schritt 63 bestimmt die Verarbeitungseinheit 1 einen Fehler zwischen den Mittelwerten ≦ωτK _F≦λτ, ≦ωτK _R≦λτund K _F2, K _R2 nach der folgenden Gleichung:

Im Schritt 64 bestimmt die Verarbeitungseinheit 1, ob der Fehler größer als ein bestimmter Wert ₀ ist, der ungefähr gleich Null ist (₀ = 0). Wenn der Fehler größer als der bestimmte Wert ₀ ist, entscheidet die Verarbeitungseinrichtung 1, daß das Lenkverhalten des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells nicht in Übereinstimmung mit den Eigenschaften des tatsächlich gesteuerten Fahrzeuges ist und modifiziert die Antwortcharakteristik (Lenkverhalten) des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells entsprechend dieser Entscheidung im Schritt 65. Das heißt, die Verarbeitungseinheit bzw. der Prozessor 1 bestimmt die Werte der eingestellten Vorderrad-Seitenkraft K _FS und der eingestellten Hinterrad-Seitenkraft K _RS unter Verwendung der nachfolgenden Gleichungen:

K _FS = K _F2 + C (≦ωτK _F≦λτ - K _F2) (16)
K _RS = K _R2 + C (≦ωτK _R≦λτ - K _R2) (17)

wobei 0 ≦ωτ C ≦ωτ 1 ist.

Der Parametereinstellvorgang nach Fig. 6 wird wiederholt in regelmäßigen Zeitabständen ausgeführt. Entsprechend wird Schritt 65 wiederholt, bis der Fehler gleich oder kleiner als der vorgegebene Wert e ₀ wird. Im Ergebnis dessen nähert sich der Wert von K _FS allmählich dem Mittelwert ≦ωτK _F≦λτ und der Wert von K _RS nähert sich allmählich dem Mittelwert ≦ωτK _R≦λτ an.

Im Schritt 67 bestimmt die Verarbeitungseinheit 1, ob das gesteuerte Fahrzeug sich in Geradeausfahrt bewegt oder nicht. Zum Beispiel vergleicht die Verarbeitungseinheit 1 den überschlägig bestimmten Drehgeschwindigkeitswert * mit einem bestimmten Wert *₀ und entscheidet, daß sich das gesteuerte Fahrzeug in einer Geradeausbewegung befindet, wenn * ≦ωτ *₀ ist. Die Schritte 68 und 69 sind vorgesehen, um eine Aktualisierung der Werte von K _FS und K _RS nur dann vorzusehen, wenn sich das Fahrzeug in Geradeausbewegung befindet (* ≦ωτ *₀) und eine Aktualisierung von K _FS und K _RS zu vermeiden, wenn sich das Fahrzeug nicht in einer Geadeausbewegung befindet. Daher wird die Einstellung der Vorderrad- und Hinterrad- Seitenkräfte K _F2 und K _R2 des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells nicht ausgeführt, wenn das Fahrzeug sich in einer Drehbewegung befindet. Die Schritte 67, 68 und 69 dienen dazu, zu verhindern, daß das Fahrzeugverhalten durch die Änderung des Reaktionsverhaltens des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells während einer Drehbewegung des Fahrzeuges unstabil wird.

Die Wirkung des Steuersystems dieses Ausführungsbeispieles ist in Fig. 7 illustriert. In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 sind zu einem bestimmten Zeitpunkt die Werte der Vorderrad- und Hinterrad-Seitenkräfte K _F2 und K _R2 des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells gleich den Werten, die durch einen Punkt P (K _F0, K _R0) gekennzeichnet sind, während die tatsächlichen Werte der Vorderrad- und Hinterrad-Seitenkräfte K _Fg und K _Rg durch einen Punkt Q angegeben sind.

