JP2003165431A - 車体スリップ角推定方法 - Google Patents
車体スリップ角推定方法Info
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- JP2003165431A JP2003165431A JP2001366984A JP2001366984A JP2003165431A JP 2003165431 A JP2003165431 A JP 2003165431A JP 2001366984 A JP2001366984 A JP 2001366984A JP 2001366984 A JP2001366984 A JP 2001366984A JP 2003165431 A JP2003165431 A JP 2003165431A
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- Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
- Regulating Braking Force (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡便で信頼性の高い車体スリップ角推定方法
を提供する。 【解決手段】 定常状態でのヨーモーメントの釣り合い
式に基づいて、操舵角度、車速、ヨーレイト及び横加速
度から車体スリップ角を推定するオブザーバを構成す
る。 【効果】 ヨーモーメントの釣り合い式に基づくものと
することにより、路面μの変化の影響を受けずに済む。
また、オブザーバ中のタイヤ特性を表す項を非線形関数
とすることにより、現実に即した精密な制御が可能とな
る。
を提供する。 【解決手段】 定常状態でのヨーモーメントの釣り合い
式に基づいて、操舵角度、車速、ヨーレイト及び横加速
度から車体スリップ角を推定するオブザーバを構成す
る。 【効果】 ヨーモーメントの釣り合い式に基づくものと
することにより、路面μの変化の影響を受けずに済む。
また、オブザーバ中のタイヤ特性を表す項を非線形関数
とすることにより、現実に即した精密な制御が可能とな
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車体スリップ角推
定方法に関し、特に路面μの変化に影響され難い車体ス
リップ角推定方法に関するものである。
定方法に関し、特に路面μの変化に影響され難い車体ス
リップ角推定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、限界領域における車両運動性能の
向上を企図した制御則が種々提案されているが、車両の
運動状態量として車体スリップ角を用いるものがある。
車体スリップ角は、光学式測定装置を用いて直接測定可
能ではあるが、車体スリップ角測定装置は量産車に搭載
可能なほどに実用化されてはいないので、既存のセンサ
によって比較的容易に得られるヨーレイトや横加速度な
どの検出値に基づいて、車体スリップ角を推定すること
が一般的となっている。
向上を企図した制御則が種々提案されているが、車両の
運動状態量として車体スリップ角を用いるものがある。
車体スリップ角は、光学式測定装置を用いて直接測定可
能ではあるが、車体スリップ角測定装置は量産車に搭載
可能なほどに実用化されてはいないので、既存のセンサ
によって比較的容易に得られるヨーレイトや横加速度な
どの検出値に基づいて、車体スリップ角を推定すること
が一般的となっている。
【０００３】車体スリップ角について次の式が成立す
る。
る。
【数１】
但し、βは車体スリップ角、Ｖは車速、ｙは横方向変
位、γはヨーレイトである。そこで、βの微分値を積分
することによりβを推定することができるが、センサの
僅かな零点オフセットやドリフトが数値積分によって蓄
積されるため、ごく短時間でないと車体スリップ角の推
定値が発散してしまうなど、使用条件が限定的であっ
た。
位、γはヨーレイトである。そこで、βの微分値を積分
することによりβを推定することができるが、センサの
僅かな零点オフセットやドリフトが数値積分によって蓄
積されるため、ごく短時間でないと車体スリップ角の推
定値が発散してしまうなど、使用条件が限定的であっ
た。
【０００４】また車両モデルを用いる方法は、上記のよ
うな欠点はないが、横力の釣り合いホをベースとしてい
ることから、路面μの変化に大きく影響されるために路
面μの推定ロジックを併用する必要があり、システムが
複雑化して製造コストも高価になりがちであった。更
に、車両モデルを用いる方法を適応推定法に拡張した
り、ニューラルネットワークを用いたりする方法も提案
されているが、やはりシステムが複雑化して製造コスト
も高価になりがちであり、推定則の安定性にも問題が残
る。
うな欠点はないが、横力の釣り合いホをベースとしてい
ることから、路面μの変化に大きく影響されるために路
面μの推定ロジックを併用する必要があり、システムが
複雑化して製造コストも高価になりがちであった。更
に、車両モデルを用いる方法を適応推定法に拡張した
り、ニューラルネットワークを用いたりする方法も提案
されているが、やはりシステムが複雑化して製造コスト
