JP2002036907A

JP2002036907A - 自動車速制御装置

Info

Publication number: JP2002036907A
Application number: JP2000229139A
Authority: JP
Inventors: Hideo Nakamura; 英夫中村; Masahiro Iriyama; 正浩入山
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2000-07-28
Filing date: 2000-07-28
Publication date: 2002-02-06
Anticipated expiration: 2020-07-28
Also published as: JP3855612B2

Abstract

(57)【要約】【課題】目標車速再設定時の車速のオーバーシュート
およびアンダーシュートを抑制する。【解決手段】目標車速Ｖsprの再設定時には外乱推定
器による推定演算を継続しながらモデルマッチング補償
器を初期化する。これにより、目標車速Ｖsprの再設定
直後に目標車速Ｖsprがステップ状に大きく変化して
も、モデルマッチング補償器出力、すなわち目標車速Ｖ
sprと実車速Ｖspとに基づいて演算される目標駆動力ｙ
４が目標車速再設定直後にいったん０にリセットされ、
０から立ち上がる。一方、外乱推定器は目標車速再設定
前から設定後にかけて推定演算を継続しており、走行抵
抗と道路勾配とが含まれる目標車速再設定前の外乱推定
値が初期化されないから、目標車速再設定後も外乱推定
値による目標駆動力ｙ４の補正が継続して行われる。し
たがって、目標車速Ｖsprの再設定時に車速のオーバー
シュートおよびアンダーシュートが抑制され、目標車速
Ｖsprがステップ状に大きく変化しても実車速Ｖspを目
標車速Ｖsprに速やかに収束させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は車両の速度を自動制
御する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】目標車速に対する実車速の応答性を特定
の規範モデルに一致させるモデルマッチング補償器を用
いて、目標車速と実車速とにより目標駆動力を演算する
とともに、外乱推定器により目標駆動力と実車速とによ
り走行抵抗や道路勾配などの車両走行にともなう外乱を
推定演算し、この外乱推定値により目標駆動力を補正す
るようにした車両用自動車速制御装置が知られている
（例えば、特開平０８−２０７６１９号公報参照）。こ
の装置はいわゆる二自由度制御系であり、目標車速に対
する実車速の応答性を補償するモデルマッチング補償器
と、外乱に対するロバスト性を補償する外乱推定器とが
別個に構成されている。

【０００３】また、上述したモデルマッチング補償器
を、フィードフォワード型補償器（位相進み補償器）と
フィードバック型補償器（比例フィードバック補償器）
とに分けて構成する自動車速制御装置も知られている
（例えば、特開２０００−０７１８０７号公報参照）。
この装置では、フィードバック補償器だけでモデルマッ
チング補償を行うと応答性と安定性の両立が困難な場合
があり、これを改善するために閉ループ系の安定性を悪
化させないフィードフォワード型補償器を併用してい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、モデル
マッチング補償器を用いた自動車速制御装置では、次の
ような問題がある。

【０００５】コーストスイッチにより目標車速を下げて
減速する操作を終了したとき、また、アクセラレートス
イッチにより目標車速を上げて増速する操作を終了した
とき、さらに、自動車速制御中に乗員がアクセルペダル
を踏んで手動で加速し、セットスイッチにより目標車速
の再設定操作をしたときには、現在の車速を目標車速に
強制的に再設定するので目標車速がステップ状に大きく
変化することがある。目標車速がステップ状に変化する
と、モデルマッチング補償器出力の目標駆動力が大きく
変化し、そのために車速のオーバーシュートまたはアン
ダーシュートが発生する。特に、上述した後者の自動車
速制御装置では、フィードフォワード補償器（位相進み
補償器）が過度に動作するため、大きな車速オーバーシ
ュートまたはアンダーシュートが発生する。

【０００６】図１は、コーストスイッチ操作終了時の従
来の自動車速制御装置の制御結果を示す。コーストスイ
ッチ操作終了時に、そのときの車速が目標車速に再設定
されて目標車速がステップ状に大きく変化し、車速のオ
ーバーシュートが発生している。また、図２は、自動車
速制御中に手動で加速してセットスイッチにより目標車
速を再設定したときの、従来の自動車速制御装置の制御
結果を示す。セットスイッチ操作時に、そのときの車速
が目標車速に再設定されて目標車速がステップ状に大き
く変化し、車速のオーバーシュートが発生している。

【０００７】本発明の目的は、目標車速再設定時の車速
のオーバーシュートおよびアンダーシュートを抑制する
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】一実施の形態の自動車速
制御を示す制御ブロック図６に対応づけて本発明を説明
すると、（１）請求項１の発明は、目標車速Ｖsprに対する実
車速Ｖspの応答性を規範モデルに一致させるモデルマッ
チング補償器を用いて、目標車速Ｖsprと実車速Ｖspと
により目標駆動力ｙ４を演算するとともに、外乱推定器
を用いて目標駆動力ｙ１と実車速Ｖspとにより走行抵抗
と道路勾配とが含まれる車両走行中の外乱を推定演算
し、この外乱推定値により目標駆動力ｙ４を補正する自
動車速制御装置に適用され、目標車速Ｖsprの再設定時
には外乱推定器による推定演算を継続しながらモデルマ
ッチング補償器を初期化することにより、上記目的を達
成する。（２）請求項２の自動車速制御装置は、目標車速Ｖsp
rの再設定時には、モデルマッチング補償器へ入力され
る目標車速Ｖsprと実車速Ｖspとにそれぞれオフセット
Ｖsp0を加え、目標車速Ｖsprと実車速Ｖspをともに０に
するようにしたものである。

