DE4114165A1

DE4114165A1 - Lenksteuervorrichtung fuer fahrzeuge

Info

Publication number: DE4114165A1
Application number: DE4114165A
Authority: DE
Inventors: Ken Ito; Yoshinori Yamamura
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1990-05-02
Filing date: 1991-04-30
Publication date: 1991-11-07
Anticipated expiration: 2011-05-01
Also published as: DE4114165C2; US5267160A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeuglenksteuervorrichtung, welche gewünschte Fahrverhaltenseigenschaften sicherstellt.

In JP-A No. 62-2 47 979 ist eine übliche Lenksteuervorrichtung angegeben, welche ein Optimierungskompensationsteil zum Erzeugen eines gewünschten Ansprechverhaltens auf eine Gierbewegung und ein Rückwirkungskompensationsteil zum Unterdrücken von Störungen hat. Das Rückwirkungskompensationsteil ist derart ausgelegt, daß es ein Steuersignal nach Maßgabe einer Proportionalregelwirkung oder einer Integralregelwirkung oder einer Proportionalregelwirkung plus einer Integralregelwirkung erzeugt. Daher macht diese Vorrichtung umständliche und aufwendige Abstimmungen erforderlich, um die Regelkonstanten zu bestimmen und gewünschte Fahrverhaltenseigenschaften zu verwirklichen.

Die Erfindung zielt darauf ab, eine Fahrzeuglenkvorrichtung bereitzustellen, bei der man auf einfache Weise ein gewünschtes Fahrzeugansprechverhalten erhält und die unempfindlich gegenüber Störungen und Änderungen im Hinblick auf die Eigenschaften eines gesteuerten Fahrzeugs ist.

Nach der Erfindung wird eine Lenksteuervorrichtung für ein Räderfahrzeug bereitgestellt, welches eine Lenkeinrichtung, eine Sensoreinrichtung und eine Steuereinrichtung aufweist. Die Lenkeinrichtung ist eine Einrichtung zum Lenken des Räderfahrzeugs in Abhängigkeit von einem Steuersignal, das einen Steuerlenkeingang, wie einen Vorderradlenkwinkel oder einen Hinterradlenkwinkel, wiedergibt. Die Sensoreinrichtung ist eine Einrichtung zum Erfassen einer tatsächlichen Fahrzeugbewegung des Räderfahrzeugs, welche variabel ist. Die variable Fahrzeugbewegung ist eine physikalische Größe, die ein Lenkansprechverhalten des Fahrzeugs wiedergibt. Die variable Fahrzeugbewegung kann eine Gierrate oder eine Bewegungsvariable sein, welche eine seitliche Fahrzeugtranslationsbewegung oder eine quergerichtete Fahrzeugtranslationsbewegung wiedergibt. Die Steuereinrichtung ist eine Einrichtung zum Bestimmen einer geschätzten Fahrzeugbewegungsvariablen, wie eine geschätzte Gierrate, die aus dem Steuersignaleingang abgeschätzt wird, indem wenigstens eine vorbestimmte Abschätzübertragungscharakteristik genutzt wird, bei der es sich um eine Übertragungscharakteristik bzw. um eine Übertragungsfunktion handelt, welche derart beschaffen ist, daß ein Fahrzeuglenkansprechverhalten aus einem Lenkeingang bestimmbar ist. Hierbei wird ein Deviationssignal erzeugt, welches eine Fahrzeugbewegungsdeviation zwischen der erfaßten, tatsächlichen Fahrzeugbewegung und der abgeschätzten Fahrzeugbewegung wiedergibt, und ferner wird das Steuersignal nach Maßgabe der Deviation derart erzeugt, daß die Deviation unter Verwendung einer vorbestimmten Rückwirkungskompensationsübertragungsfunktion und einer vorbestimmten Filterübertragungsfunktion herabgesetzt wird. Die Kompensationsübertragungsfunktion liegt in Form einer Funktion der Abschätzungsübertragungscharakteristik vor und ist derart beschaffen, daß ein Lenkeingang aus einem Fahrzeugansprechverhalten bestimmbar ist. Die Filterübertragungscharakteristik ist eine Übertragungsfunktion, die willkürlich von demjenigen bestimmt werden kann, welcher die Steuervorrichtung auslegt.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Darin zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagramm zur Verdeutlichung einer Steuervorrichtung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung,

Fig. 2 ein Blockdiagramm zur Verdeutlichung einer Steuervorrichtung gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform, ausgedrückt in Übertragungskenngrößen bzw. Übertragungsfunktionen,

Fig. 3 ein Flußdiagramm zur Verdeutlichung eines programmatischen Steuerablaufes bei der ersten bevorzugten Ausführungsform,

Fig. 4A-4E Diagramme zur Verdeutlichung der Wirkungen der Steuervorrichtung nach der ersten bevorzugten Ausführungsform,

Fig. 5 ein Blockdiagramm zur Verdeutlichung einer Steuervorrichtung gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung,

Fig. 6 ein Blockdiagramm zur Verdeutlichung von Übertragungskennlinien bzw. Übertragungsfunktionen bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform,

Fig. 7 ein Blockdiagramm zur Verdeutlichung einer Steuervorrichtung gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung,

Fig. 8 ein Flußdiagramm zur Verdeutlichung eines programmatischen Steuerungsablaufes für die dritte bevorzugte Ausführungsform,

Fig. 9A-9D Diagramme zur Verdeutlichung der Wirkungen der Steuervorrichtung gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform,

Fig. 10 ein Blockdiagramm zur Verdeutlichung einer Steuervorrichtung gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung,

Fig. 11 ein Blockdiagramm zur Verdeutlichung einer Steuervorrichtung gemäß einer fünften bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung,

Fig. 12 und 13 Blockdiagramme zur Verdeutlichung der Steuervorrichtung gemäß einer fünften bevorzugten Ausführungsform, ausgedrückt in Übertragungsfunktionsgrößen,

Fig. 14 ein Flußdiagramm zur Verdeutlichung eines programmatischen Steuerungsablaufes der fünften bevorzugten Ausführungsform,

Fig. 15A-15H Diagramme zur Verdeutlichung der Wirkungen der Steuervorrichtung gemäß der fünften bevorzugten Ausführungsform,

Fig. 16 ein Blockdiagramm zur Verdeutlichung einer Steuervorrichtung einer sechsten bevorzugten Ausführungsform,

Fig. 17 ein Flußdiagramm zur Verdeutlichung eines programmatischen Steuerungsablaufes der sechsten bevorzugten Ausführungsform,

Fig. 18A-18G Diagramme zur Verdeutlichung der Wirkungen der Steuervorrichtung gemäß der sechsten bevorzugten Ausführungsform und

Fig. 19 und 20 Blockdiagramme zur Verdeutlichung einer Steuervorrichtung gemäß einer siebten bevorzugten Ausführungsform.

Erste bevorzugte Ausführungsform

Eine erste bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung wird anhand der Fig. 1 bis 3 verdeutlicht. Fig. 1 zeigt die Einrichtungen einer Lenkwinkelsteuervorrichtung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung. Fig. 2 zeigt die Übertragungskennlinien, welche bei der Steuervorrichtung gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform zum Einsatz kommen. Fig. 3 zeigt einen programmatischen Steuerungsablauf der ersten bevorzugten Ausführungsform.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, weist eine Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung für ein Räderfahrzeug 3, wie ein Kraftfahrzeug, ein Lenkrad 1, ein Lenkgetriebe 2, eine Hinterradhilfslenkbetätigungseinrichtung 4, eine Steuereinrichtung 5, einen Lenkwinkelsensor 6, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 7 und einen Gierratensensor 8 auf.

Das Lenkrad 1 ist mit den Vorderrädern des Fahrzeugs 3 über das Lenkgetriebe 2 über eine mechanische, vordere Lenkverbindung zur Übertragung der mechanischen Bewegung (oder eines mechanischen Lenksignals) von dem Lenkrad 1 auf die Vorderräder verbunden. Das Lenkgetriebe 2 ist in der Lenkverbindungseinrichtung vorgesehen und derart ausgelegt, daß die Vorderräder nach Maßgabe des Lenkwinkels des Lenkrades 1 gelenkt werden. Das Lenkrad 1 und die vordere Lenkverbindungseinrichtung, die das Lenkgetriebe 2 umfaßt, bildet eine vordere Lenkeinrichtung zum Lenken des Fahrzeugs nach Maßgabe eines Lenkbefehls vom Fahrer. Der Lenkeingang (oder die Lenkgröße), die für das Fahrzeug durch die vordere Lenkeinrichtung eingegeben wird, ist ein primärer Lenkeingang in Form eines Vorderradlenkwinkels. Das Lenkrad 1 dient als eine Befehlseinrichtung zum Erzeugen eines Lenkbefehlssignals, und das Lenkgetriebe 2 dient als eine mechanische Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen des Primärlenkeingangs in Form eines Vorderradlenkwinkels, basierend auf dem Lenkbefehl des Fahrers nach Maßgabe eines vorbestimmten Lenkverhältnisses.

Die Hinterradhilfslenkbeaufschlagungseinrichtung 4 ist in einer hinteren Lenkeinrichtung für die Hinterräder des Fahrzeugs 3 vorgesehen und derart ausgelegt, daß die Hinterräder in Abhängigkeit von einem Steuersignal gesteuert werden, das von der Steuereinrichtung 5 erzeugt wird. Die Steuereinrichtung 5 bestimmt einen Lenksteuereingang (oder einen Hilfslenkeingang) in Form eines Hinterradlenkwinkels, und die Hinterradhilfslenkbeaufschlagungseinrichtung 4 lenkt die Hinterräder an eine solche Stelle, die durch den Hilfslenkeingang in der hinteren Lenkverbindungseinrichtung vorgegeben ist.

Die Steuereinrichtung 5 gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform weist eine Schaltung (oder ein Teil) 5a zum Ermitteln des Hinterradlenkwinkels und eine Treiberschaltung (oder Teil) 5b zur Versorgung der Hinterradhilfslenkbeaufschlagungseinrichtung 4 mit einem Steuersignal auf.

Der Lenkwinkelsensor 6 erzeugt ein elektrisches Lenkbefehlssignal, welches den Lenkbefehl eines Fahrers wiedergibt und das im wesentlichen proportional zu dem Lenkbefehl des Fahrers ist. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform erfaßt der Lenkwinkelsensor 6 den Lenkradwinkel Φ des Lenkrades 1. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 7 erfaßt die Fahrzeuggeschwindigkeit V des Fahrzeugs 3. Der Gierratensensor 8 erfaßt eine tatsächliche Gierrate des Fahrzeugs 3. Die Hinterradlenkwinkel-Ermittlungsschaltung 5a der Steuereinrichtung 5 ist mit den Sensoren 6, 7 und 8 verbunden und derart ausgelegt, daß der Hinterradlenkwinkel δR unter Verwendung des Lenkradwinkels Φ, der Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Gierrate ermittelt wird. Die Treiberschaltung 5b gibt das Steuersignal, welches den ermittelten Hinterradlenkwinkel wiedergibt, ab und bewirkt, daß die Hinterradlenkbeaufschlagungseinrichtung 4 den tatsächlichen Hinterradlenkwinkel der Hinterräder gleichmacht mit dem ermittelten Hinterradlenkwinkel. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform wird die Gierrate als eine Fahrzeugebenenbewegungsvariable genutzt, die ein Fahrzeuglenkansprechverhalten wiedergibt. Die Gierrate wird variabel bei der Steuervorrichtung gesteuert.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, empfängt das Fahrzeug 3 den primären Lenkeingang in Form des Lenkradwinkels Φ und den Steuerlenkeingang in Form des Hinterradlenkwinkels δR und ermittelt die tatsächliche Gierrate , die eine Summe aus einer ersten Gierrate, die aus dem primären Lenkeingang bestimmt durch eine erste fahrzeugeigene Übertragungsfunktion GF resultiert und aus einer zweiten Gierrate, die aus dem Steuerlenkeingang resultiert, der durch eine zweite Fahrzeugübertragungscharakteristik GR bestimmt ist. Die tatsächliche Fahrzeuggierrate (Fahrzeugansprechverhalten) wird von Veränderungen der Übertragungsfunktionen GF und GR und von Störungen d, wie Seitenwind und Fahrbahnoberflächenunregelmäßigkeiten beeinflußt. Die Gierrate des Fahrzeugs ändert sich in Form einer Funktion nach Maßgabe der Zeit t, und die momentane Gierratengröße (t) ist eine gegebene Größe (t=ein gegebener Wert), welche durch eine dynamische Gierratenübertragungsfunktion für das gesamte Fahrzeug bestimmt ist und die sich auf die folgende Weise ausdrücken läßt:

In dieser Gleichung ist s ein Differentialoperator, und V ist die Fahrzeuggeschwindigkeit. Jede der Übertragungsfunktionen GF(s,V) und GR(s,V) ist eine Funktion von s und V.

Eine Hinterradlenkwinkelsteuervorrichtung 9, die in Fig. 2 gezeigt ist, weist die Steuereinrichtung 5 und die Betätigungseinrichtung 9 zum Erzeugen des Hinterradlenkwinkels auf. Bei der Steuervorrichtung 9 bestimmt ein Bewegungsabschätzteil (oder ein Bestimmungsteil für ein gewünschtes Fahrzeugverhalten) 10 eine abgeschätzte (oder zu erzielende) Gierrate 3 nach Maßgabe des Lenkwinkels Φ und des Hinterradlenkwinkels δR, und ein Hinterradlenkwinkelsteuerteil 11 bestimmt den Steuerlenkeingang in Form eines Hinterradlenkwinkels δR. Das Abschätzteil 10 entspricht einer Fahrzeugbewegungsabschätzeinrichtung, und das Hinterradlenkwinkelsteuerteil 11 entspricht einem Rückwirkungskompensationsteil.