も高価になりがちであり、推定則の安定性にも問題が残
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来技術の問題点を解消すべく案出されたものであり、
その主な目的は、簡便で信頼性の高い車体スリップ角推
定方法を提供することにある。
従来技術の問題点を解消すべく案出されたものであり、
その主な目的は、簡便で信頼性の高い車体スリップ角推
定方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このような目的を果たす
ために、本発明によれば、定常状態でのヨーモーメント
の釣り合い式に基づいて、操舵角度、車速、ヨーレイト
及び横加速度から車体スリップ角を推定するオブザーバ
を構成したことを特徴とする車体スリップ角推定方法が
提供される。
ために、本発明によれば、定常状態でのヨーモーメント
の釣り合い式に基づいて、操舵角度、車速、ヨーレイト
及び横加速度から車体スリップ角を推定するオブザーバ
を構成したことを特徴とする車体スリップ角推定方法が
提供される。
【０００７】ヨーモーメントの釣り合い式に基づくもの
とすることにより、路面μの変化の影響を受けずに済
む。また、オブザーバ中のタイヤ特性を表す項を非線形
関数とすることにより、現実に即した精密な制御が可能
となる。
とすることにより、路面μの変化の影響を受けずに済
む。また、オブザーバ中のタイヤ特性を表す項を非線形
関数とすることにより、現実に即した精密な制御が可能
となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下に添付の図面を参照して本発
明について詳細に説明する。
明について詳細に説明する。
【０００９】図１は、本発明が対象とする２輪モデルを
示している。このような２輪モデルにおいて、定常円旋
回中のヨーモーメントの釣り合いは、重心点から前輪中
心までの距離をＬ１、重心点から後輪中心までの距離を
Ｌ２、前輪横力をＹ１、後輪横力をＹ２とすると、次式
で表される。
示している。このような２輪モデルにおいて、定常円旋
回中のヨーモーメントの釣り合いは、重心点から前輪中
心までの距離をＬ１、重心点から後輪中心までの距離を
Ｌ２、前輪横力をＹ１、後輪横力をＹ２とすると、次式
で表される。
【００１０】
０＝２Ｌ１・Ｙ１−２Ｌ２・Ｙ２ …（１）
式（１）において、路面μが変化すると前後のタイヤ横
力Ｙ１、Ｙ２も同じ比率で変化するので、前後輪が同一
μの路面上にある限りは、路面μが変化しても式（１）
は成立する。
力Ｙ１、Ｙ２も同じ比率で変化するので、前後輪が同一
μの路面上にある限りは、路面μが変化しても式（１）
は成立する。
【００１１】前後のタイヤ横力Ｙ１、Ｙ２は、車体スリ
ップ角をβ、ヨーレイトをγ、車速をＶ、前輪舵角をδ
１とすると、前後のタイヤスリップ角α１、α２及び等
価コーナリングパワーＫ１、Ｋ２（線形の場合）より、 α１＝β＋γ・Ｌ１／Ｖ−δ１ α２＝β−γ・Ｌ２／Ｖ なので、次式で表される。
ップ角をβ、ヨーレイトをγ、車速をＶ、前輪舵角をδ
１とすると、前後のタイヤスリップ角α１、α２及び等
価コーナリングパワーＫ１、Ｋ２（線形の場合）より、 α１＝β＋γ・Ｌ１／Ｖ−δ１ α２＝β−γ・Ｌ２／Ｖ なので、次式で表される。
【００１２】
Ｙ１＝−Ｋ１（β＋γ・Ｌ１／Ｖ−δ１） …（２）
Ｙ２＝−Ｋ２（β−γ・Ｌ２／Ｖ） …（３）
式（１）、（２）、（３）より、
（Ｌ１・Ｋ１−Ｌ２・Ｋ２）Ｖ・β(0)＝Ｌ１・Ｋ１・
δ１(0)−（Ｌ１ ２・Ｋ１＋Ｌ２ ２・Ｋ２）γ(0) となり、 β(0)＝δ１(0)・（Ｌ１・Ｋ１）／（Ｌ１・Ｋ１−Ｌ２・Ｋ２） −（１／Ｖ）・γ(0)・（Ｌ１ ２・Ｋ１＋Ｌ２ ２・Ｋ２）／（Ｌ１・Ｋ１− Ｌ２・Ｋ２） …（４） が成立する。ここで(0)は定常値を表すものとする。
δ１(0)−（Ｌ１ ２・Ｋ１＋Ｌ２ ２・Ｋ２）γ(0) となり、 β(0)＝δ１(0)・（Ｌ１・Ｋ１）／（Ｌ１・Ｋ１−Ｌ２・Ｋ２） −（１／Ｖ）・γ(0)・（Ｌ１ ２・Ｋ１＋Ｌ２ ２・Ｋ２）／（Ｌ１・Ｋ１− Ｌ２・Ｋ２） …（４） が成立する。ここで(0)は定常値を表すものとする。
【００１３】従って、定常状態において式（４）が成り
立つオブザーバを構成すれば、路面μの変化に影響され
ないβ(0)の推定値が得られる。
立つオブザーバを構成すれば、路面μの変化に影響され
ないβ(0)の推定値が得られる。
【００１４】次に車両の２輪モデルのオブザーバについ
て考える。但し、観測値は、車体スリップ角βの微分値
とヨーレイトγとする。なお、車体スリップ角βの微分
値は、横加速度とヨーレイトγと車速Ｖとから容易に求
めることができる。
て考える。但し、観測値は、車体スリップ角βの微分値
とヨーレイトγとする。なお、車体スリップ角βの微分
値は、横加速度とヨーレイトγと車速Ｖとから容易に求
めることができる。
【数２】
２輪モデルは次式のように表される。
【数３】
但し、
【数４】
ｍは車両の質量、ＩＺは車両の慣性２次モーメントであ
る。式（６）に対し
る。式（６）に対し
【数５】
をｘの推定値とするオブザーバを構成すると、
【００１５】
【数６】
（ｉ）Ａ−ＥＣ＝Ｄ
（ｉｉ）Ｊ＝Ｂ−ＥＣ１
（ｉｉｉ）Ｄが安定