【０００９】上述した課題を解決するための手段の項で
は、説明を分かりやすくするために一実施の形態の図を
用いたが、これにより本発明が一実施の形態に限定され
るものではない。

【００１０】

【発明の効果】（１）請求項１の発明によれば、目標
車速の再設定時には外乱推定器による推定演算を継続し
ながらモデルマッチング補償器を初期化するようにした
ので、目標車速の再設定直後に目標車速がステップ状に
大きく変化しても、モデルマッチング補償器出力、すな
わち目標車速と実車速とに基づいて演算される目標駆動
力が目標車速再設定直後にいったん０にリセットされ、
０から立ち上がる。一方、外乱推定器は目標車速再設定
前から設定後にかけて推定演算を継続しており、走行抵
抗と道路勾配とが含まれる目標車速再設定前の外乱推定
値が初期化されないから、目標車速再設定後も外乱推定
値による目標駆動力の補正が継続して行われる。したが
って、請求項１の発明によれば、目標車速の再設定時に
車速のオーバーシュートおよびアンダーシュートが抑制
され、目標車速がステップ状に大きく変化しても実車速
を目標車速に速やかに収束させることができる。（２）請求項２の発明によれば、目標車速の再設定時
には、モデルマッチング補償器へ入力される目標車速と
実車速とにそれぞれオフセットを加え、目標車速と実車
速をともに０にするようにしたので、モデルマッチング
補償器のフィルターをマイクロコンピューターのソフト
ウエア形態で実現することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】上述したように、従来の自動車速
制御装置では、コーストスイッチおよびアクセラレート
スイッチによる目標車速の変更操作終了時とセットスイ
ッチによる目標車速の再設定時に、目標車速がステップ
状に変化して車速のオーバーシュートが発生していた。
なお、コーストスイッチおよびアクセラレートスイッチ
による目標車速の変更も目標車速を再設定することにな
るから、以下ではこれらをセットスイッチによる目標車
速の再設定と合わせて単に「目標車速の再設定」と云う
ことにする。

【００１２】車速のオーバーシュートを防止するため
に、コーストスイッチ、アクセラレートスイッチおよび
セットスイッチによる目標車速の再設定時に、モデルマ
ッチング補償器および外乱推定器を初期化して再スター
トすることが考えられる。ところがそうすると、自動車
速制御中に外乱推定器で得られた走行抵抗や道路勾配な
どの外乱推定値も初期化されるので、登降坂中の目標車
速再設定時に目標車速への収束性が悪化してしまう。

【００１３】図３は、登り坂でのコーストスイッチ操作
終了時にモデルマッチング補償器と外乱推定器を初期化
した場合の車速制御結果を示す。コーストスイッチ操作
終了時に外乱推定器も初期化すると、特に登り坂の道路
勾配が含まれる大きな外乱推定値が初期化されるので、
道路勾配分の目標駆動力が不足することになり、コース
トスイッチ操作終了後に車速のアンダーシュートが発生
する。

【００１４】また、図４は、登り坂でのセットスイッチ
による目標車速再設定時にモデルマッチング補償器と外
乱推定器を初期化した場合の車速制御結果を示す。セッ
トスイッチによる目標車速再設定時に外乱推定器も初期
化すると、特に登り坂の道路勾配が含まれる大きな外乱
推定値が初期化されるので、道路勾配分の目標駆動力が
不足することになり、セットスイッチによる目標車速再
設定後に車速のアンダーシュートが発生する。

【００１５】そこで本願発明では、コーストスイッチ、
アクセラレートスイッチおよびセットスイッチによる目
標車速の再設定時に、モデルマッチング補償器だけを初
期化し、外乱推定器を初期化せずにその制御を継続させ
ることにする。以下、図５〜図１５により本願発明の一
実施の形態を説明する。

【００１６】図５は一実施の形態の構成を示す。メイン
スイッチ１は、車速制御コントローラー１０、変速機コ
ントローラー１１およびスロットルアクチュエーター１
２ａへ電源を供給して自動車速制御装置を作動させる電
源スイッチである。

【００１７】セットスイッチ２は、現在の車速を目標車
速に設定して自動車速制御を開始させるための操作スイ
ッチである。アクセラレートスイッチ３は設定されてい
る目標車速を上げるための操作スイッチであり、操作中
は目標車速が連続的に増加し、操作を止めるとそのとき
の車速が目標車速に再設定されて自動車速制御が再開さ
れる。コーストスイッチ４は設定されている目標車速を
下げるための操作スイッチであり、操作中は目標車速が
連続的に減少し、操作を止めるとそのときの車速が目標
車速に再設定されて自動車速制御が再開される。

【００１８】キャンセルスイッチ５は自動車速制御を解
除するためのスイッチである。ブレーキスイッチ６はブ
レーキペダル（不図示）を踏み込むと作動するスイッチ
であり、ブレーキスイッチ６の作動により自動車速制御
を解除する。

