JP2003214990A - 車両速度制御装置 - Google Patents

車両速度制御装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 フィードフォワード制御回路の誤差分を補償
するフィードバック制御回路の構成を簡単にし、そのゲ
イン調整も簡単にする。 【解決手段】 構成要素12,22〜25,4からな
り、車両の伝達関数の逆関数をフィードフォワードの伝
達関数に用いて車速指令から直接アクセル開度θを演算
し、そのアクセル操作により車速を車速指令に一致させ
るフィードフォワード制御回路を設け、該回路の誤差分
を補償するフィードバック回路においては、車速指令V
Sと車速Vとの偏差を比例演算部13により比例演算す
るとともに、走行抵抗設定器14からの走行抵抗を加算
し、かつ加算器15からの駆動力指令をフィードバック
制御する。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】この発明は、シャシーダイナ
モメータ等の車両試験装置上で車両を運転するときの車
両速度制御装置に関する。 【0002】 【従来の技術】従来、シャシーダイナモメータ上で車両
を運転するときの速度制御方法には、図2に示すような
加速度マイナ付速度制御方式がある(特公昭61−18
433号)。この方式においては、車速指令信号VS
車両4の車速検出信号Vとの偏差信号を速度制御器1で
比例演算して加減速度指令信号を得、また車速検出信号
Vを微分演算器5で演算して加減速度検出信号を得、こ
の両加速度信号の偏差を加減速度演算器2に入力して比
例積分演算してアクセルペダルストローク信号θ S
し、さらにストローク制御器3によりアクセルペダルス
トローク制御信号θとし、アクセルペダルを操作して車
両4の車速Vを車速指令VSと一致するように制御して
いる。なお、構成要素のブロック内の記号は、各構成要
素の伝達関数を示す。 【0003】上記した従来の加速度マイナ付速度制御装
置は、フィードバック制御であるので、速度制御器1等
のゲイン調整を行う必要があり、また車両4の伝達関数
MG(S)は多数の変化要素があり、これらの変化要素
が変化する毎にやはり速度制御器1等のゲイン調整が必
要となった。さらに、フィードバック制御ループは閉ル
ープ伝達関数として表わされ、速度制御器1等のゲイン
によって決まる制御応答の遅れが存在する。 【0004】これらの点を改善するため、本出願人は車
両の伝達関数の逆関数MG-1(S)を用いたフィードフ
ォワード制御方式を提案した(特願平6−75532
号)。この制御方法は、車両の伝達関数MG(S)の逆
関数MG(S)-1を用いて車速指令VSに車速Vを一致
させるために必要なアクセルペダルストロークQAを直
接演算により算出し、このQAをアクセルアクチュエー
タ操作信号QSとして出力する。これによりアクセルア
クチュエータは作動し、アクセルアクチュエータストロ
ークθを得てθ=θAとし、車両のアクセルペダルを動
かし、車速指令VSに車両Vを一致させるものである。 【0005】しかしながら、車両の伝達関数の逆関数を
用いたフィードフォワード制御は、フィードバック制御
の欠点を理論上除去できるものではあるが、実際には車
両の伝達関数の逆関数には必ず誤差が生じ、車速指令と
車速との間に誤差が生じた。 【0006】そこで、本出願人はこの誤差を解消するた
めに図3に示す速度制御装置を提案した(特開平7−3
25019号)。Aは加算器A3部分を除いて、前述し
たフィードフォワード制御回路であり、6は逆関数MG
(S)-1を有する逆関数回路である。Bは車速指令VS
と車速Vに偏差が生じたときに逆関数回路6からのアク
セルペダルストローク指令を補正するアクセルペダルス
トローク補正指令を出力する車両モデル補償制御回路で
ある。 【0007】補償制御回路Bにおいて、7は制御回路A
と同じ伝達関数を有する車両制御モデル伝達関数回路、
8は回路7からの車速指令VS′を微分するD演算器、
1は回路7からの車速指令VS′と車速Vの偏差を検出
する加算器、9はこの偏差に比例した信号を出力するP
演算器、10は車速Vを微分するD演算器、A2は演算