Das Fahrzeugbewegungsabschätzteil 10 bestimmt eine gewünschte Gierrate (einen ersten gewünschten Fahrzeugausgang), resultierend aus dem primären Lenkeingang R nach Maßgabe einer vorbestimmten ersten Abschätzübertragungsfunktion GF3 und eine gewünschte Gierrate (eine zweite Fahrzeugausgangsgröße), resultierend aus dem Steuereingang δR nach Maßgabe einer vorbestimmten zweiten Abschätzübertragungsfunktion GR3. Die Übertragungscharakteristika bzw. Übertragungsfunktionen GF3 und GR3 sind Übertragungscharakteristika für ein gewünschtes Fahrzeug. Es ist möglich, die Abschätzübertragungsfunktionen GF3 und GR3 willkürlich zu bestimmen. Das Fahrzeugbewegungsabschätzteil bestimmt die abgeschätzte (oder gewünschte) Gierrate 3, indem der erste Ausgang der ersten Abschätzübertragungscharakteristik GF3 und der zweite Ausgang der zweiten Übertragungsabschätzfunktion GR3 addiert werden. Dies bedeutet folgendes:

Nachstehend wird diese mathematische Gleichung dadurch vereinfacht, daß (s,V) und (t) weggelassen werden.

Das Hinterradlenkwinkelsteuerteil 11 der Steuervorrichtung 9 empfängt ein Deviationssignal, welches eine Deviation (oder einen Fehler) R zwischen einer geschätzten Gierrate 3 und der tatsächlichen Gierrate ermittelt mit Hilfe des Gierratensensors 8 wiedergibt, und sie bestimmt den Steuersignaleingang nach Maßgabe der Gierratendeviation

Das Steuerteil 11 bestimmt den Steuerlenkeingang in Form des gewünschten Hinterradlenkwinkels δR, indem eine vorbestimmte Kompensationsübertragungscharakteristik 1/GR3 und eine vorbestimmte Filterübertragungscharakteristik bzw. Filterübertragungsfunktion (Filter) F genutzt werden. Das Ausgangssignal des Steuerteils 11 stellt den gewünschten Hinterradlenkwinkel δR dar, welcher durch folgendes gegeben ist:

Die Kompensationsfunktion 1/GR3 ist in Form des Kehrwertes (einer Umkehrübertragungsfunktion) der zweiten Abschätzübertragungsfunktion GR3 zwischen dem Hinterradlenkwinkel und der Gierrate gegeben. Die Filterübertragungsfunktion F wird derart gewählt, daß sich ein stationärer Verstärkungsfaktor für die Filterübertragungsfunktion F gleich eins ergibt, und eine Differenz erhält man durch Subtraktion der Ordnung eines Zählers der Filterübertragungsfunktion F von der Ordnung eines Nenners der Filterübertragungsfunktion F, und diese ist gleich oder größer als eine Differenz, die man durch Subtraktion der Ordnung eines Zählers der Abschätzübertragungsfunktion GR3 von der Ordnung des Nenners der Abschätzübertragungsfunktion GR3 zwischen dem Steuereingang und der gesteuerten Fahrzeugbewegungsvariablen erhält. Wenn man ein lineares Simulationsmodell für die Gierbewegung und die Querbewegungen in der Ebene bei dem Fahrzeug mit zwei Freiheitsgraden annimmt, dann ist die zweite Abschätzübertragungsfunktion GR3 in Form von [erster Ordnung]/[zweiter Ordnung] gegeben. Daher ergibt sich im Hinblick auf die Auslegung der Steuervorrichtung, bei der keine echte Differentation erforderlich ist, für die Filterübertragungsfunktion F folgendes:

In dieser Gleichung ist τ eine Zeitkonstante.

Die Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung, welche nach Fig. 2 ausgelegt ist, kann die tatsächliche Gierrate des Fahrzeugs auf die nachstehend angegebene Weise steuern.

Die folgende Gleichung (3) entspricht der Gleichung (1).

Die folgende Gleichung (4) entspricht der Gleichung (2).

Daher gilt:

Der Steuerlenkeingang δR ist gegeben durch:

Durch Substitution der Gleichung (5) in der Gleichung (6) ergibt sich folgendes:

Die Substitution der Gleichung (7) in der Gleichung (3) und Umordnung ergibt folgendes:

Wenn GF und GR jeweils von GF3 und GR3 um ΔGF und ΔGR abweichen, so daß GF=GF3+ΔGF und GR=GR3+ΔGR ist, und die Filterübertragungsfunktion um ΔF=1-F abweicht, dann läßt sich die Gleichung (8) wie folgt schreiben:

Wie sich aus der Gleichung (9) ergibt, kann die Steuervorrichtung gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform die folgenden vorteilhaften Wirkungen hervorbringen.

(i) Das Steuerverhalten ist stabil und unempfindlich gegen Parameteränderungen (angenommen d=0).

Wenn ΔF klein ist und F nahe bei eins liegt, wird die Gierrate gleich GF3R, wie sich dies aus dem ersten Glied des rechten Teils der Gleichung (9) ersehen läßt. Daher ist die tatsächliche Gierrate unabhängig von den Parametern GF und GR und unempfindlich gegenüber Änderungen dieser Parameter. Als Folge hiervon kann die Steuervorrichtung gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform immer ein gewünschtes stabiles Fahrverhalten bereitstellen, ohne daß zeitraubende Abstimmvorgänge erforderlich sind.

(ii) Das Steuerverhalten ist unempfindlich gegenüber Störungen (angenommen R=0).

Wie sich aus dem zweiten Glied des rechten Teils der Gleichung (9) ersehen läßt, ist die Gierrate gleich ΔF · d, wenn ΔGF=0 (GF=GF3) und ΔGR=0 (GR=GR3) ist. Wenn daher ΔF ausreichend klein ist, kann die Steuervorrichtung den Einfluß von Störungen d auf nahezu Null herabsetzen, und es wird verhindert, daß das Fahrverhalten des Fahrzeugs von der gewünschten Sollbestimmung der Steuervorrichtung abweicht. Selbst wenn ΔGF≠0 und ΔGR≠0 ist, kann die Steuervorrichtung die Gierrate infolge der Störung d nahe bei Null herabsetzen, solange ΔF klein ist.

Die Steuereinrichtung 5 gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform steuert den Hinterradlenkwinkel, indem ein Hinterradlenkwinkelsteuerprogramm durchlaufen wird, das in Fig. 3 gezeigt ist, wobei dieses jedesmal innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls T (Steuerzykluszeit) unterbrochen wird, wenn dieses Zeitintervall verstrichen ist. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Steuereinrichtung 5 einen Kleinrechner bzw. Mikrocomputer und eine oder mehrere periphere Einrichtungen.

Die Steuereinrichtung 5 (oder die zentrale Verarbeitungseinheit CPU des Mikrocomputers) liest zuerst die gegenwärtigen bzw. momentanen Werte des Lenkwinkels R, die Fahrzeuggeschwindigkeit V und die Gierrate , die jeweils mit Hilfe der Sensoren 6, 7 und 8 erfaßt werden. Von diesen Eingangsdaten ermittelt die Steuereinrichtung 5 einen Momentanwert des Steuerlenkeingangs in Form des Hinterradlenkwinkels δR nach Maßgabe des folgenden mathematischen Zusammenhangs.

Die Steuereinrichtung 5 bestimmt eine gewünschte Gierrate 3 und eine gewünschte Seitengeschwindigkeit Vy3 mittels Integration einer gewünschten Gierbeschleunigung 3 und einer gewünschten Seitenbeschleunigung bzw. Querbeschleunigung Vy3. Im allgemeinen ist es schwierig, die Integration mit Hilfe einer digitalen Ermittlungseinrichtung durchzuführen. Daher nutzt die Steuereinrichtung 5 gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform die folgende Annäherungsmethode.

In diesen Gleichungen ist 3 ein vorangegangener Wert der gewünschten Gierbeschleunigung, welcher bei der letzten Ausführung des Steuerprogramms gemäß den nachstehenden Ausführungen bestimmt wurde, und Vy3 ist ein vorangegangener Wert der Seitenbeschleunigung, der bei der letzten Ausführung des Steuerprogramms bestimmt wurde. Diese mathematischen Operationen entsprechen einem Teil des Fahrzeugbewegungsabschätzteils 10. Bei dieser und allen weiteren dargestellten bevorzugten Ausführungsformen nach der Erfindung wird diese Integrationsnäherungsweise genutzt, wenn eine Integration erforderlich ist.

Dann bestimmt die Steuereinrichtung 5 die Gierratendeviation (oder den Fehler)

Dieser Vorgang entspricht einer Deviationsermittlungseinrichtung zum Vergleichen einer erfaßten tatsächlichen Variablen mit einer gewünschten Variablen, und es wird eine Deviation zwischen den erfaßten und gewünschten Variablen bestimmt. Dann führt die Steuereinrichtung 5 einen Filtervorgang für die Gierratendeviation auf die folgende Weise durch:

Diese Filterverarbeitung entspricht der folgenden mathematischen Operation:

Dann bestimmt die Steuereinrichtung 5 den Hinterradlenkwinkel δR nach Maßgabe der bekannten Gleichungen der Fahrzeugbewegung. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform bestimmt die Steuereinrichtung 5 zuerst einen Vorderradseitenschlupfwinkel βF2 aus einer Seitengeschwindigkeit Vy2, einem Abstand LF zwischen der Position der Vorderräder und dem Schwerpunkt und aus der Fahrzeuggeschwindigkeit V nach Maßgabe der folgenden Gleichung.

βF2 = -(Vy2+LF · Rf) / V

Die Seitengeschwindigkeit y2 erhält man durch die Näherungsintegration der Seitenbeschleunigung y2 unter Verwendung eines vorangegangenen Wertes der Seitenbeschleunigung, der bei der letzten Ausführung des Steuerprogramms bestimmt wurde. Aus dem so erhaltenen Vorderradschlupfwinkel βF2 und einer vorderradäquivalenten Seitenführungskraft RKF bestimmt die Steuereinrichtung 5 ferner eine Vorderradseitenführungskraft CF2 nach Maßgabe der folgenden Gleichung:

CF2 = RKF · βF2

Auf diese Weise schätzt die Steuereinrichtung 5 die Seitenführungskraft ab, die durch die Vorderräder infolge der Korrektur erzeugt wird. Dann bestimmt die Steuereinrichtung 5 eine Hinterradseitenführungskraft CR2, die erforderlich ist, um Rf zu erzeugen, wenn die Vorderradseitenführungskraft CF2 wirksam ist. Die Hinterradseitenführungskraft CR2 wird nach Maßgabe der folgenden Gleichung bestimmt:

CR2 = (LF · CF2-IZ · Rf/2) / LR

In dieser Gleichung ist IZ ein Trägheitsgiermoment, und LR ist ein Abstand zwischen der Position der Hinterräder und dem Fahrzeugschwerpunkt. Dann bestimmt die Steuereinrichtung 5 einen Hinterradschlupfwinkel βR2, um die Seitenführungskraft CR2 zu erhalten, indem eine mathematische Operation in eine Gegenrichtung ausgeführt wird.

βR2 = CR2 / KR

In dieser Gleichung ist KR eine Hinterradseitenführungsleistung. Aus diesem Hinterradschlupfwinkel βR2 bestimmt die Steuereinrichtung 5 den Hinterradlenkwinkel δR nach Maßgabe der folgenden Gleichung:

δR = βR2 + (Vy2-LR · Rf) / V

Dann bestimmt die Steuereinrichtung 5 die Querbeschleunigung y2, die beim nächsten Steuerzyklus einzusetzen ist, um die Quergeschwindigkeit Vy2 zu bestimmen, und zwar nach Maßgabe der folgenden Gleichung (wobei M eine Fahrzeugmasse ist):

y2 = (2CF2 + 2CR2) / M - V · Rf

Dann bestimmt die Steuereinrichtung 5 die gewünschte Gierbeschleunigung 3 und die gewünschte Querbeschleunigung y3, welche in dem nächsten Steuerzyklus eingesetzt werden, und zwar nach Maßgabe der folgenden mathematischen Operation entsprechend dem restlichen Teil des Fahrzeugbewegungsabschätzteils 10. Zuerst werden ein gewünschter Vorderradschlupfwinkel βF3 und ein gewünschter Hinterradschlupfwinkel βR3 auf folgende Weise bestimmt:

Aus diesen gewünschten Schlupfwinkeln bestimmt die Steuereinrichtung 5 eine gewünschte Vorderradseitenführungskraft CF3 und eine gewünschte Hinterradseitenführungskraft CR3 gemäß folgenden Gleichungen:

CF3 = RKF · βF3

CR3 = KR · βR3

Schließlich bestimmt die Steuereinrichtung 5 die gewünschte Gierbeschleunigung 3 und die gewünschte Querbeschleunigung y3 zur Nutzung beim nächsten Steuerzyklus.

Dann erzeugt die Steuereinrichtung 5 das Steuersignal, welches den so ermittelten Hinterradlenkwinkel δR wiedergibt, und das Steuersignal wird zu der Hinterradlenkbetätigungseinrichtung 4 abgegeben. In Abhängigkeit von dem Steuersignal der Steuereinrichtung 5 lenkt die Beaufschlagungseinrichtung 4 die Hinterräder des gesteuerten Fahrzeugs derart, daß der tatsächliche Hinterradlenkwinkel gleich dem ermittelten Hinterradlenkwinkel gemacht wird.

Wie daher vorher im Zusammenhang mit der Gleichung (9) erläutert wurde, kann die Steuervorrichtung gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung unerwünschte Einflüsse von Änderungen bei den Parametern GF und GR auf das Fahrzeugansprechverhalten der Gierrate minimieren, und sie erzielt das gewünschte Lenkverhalten zuverlässig, ohne die Notwendigkeit von umständlichen und zeitraubenden Abstimmvorgängen. Ferner kann die Steuervorrichtung einen Schutz für das Lenkverhalten im Hinblick auf den Einfluß von Störungen bieten. Die Fig. 4A-4E zeigen die Ergebnisse einer Simulation. Bei einer üblichen Lenkvorrichtung wird der Hinterradlenkwinkel gleich Null gehalten, wie dies mit einer Linie X1 in Fig. 4 verdeutlicht ist. Wenn daher eine Störung infolge des Seitenwindes eingebracht wird, wie dies in Fig. 4A gezeigt ist, werden die Gierrate, der Gierwinkel und die Seitenverlagerung leicht hierdurch beeinflußt, wie dies mit den Linien X2, X3 und X4 in den Fig. 4C, 4D und 4E verdeutlicht ist. Im Gegensatz zu diesem Verhalten beim üblichen Fahrzeug kann die Steuervorrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung die Gierrate, den Gierwinkel und die Seitenbewegung des Fahrzeugs unterdrücken, wie dies mit den Linien Y2, Y3 und Y4 in den Fig. 4C, 4D und 4E verdeutlicht ist, indem der Hinterradlenkwinkel in entsprechender Weise gesteuert wird, wie dies mit einer Linie Y1 in Fig. 4B verdeutlicht ist.