【００１９】車速センサー７は自動変速機１３の出力軸
に取り付けられる電磁ピックアップ式センサーであり、
変速機出力軸の回転速度に応じた車速パルス信号を発生
する。この車速パルス信号の所定時間当たりのパルス数
およびパルス周期に基づいて車両の走行速度Ｖspを検出
することができる。スロットルセンサー８はエンジン１
２のスロットルアクチュエーター１２ａに取り付けられ
るポテンショメーター型のセンサーであり、スロットル
バルブ開度Ｔwに応じた信号を出力する。クランク角セ
ンサー９はエンジン１２に取り付けられ、エンジン回転
速度Ｎeを検出する。

【００２０】車速制御コントローラー１０はマイクロコ
ンピューター１０ａや駆動回路１０ｂを備え、スイッチ
２〜６の操作状態およびセンサー７〜９により検出され
た車両状態に基づいて、実車速が目標車速に一致するよ
うに制御する。車速制御コントローラー１０は、変速機
コントローラー１１から「シフト位置情報」を入力し、
変速機コントローラー１１へ「車速制御中信号」および
「オーバードライブ（Ｏ／Ｄ）キャンセル要求信号」を
出力する。車速制御コントローラー１０の駆動回路１０
ｂはエンジン１２のスロットルアクチュエーター１２ａ
を駆動制御し、スロットルバルブ開度Ｔwを調節する。
変速機コントローラー１１は、自動車速制御中は車速制
御コントローラー１０からの変速指令にしたがって変速
機１３の変速制御を行う。

【００２１】図６は、一実施の形態の自動車速制御を示
す制御ブロック図である。この図により、実車速Ｖspを
目標車速Ｖsprに一致させるための目標駆動力ｙ４を演
算し、さらに目標駆動力ｙ４を走行抵抗や道路勾配など
の外乱推定値により補正して最終的な目標駆動力（以
下、最終目標駆動力と呼ぶ）ｙ１を演算する方法を説明
する。

【００２２】この演算は、線形制御手法であるモデルマ
ッチング手法と近似ゼロイング手法による車速フィード
バック補償器を用いて行なう。車速フィードバック補償
器に組み込まれる制御対象の車両モデル（数式化モデ
ル）を、最終目標駆動力ｙ１を操作量とし、車速Ｖspを
制御量としてモデル化することによって、相対的に応答
性の速いエンジンやトルクコンバータの過渡特性、およ
びトルクコンバータの非線形定常特性を省略することが
できる。そして、例えば図７に示すような予め計測され
たエンジン非線形定常特性データマップを用いて、車両
の駆動力が最終目標駆動力ｙ１に一致するようなスロッ
トルバルブ開度指令値Ｔwrを算出し、実際のスロットル
バルブ開度Ｔwをサーボコントロールすることによっ
て、エンジン１２の非線形定常特性を線形化することが
できる。

【００２３】図７において、実線は実験により得られた
エンジン非線形定常特性であり、破線は変化率を一部補
正してエンジントルクがスロットルバルブ開度に対応す
るように拡張した特性データマップである。なお、図７
はあるエンジン回転速度における特性データマップであ
り、エンジン回転速度ごとにこのような特性データマッ
プが用意され、マイクロコンピューター１０ａのＲＯＭ
に記憶される。

【００２４】最終目標駆動力ｙ１を入力とし、車速Ｖsp
を出力とする車両モデルは積分特性となり、車速フィー
ドバック補償器ではこの車両モデルの伝達特性をパルス
伝達関数Ｐ（ｚ^-1）とおくことができる。

【００２５】図６において、ｚは遅延演算子であり、ｚ
^-n（ｎ＝１，２，・・）を乗ずるとｎサンプリング周期
前の値となる。また、Ｃ１（ｚ^-1）、Ｃ２（ｚ^-1）は近
似ゼロイング手法による外乱推定器であり、外乱やモデ
ル化誤差による影響を抑制する。さらに、Ｃ３
（ｚ^-1）、Ｃ４（ｚ^-1）はモデルマッチング手法による
補償器であり、車速指令値Ｖsprを入力とし実車速Ｖsp
を出力とした場合の制御対象の応答特性を、予め定めた
一次遅れとむだ時間要素を持つ規範モデルＲ（ｚ^-1）の
特性に一致させる。この実施の形態では、Ｃ３（ｚ^-1）
を比例フィードバック補償器、Ｃ４（ｚ^-1）を位相進み
補償器（フィードフォワード補償器）とする。

【００２６】制御対象の伝達特性は、パワートレインの
遅れであるむだ時間を考慮する必要がある。最終目標駆
動力ｙ１を入力とし実車速Ｖspを出力とする制御対象の
パルス伝達関数Ｐ（ｚ^-1）は、積分要素Ｐ１（ｚ^-1）と
むだ時間要素Ｐ２（ｚ^-1）（＝ｚ^-n）の積で表わすこと
ができる。

【数１】Ｐ１（ｚ^-1）＝Ｔ・ｚ^-1／｛Ｍ・（１−ｚ^-1）｝，Ｐ２（ｚ^-1）＝ｚ^-n，Ｐ（ｚ^-1）＝Ｐ１（ｚ^-1）・Ｐ２（ｚ^-1）＝Ｔ・ｚ^-1・ｚ^-n／｛Ｍ・（１−ｚ^-1）ここで、Ｔはサンプリング周期（この実施形態では５０
msec）、Ｍは平均車重である。また、ｎは（むだ時間）
／Ｔであり、整数値に近似したものである。