器8〜10の出力を加算する加算器、11は加算器A2
からの信号を比例積分し、加算器A3にアクセルペダル
ストローク補正指令θCを出力するPI演算器である。 【0008】車速指令VSで車両4を加速した時、指令
に対する車速の遅れ分を補償するアクセルペダルのスト
ローク指令がPI演算器11の積分項に蓄積され、車速
指令VSが加速から定常に移った時この積分項に蓄積さ
れた値をPIの時定数で放出する間、余分なアクセル指
令を出すことになり、車速のオーバーシュートが発生す
る。回路7はこの車速の遅れ分による積分項への蓄積を
防ぎ、車速のオーバーシュートを防止する。 【0009】演算器8〜11からなるフィードバック回
路は、加速度指令フォーシングを持つ加速度マイナ付速
度制御回路となっていて、D演算器8からの加減速度指
令とP演算器9からの車速偏差信号との合計を新たな加
減速指令とし、D演算器10からの加減速検出信号との
偏差信号を加算器A2から出力させ、PI演算器11か
らの補正指令θCを加算器A3に入力し、ストローク指令
θAをθSに補正する。この結果、車両の伝達関数の逆関
数MG(S)-1に誤差があった場合、その誤差分のアク
セルストローク指令のみPI演算器11に蓄積され、補
償される。又、D演算器8,10の相殺効果により速度
指令VS′と車速Vの偏差が相殺され、オーバーシュー
トが防止される。 【0010】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図3に
示した従来装置は、フィードフォワード制御による誤差
分を補償するフィードバック制御回路の構成が複雑であ
り、比例、微分、積分の各演算が行われるためにそのゲ
イン調整も容易でなかった。又、車両4においては、実
際にはダイナモメータ等による走行抵抗があり、この走
行抵抗分が車両4の駆動力にフィードバックされている
ので、その後の積分項がキャンセルされ、制御誤差を生
じ、この制御誤差を補償するために、フィードバック制
御回路の構成が複雑となった。 【0011】この発明は上記のような課題を解決するた
めに成されたものであり、フィードフォワード制御回路
の誤差分を補償するフィードバック制御回路の構成を簡
単にするとともに、そのゲイン調整を簡単にすることが
できる車両速度制御装置を得ることを目的とする。 【0012】 【課題を解決するための手段】この発明による車両速度
制御装置は、車両の伝達関数の逆関数をフィードフォワ
ードの伝達関数に用いて車速指令から直接アクセル開度
を演算出力し、そのアクセル操作により車速を車速指令
に一致させるフィードフォワード制御回路と、車速指令
に応じて比例制御するとともに車両の走行抵抗分を加算
して、前記フィードフォワード制御による誤差分を補償
するフィードバック制御回路と、車両の出力をフィード
バック制御する出力オブザーバ補正回路を設けたもので
ある。 【0013】 【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面とともに説明する。図1はこの実施形態による車両速
度制御装置のブロック図を示す。図において、12は車
速指令VSを入力され、加速力Fαを演算する加速力演
算部、13は車速指令θSと車速Vとの偏差を比例演算
する比例演算部、14は車速Vを入力され、走行抵抗F
RLを設定する走行抵抗設定器、15は各演算部12,1
3及び走行抵抗設定器14の各出力を加算して駆動力F
Rを出力する加算器、16は機械慣性の慣性モーメント
O(車重Wに対応)と検出加速度を乗算して機械慣性
M=W4V/4tを得る乗算器、17は機械慣性F
Mと、走行抵抗FRLと電気慣性FEを加算したものに対応
する検出ダイナモメータトルクを入力され、検出駆動力
を出力する加算器である。 【0014】又、加算器18には駆動力FRと一次遅れ
要素19の出力が入力され、その偏差が駆動力指令とし
て出力される。この駆動力指令と加算器17からの検出
駆動力が加算器20に入力され、その偏差は切換スイッ
チ21を介して一次遅れ要素19に入力される。加算器
18からの駆動力指令は乗算器22でタイヤ半径rが乗
算されてアクスル軸トルクtaが算出され、アクスル軸