Zweite bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung

Eine zweite bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung ist in den Fig. 5 und 6 gezeigt. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, ist eine Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung derart ausgelegt, daß das Fahrzeugansprechverhalten mit einer Vorderradhilfslenkbeaufschlagungseinrichtung 14 anstelle einer Hinterradlenkbeaufschlagungseinrichtung wie bei der ersten bevorzugten Ausführungsform gesteuert wird. Bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform ist der tatsächliche Vorderradlenkwinkel eines gesteuerten Fahrzeugs die Summe aus einem ersten Vorderradlenkwinkel (primärer Lenkeingang), der durch das Lenkgetriebe 2 nach Maßgabe der Winkelverschiebung des Lenkrades 1 bestimmt ist, und einem Hilfsvorderradlenkwinkel δF, der durch eine Steuereinrichtung 15 bestimmt ist und durch die Vorderradlenkbeaufschlagungseinrichtung 14 erzeugt wird. Die Vorderradhilfslenkbeaufschlagungseinrichtung 14 lenkt die Vorderräder des gesteuerten Fahrzeugs in eine solche Richtung, daß der Vorderradlenkwinkel zunimmt oder abnimmt, der durch die Winkelposition des Lenkrades bestimmt ist (in Richtung auf die Geradeausfahrtstellung der Vorderräder oder von dieser weg). Die Steuereinrichtung 15 bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform hat eine Vorderradhilfslenkwinkel-Ermittlungsschaltung (oder -teil) 15a und eine Treiberschaltung (oder -teil) zum Betreiben der Vorderradhilfslenkbeaufschlagungseinrichtung 14.

Wie in Fig. 6 gezeigt ist, empfängt das gesteuerte Fahrzeug 3 den primären Lenkeingang in Form des Lenkradwinkels R und den Steuerlenkeingang in Form des Hilfsvorderradlenkwinkels δR und erzeugt die tatsächliche Gierrate . Der primäre Vorderradlenkwinkel ist proportional zu dem Lenkradwinkel (oder dem Lenkbefehl des Fahrers). Wenn ein Lenkgetriebeverhältnis des Lenkgetriebes 2N ist, ist der primäre Vorderradlenkwinkel gleich R/N. Die Vorderradhilfslenkbeaufschlagungseinrichtung 14 bewegt ein bewegliches Element der Vorderradlenkeinrichtung, und hierdurch wird der tatsächliche Vorderradlenkwinkel gleich der Summe des primären Vorderradlenkwinkels R/N und des Hilfsvorderradlenkwinkels δF gemacht. In Abhängigkeit von dem gesamten Lenkeingang des Fahrzeugs erzeugt das Fahrzeug 3 eine tatsächliche Gierrate , die durch die eigene Übertragungsfunktion N GF zwischen dem Vorderradlenkwinkel und der Fahrzeuggierrate bestimmt ist. Die tatsächliche Gierrate wird durch die Störung d und eine Änderung in der (R-)-Übertragungsfunktion GF des gesteuerten Fahrzeugs beeinflußt. Eine Hilfsvorderradlenkwinkelsteuereinrichtung 19 gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform jedoch setzt den unerwünschten Einfluß äußerst stark herab, indem der Vorderradhilfslenkwinkel auf die nachstehend angegebene Weise gesteuert wird. Ein Fahrzeugbewegungsabschätzteil 20 der Steuervorrichtung 19 ermittelt eine abgeschätzte (oder gewünschte) Gierrate 3=GF3 (N · δF+R) aus einer Summe eines ermittelten Lenkwinkels N · δF entsprechend dem Hilfsvorderradlenkwinkel δF und dem ermittelten Lenkwinkel R. Daher weist der Bewegungsabschnittsteil 20 eine Multipliziereinrichtung auf, welche ein Steuersignal empfängt, das den Hilfsvorderradlenkwinkel δF wiedergibt, und ein Ausgangssignal erzeugt, welches das Produkt wiedergibt, das man durch die Multiplikation des Hilfsvorderradlenkwinkels δF mit dem Lenkverhältnis N erhält. Eine Addiereinrichtung bestimmt die Summe von N · δF und R, und eine Funktionserzeugungseinrichtung erzeugt ein abgeschätztes Gierratensignal, das die abgeschätzte Gierrate 3 wiedergibt, entsprechend der Summe N · δF+R. Die Hilfsvorderradlenkwinkelsteuereinrichtung 19 weist ferner eine Vergleichs-(Deviationsbestimmungs-)Einrichtung zum Vergleichen der tatsächlichen Gierrate , die mittels des Gierratensensors 8 ermittelt wurde, und der abgeschätzten Gierrate auf, und es wird ein Deviations-(Fehler-) Signal erzeugt, welches die Deviation R der tatsächlichen Gierrate von der abgeschätzten Gierrate 3 wiedergibt.

Ein Hilfsvorderradlenkwinkelsteuerteil 21 (welches als eine Rückkopplungskompensationseinrichtung dient) der Steuervorrichtung 19 empfängt das Deviationssignal und bestimmt den Hilfsvorderradlenkwinkel δF unter Verwendung der folgenden Gleichung.

Die Übertragungsfunktion des Steuerteils 21 wird auf dieselbe Weise wie bei der ersten bevorzugten Ausführungsform bestimmt. Das Steuerteil 21 erzeugt das Steuersignal, welches den so bestimmten Hilfsvorderradlenkwinkel δF ergibt, und es gibt das Steuersignal an die Lenkbeaufschlagungseinrichtung 14 ab.

Auf diese Weise kann die Steuervorrichtung ebenfalls die Fahrzeugverhaltenseigenschaften verwirklichen, die man mit Hilfe der Übertragungsfunktion GF3 erreichen möchte, ohne umständliche und zeitraubende Abstimmvorgänge erforderlich sind und ohne daß unerwünschte Einflüsse von Störungen u. dgl. vorhanden sind.

Dritte bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung

Eine dritte bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung ist in den Fig. 7 und 8 gezeigt. Eine Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform weist die in Fig. 1 gezeigten Teile ähnlich wie bei der ersten bevorzugten Ausführungsform auf. Wie in Fig. 7 gezeigt ist, weist die Steuervorrichtung nach der dritten bevorzugten Ausführungsform ein erstes Hinterradlenkwinkelsteuerteil 31 für eine Optimierungskompensation, ein zweites Hinterradlenkwinkelsteuerteil 11 für eine Rückwirkungskompensation und eine Einrichtung zum Addieren der ersten und zweiten Ausgangssignale des Optimierungssteuerteils 31 und des Rückwirkungssteuerteils 11 und zum Erzeugen eines Steuersignals auf, welches die erhaltene Summe wiedergibt. Das Bewegungsabschätzteil 10 und das Rückwirkungssteuerteil 11 der dritten bevorzugten Ausführungsform stimmen im wesentlichen mit jenen bei der ersten bevorzugten Ausführungsform überein. Das Steuersignal der dritten bevorzugten Ausführungsform stellt einen Steuerhinterradlenkwinkel δR dar, der eine Summe des ersten Hinterradlenkwinkels δR1 (erste Hilfslenkgröße) bestimmt durch das Optimierungssteuerteil 31 und den zweiten Hinterradlenkwinkel δR2 ist, der durch das Rückwirkungssteuerteil 11 bestimmt ist.

Das Optimierungssteuerteil 31 dieser dritten bevorzugten Ausführungsform bestimmt den ersten Hinterradlenkwinkel δR1 nach Maßgabe eines Modells zur Anpassung an das Steuerverfahren ähnlich wie bei dem Steuerverfahren, das im Abschnitt "3.1 Model Matching Control of Yaw Rate" von "A New Way of Controlling a Four Wheel Steering Vehicle" von Ken Ito et al. beschrieben ist, welches in Keisokujidoseigyogakkai Ronbunshu, Band 23, No. 8, erschienen ist. Die Erläuterungen in dieser Veröffentlichung gehören durch die Bezugnahme voll mit zum Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung.

Das Optimierungssteuerteil 31 bestimmt den ersten Hinterradlenkwinkel δR1 unter Verwendung des folgenden Zusammenhangs:

In dieser Gleichung ist GM ein Bezugsmodell, das willkürlich von einem Ausleger der Steuervorrichtung bestimmt wird. Das Bezugsmodell GM ist eine gewünschte Übertragungsfunktion zum Bestimmen einer gewünschten Gierrate unter Zuordnung zu dem Lenkwinkel R. Die Steuervorrichtung beaufschlagt mit dem Steuerlenkeingang, der die Summe aus dem ersten Hinterradlenkwinkel δR1 und dem zweiten Hinterradlenkwinkel δR2 ist, ein bewegliches Element der Hinterradlenkeinrichtung des Fahrzeugs.

Die Gierrate des gesteuerten Fahrzeugs, die dem primären Lenkeingang R entspricht, der Hilfslenkeingang δR und der Störeingang d ist durch die Übertragungsfunktion gemäß der Gleichung (1) gegeben. Die gewünschte Gierratencharakteristik der gewünschten Gierrate, die dem Lenkwinkel R entspricht und der Hinterradlenkwinkel δR ist durch die Gleichung (4) gegeben. Eine Charakteristik der gewünschten Gierrate entsprechend dem Lenkwinkel R nach Maßgabe des Bezugsmodells GM ist durch die folgende Gleichung (11) gegeben.

Wenn die Steuervorrichtung 9 nach Fig. 7 ausgelegt ist, ist die Fahrzeuggierratenübertragungsfunktion durch die Gleichung (3) gegeben, und die Gierratendeviation R ist durch die Gleichung (5) gegeben. Der Hinterradlenkwinkel δR ist durch folgendes gegeben:

Die Substitution der Gleichung (5) in der Gleichung (12) und eine Umformung ergibt folgendes:

Die Substitution der Gleichung (13) in die Gleichung (3) und eine Umformung ergibt folgendes:

Wenn GF und GR jeweils von GF3 und GR3 um ΔGF und ΔGR abweichen, so daß GF=GF3+ΔGF und GR=GR3+ΔGR ist, und die Filtercharakteristik um ΔF=1-F abweicht, läßt sich die Gleichung (14) auf die folgende Weise umschreiben:

Wie sich aus Gleichung (15) ergibt, kann die Steuervorrichtung gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform die folgenden vorteilhaften Wirkungen hervorbringen.

Wenn ΔF klein ist und F nahe bei eins liegt, wird die Gierrate gleich GMR, wie sich dies aus dem ersten Glied des rechten Teils der Gleichung (15) ersehen läßt. Daher ist die tatsächliche Gierrate unabhängig von den Parametern GF und GR und unempfindlich gegenüber Änderungen dieser Parameter. Als Folge hiervon kann die Steuervorrichtung gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform immer eine beabsichtigte, stabile Fahrverhaltenseigenschaft durch das Bezugsmodell GM ohne die Notwendigkeit von zeitraubenden Abstimmvorgängen bereitstellen.

Wie aus dem zweiten Glied des rechten Teils der Gleichung (15) zu ersehen ist, ist die Gierrate gleich ΔF · d, wenn ΔGF=0 (GF=GF3) und ΔGR=0 (GR=GR3). Wenn daher ΔF ausreichend klein ist, kann die Steuervorrichtung den Einfluß der Störung d auf nahezu Null herabsetzen, und es wird verhindert, daß die Fahrverhaltenseigenschaften des Fahrzeugs Abweichungen von der gewünschten Zielsetzung der Steuervorrichtung erfahren. Selbst wenn ΔGF≠0 und ΔGR≠0 ist, kann die Steuervorrichtung auf nahezu Null herabsetzen, solange ΔF klein ist.

Die Steuervorrichtung 5 gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform steuert den Hinterradlenkwinkel dadurch, daß ein Hinterradlenkwinkelsteuerprogramm nach Fig. 8 mit einer Unterbrechung nach dem jeweiligen Verstreichen eines vorbestimmten Zeitintervalls T ausgeführt wird. Zusätzlich zu den mathematischen Operationen des programmatischen Steuerungsablaufs nach Fig. 3 umfaßt das Steuerprogramm nach Fig. 8 ferner noch mathematische Operationen des ersten Steuerteils 31 und eine mathematische Operation der Addiereinrichtung. In Fig. 8 wird der Hinterradlenkwinkel, der durch das Steuerteil 11 bestimmt ist, als zweiter Hinterradlenkwinkel δR2 verarbeitet.

Nach dem Lesen der momentanen Werte des Lenkradwinkels R, der Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Gierrate bestimmt das erste Steuerteil 31 eine Sollgierbeschleunigung M entsprechend dem Lenkwinkel R unter Verwendung des mathematischen Bezugsmodells GM (welches ein System aus einer Verzögerung erster Ordnung mit einer Zeitkonstante τM ist). Die Sollgierbeschleunigung ist gegeben durch: M=(Gain · R -)τM. Das Teil 31 bestimmt ferner eine Sollgierrate M durch Integration der Sollgierbeschleunigung M. Das Teil 31 nutzt die Näherungsintegration, gegeben durch:

Dann bestimmt das Teil 31 den ersten (Optimierungssteuerungs-) Hinterradlenkwinkel δR1 nach Maßgabe eines Satzes von bekannten Gleichungen für die Fahrzeugbewegung. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform bestimmt das Teil 31 zuerst einen Vorderrad-(Seiten-)Schlupfwinkel βF1 aus einer Seitengeschwindigkeit Vy1 und der vorstehend angegebenen Sollgierrate M unter Verwendung der folgenden Gleichung:

Die Seitengeschwindigkeit bzw. Quergeschwindigkeit Vy1 erhält man aus der Näherungsintegration einer Querbeschleunigung y1 unter Verwendung eines vorangehenden Wertes der Querbeschleunigung, der in dem letzten Steuerzyklus bestimmt wurde. Somit gilt Vy1=Vy1+T · y. Aus dem so erhaltenen Vorderradschlupfwinkel βF1 bestimmt das Steuerteil 31 eine Vorderradseitenführungskraft CF1 unter Verwendung der folgenden Gleichung.