である。
【００１６】ここで、式（４）を式（７）の形となるよ
うに変形すると、
うに変形すると、
【数７】
【００１７】但し、λ１、λ２は任意の値とする。一
方、式（７）の定常状態の式は、
方、式（７）の定常状態の式は、
【数８】
を考慮すると、
【数９】
【００１８】Ｄ−１が存在すれば上式は、
【数１０】
【００１９】となる。式（８）と式（１０）とを比較す
れば、
れば、
【数１１】
【００２０】となれば良い。オブザーバ条件（ｉｉ）に
式（１１）を代入すると、
式（１１）を代入すると、
【数１２】
【００２１】より、λ２≠０の時は、次式が求まる。
【数１３】
【００２２】式（１１）、（１２）、（１３）をオブザ
ーバの条件（ｉｉ）に代入すると、任意のλ１、λ
２（≠０）に対して成り立つ。
ーバの条件（ｉｉ）に代入すると、任意のλ１、λ
２（≠０）に対して成り立つ。
【００２３】次に最後のオブザーバの条件（ｉｉｉ）を
検証する。行列Ｄが安定である必要十分条件は、ａ２１
／λ２＞０且つａ２１・λ１／λ２＜０なので、ａ２１
＝−２（Ｌ１・Ｋ１−Ｌ２・Ｋ２）／ＩＺ＞０の時、λ
１＜０、λ２＜０であれば、Ｄは安定となる。従って、
式（７）のオブザーバは、次式のように表される。
検証する。行列Ｄが安定である必要十分条件は、ａ２１
／λ２＞０且つａ２１・λ１／λ２＜０なので、ａ２１
＝−２（Ｌ１・Ｋ１−Ｌ２・Ｋ２）／ＩＺ＞０の時、λ
１＜０、λ２＜０であれば、Ｄは安定となる。従って、
式（７）のオブザーバは、次式のように表される。
【数１４】
【００２４】但し、λ１＞０、λ２＞０
上式は、定常状態で式（８）を満足する。
【００２５】式（１４）を書き変えると、
【数１５】
【００２６】更に変形すると
【数１６】
【００２７】式（１６）のコーナリングパワーＫ１、Ｋ
２を非線形モデルに置き換えれば、非線形オブザーバと
なる。また、タイヤモデルを駆動・制動力を含めた複合
タイヤモデルに拡張することにより、駆動・制動力配分
機構を備えた車両に対しても適用することができる。
２を非線形モデルに置き換えれば、非線形オブザーバと
なる。また、タイヤモデルを駆動・制動力を含めた複合
タイヤモデルに拡張することにより、駆動・制動力配分
機構を備えた車両に対しても適用することができる。
【００２８】図３に赤外線式車体スリップ角測定装置で
の測定値と本発明による推定値との比較データを示す。
（ａ）は周回路走行のデータを、（ｂ）はスラローム走
行のデータを、（ｃ）はワインディング路走行のデータ
をそれぞれ示し、スラロームは幾分か誤差が大きめであ
るが、周回路並びにワインディング路は実用上問題の無
い範囲に収まっている。
の測定値と本発明による推定値との比較データを示す。
（ａ）は周回路走行のデータを、（ｂ）はスラローム走
行のデータを、（ｃ）はワインディング路走行のデータ
をそれぞれ示し、スラロームは幾分か誤差が大きめであ
るが、周回路並びにワインディング路は実用上問題の無
い範囲に収まっている。
【００２９】
【発明の効果】このように本発明によれば、定常状態で
の車両におけるヨーモーメントの釣り合い式に基づい
て、操舵角度、車速、ヨーレイト及び横加速度から求め
られる車体スリップ角を推定するオブザーバを構成する
ことにより、路面μの変化に大きく影響されることな
く、広い条件下で車体スリップ角を正確に推定すること
ができる。特に、車両モデル内のタイヤモデルを、非線
形タイヤモデルとすることにより、非線形領域でのスリ
ップ角推定の精度を高めることができ、更に、駆動・制
動力を含めた複合タイヤモデルに拡張することにより、
駆動・制動力配分機構を備えた車両に対しても適用する
ことができる。
の車両におけるヨーモーメントの釣り合い式に基づい
て、操舵角度、車速、ヨーレイト及び横加速度から求め
られる車体スリップ角を推定するオブザーバを構成する
ことにより、路面μの変化に大きく影響されることな
く、広い条件下で車体スリップ角を正確に推定すること
ができる。特に、車両モデル内のタイヤモデルを、非線
形タイヤモデルとすることにより、非線形領域でのスリ
ップ角推定の精度を高めることができ、更に、駆動・制
動力を含めた複合タイヤモデルに拡張することにより、
駆動・制動力配分機構を備えた車両に対しても適用する
ことができる。
【図１】車両モデル図
【図２】本発明の制御則のブロック図
【図３】赤外線式車体スリップ角測定装置での測定値と
本発明による推定値との比較データを表すグラフ
本発明による推定値との比較データを表すグラフ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｂ６２Ｄ 113:00 Ｇ０１Ｍ 17/02 Ｂ
Claims (2)
- 【請求項１】 定常状態でのヨーモーメントの釣り合
い式に基づいて、操舵角度、車速、ヨーレイト及び横加
速度から車体スリップ角を推定するオブザーバを構成し
たことを特徴とする車体スリップ角推定方法。 - 【請求項２】 前記オブザーバ中のタイヤ特性を表す
項を非線形関数としたことを特徴とする請求項１に記載