【００２７】補償器Ｃ１（ｚ^-1）を時定数Ｔcの１次ロ
ーパスフィルターとすると、Ｃ１（ｚ^-1）は次式で表わ
される。

【数２】Ｃ１（ｚ^-1）＝（１−γ）・ｚ^-1／（１−γ・ｚ^-1）， γ＝ｅｘｐ（−Ｔ／Ｔc）さらに、補償器Ｃ２（ｚ^-1）はＣ１／Ｐ１として次式で
表わされる。

【数３】Ｃ２（ｚ^-1）＝Ｍ・（１−γ）・（１−ｚ^-1）
／｛Ｔ・（１−γ・ｚ^-1）｝

【００２８】なお、補償器Ｃ２は、むだ時間要素Ｐ２を
含まない車両モデルの逆系（１／Ｐ１）にローパスフィ
ルターＣ１をかけたものであり、この補償器Ｃ２に実車
速Ｖspを入力することによって実車速Ｖspに応じた駆動
力、すなわち走行抵抗や道路勾配などの外乱が含まれな
い実車速Ｖspのみに応じた駆動力を求めることができ
る。

【００２９】制御対象のむだ時間要素を無視して規範モ
デルＲ（ｚ^-1）を時定数Ｔbの１次ローパスフィルター
とし、中間規範モデルＦ（ｚ^-1）を時定数Ｔaの１次ロ
ーパスフィルターとすると、モデルマッチング補償器Ｃ
３（ｚ^-1）およびＣ４（ｚ^-1）は次式で表される。

【数４】Ｃ３（ｚ^-1）＝Ｍ・（１−α）／Ｔ＝Ｋ， α＝ｅｘｐ（−Ｔ／Ｔa），Ｃ４（ｚ^-1）＝Ｒ（ｚ^-1）／Ｆ（ｚ^-1）＝（１−β）・（１−α・ｚ^-1）／｛（１−α）・（１
−β・ｚ ^-1）｝ β＝ｅｘｐ（−Ｔ／Ｔb）

【００３０】次に、実車速Ｖspを目標車速Ｖsprに一致
させるための最終目標駆動力ｙ１の演算を、漸化式によ
り示す。なお、変数ｙ(k-1)は変数ｙ(k)の一サンプリン
グ周期前の値である。

【００３１】モデルマッチング補償器の入力ｙ７とｙ８
はそれぞれ、目標車速Ｖsprと実車速Ｖspをオフセット
するための基準値Ｖsp0を用いて次式で表される。

【数５】ｙ７(k)＝Ｖspr(k)−Ｖsp0，ｙ８(k)＝Ｖsp(k)−Ｖsp0 また、位相進み補償器Ｃ４（ｚ^-1）の出力ｙ６は次式に
より演算される。

【数６】ｙ６(k)＝β・ｙ６(k-1)＋（１−β）・ｙ７
(k)／（１−α）−α（１−β）・ｙ７(k-1)／（１−
α）， α＝ｅｘｐ（−Ｔ／Ｔa），β＝ｅｘｐ（−Ｔ／Ｔb）さらに、比例フィードバック補償器Ｃ３（ｚ^-1）の出
力、すなわち目標駆動力ｙ４(k)は次式により求められ
る。

【数７】ｙ４(k)＝Ｋ・｛ｙ６(k)−ｙ８(k)｝

【００３２】一方、外乱推定器では、リミッターにより
最終目標駆動力ｙ１(k)を最大駆動力Ｆmaxと最小駆動力
Ｆminに制限して駆動力ｙ５(k)を求める。図８に示すよ
うなスロットルバルブ全開時および全閉時のエンジン回
転速度Ｎeに対するエンジントルクＴeのデータを用い
て、最大エンジントルクＴemaxと最小エンジントルクＴ
eminを求める。さらに、次式により最大駆動力Ｆmaxと
最小駆動力Ｆminを求める。

【数８】Ｆmax＝（Ｔemax・Ｇm・Ｇf）／Ｒt，Ｆmin＝（Ｔemin・Ｇm・Ｇf）／Ｒt ここで、Ｇmは変速機１３のギア比、Ｇfはファイナルギ
ア比、Ｒtはタイヤの有効半径である。そして、最終目
標駆動力ｙ１(k)を、最大駆動力Ｆmaxと最小駆動力Ｆmi
nで制限して駆動力ｙ５(k)を求める。

【数９】ｙ１(k)≧Ｆmaxの場合は、ｙ５(k)＝Ｆmax，ｙ１(k)≦Ｆminの場合は、ｙ５(k)＝Ｆmin，Ｆmin＜ｙ１(k)＜Ｆmaxの場合は、ｙ５(k)＝ｙ１(k)

【００３３】補償器Ｃ１（ｚ^-1）は１次ローパスフィル
ターであるから、駆動力ｙ２(k)はリミッター処理後の
駆動力ｙ５(k)をローパスフィルター処理した駆動力で
ある。