CF1 = RKF · βF1

Auf diese Weise schätzt die Steuervorrichtung 5 die Seitenführungskraft ab, die durch die Vorderräder infolge der Korrektur erzeugt wird. Dann bestimmt das Teil 31 eine Hinterradseitenführungskraft CR1, die erforderlich ist, um die vorstehend angegebene Sollgierbeschleunigung M zu erzeugen, wenn die Vorderradseitenführungskraft CF1 wirkt, und zwar unter Verwendung der folgenden Gleichung:

Dann bestimmt das Teil 31 einen Hinterradschlupfwinkel βR1, um diese Seitenführungskraft CR1 zu erhalten, wozu eine mathematische Operation in eine Gegenrichtung durchgeführt wird.

βR1 = CR1/KR

Aus diesem Hinterradschlupfwinkel βR1 bestimmt das Teil 31 den ersten Hinterradlenkwinkel δR1 nach Maßgabe der folgenden Gleichung.

Dann bestimmt die Steuereinrichtung 5 die Querbeschleunigung , die beim nächsten Steuerzyklus einzusetzen ist, unter Verwendung der folgenden Gleichung.

In dieser Gleichung ist M eine Fahrzeugmasse.

Dann bestimmt die Steuereinrichtung 5 den zweiten Hinterradlenkwinkel δR2, indem mathematische Operationen des Bewegungsabschätzteils 10 und des Lenkwinkelsteuerteils 11 auf dieselbe Weise wie bei der ersten bevorzugten Ausführungsform durchgeführt werden, die in Fig. 3 gezeigt ist.

Dann bestimmt die Steuereinrichtung 5 den abschließenden Hinterradlenkwinkel δR, indem die ersten und zweiten Hinterradlenkwinkel δR1 und δR2 addiert werden. Diese Operation entspricht der Addiereinrichtung zum Bestimmen des (abschließenden) Hinterradlenkwinkels. Somit gilt: δR=δR1+δR2. Dann führt die Steuereinrichtung 5 die restlichen mathematischen Operationen des Bewegungsabschätzteils (10-2) auf dieselbe Weise wie bei der ersten bevorzugten Ausführungsform aus. Schließlich erzeugt die Steuereinrichtung 5 das Steuersignal, welches den so erhaltenen Hinterradlenkwinkel δR wiedergibt, und dieses Signal wird als Steuersignal an die Hinterradlenkbeaufschlagungseinrichtung 4 abgegeben. In Abhängigkeit von dem Steuersignal lenkt die Hinterradlenkbeaufschlagungseinrichtung 4 die Hinterräder des gesteuerten Fahrzeugs derart, daß der abschließende Hinterradlenkwinkel gleich der Summe der ersten und zweiten Hinterradlenkwinkel gemacht wird.

Somit kann die Steuervorrichtung gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform unerwünschte Einflüsse von Störungen ähnlich wie bei der Steuervorrichtung gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform unterdrücken, wie dies in den Fig. 4A-4E gezeigt ist. Ferner kann die Steuervorrichtung gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform die Fahrzeugansprechcharakteristika verbessern, wie man dies als Ergebnis aus einer Simulation erhält, die in den Fig. 9A-9D gezeigt ist. Wenn der Lenkwinkel R sich nach Fig. 9A ändert, erzielt das Modellanpassungssteuersystem gemäß der vorstehend angegebenen Literaturstelle charakteristische Eigenschaften für den Hinterradlenkwinkel; die Gierrate und die Deviation der Gierrate von der Sollgierrate, die durch das Bezugsmodell GM berstimmt ist, wie dies in gebrochenen Linien in den Fig. 9B, 9C und 9D gezeigt ist. Im Gegensatz zu diesen Charakteristika kann die Steuervorrichtung gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform die Charakteristika verbessern, wie dies mit den Linien Z1, Z2 und Z3 in den Fig. 9B, 9C und 9D gezeigt ist.

Bei der dritten bevorzugten Ausführungsform ist das erste Optimierungssteuerteil 31 derart ausgelegt, daß die Gierrate gesteuert wird. Dies bedeutet, daß die Gierrate variabel gesteuert wird. Jedoch ist es möglich, die Auslegung des Optimierungsteils 31 derart zu wählen, daß man ein gewünschtes Ansprechverhalten auf die Seitenbeschleunigung (oder Querbeschleunigung) des Fahrzeugs oder ein gewünschtes Ansprechverhalten auf eine Linearkombination aus der Gierrate und der Seitenbeschleunigung erhält.

Vierte bevorzugte Ausführungsform

Eine vierte bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung ist in Fig. 10 gezeigt. Bei der Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung gemäß der vierten bevorzugten Ausführungsform ist das Optimierungssteuerteil 31 der dritten bevorzugten Ausführungsform durch ein erstes Optimierungsteil 41 ersetzt, welches derart ausgelegt ist, daß eine Steuerverarbeitung ähnlich wie bei einem Querbeschleunigungsmodell erfolgt, bei welchem nach einem Steuerverfahren vorgegangen wird, das im Teil "3.3 Lateral Acceleration Model Following Control" in der vorstehend angegebenen Literaturstelle von Ken Ito et al. angegeben ist. Das Optimierungssteuerteil 41 bestimmt eine Sollseiten-(oder Quer-)Beschleunigung yr entsprechend dem Lenkwinkel R unter Verwendung eines Bezugsmodells, und es bestimmt ferner eine abgeschätzte Seiten-(oder Quer-)Beschleunigung α entsprechend dem ersten Hinterradlenkwinkel δR1 und dem Lenkwinkel R unter Verwendung eines tatsächlichen Fahrzeugmodells, mittels dem das gesteuerte Fahrzeug simuliert wird. Dann bestimmt das Optimierungssteuerteil 41 eine Deviation der abgeschätzten Seitenbeschleunigung von der Sollseitenbeschleunigung yr und bestimmt den ersten Hinterradlenkwinkel δR1, so daß diese Deviation vermindert wird. Das Optimierungssteuerteil 41 kann derart ausgelegt sein, daß der Hinterradlenkwinkel derart bestimmt wird, daß sowohl die Gierrate als auch die Seitenbeschleunigung nach Maßgabe des Teils "3.3 D* Model Following Control" in der vorstehend angegebenen Literaturstelle von Ken Ito et al. gesteuert werden. In der US-PS 48 40 389 ist eine ähnliche Optimierungssteuerweise angegeben. Die Inhalte der vorstehend genannten Literaturstelle von Ken Ito et al. und diese US-PS sind durch die Bezugnahme vollinhaltlich zum Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung zu rechnen. Bei der Erfindung ist es möglich, zwei unterschiedlich gesteuerte Variable einzusetzen. Beispielsweise ist das Optimierungsteil 41 (oder 31) derart ausgelegt, daß der erste Lenkwinkel derart bestimmt wird, daß die erste gesteuerte Fahrzeugbewegungsvariable, wie die Seiten-(Quer-)Beschleunigung gesteuert wird, während das Rückwirkungssteuerteil 11 derart ausgelegt ist, daß der zweite Lenkwinkel derart bestimmt wird, daß die zweite, gesteuerte Fahrzeugbewegungsvariable, wie die Gierrate, gesteuert wird. In jedem Fall kann die Steuervorrichtung nach der Erfindung immer ein gewünschtes Seitenführungskraftverhalten bereitstellen, ohne daß Störungen und Änderungen der Charakteristika des gesteuerten Fahrzeugs einen nachteiligen Einfluß haben.

Fünfte bevorzugte Ausführungsform

Eine fünfte bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung ist in den Fig. 11-14 gezeigt. Fig. 11 zeigt die Einrichtung einer Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung gemäß der fünften bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung. Die Fig. 12 und 13 zeigen Einzelheiten der Übertragungsfunktionen, die bei der fünften bevorzugten Ausführungsform zum Einsatz kommen. Fig. 14 zeigt einen programmatischen Steuerungsablauf bei der fünften bevorzugten Ausführungsform.

Wie in Fig. 11 gezeigt ist, umfaßt die Steuervorrichtung der fünften bevorzugten Ausführungsform zum Steuern eines Fahrzeugs 3 die Teile 1, 2, 6, 7 und 8 ähnlich wie die Steuervorrichtung gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform in Fig. 1. Die Steuervorrichtung der fünften bevorzugten Ausführungsform umfaßt ferner eine Vorderradhilfslenkbeaufschlagungseinrichtung 4F, eine Hinterradhilfslenkbeaufschlagungseinrichtung 4R, eine Steuereinrichtung 5 und einen Seitengeschwindigkeitssensor 9. Die Steuereinrichtung 5 der fünften bevorzugten Ausführungsform hat eine Hilfslenkwinkelermittlungsschaltung (oder -teil) 5a für die Bestimmung sowohl eines Hilfsvorderradlenkwinkels δF als auch eines Hilfshinterradlenkwinkels δR und zwei Treiberschaltungen 5b und 5c zum Betreiben der Vorderradlenkbeaufschlagungseinrichtung 4F und der Hinterradlenkbeaufschlagungseinrichtung 4R. Der Seitengeschwindigkeitssensor 9 erfaßt eine Seiten- (oder Quer-)Geschwindigkeit des gesteuerten Fahrzeugs 3. Beispielsweise ist der Seitengeschwindigkeitssensor ein optischer Sensor, der direkt eine Bodengeschwindigkeit des Fahrzeugs erfassen kann. Alternativ ist es möglich, die Seitengeschwindigkeit von dem Ausgang des Querbeschleunigungssensors und/oder dem Ausgang eines Gierratensensors zu bestimmen.

Die Hilfslenkwinkelermittlungsschaltung 5a der Steuereinrichtung 5 empfängt die Sensorausgangssignale jeweils, die den Lenkradwinkel R, erfaßt mit Hilfe des Lenkwinkelsensors 6, die Fahrzeuggeschwindigkeit V, erfaßt mit Hilfe des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 7, die Gierrate , erfaßt mit Hilfe des Gierratensensors 8, und die Seitengeschwindigkeit Vy, erfaßt mit Hilfe des Seitengeschwindigkeitssensors 9, wiedergibt. Die Steuereinrichtung 5 der fünften bevorzugten Ausführungsform verarbeitet diese Sensorsignale und erzeugt ein Vorderradlenkwinkelsteuersignal, welches den Hilfsvorderradlenkwinkel δF wiedergibt, und ein Hinterradlenkwinkelsteuersignal, welches den Hilfshinterradlenkwinkel δR wiedergibt. Die Vorderradhilfslenkbeaufschlagungseinrichtung 4F empfängt das Vorderradlenkwinkelsteuersignal von der Steuereinrichtung 5 und lenkt die Vorderräder nach Maßgabe des Hilfsvorderradlenkwinkels derart, daß auf eine Hilfsmethode der Hilfslenkeingang zu dem primären Lenkeingang des Lenkgetriebes 2 hinzuaddiert wird. Die Hinterradhilfslenkbeaufschlagungseinrichtung 4R lenkt die Hinterräder des gesteuerten Fahrzeugs in Abhängigkeit von dem Hinterradlenkwinkelsteuersignal, das von der Steuereinrichtung 5 abgegeben wird.

Wie in Fig. 12 gezeigt ist, tritt bei dem gesteuerten Fahrzeug (oder der Anlage) 3 die tatsächliche Fahrzeuggierrate auf, die man als eine Summe aus den ersten, zweiten und dritten Gliedern ansehen kann. Das erste Glied ist eine Gierrate, die aus dem primären Lenkeingang R resultiert und durch eine (R-)-Übertragungsfunktion GR des gesteuerten Fahrzeugs zwischen dem Lenkradwinkel und der Gierrate bestimmt ist. Das zweite Glied ist eine Gierrate, die aus dem Hilfslenkeingang in Form eines Hilfsvorderradlenkwinkels δF resultiert, und dies ist ein zweites Gierratenglied, bestimmt durch eine (δF-)-Übertragungscharakteristik GF des gesteuerten Fahrzeugs zwischen dem Vorderradlenkwinkel δF und der Fahrzeuggierrate. Das dritte Glied ist eine Gierrate, die aus dem Hilfshinterradlenkwinkel δR resultiert und bestimmt ist durch eine (δR-)-Übertragungsfunktion GR des gesteuerten Fahrzeugs. Das gesteuerte Fahrzeug 3 erzeugt ferner die tatsächliche Fahrzeugseitengeschwindigkeit Vy, die als eine Summe aus den ersten, zweiten und dritten Gliedern ausgedrückt werden kann. Das erste Glied der Seitengeschwindigkeit ist eine Seitengeschwindigkeit, die aus dem primären Lenkeingang R resultiert und aus R mittels einer (R-Vy)-Übertragungsfunktion GVyR des gesteuerten Fahrzeugs 3 bestimmt ist. Das zweite Seitengeschwindigkeitsglied ist eine Fahrzeugseitengeschwindigkeit, die aus dem Hilfsvorderradlenkwinkel δF resultiert und die aus δF mittels einer (δF-Vy)-Übertragungscharakteristik GVyF des gesteuerten Fahrzeugs bestimmt ist. Das dritte Seitengeschwindigkeitsglied ist ein Fahrzeugseitengeschwindigkeitsansprechen, das aus dem Hilfshinterradlenkwinkel δR resultiert und das aus δR mittels einer (δR-Vy)-Übertragungsfunktion GVyR des gesteuerten Fahrzeugs 3 bestimmt ist.