の車体スリップ角推定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001366984A JP2003165431A (ja) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | 車体スリップ角推定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001366984A JP2003165431A (ja) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | 車体スリップ角推定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003165431A true JP2003165431A (ja) | 2003-06-10 |
Family
ID=19176806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001366984A Withdrawn JP2003165431A (ja) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | 車体スリップ角推定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003165431A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006044464A (ja) * | 2004-08-04 | 2006-02-16 | Fuji Heavy Ind Ltd | 車両の駆動力配分制御装置 |
| JP2006069519A (ja) * | 2004-08-04 | 2006-03-16 | Fuji Heavy Ind Ltd | 車両運動制御装置および車両運動制御方法 |
| JP2007106273A (ja) * | 2005-10-14 | 2007-04-26 | Nissan Motor Co Ltd | 車両走行状態推定装置 |
| JP2008308079A (ja) * | 2007-06-15 | 2008-12-25 | Toyota Central R&D Labs Inc | 車体スリップ角制御装置及びプログラム |
| JP2009120082A (ja) * | 2007-11-16 | 2009-06-04 | Honda Motor Co Ltd | 車両挙動制御装置 |
| JP2010274701A (ja) * | 2009-05-26 | 2010-12-09 | Toyota Motor Corp | 車両物理量推定装置 |
| JP2012171418A (ja) * | 2011-02-18 | 2012-09-10 | Jtekt Corp | 車体すべり角推定装置および車両姿勢制御装置 |
| CN103415435A (zh) * | 2010-01-25 | 2013-11-27 | 博格华纳扭矩输出系统公司 | 用于控制车辆的偏航力矩的方法 |
| CN107340298A (zh) * | 2017-06-29 | 2017-11-10 | 广西师范大学 | 基于摄像头路面检测的平衡车系统测控方法 |
| KR102294986B1 (ko) * | 2020-05-25 | 2021-08-30 | 넥센타이어 주식회사 | 공기입 타이어의 시험 장치 |
-
2001
- 2001-11-30 JP JP2001366984A patent/JP2003165431A/ja not_active Withdrawn
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4668563B2 (ja) * | 2004-08-04 | 2011-04-13 | 富士重工業株式会社 | 車両の駆動力配分制御装置 |
| JP2006069519A (ja) * | 2004-08-04 | 2006-03-16 | Fuji Heavy Ind Ltd | 車両運動制御装置および車両運動制御方法 |
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| CN103415435B (zh) * | 2010-01-25 | 2016-04-20 | 博格华纳扭矩输出系统公司 | 用于控制车辆的偏航力矩的方法 |
| JP2012171418A (ja) * | 2011-02-18 | 2012-09-10 | Jtekt Corp | 車体すべり角推定装置および車両姿勢制御装置 |
| CN107340298A (zh) * | 2017-06-29 | 2017-11-10 | 广西师范大学 | 基于摄像头路面检测的平衡车系统测控方法 |
| CN107340298B (zh) * | 2017-06-29 | 2020-01-31 | 广西师范大学 | 基于摄像头路面检测的平衡车系统测控方法 |
| KR102294986B1 (ko) * | 2020-05-25 | 2021-08-30 | 넥센타이어 주식회사 | 공기입 타이어의 시험 장치 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20061106 |