Wenn das erste, tatsächliche Fahrzeugmodell in Echtzeitverarbeitung in Übereinstimmung mit den erfaßten Variablen der Fahrzeugbewegung modifiziert wird, werden die Vorderrad- und Hinterrad-Seitenkräfte K _F2 und K _R2 auf einen Punkt S (K _Ft, K _Rt) eingestellt und dann in Richtung des Punktes Q eingestellt. Daher werden in diesem Beispiel die Eigenschaften des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells plötzlich verändert und das Fahrzeugverhalten, das entsprechend dem ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodell gesteuert wird, wird unstabil.

Das Steuersystem nach der vorliegenden Erfindung stellt die Vorderrad- und Hinterrad-Seitenkräfte K _F und K _R des zweiten, tatsächlichen Fahrzeugmodells entlang dem Weg P-S-Q in gleicher Weise ein. Jedoch stellt das Steuersystem nach der vorliegenden Erfindung die Vorderrad- und Hinterrad-Seitenkräfte K _F2 und K _R2 des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells nach und nach in Richtung des Punktes Q ein, nachdem die Parameteridentifikation bzw. Kennwertermittlung des zweiten, tatsächlichen Fahrzeuges abgeschlossen worden ist, so daß die Vorder- und Hinterrad-Seitenkräfte des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells entlang einer geraden Linie vom Punkt P zum Punkt Q eingestellt werden. Daher kann das Steuersystem nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel vermeiden, daß das Fahrzeugverhalten instabil wird.

Die Geschwindigkeit der Parametereinstellung vom Punkt P zum Punkt Q kann durch Veränderung einer Zahl n der Wiederholungszyklen (n ist eine natürliche Zahl) für die Wiederholung des Schrittes 60 zur Bestimmung der Mittelwerte ≦ωτK _F≦λτ und ≦ωτK _R≦λτ und durch Variation der Werte des Koeffizienten C, der in den Gleichungen (16) und (17) erscheint, eingestellt werden. Die Geschwindigkeit der Parametereinstellung wird erhöht, wenn die Zahl n vermindert und der Koeffizient C erhöht wird, und die Geschwindigkeit der Parametereinstellung wird vermindert, wenn die Zahl n größer und der Koeffizient C kleiner wird.

In dem vorerwähnten Ausführungsbeispiel wird die Erfindung auf ein Lenksteuersystem angewandt, in dem der Hinterrad-Steuerwinkel gesteuert wird. Die Erfindung ist jedoch auch auf Lenksteuersysteme anwendbar, die sowohl die Vorder- als auch die Hinterrad-Steuerwinkel steuern (wie z. B. vorgeschlagen, durch die oben erwähnte USSN 7 73 650), ein Steuersystem, daß ein Lenkgetriebeverhältnis steuert (wie z. B. vorgeschlagen in der oben erwähnten USSN 8 50 665 oder eines, vorgeschlagen durch die japanische Patentanmeldung 60 73 893), oder kann auf ein Lenkungs-Steuersystem angewandt werden, daß ein Fahrzeuglenksystem in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit steuert.

Die Erfindung betrifft ein Steuersystem für ein gesteuertes Fahrzeug mit einem Lenkradwinkelsensor, einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, einem Dreh- bzw. Kurvenverhalten-Sensor (z. B.
Seitengeschwindigkeitssensor, Drehgeschwindigkeitssensor) einem Betätigungsglied, wie z. B. einem hydraulischen System zur Änderung eines Lenkwinkels der Hinterräder in Übereinstimmung mit einem gewünschten Lenkwinkelwert und eine Verarbeitungseinheit, wie z. B. einen Mikrocomputer, zur Bestimmung eines gewünschten Lenkwinkelwertes durch Auflösung von drei getrennten Fahrzeugmodellen. Die Verarbeitungseinheit löst zuerst ein Referenzmodell, das ein gewünschtes Fahrzeug repräsentiert, um ein gewünschtes Fahrzeugverhalten in bezug auf Lenkradwinkel und Fahrzeuggeschwindigkeit zu bestimmen und löst dann ein erstes tatsächliches Modell, das das tatsächlich gesteuerte Fahrzeug repräsentiert, um den gewünschten Lenkwinkelwert für die Hinterräder zu bestimmen, der erforderlich ist, um das gesteuerte Fahrzeug zu veranlassen, das gewünschte Verhalten zu zeigen. Die Verarbeitungseinheit löst außerdem ein zweites, tatsächliches Fahrzeugmodell, daß das gesteuerte Fahrzeug repräsentiert, um das Dreh- bzw. Kurvenverhalten abzuschätzen, das aus dem gewünschten Lenkwinkel für die Hinterräder resultiert, bestimmt die Seitenkräfte der Vorder- und Hinterräder des zweiten, tatsächlichen Modells durch Vergleich des abgeschätzten und erfaßten Dreh- bzw. Kurvenverhaltens und stellt dann die Seitenkräfte der Vorder- und Hinterräder allmählich in Übereinstimmung mit dem Ergebnis dieser Bestimmung der Seitenkräfte ein.