Das Fahrzeugbewegungsabschätzteil 110 der fünften bevorzugten Ausführungsform ist derart ausgelegt, daß sowohl die Fahrzeuggierbewegung als auch die Fahrzeugseitentranslationsbewegung abgeschätzt wird. Das Abschätzteil 110 bestimmt eine gewünschte (oder abgeschätzte) Gierrate 3 entsprechend R, δF und δR unter Verwendung einer gewünschten Übertragungscharakteristik GR3 der gewünschten Gierrate bezüglich des primären Lenkeingangs R, unter Verwendung einer gewünschten Übertragungscharakteristik GF3 der gewünschten Gierrate bezüglich des Hilfsvorderradlenkeingangs δF und einer gewünschten Übertragungsfunktion GR3 der gewünschten Gierrate bezüglich des Hilfshinterradlenkeingangs δR. Die gewünschte Gierrate 3 ist eine Summe aus einem ersten gewünschten Gierratenausgang, der aus dem primären Lenkeingang R durch GR3, einem zweiten gewünschten Gierratenausgang, der aus dem Hilfsvorderradlenkeingang δF mittels GF3 bestimmt ist, und einem dritten gewünschten Gierratenausgang ist, der von dem Hilfshinterradlenkeingang δR mittels GR3 bestimmt ist. Das Bewegungsabschätzteil 10 bestimmt ferner eine gewünschte (oder abgeschätzte) Seitengeschwindigkeit Vy3 entsprechend zu R, δF und δR unter Verwendung einer gewünschten Übertragungsfunktion GVyR3 der gewünschten Seitengeschwindigkeit bezüglich des Primärlenkeingangs R, einer gewünschten Übertragungscharakteristik GVyF3 der gewünschten Seitengeschwindigkeit bezüglich des Hilfsvorderradlenkeingangs δF und einer gewünschten Übertragungsfunktion GVyR3 der gewünschten Seitengeschwindigkeit bezüglich des Hilfshinterradlenkeingangs δR. Die gewünschte Seitengeschwindigkeit Vy3 ist eine Summe aus einem ersten gewünschten Seitengeschwindigkeitsausgang, bestimmt aus R mittels GVyR3, einem zweiten gewünschten Seitengeschwindigkeitsausgang, bestimmt aus δF mittels GVyF3 und einem dritten gewünschten Seitengeschwindigkeitsausgang, bestimmt aus δR mittels GVyR3. Es ist möglich, jede dieser sechs gewünschten Übertragungsfunktionen des Bewegungsabschätzteils 10 willkürlich und frei zu wählen.

Die Steuereinrichtung 5 der fünften bevorzugten Ausführungsform bestimmt ferner eine Gierratendeviation (oder Fehler) R und eine Seitengeschwindigkeitsdeviation (oder Fehler) RVy. Die Steuereinrichtung 5 der fünften bevorzugten Ausführungsform dient als eine Einrichtung zum Vergleichen der tatsächlichen Gierrate mit der gewünschten Gierrate 3 und zum Bestimmen der Gierratendeviation R und als eine Einrichtung zum Vergleichen der tatsächlichen Seitengeschwindigkeit Vy mit der gewünschten Seitengeschwindigkeit Vy3 und zum Bestimmen der Seitengeschwindigkeitsabweichung Rvy. Die Gierratenabweichung R ist gegeben durch:

Die Seitengeschwindigkeitsabweichung Rvy ist gegeben durch Rvy=Vy3-Vy.

Das Hilfslenkwinkelsteuerteil 111 der fünften bevorzugten Ausführungsform empfängt die Gierratendeviation R und die Seitengeschwindigkeitsdeviation Rvy und bestimmt die Hilfsvorderrad- und Hinterradlenkwinkel δF und δR derart, daß die Gierratendeviation R und die Seitengeschwindigkeitsdeviation Rvy herabgesetzt werden. Bei der fünften bevorzugten Ausführungsform bestimmt das Steuerteil 111 die Hilfsvorderrad- und Hinterradlenkwinkel δF und δR nach Maßgabe der folgenden simultanen Gleichungen:

Durch Lösen dieser Gleichungen für δF und δR ergibt sich:

Unter Verwendung von

lassen sich die Übertragungsfunktionen bei dem Steuerteil 111 gemäß der fünften bevorzugten Ausführungsform auf die folgende Weise ausdrücken:

Auf diese Weise nutzt das Steuerteil 111 eine vorbestimmte, erste Filterübertragungscharakteristik F1 für die Gierrate und eine vorbestimmte, zweite Filterübertragungscharakteristik F2 für die Seitengeschwindigkeit. Das Steuerteil 111 bestimmt einen ersten, gewünschten Vorderradhilfslenkwinkel aus der Gierratendeviation unter Verwendung der Übertragungscharakteristik GvyR3/A und der ersten Filterübertragungscharakteristik F1, und einen zweiten, gewünschten Vorderradhilfslenkwinkel aus der Seitengeschwindigkeitsdeviation unter Verwendung der Übertragungscharakteristik -GR3/A und der zweiten Filterübertragungsfunktion F2. Das Steuerteil 111 bestimmt ferner einen ersten, gewünschten Hinterradlenkwinkel aus der Gierratendeviation unter Verwendung der Übertragungscharakteristik -GvyF3/A und der ersten Filterübertragungscharakteristik F1, und einen zweiten, gewünschten Hinterradlenkwinkel aus der Seitengeschwindigkeitsdeviation unter Verwendung der Übertragungscharakteristik GF3/A und der zweiten Filterübertragungsfunktion F2. Dann bestimmt das Steuerteil 111 den Hilfsvorderradlenkwinkel δF durch Addition der ersten und zweiten, gewünschten Vorderradlenkwinkel, und den Hinterradlenkwinkel δR durch Addition der ersten und zweiten, gewünschten Hinterradlenkwinkel und gibt das Vorderradlenkwinkelsteuersignal, welches den Hilfsvorderradlenkwinkel δF wiedergibt, an die vordere Hilfslenkbeaufschlagungseinrichtung 4F und das Hinterradlenkwinkelsteuersignal, welches den Hilfshinterradlenkwinkel δR wiedergibt, an die hintere Hilfslenkbeaufschlagungseinrichtung 4R ab. Die ersten und zweiten Filterübertragungsfunktionen F1 und F2 sind auf dieselbe Weise wie die Filterübertragungsfunktion F bei der ersten bevorzugten Ausführungsform gewählt. Die erste Filterübertragungsfunktion F1 ist derart gewählt, daß eine stationäre Verstärkung (oder eine stabile Verstärkung) der ersten Filterübertragungsfunktion F1 eins ist und daß der Ordnungsunterschied aus der Subtraktion der Ordnung eines Zählers der ersten Übertragungscharakteristik F1 von der Ordnung eines Nenners der ersten Filterübertragungscharakteristik F1 gleich oder größer als die Ordnungsdifferenz von der Subtraktion der Ordnung eines Zählers der gewünschten Abschätzübertragungscharakteristik GF3 von der Ordnung eines Nenners der gewünschten Abschätzübertragungscharakteristik GF3 für die jeweils gewünschte Gierrate (erste gesteuerte Variable) zu dem Hilfsvorderradlenkeingang ist und gleich oder größer als die Ordnungsdifferenz von der Subtraktion der Ordnung eines Zählers der gewünschten Abschätzübertragungscharakteristik GR3 von der Ordnung eines Nenners der gewünschten Abschätzübertragungscharakteristik GR3 zur Bestimmung der gewünschten Gierrate entsprechend dem Hilfshinterradlenkwinkel ist. In ähnlicher Weise ist die stabile Verstärkung der zweiten Filterübertragungscharakteristik F2 eins und die Ordnungsdifferenz der zweiten Filterübertragungscharakteristik F2 ist gleich oder größer als die Ordnungsdifferenz der gewünschten Abschätzübertragungscharakteristik GvyF3 der Seitenschlupfbewegung ungleich oder größer als die Ordnungsdifferenz der gewünschten Abschätzübertragungscharakteristik GvyR3 der Seitenschlupfbewegung. Bei dieser Erläuterung ist die Ordnungsdifferenz einer Übertragungscharakteristik eine Differenz, die man durch Subtraktion der Ordnung eines Zählers der Übertragungscharakteristik von der Ordnung eines Nenners der Übertragungscharakteristik erhält. Wenn man ein lineares mathematisches Simulationsmodell mit zwei Freiheitsgraden bezüglich der Gierbewegung und der Seitentranslationsbewegung einsetzt, hat jede gewünschte Abschätzübertragungscharakteristik

die Form von [erster Ordnung]/[zweiter Ordnung]. Um daher die Steuervorrichtung auszulegen ohne eine reine Differentiation als Erfordernis zu haben, werden die ersten und zweiten Filterübertragungscharakteristika F1 und F2 vorzugsweise auf die folgende Weise vorgegeben:

In diesen Gleichungen ist s ein in der Laplace Transformation eingesetzter Operator (welcher häufig als ein Laplace Operator oder als ein Differential Operator oder eine komplexe Frequenz bezeichnet wird) und τ1 und τ2 sind vorbestimmte Zeitkonstanten.

Fig. 13 zeigt die Steuervorrichtung der fünften bevorzugten Ausführungsform in reduzierter Form unter Verwendung von Matrizenausdrücken. In Fig. 13 werden die Steuerlenkeingänge (Hilfslenkwinkel), die Steuerausgänge (Zustand der Variablen) und die gewünschten Ausgänge in Matrixgliedern (oder Vektoren) auf die nachstehend angegebene Weise ausgedrückt:

Im allgemeinen ist A^T die Transponierte einer Matrix A. Die Übertragungscharakteristika des gesteuerten Fahrzeugs 3 lassen sich durch die folgende Gleichung (101) ausdrücken.

p = Ap(V)Xp + BpUp + BpFR. (101)

In dieser Gleichung ist Ap(V) eine Systemmatrix der Steuerkonstanten (oder Koeffizienten), welche durch die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Fahrzeugdateneinzelheiten bestimmt sind. Bp und BpF ist jeweils eine Matrix der Steuerkonstanten (oder Koeffizienten), die durch die Fahrzeugeinzeldaten bestimmt sind. Die Fahrzeug(spezifikations)-Dateneinzelheiten eines Fahrzeugs sind Mengen, die als Konstanten behandelt werden und die durch die Herstellung des Fahrzeugs bestimmt sind. Die Fahrzeugmasse M, die Radbasis, die Abstände LF und LR, das Trägheitsgiermoment IZ sind Beispiele der Fahrzeugeinzeldaten (welche manchmal als Fahrzeug (konstanten)- Parameter bezeichnet werden). Das abgeschätzte (oder gewünschte) Verhalten bestimmt durch Bewegungsabschätzteil 110 läßt sich durch den folgenden Ausdruck (102) erfassen, den man aus dem Ausdruck (101) unter Verwendung des Zusatzes "3" erhält, um die gewünschten Mengen des Bewegungsabschätzteils 110 zu bezeichnen.

p3 = Ap3(V)Xp3 + Bp3Up + BpF3R. (102)

Wenn das an sich bekannte Modell der Fahrzeugebenenbewegung mit zwei Freiheitsgraden eingesetzt wird, ist Ape(V) eine 2×2-Matrix, Bp3 ebenfalls eine 2×2-Matrix und BpF3 eine 2×1- Matrix.

Die Abweichung R zwischen dem Steuerausgang Xp und dem gewünschten Ausgang Xp3 läßt sich durch folgendes ausdrücken:

Das Hilfslenkwinkelsteuersignal 111 führt einen Filtervorgang aus, der sich durch die folgende Gleichung, bezogen auf diese Abweichung R ausdrücken läßt.

F = AF · XF + BF · R. (104)

Wenn das lineare Modell mit zwei Freiheitsgraden eingesetzt wird, haben die jeweiligen Steuereingangs-zu-Steuerausgangsübertragungscharakteristika die Form von [erste Ordnung]/ [zweite Ordnung]. Um daher die Notwendigkeit einer reinen Differentiation zu vermeiden, läßt sich AF und BF auf die folgende Weise bestimmen:

In diesem Fall werden die erste Filterübertragungscharakteristik F1 für die Gierratendeviation und die zweite Filterübertragungscharakteristik F2 für die Seitengeschwindigkeitsdeviation auf die folgende Weise ausgedrückt:

Andererseits wird der Steuereingang Up aus der Deviation R ermittelt, den man aus der Gleichung (103) und dem Filterausgang XF erhält, den man aus der Gleichung (104) erhält, und zwar auf die folgende Weise:

Up = Bp3⁻¹{(AF - Ap3)XF + BF · R}. (105)

Wie vorstehend angegeben, kann die Steuervorrichtung gemäß der fünften bevorzugten Ausführungsform nach den Fig. 11-13 die unerwünschten Einflüsse von Änderungen bei den Charakteristika des Fahrzeugs und der Störungseingänge so gering wie möglich halten, und sie kann immer die gewünschte Gierrate und die gewünschte Seitengeschwindigkeit bereitstellen, die durch die gewünschte Übertragungscharakteristika

bestimmt sind.

Die Steuereinrichtung 5 der fünften bevorzugten Ausführungsform führt periodisch den programmatischen Steuerungsablauf nach Fig. 14 durch Unterbrechung der Ablaufroutine in regelmäßigen Zeitintervallen einer vorbestimmten Steuerzykluszeit T aus.

Die Steuereinrichtung 5 liest zuerst die momentanen Werte des Lenkradwinkels R, der Fahrzeuggeschwindigkeit V, der Gierrate und der Seitengeschwindigkeit Vy, welche mit Hilfe der Sensoren 6-9 erfaßt werden, und dann bestimmt sie die vorderen und hinteren Radhilfslenkwinkel δF und δR durch die Verarbeitung der Eingangsdaten auf die nachstehend angegebene Weise.

Die Steuereinrichtung 5 bestimmt die gewünschte Gierrate 3 durch Integration der gewünschten Gierbeschleunigung 3 und die gewünschte Seitengeschwindigkeit Vy3 durch Integration der gewünschten Seitenbeschleunigung 3. Die Steuereinrichtung 5 der bevorzugten Ausführungsform nutzt dieselben Näherungsintegrationsweisen wie bei der ersten bevorzugten Ausführungsform.

Dann bestimmt die Steuereinrichtung 5 die Gierratendeviation

zwischen den gewünschten und ermittelten Gierraten und die Seitengeschwindigkeitsdeviation Rvy =Vy3-Vy zwischen den gewünschten und ermittelten Seitengeschwindigkeiten. Dann werden die nachstehend angegebenen Filtervorgänge bei der Gierratendeviation R und der Seitengeschwindigkeitsdeviation Rvy durchgeführt.