【数１０】ｙ２(k)＝γ・ｙ２(k-1)＋（１−γ）・ｙ５(k-1)， γ＝ｅｘｐ（−Ｔ／Ｔc）この駆動力ｙ２(k)にむだ時間要素ｚ^-nを乗じた駆動力
ｙ２(k-n)は駆動力ｙ２(k)のｎサンプリング周期前の値
であり、パワートレインの遅れ（むだ時間）を考慮した
パワートレインの現在の駆動力と見なすことができる。

【００３４】これに対し駆動力ｙ３(k)は実車速Ｖspに
応じた駆動力、すなわち走行抵抗などの外乱が含まれな
い実車速Ｖspのみに応じた現在の駆動力である。

【数１１】ｙ３(k)＝γ・ｙ３(k-1)＋Ｍ・（１−γ）・
Ｖsp(k)／Ｔ−Ｍ・（１−γ）・Ｖsp(k-1)／Ｔ， γ＝ｅｘｐ（−Ｔ／Ｔc）

【００３５】したがって、走行抵抗などの外乱が含まれ
ない駆動力ｙ３(k)からパワートレインの駆動力ｙ２(k-
n)を減じた値｛ｙ３(k)−ｙ２(k-n)｝は、走行抵抗や道
路勾配などの外乱分に相当することになり、これを外乱
推定値とする。

【００３６】最後に、モデルマッチング補償器から出力
される目標駆動力ｙ４(k)から外乱推定値｛ｙ３(k)−ｙ
２(k-n)｝を減じて補正し、最終目標駆動力ｙ１(k)を求
める。

【数１２】ｙ１(k)＝ｙ４(k)−｛ｙ３(k)−ｙ２(k-n)｝

【００３７】図９は自動車速制御プログラムを示すフロ
ーチャートである。また、図１０はアクセラレート処理
ルーチンを示すフローチャート、図１１はコースト処理
ルーチンを示すフローチャートである。これらのフロー
チャートにより、一実施の形態の動作を説明する。

【００３８】車速制御コントローラー１０のマイクロコ
ンピューター１０ａは、所定時間（例えば５０msec）ご
とに図９に示す自動車速制御プログラムを実行する。ス
テップ１において、車速センサー７により車速Ｖspを、
クランク角センサー９によりエンジン回転速度Ｎeを、
スロットルセンサー８によりスロットルバルブ開度Ｔw
をそれぞれ検出する。ステップ２ではキャンセルスイッ
チ５およびブレーキスイッチ６により自動車速制御を解
除する操作がなされたかどうかを確認し、解除操作がな
された場合はステップ１３へ進み、そうでなければステ
ップ３へ進む。自動車速制御の解除操作がなされていな
い場合は、ステップ３でセットスイッチ２により目標車
速の設定と自動車速制御の開始操作がなされたかどうか
を確認する。目標車速の設定と自動車速制御の開始操作
がなされた場合はステップ４へ進み、そうでなければス
テップ７へ進む。

【００３９】目標車速の設定と自動車速制御の開始操作
がなされた場合は、ステップ４において、ステップ１で
検出した現在の車速Ｖspを目標車速Ｖsprに設定し、続
くステップ５で自動車速制御中フラグをセットする。

【００４０】ステップ６において、モデルマッチング補
償器を初期化する。具体的には、位相進みフィードフォ
ワード補償器Ｃ４（ｚ^-1）が保持している１サンプリン
グ周期前の入力ｙ７(k-1)と出力ｙ６(k-1)を、ともに初
期値０にリセットする。同時に、位相進み補償器Ｃ４
（ｚ^-1）の入力である現在の目標車速Ｖspr(k)と、比例
フィードバック補償器Ｃ３（ｚ^-1）の入力である現在の
車速Ｖsp(k)とをオフセットするために、基準値Ｖsp0に
現在の車速Ｖsp(k)を設定する。これにより、数式５か
ら明らかなようにｙ７(k)とｙ８(k)をともに初期値０に
リセットすることができる。

【００４１】この結果、比例フィードバック補償器Ｃ３
（ｚ^-1）の入力ｙ６とｙ８が同時に０にリセットされる
ので、比例ゲインＫのみから構成されるフィードバック
補償器Ｃ３（ｚ^-1）の出力ｙ４も０となる。つまり、こ
の実施の形態では、セットスイッチ２による目標車速の
再設定時に外乱推定器による推定演算を継続しながらモ
デルマッチング補償器を初期化する。以上でセットスイ
ッチ２による目標車速の設定または再設定時の自動車速
制御を終了する。

【００４２】自動車速制御の解除操作がなく、また自動
車速制御の設定操作もない場合は、ステップ７で自動車
速制御フラグがセット（ＯＮ）されているかどうかを確
認し、セットされている場合はステップ８へ進み、セッ
トされていない場合はステップ１４へ進む。自動車速制
御フラグがセットされており、自動車速制御中の場合
は、ステップ８で図１０に示すアクセラレート処理ルー
チンを実行し、アクセラレートスイッチ３が操作されて
いる間、目標車速Ｖsprを増加する。このアクセラレー
ト処理については後述する。続くステップ９では図１１
に示すコースト処理ルーチンを実行し、コーストスイッ
チ４が操作されている間、目標車速Ｖsprを低減する。
このコースト処理ついては後述する。

【００４３】ステップ１０において、上述した演算方法
により実車速Ｖspを目標車速Ｖsprに一致させるための
最終目標駆動力ｙ１(k)を演算する。続くステップ１１
では最終目標駆動力ｙ１(k)に基づいて次式により目標
エンジントルクＴerを演算する。