トルクtaは除算器23に入力され、トランスミッショ
ン比iMとデフ比iDとを乗算したものにより除算されて
エンジン出力トルクteが算出される。 【0015】24は収録エンジン特性部であり、エンジ
ン出力トルクte、エンジン回転数Ne、車速指令変化
率、冷却水温、吸気温度、大気圧などを入力され、シー
マック学習機能によりこれらの各変化要素間の荷重テー
ブルを作成して記憶する。そして、入力された各変化要
素に応じてアクセルアクチュエータ操作信号θSを荷重
テーブルから読み出し、出力する。開度制御部25は操
作信号θSを入力されてアクセル開度θを出力する。 【0016】アクセル開度θは車両4に入力される。車
両4においては、まずエンジン特性部26があり、入力
されたアクセル開度θ及びエンジン回転数Neに応じた
エンジン出力トルクteが出力される。出力トルクte
乗算器27に入力され、iM×iDを乗算されてアクセル
軸トルクtaが演算され、この軸トルクtaは除算器28
に入力され、タイヤ半径rで除算して駆動力FRを算出
し、加算器29では駆動力FRからダイナモメータ等に
よる実際の走行抵抗分30が減算され、加速力Fαが得
られる。加速力Fαは除算器31に入力され、車重Wで
除算されて加速度αが算出され、加速度αは積分器32
に入力されて車速Vが得られる。 【0017】上記構成において、加速力演算部12、乗
算器22、除算器23、収録エンジン特性部24により
車両4の伝達関数MG(S)の逆関数MG(S)-1を有
する逆関数回路を形成し、この逆関数回路に開度制御部
25及び車両4を加えてフィードフォワード制御回路を
形成する。このフィードフォワード制御回路の誤差分を
補償するフィードバック回路としては、従来のような複
雑な回路構成とせず、基本的には比例演算部13のみで
ある。これは、車両4において、実際には走行抵抗30
が存在するために積分項がキャンセルされるために、そ
の補償が必要となるが、走行抵抗設定器14からの走行
抵抗をフィードバック系に加算することにより車両4に
おける走行抵抗30が相殺されるため、補償の必要がな
くなるためである。従って、フィードバック制御回路は
基本的には比例演算器13のみで構成され、構成簡単で
ゲイン調整も容易となる。ただし、フィードバック系に
走行抵抗分を加算したことによる誤差も生じる。このた
め、構成要素16〜20による駆動力オブザーバ補正回
路を設け、車両の駆動力をフィードバック制御するよう
にした。 【0018】なお、変速中に駆動力オブザーバ補正回路
が作動すると、却って誤差が生じるので、切換スイッチ
21を設け、変速中は駆動力オブザーバ補正回路が作動
しないようにした。 【0019】 【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、走行抵
抗設定器からの走行抵抗をフィードバック系に加算した
ので、車両における走行抵抗分が相殺され、フィードフ
ォワード制御による誤差分を補償するフィードバック制
御回路の構成を基本的には比例演算器のみとすることが
でき、構成簡単でゲイン調整も簡単にすることができ
る。
【図面の簡単な説明】 【図1】この発明による車両速度制御装置のブロック図
である。 【図2】従来装置のブロック図である。 【図3】他の従来装置のブロック図である。 【符号の説明】 4…車両 13…比例演算部 14…走行抵抗設定器

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 車両の伝達関数の逆関数をフィードフォ
    ワードの伝達関数に用いて車速指令から直接アクセル開
    度を演算出力し、そのアクセル操作により車速を車速指
    令に一致させるフィードフォワード制御回路と、車速指
    令に応じて比例制御するとともに車両の走行抵抗分を加
    算して、前記フィードフォワード制御による誤差分を補
    償するフィードバック制御回路と、車両の出力をフィー
    ドバック制御する出力オブザーバ補正回路を備えたこと
    を特徴とする車両速度制御装置。
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