Die Filterbearbeitungen entsprechen den folgenden mathematischen Ausdrücken:

Dann bestimmt die Steuereinrichtung 5 eine Abweichung Rα, die durch die folgende Gleichung ausgedrückt ist:

Dann bestimmt die Steuereinrichtung 5 die Vorderrad- und Hinterradhilfslenkwinkel δF und δR nach Maßgabe der bekannten Gleichungen der Fahrzeugbewegung. Zuerst bestimmt die Steuereinrichtung 5 die Vorderradseitenführungskraft CF2 und die Hinterradseitenführungskraft CR2, welche erforderlich sind, um Rα und ef zu erzeugen, indem die Abweichungen Rα und ef und die vorbestimmten Werte der Fahrzeugeinzeldaten genutzt werden, bei denen es sich um die Fahrzeugmasse M, der in Vorderradabstand LF zwischen der Vorderradposition und dem Schwerpunkt, dem Hinterradabstand LR zwischen der Hinterradposition und dem Schwerpunkt, dem Fahrgestell L und dem Gierträgheitsmoment IZ handelt. Die vorderen und hinteren Radseitenführungskräfte CF2 und CR2 lassen sich auf die folgende Weise ausdrücken:

Dann bestimmt die Steuereinrichtung 5 die Vorderrad- und Hinterradschlupfwinkel βF2 und βR2, um diese Seitenführungskräfte CF2 und CR2 zu erhalten, indem die folgenden mathematischen Operationen in umgekehrter Richtung durchgeführt werden.

βF2 = CF2/RKF,

βR2 = CR2/KR.

In diesen Gleichungen ist RKF die vorderradäquivalente Seitenführungskraft und KR ist die Hinterradseitenführungskraft.

Aus diesen Schlupfwinkeln βF2 und βR2 bestimmt die Steuereinrichtung 5 die vorderen und hinteren Radhilfslenkwinkel δF und δR gemäß den folgenden Gleichungen:

Dann bestimmt die Steuereinrichtung 5 die gewünschte Gierbeschleunigung 3 und die gewünschte Seitenbeschleunigung y3 zur Verwendung bei dem nächsten Steuerzyklus. Zuerst bestimmt die Steuereinrichtung 5 den gewünschten Vorderradschlupfwinkel βF3 und den gewünschten Hinterradschlupfwinkel βR3 nach Maßgabe der folgenden Gleichungen:

Aus diesen gewünschten Schlupfwinkeln bestimmt die Steuereinrichtung 5 die gewünschte Vorderradseitenführungskraft CF3 und die gewünschte Hinterradseitenführungskraft CR3, welche gemäß folgenden Gleichungen gegeben sind:

CF3 = RKF · βF3,

CR3 = KR · βR3.

Schließlich bestimmt die Steuereinrichtung 5 die gewünschte Gierbeschleunigung 3 und die gewünschte Seitenbeschleunigung y3 zur Verwendung bei dem nächsten Steuerzyklus gemäß folgenden Gleichungen:

Dann erzeugt die Steuereinrichtung 5 das Vordersteuersignal, welches den so bestimmten Vorderradhilfslenkwinkel δF darstellt, und das Hintersteuersignal, welches den so bestimmten Hinterradhilfslenkwinkel δR darstellt, und sie steuert die tatsächlichen Vorder- und Hinterradlenkwinkel durch Abgabe dieser Steuersignale an die vorderen und hinteren Lenkbeaufschlagungseinrichtungen 4F und 4R.

Somit kann die Steuervorrichtung gemäß der fünften bevorzugten Ausführungsform Veränderungen der Fahrzeugcharakteristika

daran hindern, daß sie einen Einfluß auf die Gierrate und die Seitengeschwindigkeit Vy haben, und daß man hierbei das gewünschte Lenkansprechverhalten des Fahrzeugs ohne umständliche Abstimmvorgänge erhält. Ferner ist das mit Hilfe der Steuervorrichtung gemäß der fünften bevorzugten Ausführungsform gesteuerte Fahrzeug stabil und unempfindlich gegenüber Störgrößen. Die Fig. 15A-15H zeigen die Ergebnisse einer Simulation. Bei der üblichen Lenkvorrichtung bleiben die Vorderrad- und Hinterradhilfslenkwinkel δF und δR Null, wie dies mit den Linien X1 und X2 in den Fig. 15B und 15C verdeutlicht ist. Daher wirkt eine Störung infolge des Seitenwinds beim Fahrzeug ein, wie dies in Fig. 15A verdeutlicht ist. Hierdurch werden die Gierrate , der Gierwinkel R, die Seitengeschwindigkeit Vy, die Seitenbeschleunigung und die Seitenverlagerung leicht beeinflußt, wie dies durch die Linien X3, X4, X5, X6 und X7 in den Fig. 15D-15H dargestellt ist. Im Gegensatz zu diesem instabilen Verhalten bei dem üblichen Fahrzeug kann die Steuervorrichtung gemäß der fünften bevorzugten Ausführungsform diese Einflüsse auf die Gierrate, den Gierwinkel, die Seitengeschwindigkeit, die Seitenbeschleunigung und die Seitenverlagerung unterdrücken, wie dies mit den Linien Y3, Y4, Y5, Y6 und Y7 in den Fig. 15D-15H verdeutlicht ist, indem die Vorder- und Hinterradhilfslenkwinkel δF und δR gesteuert werden, wie dies mit den Linien Y1 und Y2 in den Fig. 15B und 15C verdeutlicht ist.

Sechste bevorzugte Ausführungsform

Eine sechste bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung ist in den Fig. 16 und 17 gezeigt. Eine Fahrzeugbewegungssteuervorr 12175 00070 552 001000280000000200012000285911206400040 0002004114165 00004 12056ichtung gemäß der sechsten bevorzugten Ausführungsform weist die in Fig. 11 gezeigten Teile ähnlich wie bei der fünften bevorzugten Ausführungsform auf. Wie in Fig. 16 gezeigt ist, weist die Steuervorrichtung gemäß der sechsten bevorzugten Ausführungsform einen ersten Hilfslenkwinkelsteuerteil 121 für die Optimierungskompensation, einen zweiten Hilfslenkwinkelsteuerteil 111 für die Rückwirkungskompensation und eine Einrichtung zum Addieren der ersten und zweiten Ausgangssignale des Optimierungssteuerteils 121 und des Rückwirkungssteuerteils 111 auf. Das Bewegungsabschätzteil 110 und das Rückwirkungssteuerteil 111 der sechsten bevorzugten Ausführungsform stimmen im wesentlichen mit jenen der fünften bevorzugten Ausführungsform überein, die in Fig. 13 gezeigt ist.

Das zweite Rückwirkungssteuerteil 111 bestimmt einen zweiten Steuereingang (Vektor) Up2 (Vorderrad- und Hinterradhilfslenkwinkel) auf dieselbe Weise wie bei der fünften bevorzugten Ausführungsform. Das erste Optimierungssteuerteil 121 der sechsten bevorzugten Ausführungsform bestimmt einen ersten Steuereingang (Vektor) Up1 (Vorderrad- und Hinterradhilfslenkwinkel) nach Maßgabe eines Steuerverfahrens, das im Abschnitt "3.1 Front and Rear Wheel Steer Angle Control System" von "Four-wheel Steering System Employing Model-following control" von Takeshi Fujishiro et al. beschrieben ist, welcher in Jidosha Gÿutsu (Automotive Engineering), Band 42, No. 3 beschrieben ist. Der Inhalt dieser Literaturstelle ist durch die Bezugnahme vollinhaltlich Gegenstand der Offenbarung der vorliegenden Anmeldung.

Das Optimierungssteuerteil 121 nutzt ein Bezugsmodell, das durch die folgende Gleichung (106) ausgedrückt ist. Das Bezugsmodell ist willkürlich von dem Ausleger der Steuervorrichtung bestimmt, so daß man gewünschte Ansprechcharakteristika für die Gierrate und die Seitengeschwindigkeit bezüglich eines primären Lenkeingangs R erhalten kann.

r = ArXr + BrR. (106)

In dieser Gleichung ist

eine gewünschte Gierrate und VyM ist eine gewünschte Seitengeschwindigkeit.

Der erste Steuereingang Up1 ist durch die folgende Gleichung (107) bestimmt:

Up1 = KrXr + KuR. (107)

In dieser Gleichung gilt:

Kr = Bp3⁻¹(Ar - Ap3)

und

Die Steuereinrichtung der sechsten bevorzugten Ausführungsform addiert den ersten Steuereingang Up1 und den zweiten Steuereingang Up2, und man erhält einen Gesamtsteuereingang Up, der die Summe der ersten und zweiten Steuereingänge Up1 und Up2 darstellt. Die Steuervorrichtung gibt diesen abschließenden Steuereingang Up dem gesteuerten Fahrzeug 3 vor, und die Vorder- und Hinterräder werden zusätzlich zu der primären Lenkgröße des Lenkgetriebes gesteuert.

Die Steuereinrichtung 5 der sechsten bevorzugten Ausführungsform führt einen programmatischen Steuerungsablauf aus, der in Fig. 17 gezeigt ist. Zusätzlich zu den mathematischen Operationen des Steuerprogramms nach Fig. 14 umfaßt der programmatische Steuerungsablauf nach Fig. 14 mathematische Operationen des ersten Steuerteils 121 und mathematische Operationen der Addiereinrichtung. Bei der sechsten bevorzugten Ausführungsform werden die Vorderrad- und Hinterradhilfslenkwinkel durch das Rückwirkungsteil 111 auf dieselbe Weise wie bei der fünften bevorzugten Ausführungsform jeweils bestimmt, so daß man einen zweiten Vorderradhilfslenkwinkel δF2 und einen zweiten Hinterradhilfslenkwinkel δR2 erhält.

Das erste Steuerteil 121 bestimmt die gewünschte Gierbeschleunigung

entsprechend dem Lenkwinkel R nach Maßgabe des Bezugsmodells. Durch Integration von M nach Maßgabe von

bestimmt das erste Steuerteil 121 ferner die gewünschte Gierrate M. (Bei dieser bevorzugten Ausführungsform wird die gewünschte Gierrate M durch eine Verzögerung erster Ordnung mit einer Zeitkonstante τM erzeugt.) Das erste Steuerteil 121 dieser bevorzugten Ausführungsform hält die gewünschte Seitengeschwindigkeit VyM immer gleich Null. Somit ergibt sich VyM=0. Wenn VyM=0 ist, ist die gewünschte Seiten(oder Quer)-Beschleunigung αM äquivalent zu dem Produkt zwischen der gewünschten Gierrate M und der Fahrzeuggeschwindigkeit V. Somit bestimmt das erste Steuerteil 121 die gewünschte Seitenbeschleunigung αM durch Multiplikation der gewünschten Gierrate M mit der Fahrzeuggeschwindigkeit V. Somit gilt αM=V · M. Das erste Steuerteil 121 bestimmt ferner die vorderen und hinteren Radseitenführungskräfte CF1 und CR1, um das gewünschte Fahrzeugverhalten von M und αM (d. h. um M und αM bestimmt durch das Bezugsmodell zu verwirklichen) nach Maßgabe der Gleichungen der Fahrzeugbewegung zu erhalten. Die folgenden Gleichungen werden hierbei verwendet.

Dann bestimmt das erste Steuerteil 121 die vorderen und hinteren Radschlupfwinkel βF1 und βR1, um diese Seitenführungskräfte gemäß den folgenden Gleichungen zu erhalten:

βF1 = CF1/RKF,

βR1 = CR1/KR.

Der Vorderradlenkwinkel δFA1 zur Erfüllung der vorstehend angegebenen Erfordernisse ergibt sich dann wie folgt:

Somit bestimmt das erste Steuerteil 121 den ersten Vorderradhilfslenkwinkel δF1 gemäß folgender Gleichung:

δF1 = δFA1 - (R/N).

Zugleich bestimmt das erste Steuerteil 121 den ersten Hinterradhilfslenkwinkel δR1 gemäß folgender Gleichung:

Dann addiert die Steuereinrichtung 5 gemäß der sechsten bevorzugten Ausführungsform die ersten und zweiten Vorderradhilfslenkwinkel δF1 und δF2 unter Verwendung der Addiereinrichtung und bestimmt einen Gesamtvorderradhilfslenkwinkel δF, welcher die Summe von δF1 und δF2 darstellt. In ähnlicher Weise bestimmt die Steuereinrichtung 5 einen Gesamthinterradhilfslenkwinkel δR durch Addition des ersten Hinterradhilfslenkwinkels δR1 und des zweiten Hinterradhilfslenkwinkels δR2. Dann gibt die Steuereinrichtung 5 das vordere Steuersignal, welches den gesamten Vorderradhilfslenkwinkel δF wiedergibt, und das hintere Steuersignal, welches den gesamten Hinterradhilfslenkwinkel δR wiedergibt, ab.

Somit kann die Steuervorrichtung gemäß der sechsten bevorzugten Ausführungsform unerwünschte Einflüsse von Störungen ähnlich wie bei der Steuervorrichtung gemäß der fünften bevorzugten Ausführungsform so gering wie möglich halten, wie dies in den Fig. 15A-15H verdeutlicht ist. Ferner kann die Steuervorrichtung gemäß der sechsten bevorzugten Ausführungsform die Fahrzeugansprechcharakteristika verbessern, wie sich dies als Ergebnisse aus einer Simulation nach den Fig. 18A- 18G ergibt. Wenn der Lenkradwinkel R sich entsprechend Fig. 18A ändert, wird bei der Steuervorrichtung gemäß der vorstehend angegebenen Literaturstelle von T. Fujishiro et al. erzielt, daß die Charakteristika der Vorder- und Hinterradhilfslenkwinkel δF und δR der Gierrate und der Gierratendeviation R der ermittelten tatsächlichen Gierrate von der gewünschten Gierrate bestimmt durch das Bezugsmodell, der Seitengeschwindigkeit Vy und der Seitenbeschleunigung erzielt, wie dies mit gebrochenen Linien in Fig. 18B-18G dargestellt ist. Diese Charakteristika unterscheiden sich in starkem Maße von dem Bezugsmodell. Im Gegensatz zu diesen Charakteristika kann die Steuervorrichtung gemäß der sechsten bevorzugten Ausführungsform diese Charakteristika verbessern, wie dies mit den Linien Z1-Z6 verdeutlicht ist. Die bei der sechsten bevorzugten Ausführungsform erhaltenen Charakteristika liegen sehr nahe bei dem Bezugsmodell.