【数１３】Ｔer＝ｙ１(k)・Ｒt／（Ｇm・Ｇf）上述したように、Ｇmは変速機１３のギア比、Ｇfはファ
イナルギア比、Ｒtはタイヤの有効半径である。

【００４４】ステップ１２で、予めマイクロコンピュー
ター１０ａのＲＯＭに記憶されたエンジン非線形定常特
性データマップ（例えば図７参照）を用いて、現在のエ
ンジン回転速度Ｎeと上記目標エンジントルクＴerに対
応する目標スロットルバルブ開度Ｔwrを表引き演算す
る。

【００４５】一方、自動車速制御の解除操作が行われた
場合は、ステップ１３で自動車速制御中フラグをクリア
し、続くステップ１４でモデルマッチング補償器、外乱
推定器などの車速制御に関わるすべての変数を初期値に
リセットする。

【００４６】次に、図１０に示すアクセラレート処理ル
ーチンにより、目標車速の増加処理を説明する。ステッ
プ２１において、アクセラレートスイッチ３により目標
車速Ｖsprを増加させる操作（以下、増速操作と呼ぶ）
がなされているかどうかを確認し、増速操作がなされて
いるときはステップ２６へ進み、そうでなければステッ
プ２２へ進む。

【００４７】増速操作がなされているときは、ステップ
２６でアクセラレート制御中フラグをセットし、続くス
テップ２７で目標車速Ｖsprに所定値ΔＶを加算して処
理を終了する。したがって、アクセラレートスイッチ３
が操作されているときは、図９に示す自動車速制御プロ
グラムの実行間隔５０msecごとに目標車速ＶsprがΔＶ
ずつ上がることになる。

【００４８】増速操作がなされていないときは、ステッ
プ２２でアクセラレート制御中フラグがセットされてい
るかどうかを確認し、セットされているときはステップ
２３へ進み、セットされていなければアクセラレート処
理を終了する。

【００４９】アクセラレートスイッチ３がオフ（解放）
され、かつアクセラレート制御中フラグがセットされて
いるときは、目標車速Ｖsprの増加操作が終了した直後
である。したがって、ステップ２３で、まず目標車速Ｖ
sprに図９のステップ１で検出した現在の車速Ｖspを設
定し、続くステップ２４でアクセラレート制御中フラグ
をクリアする。

【００５０】目標車速Ｖsprを増加するためのアクセラ
レートスイッチ操作が終了したときに、目標車速Ｖspr
に現在の車速Ｖspを設定した後、ステップ２５でモデル
マッチング補償器を初期化する。具体的には、位相進み
フィードフォワード補償器Ｃ４（ｚ^-1）が保持している
１サンプリング周期前の入力ｙ７(k-1)と出力ｙ６(k-1)
を、ともに初期値０にリセットする。同時に、位相進み
補償器Ｃ４（ｚ^-1）の入力である現在の目標車速Ｖspr
(k)と、比例フィードバック補償器Ｃ３（ｚ^-1）の入力
である現在の車速Ｖsp(k)とをオフセットするために、
基準値Ｖsp0に現在の車速Ｖsp(k)を設定する。これによ
り、数式５から明らかなようにｙ７(k)とｙ８(k)をとも
に初期値０にリセットすることができる。

【００５１】この結果、比例フィードバック補償器Ｃ３
（ｚ^-1）の入力ｙ６とｙ８が同時に０にリセットされる
ので、比例ゲインＫのみから構成されるフィードバック
補償器Ｃ３（ｚ^-1）の出力ｙ４も０となる。つまり、こ
の一実施の形態では、アクセラレートスイッチ３による
目標車速の再設定時に外乱推定器による推定演算を継続
しながらモデルマッチング補償器を初期化する。以上で
アクセラレート処理を終了する。

【００５２】次に、図１１に示すコースト処理ルーチン
により、目標車速Ｖsprの低減処理を説明する。ステッ
プ３１において、コーストスイッチ４により目標車速Ｖ
sprの低減操作（以下、減速操作と呼ぶ）がなされてい
るかどうかを確認し、減速操作がなされているときはス
テップ３６へ進み、そうでなければステップ３２へ進
む。

【００５３】減速操作がなされているときは、ステップ
３６でコースト制御中フラグをセットし、続くステップ
３７で目標車速Ｖsprから所定値ΔＶを減算して処理を
終了する。したがって、コーストスイッチ４が操作され
ているときは、図９に示す自動車速制御プログラムの実
行間隔５０msecごとに目標車速ＶsprがΔＶずつ下がる
ことになる。

【００５４】減速操作がなされていないときは、ステッ
プ３２でコースト制御中フラグがセットされているかど
うかを確認し、セットされているときはステップ３３へ
進み、セットされていなければコースト処理を終了す
る。

【００５５】コーストスイッチ４がオフ（解放）され、
かつコースト制御中フラグがセットされているときは、
目標車速Ｖsprの低減操作が終了した直後である。した
がって、ステップ３３で、まず目標車速Ｖsprに図９の
ステップ１で検出した現在の車速Ｖspを設定し、続くス
テップ３４でコースト制御中フラグをクリアする。