Claims

1. Steuersystem für die Lenkung eines gesteuerten Fahrzeuges mit jeweils ersten und zweiten Rädern, gekennzeichnet durch:

(I) Eine Einrichtung (100, 2) zur Erfassung eines Lenkradwinkels (τ _s) des gesteuerten Fahrzeuges und Bestimmung eines erfaßten Wertes des Lenkraddrehwinkels (τ _s),

(II) Eine Einrichtung (101, 3) zur Erfassung einer Fahrzeuggeschwindigkeit (V) des gesteuerten Fahrzeuges und Bestimmung eines erfaßten Wertes der Fahrzeuggeschwindigkeit (V),

(III) Eine Einrichtung (106, 4, 13) zur Erfassung eines Dreh- bzw. Kurvenverhaltens des gesteuerten Fahrzeuges durch Erfassung einer ersten Variablen (V _y, ) der Fahrzeugbewegung, die das Dreh- bzw. Kurvenverhalten repräsentiert und Bestimmung eines erfaßten Wertes der ersten Fahrzeugbewegungsvariablen (V _y, ),

(IV) Eine Betätigungseinrichtung (104, 5, 7) zur Lenkung des gesteuerten Fahrzeuges durch Änderung eines Lenkwinkels der ersten Räder (11, 12) in Übereinstimmung mit einem gewünschten Wert (δ _R) des Lenkwinkels der ersten Räder (11, 12), und

(V) Eine Steuerungseinrichtung (102, 103, 105, 107, 108, 1) zur Bestimmung des gewünschten Wertes (δ _R) des Lenkwinkels der ersten Räder (11, 12), wobei die Steuerungseinrichtung (102, 103, 105, 107, 108, 1) aufweist:

(V.1.) Eine Bestimmungseinrichtung (102, 21) für das Ziel-Drehverhalten, die mit der Erfassungseinrichtung (100, 2) für den Lenkradwinkel und der Erfassungseinrichtung (100, 3) für die Fahrzeuggeschwindigkeit verbunden ist, um einen gewünschten Wert (V _y) einer zweiten Variablen der Fahrzeugbewegung entsprechend einem Fahrzeuglenkverhalten unter Berücksichtigung des erfaßten Lenkradwinkels (τ _s) und der erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit (V) durch Lösung eines gewünschten Fahrzeugmodells (21) zu bestimmen, das eine Bewegung eines gewünschten Fahrzeuges, bestimmt durch Werte von Fahrzeugparametern (K _F, K _R) simuliert,

(V.2.) Eine Lenkwinkel-Bestimmungseinrichtung (103, 22), die mit der Bestimmungseinrichtung für das Ziel-Drehverhalten (102, 21) verbunden ist, zur Bestimmung des gewünschten Wertes (δ _R) des Lenkwinkels der ersten Räder (11,12), der erforderlich ist, um den gewünschten Wert (V _y) der zweiten Variablen der Fahrzeugbewegung in dem gesteuerten Fahrzeug durch Lösung eines ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells (22) zu erreichen, das das gesteuerte Fahrzeug unter Verwendung von Werten (K _FS, K _RS) der Fahrzeugparameter, einschließlich eines ersten Fahrzeugparameters (K _R) repräsentiert,