Siebte bevorzugte Ausführungsform

Eine siebte bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung ist in den Fig. 19 und 20 gezeigt. Wie in Fig. 19 gezeigt ist, hat eine Steuervorrichtung gemäß der siebten bevorzugten Ausführungsform kein Lenkgetriebe. Das Lenkrad 1 ist nicht mechanisch mit den Vorderrädern verbunden. Bei der siebten bevorzugten Ausführungsform ist der tatsächliche Vorderradlenkwinkel nur durch eine Vorderradlenkbetätigungseinrichtung 24F bestimmt. Eine Steuereinrichtung 25 gemäß der siebten bevorzugten Ausführungsform steuert elektronisch den Vorderradlenkwinkel δFA und den Hinterradlenkwinkel δR unter Verwendung der vorderen und hinteren Lenkbeaufschlagungseinrichtungen 24F und 24R. Die Steuereinrichtung 25 hat eine Lenkwinkelermittlungsschaltung (oder ein -teil) 25a zum Ermitteln der Vorderrad- und Hinterradlenkwinkel δFA und δR und zwei Treiberschaltungen 25b und 25c zum Betreiben der Vorderrad- und Hinterradlenkbeaufschlagungseinrichtungen 24F und 24R. Die Vorderradlenkbeaufschlagungseinrichtung 24F lenkt die Vorderräder des gesteuerten Fahrzeugs 3 derart, daß der tatsächliche Vorderradlenkwinkel gleich dem ermittelten Vorderradlenkwinkel δFA gemacht wird. Die Hinterradlenkbeaufschlagungseinrichtung 24R lenkt die Hinterräder derart, daß der tatsächliche Hinterradlenkwinkel gleich dem ermittelten Hinterradlenkwinkel δR gemacht wird.

Fig. 20 zeigt die Steuervorrichtung gemäß der siebten bevorzugten Ausführungsform, ausgedrückt in Gliedern von Übertragungsfunktionen. Die Auslegung nach Fig. 20 ist ähnlich jener nach Fig. 16. Bei der siebten bevorzugten Ausführungsform jedoch ist kein mechanischer Lenkeingang entsprechend zu R vorhanden. Daher erzeugt das Fahrzeug 3 den Steuerausgang Xp bestimmt durch p=ApXp+BpUp. Ein Bewegungsabschätzteil 130 der siebten bevorzugten Ausführungsform bestimmt einen gewünschten Steuerausgang Xp3, welcher durch folgende Gleichung bestimmt ist:

p3 = A′p3Xp3 + B′p3Up.

Ein zweites Lenkwinkelsteuerteil 131 der siebten bevorzugten Ausführungsform bestimmt einen zweiten Steuereingang Up2 (zweite Vorderrad- und Hinterradlenkwinkel) aus der Abweichung R zwischen Xp und Xp3 auf dieselbe Weise wie bei dem zweiten Steuerteil 111 nach Fig. 16. Ein erstes Lenkwinkelsteuerteil 141 bestimmt einen ersten Steuereingang U′p1 erste Vorderrad- und Hinterradlenkwinkel) auf dieselbe Weise wie bei dem ersten Steuerteil 121 nach Fig. 16. Die Steuereinrichtung der siebten bevorzugten Ausführungsform bestimmt einen abschließenden Steuereingang Up, welcher die Summe der ersten und zweiten Steuereingänge U′p1 und Up2 darstellt, und dieser Steuereingang Up wird an die Vorder- und Hinterräder des gesteuerten Fahrzeugs 3 angelegt. Daher kann die Steuervorrichtung gemäß der siebten bevorzugten Ausführungsform dieselben vorteilhaften Wirkungen wie bei der sechsten bevorzugten Ausführungsform hervorrufen.

Claims

1. Lenksteuervorrichtung für ein Räderfahrzeug (3), gekennzeichnet durch:
eine Lenkeinrichtung (1, 2, 4) zum Lenken des Räderfahrzeugs (3) in Abhängigkeit von einem einen Steuerlenkeingang wiedergebenden Steuersignal,
eine Sensoreinrichtung (6, 7, 8) zum Erfassen einer tatsächlichen Fahrzeugbewegungsvariablen des Fahrzeugs (3) und
eine Steuereinrichtung (5; 15; 115) zum Bestimmen einer abgeschätzten Fahrzeugbewegungsvariablen entsprechend dem Steuerlenkeingang unter Verwendung einer vorbestimmten Abschätzungsübertragungsfunktion, die eine Übertragungsfunktion in Bezug auf ein Fahrzeuglenkansprechverhalten auf einen Lenkeingang darstellt, welcher ein Abweichungssignal erzeugt, das eine Abweichung der tatsächlichen Fahrzeugbewegungsvariablen von der abgeschätzten Fahrzeugbewegungsvariablen wiedergibt, und die ferner ein Steuersignal nach Maßgabe des Abweichungssignals derart erzeugt, daß die Abweichung unter Verwendung einer vorbestimmten Kompensationsübertragungsfunktion herabgesetzt wird, die eine Übertragungscharakteristik in Bezug zu einem Lenkeingang für ein Fahrzeuglenkansprechverhalten und eine vorbestimmte Filterübertragungsfunktion umfaßt.

2. Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (5, 15, 115) eine Rückwirkungskompensationseinrichtung (11; 21) zum Bestimmen des Lenksteuereingangs unter Verwendung des Kompensationsübertragungsfunktion aufweist, die eine inverse Form der Abschätzübertragungsfunktion darstellt, und daß die Filterübertragungsfunktion eine solche Charakteristik hat, daß eine stationäre, d. h. gleichbleibende Verstärkung gleich Eins ist und eine Differenz aus der Subtraktion einer Ordnung eines Zählers der Filterübertragungsfunktion von einer Ordnung eines Nenners der Filterübertragungsfunktion gleich oder größer als eine Differenz ist, die sich bei der Subtraktion einer Ordnung eines Zählers der Abschätzungsübertragungsfunktion von einer Ordnung eines Nenners der Abschätzübertragungsfunktion ergibt.

3. Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (5, 15, 115) ferner eine Abschätzeinrichtung (10, 20) zum Bestimmen der abgeschätzten Bewegungsvariablen unter Verwendung der Abschätzübertragungscharakteristik aufweist, die durch einen Bruch ausgedrückt ist, dessen Zähler eine Differentialgleichung erster Ordnung ist und dessen Nenner eine Differentialgleichung zweiter Ordnung ist, und daß die Rückwirkungskompensationseinrichtung (11, 21) eine Einrichtung zum Bestimmen des Steuerlenkeingangs unter Verwendung der Filterübertragungsfunktion umfaßt, die durch einen Bruch ausgedrückt ist, deren Zähler eine Differentialgleichung nullter Ordnung und deren Nenner eine Differentialordnung erster Ordnung ist.

4. Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung (6, 7, 8) einen Fahrzeugbewegungssensor zum Erfassen der Fahrzeugbewegungsvariablen und einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs (3) aufweist, und daß die Steuereinrichtung (5, 15, 115) ferner eine Fahrzeugbewegungsabschätzeinrichtung (10, 20) zum Bestimmen der abgeschätzten Fahrzeugbewegungsvariablen unter Verwendung der Abschätzübertragungsfunktion aufweist, die wenigstens einen Parameter hat, der von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängig ist.

5. Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkeinrichtung (1, 2, 4) eine Primärlenkeinrichtung (24F) zum Lenken des Räderfahrzeugs (3) durch Veränderung eines tatsächlichen Vorderradlenkwinkels des gelenkten Fahrzeugs nach Maßgabe eines Lenkbefehls durch den Fahrer und eine Hilfslenkeinrichtung (24R) zum Lenken des Räderfahrzeugs (3) in Abhängigkeit von dem Steuersignal aufweist, daß die Sensoreinrichtung (6, 7, 8) einen Fahrzeugbewegungssensor zum Erfassen der tatsächlichen Fahrzeugbewegungsvariablen des gelenkten Fahrzeugs aufweist, und daß die Steuereinrichtung (5; 15; 115) ferner eine Befehlseinrichtung zum Erzeugen eines Lenkbefehlssignals aufweist, welche den Lenkbefehl des Fahrers wiedergibt.

6. Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (5, 15, 115) eine Abschätzeinrichtung (10, 20) zum Empfangen des Lenkbefehlssignals und des Steuersignals aufweist, welche einen ersten abgeschätzten Fahrzeugausgang bestimmt, der sich aus dem Lenkbefehl unter Verwendung einer ersten Abschätzübertragungsfunktion zum Bestimmen eines Fahrzeuglenkansprechverhaltens von einem Lenkeingang erhält, welche ferner einen zweiten abgeschätzten Fahrzeugausgang bestimmt, den man aus dem Steuereingang unter Verwendung einer zweiten Abschätzübertragungsfunktion zur Bestimmung eines Fahrzeuglenkansprechverhaltens aus einem Lenkeingang erhält, und ferner die abgeschätzte Fahrzeugbewegungsvariable bestimmt, die eine Summe der ersten und zweiten abgeschätzten Fahrzeugausgänge ist.

7. Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung ferner eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen der tatsächlichen Fahrzeugbewegungsvariablen mit der abgeschätzten Fahrzeugbewegungsvariablen aufweist, welche ein Abweichungssignal erzeugt, und eine Rückwirkungskompensationseinrichtung (11, 21) zum Erzeugen des Steuersignals nach Maßgabe des Abweichungssignals unter Verwendung der Kompensationsübertragungscharakteristik aufweist, die in Form einer Funktion der zweiten Abschätzübertragungscharakteristik vorliegt und die so beschaffen ist, daß ein Lenkeingang von einem Fahrzeugansprechverhalten bestimmt wird.

8. Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückwirkungskompensationseinrichtung (11, 21) der Steuereinrichtung (5, 15, 115) eine Einrichtung zum Bestimmen des Steuerlenkeingangs unter Verwendung der Kompensationsübertragungscharakteristik umfaßt, die in inverser Form zu der Abschätzübertragungsfunktion vorliegt, und daß die Filterübertragungscharakteristik eine solche Charakteristik hat, daß man eine stabile Verstärkung gleich Eins erhält und eine Differenz sich ergibt, die man aus der Subtraktion einer Ordnung eines Zählers der Filterübertragungscharakteristik von einer Ordnung eines Nenners der Übertragungscharakteristik erhält, die gleich oder größer als eine Differenz ist, die man aus der Subtraktion einer Ordnung eines Zählers der Abschätzübertragungsfunktion von einer Ordnung eines Nenners der Abschätzübertragungsfunktion erhält.

9. Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung (6, 7, 8) eine Fahrzeuggeschwindigkeitssensoreinrichtung zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs aufweist, und daß die Abschätzeinrichtung (10, 20) eine Einrichtung zum Bestimmen der abgeschätzten Fahrzeugbewegungsvariablen unter Verwendung der ersten und zweiten Abschätzübertragungsfunktionen umfaßt, die jeweils wenigstens einen Parameter haben, der von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängig ist.

10. Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückwirkungskompensationseinrichtung (11, 21) eine Filtereinrichtung zum Empfangen des Abweichungssignals und zum Erzeugen eines Filterausgangssignals von dem Abweichungssignal nach Maßgabe der Filterübertragungsfunktion aufweist, und daß eine Lenkwinkelbestimmungseinrichtung zum Empfangen des Filterausgangssignals und zum Erzeugen eines Steuersignals aus dem Filterausgangssignal nach Maßgabe der Kompensationsübertragungscharakteristik aufweist.

11. Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeugbewegungssensoreinrichtung (6, 7, 8) einen Gierratensensor (8) zum Erfassen einer tatsächlichen Gierrate des Räderfahrzeugs (3) aufweist, und daß die Steuereinrichtung (5, 15, 115) eine Einrichtung zum Empfangen der tatsächlichen Gierrate als die tatsächliche Fahrzeugbewegungsvariable und zum Bestimmen einer abgeschätzten Gierrate als abgeschätzte Fahrzeugbewegungsvariable umfaßt.

12. Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (5, 15, 115) ferner eine Optimierungskompensationseinrichtung (31) zum Bestimmen eines Optimierungssteuerlenkeingangs aus dem Steuerbefehl unter Verwendung eines vorbestimmten Bezugsmodells (MG) aufweist, während die Rückwirkungskompensationseinrichtung (11, 21) ein Rückwirkungssteuerlenkeingangssignal nach Maßgabe der Kompensationsübertragungsfunktion und der Filterübertragungsfunktion bestimmt, und daß die Steuereinrichtung (5, 15) ferner eine Summiereinrichtung zum Erzeugen des Steuersignals aufweist, das eine Summe aus dem Optimierungssteuereingang und dem Rückwirkungssteuerlenkeingang darstellt.

13. Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Optimierungskompensationseinrichtung (31) eine Einrichtung zum Bestimmen des Optimierungssteuerlenkeingangs unter Verwendung einer vorbestimmten Bezugsübertragungsfunktion umfaßt, die ein Bezugsmodell darstellt, und daß hierbei die ersten und zweiten Abschätzübertragungscharakteristika verarbeitet werden.

14. Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Optimierungskompensationseinrichtung (31) eine Einrichtung zum Bestimmen einer gewünschten, ersten, gesteuerten Bewegungsvariablen aufweist, die ein gewünschtes Fahrzeuglenkverhalten aus dem Lenkbefehl nach Maßgabe der Bezugsübertragungsfunktion wiedergibt und welche ferner den Optimierungssteuerlenkeingang derart bestimmt, daß man die gewünschte, erste, gesteuerte Bewegungsvariable erhält.

15. Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Optimierungskompensationseinrichtung (31) eine Einrichtung zum Bestimmen des Optimierungssteuereingangs derart umfaßt, daß die erste, gesteuerte Variable gesteuert wird, die ein Fahrzeuglenkansprechverhalten wiedergibt, und daß die Rückwirkungskompensationseinrichtung (11, 21) eine Einrichtung zum Bestimmen des Rückwirkungssteuereingangs derart umfaßt, daß eine zweite gesteuerte Variable gesteuert wird, die sich von der ersten gesteuerten Variablen unterscheidet.

16. Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeugbewegungssensoreinrichtung (6, 7, 8) einen Gierratensensor zum Erfassen einer tatsächlichen Gierrate des Räderfahrzeugs (3) aufweist, daß die Bewegungsabschätzeinrichtung (10, 20) eine Einrichtung zum Bestimmen einer abgeschätzten Gierrate als die abgeschätzte Fahrzeugbewegungsvariable umfaßt, die ein Fahrzeuglenkansprechverhalten im Hinblick auf die Gierbewegung darstellt, und daß die Rückwirkungskompensationseinrichtung (11, 21) eine Einrichtung zum Bestimmen des Optimierungssteuereingangs derart umfaßt, daß die erste, gesteuerte Variable gesteuert wird, welche ein Fahrzeuglenkansprechverhalten im Hinblick auf eine translatorische Seitenbewegung wiedergibt.

17. Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Befehlseinrichtung ein Lenkrad (1) aufweist, die primäre Lenkeinrichtung (4) eine vordere Lenkverbindung aufweist, die mechanisch das Lenkrad mit den Vorderrädern des Räderfahrzeugs (3) verbindet, daß die Hilfslenkeinrichtung eine Vorderradhilfslenkbeaufschlagungseinrichtung (24F) zum Lenken der Vorderräder des Räderfahrzeugs in Abhängigkeit von einem Vorderradsteuersignal aufweist, welches einen Hilfsvorderradwinkel wiedergibt, sowie eine Hinterradhilfslenkbeaufschlagungseinrichtung (24F) zum Lenken der Hinterräder des Räderfahrzeugs (3) in Abhängigkeit von einem hinteren Steuersignal aufweist, welches einen Hilfshinterradlenkwinkel darstellt, daß die Fahrzeugbewegungssensoreinrichtung (6, 7, 8) eine Gierbewegungssensoreinrichtung zum Erfassen einer tatsächlichen Gierbewegungsvariablen des Räderfahrzeugs (3) und eine Seitenbewegungssensoreinrichtung zum Erfassen einer tatsächlichen Seitenbewegungsvariablen des Räderfahrzeugs (3) aufweist, daß die Abschätzeinrichtung (10, 20) eine Gierbewegungsabschätzeinrichtung zum Bestimmen einer abgeschätzten Gierbewegungsvariablen aus dem Lenkbefehl, dem Hilfsvorderradlenkwinkel und dem Hilfshinterradlenkwinkel unter Verwendung einer ersten Gierbewegungsabschätzübertragungsfunktion zum Bestimmen eines ersten, abgeschätzten Gierausgangs aus dem Lenkbefehl aufweist, ferner eine zweite Gierbewegungsabschätzübertragungsfunktion zum Bestimmen eines zweiten abgeschätzten Gierausgangs aus dem Hilfsvorderradlenkwinkel und einer dritten Gierbewegungsabschätzübertragungsfunktion zum Bestimmen eines dritten, abgeschätzten Gierausgangs aus dem Hilfshinterradlenkwinkel genutzt wird, und eine Seitenbewegungsabschätzeinrichtung zum Bestimmen einer abgeschätzten Seitenbewegungsvariablen aus dem Lenkbefehl, dem Hilfsvorderradlenkwinkel und dem Hilfshinterradlenkwinkel unter Verwendung einer ersten Seitenbewegungsabschätzübertragungsfunktion zum Bestimmen eines ersten, abgeschätzten Seitenbewegungsausgangs aus dem Lenkbefehl aufweist, daß eine zweite Seitenbewegungsabschätzübertragungsfunktion zur Bestimmung eines zweiten abgeschätzten Seitenbewegungsausgangs aus dem Vorderradhilfslenkwinkel und einer dritten Seitenbewegungsübertragungsabschätzfunktion zum Bestimmen eines dritten abgeschätzten Seitenbewegungsausgangs aus dem Hinterradhilfslenkwinkel eingesetzt werden, daß die Vergleichseinrichtung eine Einrichtung zum Bestimmen einer Gierabweichung der tatsächlichen Gierbewegungsvariablen und der abgeschätzten Gierbewegungsvariablen und eine Einrichtung zum Bestimmen einer Seitenbewegungsabweichung zwischen der tatsächlichen Seitenbewegungsvariablen und der abgeschätzten Seitenbewegungsvariablen aufweist, daß die Rückwirkungskompensationseinrichtung (11, 21) eine Einrichtung zum Bestimmen der Hilfsvorderrad- und Hinterradlenkwinkel aus der Gierabweichung und der Seitenbewegungsabweichung derart umfaßt, daß die Gierabweichung die Seitenbewegungsabweichung unter Verwendung der zweiten und dritten Gierabschätzübertragungsfunktion herabgesetzt wird, und daß die zweiten und dritten Seitenbewegungsabschätzübertragungsfunktionen eine vorbestimmte Filterübertragungsfunktion enthalten, die sich auf die Gierbewegung bezieht und eine zweite Filterübertragungsfunktion enthält, die sich auf eine Seitenbewegung bezieht.

18. Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückwirkungskompensationseinrichtung (11, 21) eine Einrichtung zum Erzeugen der vorderen und hinteren Steuersignale unter Verwendung der ersten Filterübertragungscharakteristik umfaßt, welche eine derartige Charakteristik ist, daß man einen stabilen Verstärkungszustand von Eins erhält und eine Ordnungsdifferenz resultierend aus der Subtraktion einer Ordnung eines Zählers der Filterübertragungsfunktion von einer Ordnung eines Nenners der Filterübertragungsfunktion gleich oder größer als eine Differenz ist, die man aus der Subtraktion einer Ordnung eines Zählers der zweiten Gierabschätzübertragungsfunktion von der Ordnung eines Nenners der zweiten Gierabschätzübertragungsfunktion erhält, und daß die Ordnungsdifferenz der ersten Filterübertragungsfunktion gleich oder größer als die Ordnungsdifferenz ist, die man aus der Subtraktion eines Zählers der Abschätzübertragungsfunktion von einer Ordnung eines Nenners der Abschätzübertragungsfunktion erhält.

19. Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückwirkungskompensationseinrichtung (11, 21) eine Einrichtung zum Erzeugen von vorderen und hinteren Steuersignalen unter Verwendung der zweiten Filterübertragungsfunktion umfaßt, die eine solche Charakteristik hat, daß man eine stabile Verstärkung gleich Eins erhält, und daß eine Ordnungsdifferenz resultierend aus der Subtraktion einer Ordnung eines Zählers der zweiten Filterübertragungscharakteristik von einer Ordnung eines Nenners der zweiten Filterübertragungscharakteristik gleich oder größer als eine Ordnungsdifferenz ist, die man aus der Subtraktion einer Ordnung eines Zählers der zweiten Seitenbewegungsabschätzübertragungsfunktion von einer Ordnung eines Nenners der zweiten Seitenbewegungsabschätzübertragungsfunktion erhält, und daß die Ordnungsdifferenz der zweiten Filterübertragungsfunktion gleich oder größer als eine Ordnungsdifferenz ist, die man aus der Subtraktion einer Ordnung eines Zählers der dritten Seitenbewegungsabschätzübertragungsfunktion von einer Ordnung eines Nenners der dritten Seitenbewegungsübertragungsabschätzfunktion erhält.

20. Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung (6, 7, 8) ferner eine Fahrzeuggeschwindigkeitsensoreinrichtung zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit eines Fahrzeugs (3) aufweist, daß die Gierbewegungsabschätzeinrichtung eine Einrichtung zum Bestimmen der abgeschätzten Gierbewegungsvariablen unter Verwendung der ersten, zweiten und dritten Gierbewegungsabschätzübertragungsfunktionen umfaßt, wobei jede weingstens einen Parameter hat, der von der Fahrzeuggeschwindigkeit (V) abhängig ist, und daß die Seitenbewegungsabschätzeinrichtung eine Einrichtung zum Bestimmen der abgeschätzten Seitenbewegungsvariablen unter Verwendung der ersten, zweiten und dritten Seitenbewegungsabschätzübertragungsfunktionen umfaßt, die jeweils wenigstens einen Parameter haben, der von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängig ist.

21. Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (5, 15, 115) ferner eine Optimierungskompensationseinrichtung (31) zum Bestimmen eines optimierten Vorderradsteuerlenkwinkels und eines optimierten Hinterradsteuerlenkwinkels aus dem Steuerbefehl unter Verwendung eines vorbestimmten Bezugsmodells aufweist, während die Rückwirkungskompensationseinrichtung (11, 21) einen Rückführungssteuereingang bestimmt, daß die Steuereinrichtung (5, 15, 115) ferner eine Summiereinrichtung zum Erzeugen des vorderen Steuersignals durch Addition des Hilfsvorderradlenkwinkels, der durch die Rückwirkungskompensationseinrichtung bestimmt ist, und des Optimierungsvorderradsteuerlenkwinkels, der durch die Optimierungskompensationseinrichtung bestimmt ist, aufweist, und daß man das hintere Steuersignal dadurch erhält, daß man den Hilfshinterradlenkwinkel bestimmt durch die Rückwirkungskompensationseinrichtung und den Optimierungshinterradlenksteuerwinkel bestimmt durch die Optimierungskompensationseinrichtung addiert.

22. Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Optimierungskompensationseinrichtung (31) eine Einrichtung zum Bestimmen der Vorder- und Hinterradlenkwinkel derart aufweist, daß man eine gewünschte Gierbewegungsvariable erhält, die nach Maßgabe des Lenkbefehls durch eine vorbestimmte Bezugsgierübertragungsfunktion bestimmt ist, und eine gewünschte Seitenbewegungsvariable erhält, die nach Maßgabe des Lenkbefehls unter Verwendung einer vorbestimmten Bezugsseitenbewegungsübertragungsfunktion bestimmt ist.

23. Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkeinrichtung (5, 15, 115) ferner eine Befehlseinrichtung zum Erzeugen eines Lenkbefehlssignals aufweist, welches einen Lenkbefehl eines Fahrers wiedergibt, daß die Steuereinrichtung (5, 15, 115) ferner eine erste Lenkeingangsbestimmungseinrichtung zum Empfangen des Lenkbefehlssignals und zum Erzeugen eines ersten Lenkeingangssignals nach Maßgabe des Lenkbefehls und eine zweite Lenkeingangsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen eines zweiten Lenkeingangs nach Maßgabe der Abweichung in der Form aufweist, daß die Abweichung unter Verwendung der Kompensationsübertragungsfunktion und der Filterübertragungsfunktion herabgesetzt wird und ein zweites Lenkeingangssignal erzeugt wird, und daß die Lenkeinrichtung eine Einrichtung zum Lenken des Räderfahrzeugs nach Maßgabe der ersten und zweiten Lenkeingangssignale aufweist.

24. Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Befehlseinrichtung ein Lenkrad (1) und eine Einrichtung zum Erzeugen eines Lenkbefehlssignals aufweist, das im wesentlichen proportional zu einem Lenkradwinkel des Lenkrads (1) ist, daß die Lenkeinrichtung eine vordere Lenkbeaufschlagungseinrichtung für die Lenkung der Vorderräder des Räderfahrzeugs (3) in Abhängigkeit von einem Vorderradsteuersignal aufweist, welches einen Vorderradlenkwinkel darstellt, und eine Hinterradlenkbeaufschlagungseinrichtung zum Lenken der Hinterräder des Räderfahrzeugs (3) in Abhängigkeit von einem hinteren Steuersignal aufweist, welches einen Hinterradlenkwinkel wiedergibt, daß die Sensoreinrichtung (6, 7, 8) eine Gierbewegungssensoreinrichtung zum Erfassen einer tatsächlichen Gierbewegungsvariablen des Räderfahrzeugs (3) und eine Seitenbewegungssensoreinrichtung zum Erfassen einer tatsächlichen Seitenbewegungsvariablen des Räderfahrzeugs (3) aufweist, daß die Steuereinrichtung (5, 15, 115) eine Abschätzeinrichtung (10, 20) zum Bestimmen einer abgeschätzten Gierbewegungsvariablen aus dem Vorderradlenkwinkel und dem Hinterradlenkwinkel unter Verwendung einer ersten Gierbewegungsabschätzübertragungsfunktion zum Bestimmen eines ersten, abgeschätzten Gierausgangs aus dem Vorderradlenkwinkel und einer zweiten Gierbewegungsabschätzübertragungsfunktion zum Bestimmen eines zweiten, abgeschätzten Gierausgangs von dem Hinterradlenkwinkel aufweist, welche ferner eine abgeschätzte Seitenbewegungsvariable aus dem Vorderradlenkwinkel und dem Hinterradlenkwinkel unter Verwendung einer ersten Seitenbewegungsabschätzübertragungsfunktion zum Bestimmen eines ersten, abgeschätzten Seitenbewegungsausgangs aus dem Vorderradlenkwinkel und einer zweiten Seitenbewegungsabschätzübertragungsfunktion zum Bestimmen eines zweiten, abgeschätzten Seitenbewegungsausgangs aus dem Hinterradlenkwinkel, und eine Vergleichseinrichtung zum Bestimmen einer Gierabweichung zwischen der tatsächlichen Gierbewegungsvariablen und der abgeschätzten Gierbewegungsvariablen und ferner zum Bestimmen einer Bewegungsabweichung zwischen der tatsächlichen Seitenbewegungsvariablen und der abgeschätzten Seitenbewegungsvariablen aufweist, und daß die zweite Lenkeingangsbestimmungseinrichtung eine Rückwirkungskompensationseinrichtung (11, 21) zum Bestimmen der Vorderrad- und Hinterradlenkwinkel aus der Gierabweichung und der Seitenbewegungsabweichung derart aufweist, daß die Gierabweichung und die Seitenbewegungsabweichung unter Verwendung der ersten und zweiten Gierabschätzübertragungsfunktionen, der ersten und zweiten Seitenbewegungsabschätzübertragungsfunktionen, einer vorbestimmten, ersten Filterübertragungsfunktion bezüglich einer Gierbewegung und einer zweiten Filterübertragungsfunktion bezüglich einer Seitenbewegung herabgesetzt werden.

25. Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Befehlseinrichtung ein Lenkrad (1) zum Erzeugen eines mechanischen Lenkbefehlssignals und eine Einrichtung zum Erzeugen eines elektrischen Lenkbefehlssignals aufweist, das im wesentlichen proportional zu einer Winkelverschiebung des Lenkrads (1) ist, daß die erste Lenkeingangsbestimmungseinrichtung ein Lenkgetriebe (2) zum Empfangen des mechanischen Lenkbefehlssignals und zum Bestimmen eines primären Lenkeingangs nach Maßgabe eines vorbestimmten Lenkverhältnisses aufweist, und daß die Lenkeinrichtung (5, 15, 115) eine primäre Lenkeinrichtung zum Lenken des Räderfahrzeugs durch Verändern eines tatsächlichen Vorderradlenkwinkels nach Maßgabe des primären Lenkeingangs und eine Hilfslenkeinrichtung zum Lenken des Räderfahrzeugs (3) nach Maßgabe des Steuersignals aufweist.