【００５６】目標車速Ｖsprを低減するためのコースト
スイッチ操作が終了したときに、目標車速Ｖsprに現在
の車速Ｖspを設定した後、ステップ３５でモデルマッチ
ング補償器を初期化する。具体的には、位相進みフィー
ドフォワード補償器Ｃ４（ｚ ^-1）が保持している１サン
プリング周期前の入力ｙ７(k-1)と出力ｙ６(k-1)を、と
もに初期値０にリセットする。同時に、位相進み補償器
Ｃ４（ｚ^-1）の入力である現在の目標車速Ｖspr(k)と、
比例フィードバック補償器Ｃ３（ｚ^-1）の入力である現
在の車速Ｖsp(k)とをオフセットするために、基準値Ｖs
p0に現在の車速Ｖsp(k)を設定する。これにより、数式
５から明らかなようにｙ７(k)とｙ８(k)をともに初期値
０にリセットすることができる。

【００５７】この結果、比例フィードバック補償器Ｃ３
（ｚ^-1）の入力ｙ６とｙ８が同時に０にリセットされる
ので、比例ゲインＫのみから構成されるフィードバック
補償器Ｃ３（ｚ^-1）の出力ｙ４も０となる。つまり、こ
の一実施の形態では、コーストスイッチ４による目標車
速の再設定時に外乱推定器による推定演算を継続しなが
らモデルマッチング補償器を初期化する。以上でコース
ト処理を終了する。

【００５８】図１２は、上述した一実施の形態による平
坦路でのコーストスイッチ操作（減速操作）終了時の自
動車速制御結果を示す図であり、図１に示す従来の装置
の制御結果に対応するものである。目標車速Ｖsprを低
減するためのコーストスイッチ操作中に、エンジンブレ
ーキ力が飽和して目標車速Ｖsprと実車速Ｖspとの差が
拡大した状態で、運転者がコーストスイッチ操作を終了
すると、目標車速Ｖsprが実車速Ｖspまで大きくステッ
プ状に変化する。このため、従来の装置では図１に示す
ようにコーストスイッチ操作終了直後に車速のオーバー
シュートが発生する。

【００５９】上述した一実施の形態によれば、図１１の
ステップ３５の処理を行って車速のオーバーシュートを
防止する。つまり、コーストスイッチ４による目標車速
の再設定時に外乱推定器による推定演算を継続しながら
モデルマッチング補償器を初期化するので、スイッチ操
作終了直後に目標車速Ｖsprが大きくステップ状に変化
しても、モデルマッチング補償器の出力、すなわち目標
駆動力ｙ４が０から立ち上がる。したがって、この一実
施の形態では図１に示すような車速のオーバーシュート
は発生せず、わずかな車速アンダーシュートがあっても
実車速Ｖspが目標車速Ｖsprに速やかに収束する。

【００６０】図１３は、上述した一実施の形態による平
坦路でのセットスイッチによる目標車速の再設定操作時
の自動車速制御結果を示す図であり、図２に示す従来の
装置の制御結果に対応するものである。自動車速制御中
に運転者が一時的にアクセルペダルを踏んで加速した場
合に、実車速Ｖspが目標車速Ｖsprを大きく上まわるこ
とがある。この状態で運転者がセットスイッチ２を操作
して目標車速Ｖsprの再設定を行うと、目標車速Ｖsprが
実車速Ｖspまで大きくステップ状に変化するため、従来
の装置では図２に示すようにセットスイッチ操作直後に
車速のオーバーシュートが発生する。

【００６１】上述した一実施の形態によれば、図９のス
テップ６の処理を行って車速のオーバーシュートを防止
する。つまり、セットスイッチ２による目標車速の再設
定時に外乱推定器による推定演算を継続しながらモデル
マッチング補償器を初期化するので、スイッチ操作終了
直後に目標車速Ｖsprが大きくステップ状に変化して
も、モデルマッチング補償器の出力、すなわち目標駆動
力ｙ４が０から立ち上がる。したがって、この一実施の
形態では図２に示すような車速のオーバーシュートは発
生せず、わずかな車速アンダーシュートがあっても実車
速Ｖspが目標車速Ｖsprに速やかに収束する。

【００６２】図１４は、上述した一実施の形態による登
り坂でのコーストスイッチ操作終了時の自動車速制御結
果を示す図であり、図３に示すコーストスイッチ操作終
了時にモデルマッチング補償器と外乱推定器とをともに
初期化した場合の車速制御結果に対応するものである。
コーストスイッチ操作終了時にモデルマッチング補償器
と外乱推定器とをともに初期化すると、登り坂の道路勾
配が含まれる大きな外乱推定値も初期化されるので、図
３に示すようにコーストスイッチ操作終了後に大きな車
速アンダーシュートが発生する。この一実施の形態によ
れば、コーストスイッチ操作終了時にモデルマッチング
補償器のみを初期化し、外乱推定器は初期化しないの
で、登り坂の道路勾配が含まれる外乱推定値が失われ
ず、図１４に示すようにコーストスイッチ操作終了後に
大きな車速アンダーシュートは発生せず、わずかなアン
ダーシュートがあるが実車速Ｖspが目標車速Ｖsprに速
やかに収束する。