(V.3.) eine Abschätzeinrichtung (105, 31) für das tatsächliche Drehverhalten, die mit der Bestimmungseinrichtung (103, 22) für den Lenkwinkel verbunden ist, zur Bestimmung eines überschlägig abgeschätzten Wertes (V _y*, ) der ersten Variablen (V _y, ), der aus dem gewünschten Wert (δ _R) des Lenkwinkels der ersten Räder (11, 12) durch Lösung eines zweiten, tatsächlichen Fahrzeugmodells (31) resultiert, daß eine Bewegung des gesteuerten Fahrzeuges durch Verwendung von Werten der Fahrzeugparameter, einschließlich des ersten Fahrzeugparameters (K _R) simuliert,

(V.4.) Eine Parameteridentifizierungseinrichtung (107, 32), die mit der Abschätzeinrichtung (105, 31) für das Drehverhalten verbunden ist, um nur das zweite, tatsächliche Fahrzeugmodell (31) durch Einstellung des Wertes des ersten Fahrzeugparameters (K _R) des zweiten tatsächlichen Fahrzeugmodells (31) so zu modifizieren, daß der abgeschätzte Wert (V _y*, ) der ersten Variablen (V _y, ) der Fahrzeugbewegung, der durch das zweite, tatsächliche Fahrzeugmodell (31) bestimmt wurde, sich allmählich dem erfaßten Wert der ersten Variablen (V _y, ) der Fahrzeugbewegung annähert und dadurch einen gewünschten Wert (K _R) des ersten Fahrzeugparameters (K _R) bestimmt, und

(V.5.) Eine Parametereinstelleinrichtung (108, 33) zur Modifizierung des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells (22) durch Einstellung des Wertes (K _R2) des ersten Fahrzeugparameters (K _R) des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells (22), um diesen dem gewünschten Wert (K _R) des ersten Fahrzeugparameters (K _R) anzunähern.

2. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Parametereinstelleinrichtung (33) den Wert des ersten Fahrzeugparameters (K _R2) des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells (22) so einstellt, daß der Wert des ersten Fahrzeugparameters (K _R2) des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells (22) sich allmählich dem gewünschten Wert (K _R) des ersten Fahrzeugparameters (K _R) annähert.

3. Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Parameteridentifizierungseinrichtung (107, 32), den gewünschten Wert (K _R) des ersten Fahrzeugparameters (K _R) durch ein Iterationsverfahren bestimmt (Fig. 5).

4. Steuersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Paramteridentifizierungseinrichtung (32) einen Verfahrenszyklus des Vergleichs des abgeschätzten Wertes (V _y*, ) der ersten Variablen (V _y, ) der Fahrzeugbewegung mit dem erfaßten Wert der ersten Variablen (V _y, ) der Fahrzeugbewegung sowie der Einstellung des Wertes des ersten Fahrzeugparameters (K _R) des zweiten, tatsächlichen Fahrzeugmodells (31) wiederholt abarbeitet, bis der abgeschätzte Wert (V _y*, ) der ersten Variablen (V _y, ) ungefähr gleich dem erfaßten Wert der ersten Variablen (V _y, ) der Fahrzeugbewegung wird, wobei dieser abgeschätzte Wert (V _y*, ) der ersten Variablen (V _y, ) der Fahrzeugbewegung unter Verwendung des Wertes des ersten Fahrzeugparameters (K _R) bestimmt wurde, der gerade in einem vorangegangenen Iterationszyklus eingestellt worden war.

5. Steuersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Parametereinstelleinrichtung (33) den Wert (K _R2) des ersten Fahrzeugparameters (K _R) des ersten, tatsächlichen fahrzeugmodells (22) nur dann einstellt, wenn das gesteuerte Fahrzeug sich in einer Geradeausbewegung befindet.

6. Steuersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Parametereinstelleinrichtung (33) in gleichmäßigen Zeitabständen einen Augenblickswert (K _R2) des ersten Fahrzeugparameters (K _R) des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells (22) auf einen eingestellten Wert (K _RS) des ersten Fahrzeugparameters (K _R) einstellt, so daß der eingestellte Wert (K _RS) des ersten Fahrzeugparameters (K _R) gleich einer Summe aus einem Augenblickswert (K _R2) des ersten Fahrzeugparameters (K _R) und einem Produkt ist, das aus der Multiplikation einer Differenz zwischen dem gewünschten Wert (K _R) und dem Augenblickswert (K _R2) des ersten Fahrzeugparameters (K _R), mit einem bestimmten Koeffizienten (C) gebildet ist, der eine Konstante größer als Null und kleiner als Eins ist, bis ein Fehler (ε) zwischen dem gewünschten Wert (K _R) und dem Augenblickswert (K _R2) des ersten Fahrzeugparameters (K _R) gleich oder kleiner als ein bestimmter Wert (ε ₀) wird.

7. Steuersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Parametereinstelleinrichtung (33) einen Mittelwert (≦ωτK _R≦λτ) der gewünschten Werte (K _R) des ersten Fahrzeugparameters (K _R) bestimmt, die in gleichmäßigen Zeitabständen aufeinanderfolgend erhalten werden, und in gleichmäßigen Zeitabständen einen Augenblickswert (K _R2) des Fahrzeugparameters des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells (22) auf einen eingestellten Wert (K _RS) des ersten Fahrzeugparameters (K _R) einstellt, so daß der eingestellte Wert (K _RS) des ersten Fahrzeugparameters (K _R) gleich einer Summe des Augenblickswertes (K _R2) des ersten Fahrzeugparameters (K _R) mit einem Produkt ist, das durch Multiplikation einer Differenz zwischen dem Mittelwert (≦ωτK _R≦λτ) der gewünschten Werte (K _R) des ersten Fahrzeugparameters (K _R) und dem Augenblickswert (K _R2) des ersten Fahrzeugparameters (K _R) mit einem bestimmten Koeffizienten (C) erhalten wird, der eine Konstante größer als Null und kleiner als Eins ist, bis ein Fehler (ε) zwischen dem Mittelwert (≦ωτK _R≦λτ) und dem Augenblickswert (K _R2) gleich oder kleiner als ein vorgegebener Wert (ε ₀) wird.

8. Steuersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeugparameter eine Seitenkraft (K _R) der ersten Räder (11, 12) und eine Seitenkraft (K _F) der zweiten Räder (9, 10) sind, wobei die Parameteridentifizierungseinrichtung (32) das zweite, tatsächliche Fahrzeugmodell (31) durch Einstellung der Werte der Seitenkräfte (K _F, K _R) der ersten und zweiten Räder (11, 12; 9, 10) modifiziert und die gewünschten Werte (K _F, K _R) der Seitenkräfte (K _F, K _R) der ersten und zweiten Räder (11, 12; 9, 10) bestimmt und die Parametereinstelleinrichtung (33) das erste, tatsächliche Fahrzeugmodell (22) durch Einstellung der Werte (K _F2, K _R2) der Seitenkräfte (K _F, K _R) der ersten und zweiten Räder (11, 12; 9, 10) modifiziert.

9. Steuersystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Parametereinstellvorrichtung (33) einen Mittelwert (≦ωτK _R≦λτ) -der gewünschten Werte (≦ωτK _R≦λτ) der Seitenkraft (K _R) der ersten Räder (11, 12), die in gleichmäßigen Zeitabständen aufeinanderfolgend erhalten werden, und einen Mittelwert (≦ωτK _F≦λτ) der gewünschten Werte (K _F) der Seitenkraft (K _F) der zweiten Räder (9, 10) bestimmt, wobei diese gewünschten Werte (K _F) in gleichmäßigen Zeitabständen abfolgend erhalten werden, und daß die Parametereinstelleinrichtung (33) in gleichmäßigen Zeitabständen einen Augenblickswert (K _R2) der Seitenkraft (K _R) der ersten Räder (11, 12) des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells (22) auf einen eingestellten Wert (K _RS) der Seitenkraft (K _R) der ersten Räder (11, 12) einstellt, so daß der eingestellte Wert (K _RS) der Seitenkraft (K _R) der ersten Räder gleich einer Summe aus diesem Augenblickswert (K _RS) und einem Produkt ist, daß durch Multiplikation einer Differenz zwischen dem Mittelwert (≦ωτK _R≦λτ) der gewünschten Werte (K _R) der Seitenkraft der ersten Räder (11, 12) und dem Augenblickswert (K _R2) der Seitenkraft (K _R) der ersten Räder (11, 12), mit dem bestimmten Koeffizienten (C) erhalten wird, und ein Augenblickswert (K _F2) der Seitenkraft (K _F) der zweiten Räder (9, 10) des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells (22) auf einen eingestellten Wert (K _FS) der Seitenkraft (K _F) der zweiten Räder (9, 10) eingestellt wird, so daß der eingestellte Wert (K _FS) der Seitenkraft (K _F) der zweiten Räder (9, 10) gleich einer Summe aus diesem Augenblickswert (K _F2) der Seitenkraft (K _F) der zweiten Räder (9, 10) und einem Produkt, erhalten durch Multiplikation einer Differenz zwischen dem Mittelwert (≦ωτK _F≦λτ) der gewünschten Werte (K _F) der Seitenkraft (K _F) der zweiten Räder (9, 10) und dem Augenblickswert (K _F2) der Seitenkraft der zweiten Räder (9, 10) mit dem bestimmten Koeffizienten (C) ist, bis der Fehler (e) gleich oder kleiner als ein bestimmter Wert (ε ₀) wird, wobei der Fehler (ε) gleich einer Quadratwurzel aus einer Summe der ins Quadrat gesetzten Differenzen zwischen den jeweiligen Augenblickswerten (K _F2, K _R2) und den zugehörigen Mittelwerten (≦ωτK _F≦λτ), (≦ωτK _R≦λτ) der jeweils gewünschten Werte (K _F, K _R) der Seitenkräfte (K _F, K _R) der jeweils ersten und zweiten Räder (11, 12; 9, 10) ist.

10. Steuersystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungseinrichtung (4, 13) für das Drehverhalten eine Seitengeschwindigkeit (V _y) und eine Dreh- bzw. Kurvengeschwindigkeit () des gesteuerten Fahrzeuges erfaßt und die erfaßten Werte der Seitengeschwindigkeit (V _y) und der Dreh- bzw. Kurvengeschwindigkeit () bestimmt, und die Abschätzeinrichtung für das tatsächliche Drehverhalten abgeschätzte Werte (V _y*, ) der Seitengeschwindigkeit (V _y) und der Dreh- bzw. Kurvengeschwindigkeit () bestimmt.

11. Steuersystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Parameteridentifizierungseinrichtung (32) wiederholt den abgeschätzten Wert (V _y*) der Seitengeschwindigkeit mit dem erfaßten Wert (V _y) der Seitengeschwindigkeit sowie den abgeschätzten Wert () der Dreh- bzw. Kurvengeschwindigkeit vergleicht und die Werte der Seitenkräfte (K _F, K _R) der ersten und zweiten Räder (11, 12; 9, 10) einstellt, bis der abgeschätzte Wert (V _y*) der Seitengeschwindigkeit (V _y) ungefähr gleich dem erfaßten Wert (V _y) der Seitengeschwindigkeit ist und gleichzeitig der abgeschätzte Wert der Dreh- bzw. Kurvengeschwindigkeit () der durch das zweite, tatsächliche Fahrzeugmodell (31) bestimmt wurde, ungefähr gleich dem erfaßten Wert () der Dreh- bzw. Kurvengeschwindigkeit ist, wobei die abgeschätzten Werte (V _y*, ) für Seitengeschwindigkeit und Dreh- bzw. Kurvengeschwindigkeit durch das tatsächliche, zweite Modell (31) unter Verwendung der Werte der Seitenkräfte (K _F, K _R) der ersten und zweiten Räder (11, 12; 9, 10) bestimmt wurden, die ihrerseits gerade in einem vorangegangenen Iterationszyklus eingestellt wurden.

12. Steuersystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Räder Hinterräder (11, 12) und die zweiten Räder Vorderräder (9, 10) sind.