【００６３】図１５は、上述した一実施の形態による登
り坂でのセットスイッチによる目標車速の再設定時の自
動車速制御結果を示す図であり、図４に示すセットスイ
ッチによる目標車速の再設定時にモデルマッチング補償
器と外乱推定器とをともに初期化した場合の車速制御結
果に対応するものである。セットスイッチによる目標車
速の再設定時にモデルマッチング補償器と外乱推定器と
をともに初期化すると、登り坂の道路勾配が含まれる大
きな外乱推定値も初期化されるので、図４に示すように
セットスイッチによる目標車速の再設定時に大きな車速
アンダーシュートが発生する。この一実施の形態によれ
ば、セットスイッチによる目標車速の再設定時にモデル
マッチング補償器のみを初期化し、外乱推定器は初期化
しないので、登り坂の道路勾配が含まれる外乱推定値が
失われず、図１５に示すようにセットスイッチによる目
標車速の再設定時に大きな車速アンダーシュートは発生
せず、わずかなアンダーシュートがあるが実車速Ｖspが
目標車速Ｖsprに速やかに収束する。

【００６４】なお、アクセラレートスイッチ操作終了時
の制御結果については図示と説明を省略するが、上述し
たコーストスイッチ操作終了時と同様に、大きな車速の
オーバーシュート、アンダーシュートが発生せず、実車
速Ｖspが目標車速Ｖsprに速やかに収束する。

【００６５】上述した一実施の形態では、目標車速の再
設定時にモデルマッチング補償器へ入力される目標車速
Ｖsprと実車速ＶspにそれぞれオフセットＶsp0を加え、
目標車速Ｖsprと実車速Ｖspをともに０にするようにし
たので、モデルマッチング補償器のフィルターをマイク
ロコンピューターのソフトウエア形態で実現することが
できる。

【００６６】上述した一実施の形態ではフィードフォワ
ード補償器とフィードバック補償器とを有するモデルマ
ッチング補償器を例に上げて説明したが、フィードバッ
ク補償器のみを有するモデルマッチング補償器を備えた
自動車速制御装置に対しても本発明を適用することがで
き、上述したと同様な効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の自動車速制御装置によるコーストスイ
ッチ操作終了時の車速制御結果を示す図である。

【図２】従来の自動車速制御装置による一時加速中の
セットスイッチ操作時の車速制御結果を示す図である。

【図３】登り坂でのコーストスイッチ操作終了時にモ
デルマッチング補償器と外乱推定器とをともに初期化し
た場合の車速制御結果を示す図である。

【図４】登り坂でのセットスイッチによる目標車速の
再設定時にモデルマッチング補償器と外乱推定器とをと
もに初期化した場合の車速制御結果を示す図である。

【図５】一実施の形態の構成を示す図である。

【図６】一実施の形態の自動車速制御を示す制御ブロ
ック図である。

【図７】エンジン非線形定常特性データマップを示す
図である。

【図８】スロットルバルブ全開時および全閉時のエン
ジン回転速度に対するエンジントルクのデータを示す図
である。

【図９】一実施の形態の自動車速制御を示すフローチ
ャートである。

【図１０】一実施の形態のアクセラレート処理ルーチ
ンを示すフローチャートである。

【図１１】一実施の形態のコースト処理ルーチンを示
すフローチャートである。

【図１２】一実施の形態の平坦路でのコーストスイッ
チ操作終了時の車速制御結果を示す図である。

【図１３】一実施の形態の平坦路での一時加速中のセ
ットスイッチ操作時の車速制御結果を示す図である。

【図１４】一実施の形態の登り坂でのコーストスイッ
チ操作終了時の車速制御結果を示す図である。

【図１５】一実施の形態の登り坂での一時加速中のセ
ットスイッチ操作時の車速制御結果を示す図である。

【符号の説明】

１メインスイッチ２セットスイッチ３アクセラレートスイッチ４コーストスイッチ５キャンセルスイッチ６ブレーキスイッチ７車速センサー８スロットルセンサー９クランク角センサー１０車速制御コントローラー１０ａマイクロコンピューター１０ｂ駆動回路１１変速機コントローラー１２エンジン１２ａスロットルアクチュエーター１３変速機

フロントページの続きＦターム(参考） 3D044 AA03 AA04 AA45 AC01 AC03 AC05 AC26 AC57 AE01 AE04 AE21 AE27 3G093 AA05 BA15 BA23 DA01 DA06 DA07 DB00 DB05 DB18 EA09 EB03 FA00 FA04 FA10 FA11 FB00 5H004 GA03 GA12 GB12 HA08 HB08 JA02 JB22 KA54 KB03 KB24 KB30 KC34 KD70 MA12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】目標車速に対する実車速の応答性を規範モ
デルに一致させるモデルマッチング補償器を用いて、目
標車速と実車速とにより目標駆動力を演算するととも
に、外乱推定器を用いて目標駆動力と実車速とにより走
行抵抗と道路勾配とが含まれる車両走行中の外乱を推定
演算し、この外乱推定値により目標駆動力を補正する自
動車速制御装置において、目標車速の再設定時には前記外乱推定器による推定演算
を継続しながら前記モデルマッチング補償器を初期化す
ることを特徴とする自動車速制御装置。
【請求項２】請求項１に記載の自動車速制御装置におい
て、目標車速の再設定時には、前記モデルマッチング補償器
へ入力される目標車速と実車速とにそれぞれオフセット
を加え、目標車速と実車速をともに０にすることを特徴
とする自動車速制御装置。