JP2008074185A - Vehicle motion control method and vehicle motion controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ヨーレート操作量により車両のヨーレート制御を行う車両運動制御方法および車両運動制御装置の技術分野に属する。 The present invention belongs to the technical field of a vehicle motion control method and a vehicle motion control device for performing yaw rate control of a vehicle by a yaw rate operation amount.
従来の車両運動制御装置としては、引用文献1には、2つの横加速度センサの差分からヨー角加速度を推定し、このヨー角加速度に比例して後輪を操舵することで、ヨーレートの制御精度を高める技術が知られている。
As a conventional vehicle motion control device, in
ここで、他のヨー角加速度の推定方法として、引用文献2には、ヨーレートセンサによるヨーレート検出値の時間による差分で推定する方法が記載されている。また、引用文献3には、制御操作量を入力し、制御対象の動特性に基づいたフィルタを用いて推定したヨー角加速度を、ヨー角加速度検出値とヨー角加速度推定値との偏差に比例して補正する方法が記載されている。
しかしながら、上記従来技術にあっては、以下の問題点を有している。
引用文献1に記載された技術では、ヨー角加速度の推定に2つの横加速度センサを用いるために、配線なども含めてコストやレイアウト的に不利であると共に、2つの横加速度センサ検出値の数値演算でヨー角加速度を推定するために、数値演算誤差により制御性が悪化する可能性がある。
However, the above prior art has the following problems.
In the technique described in the cited
引用文献2に記載された技術では、ヨーレート検出値に含まれるノイズを増幅する可能性があり、ノイズによるヨーレートのチャタリングが起き、運転の違和感が発生する可能性がある。また、ヨーレート検出値を元にした推定であるので、制御操作量に対するヨー角加速度の推定が遅れ、制御精度が悪化する可能性がある。 In the technique described in the cited document 2, there is a possibility that noise included in the yaw rate detection value is amplified, chattering of the yaw rate due to noise occurs, and driving may feel uncomfortable. Further, since the estimation is based on the yaw rate detection value, the estimation of the yaw angular acceleration with respect to the control operation amount is delayed, and the control accuracy may be deteriorated.
引用文献3に記載された技術では、制御操作量に対するヨー角加速度の推定遅れは回避できるが、ヨー角加速度検出値とヨー角加速度推定値との偏差に比例したヨー角加速度推定値の補正であるため、ヨー角加速度検出誤差や外乱によってヨー角加速度推定値が真値に収束せず、制御精度が悪化する可能性がある。 In the technique described in the cited document 3, estimation delay of the yaw angular acceleration with respect to the control operation amount can be avoided, but correction of the yaw angular acceleration estimated value proportional to the deviation between the yaw angular acceleration detected value and the yaw angular acceleration estimated value is possible. Therefore, the yaw angular acceleration estimated value does not converge to the true value due to the yaw angular acceleration detection error or disturbance, and the control accuracy may deteriorate.
本発明は、上記課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、コスト増や運転の違和感を伴うことなく、ヨーレートの制御精度の向上を図ることができる車両運動制御方法および車両運動制御装置を提供することにある。 The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and its object is to provide a vehicle motion control method and a vehicle capable of improving the control accuracy of the yaw rate without increasing costs or feeling uncomfortable during driving. It is to provide a motion control device.
上述の目的を達成するため、本発明では、
ヨーレート操作量に基づいて車両のヨーレート制御を行う車両運動制御装置において、
ヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、
ヨー角加速度推定値に基づいて、ヨーレートを推定するヨーレート推定手段と、
前記ヨーレート操作量と、前記ヨーレート検出値と前記ヨーレート推定値との偏差であるヨーレート偏差と、このヨーレート偏差の積分値と、に基づいて、前記ヨー角加速度を推定するヨー角加速度推定手段と、
目標ヨーレートと前記ヨーレート検出値と前記ヨー角加速度推定値とに基づいて、ヨーレートの目標応答を満たすヨーレート操作量を演算するフィードバック操作量演算手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides:
In a vehicle motion control device that performs yaw rate control of a vehicle based on a yaw rate operation amount,
A yaw rate detection means for detecting the yaw rate;
Yaw rate estimating means for estimating the yaw rate based on the yaw angular acceleration estimated value;
A yaw angular acceleration estimating means for estimating the yaw angular acceleration based on the yaw rate manipulated variable, a yaw rate deviation that is a deviation between the yaw rate detected value and the yaw rate estimated value, and an integral value of the yaw rate deviation;
Feedback manipulated variable calculation means for calculating a yaw rate manipulated variable that satisfies the target response of the yaw rate based on the target yaw rate, the yaw rate detection value, and the yaw angular acceleration estimated value;
It is characterized by providing.
本発明の車両運動制御装置では、ヨーレート制御用のヨーレート検出手段を流用してヨー角加速度の推定を行うことができるため、コスト増を招くことなくヨーレートの制御精度が向上し、運転の違和感が緩和される。
また、ヨー角加速度を、ヨーレート操作量と、ヨーレート検出値とヨーレート推定値との偏差であるヨーレート偏差と、このヨーレート偏差の積分値とから推定するため、操作入力に対するヨー角加速度の推定偏差の比例・積分補償により、推定遅れが生じない。したがって、ヨーレート推定値の推定精度が向上するのに伴い、ヨー角加速度の推定精度も向上するため、ヨーレート制御精度がさらに高まり、運転の違和感がより抑えられる。
この結果、コスト増や運転の違和感を伴うことなく、ヨーレートの制御精度の向上を図ることができる。
In the vehicle motion control device of the present invention, yaw rate acceleration can be estimated by diverting the yaw rate detection means for controlling the yaw rate. Therefore, the control accuracy of the yaw rate is improved without causing an increase in cost, and the driver feels uncomfortable. Alleviated.
Further, since the yaw angular acceleration is estimated from the yaw rate manipulated variable, the yaw rate deviation that is the deviation between the yaw rate detected value and the yaw rate estimated value, and the integrated value of this yaw rate deviation, Proportional / integral compensation prevents estimation delays. Therefore, as the estimation accuracy of the yaw rate estimation value is improved, the estimation accuracy of the yaw angular acceleration is also improved, so that the yaw rate control accuracy is further increased, and driving discomfort is further suppressed.
As a result, it is possible to improve the control accuracy of the yaw rate without increasing costs and feeling uncomfortable with driving.
以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例1に基づいて説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described based on the first embodiment.
まず、構成を説明する。
[全体構成]
図1は、実施例1の車両運動制御装置を適用した電気自動車の構成図である。
実施例1の電気自動車は、駆動力発生源としての電気モータ3RL,3RRを備えており、各々のモータ3RL,3RRの回転軸は、減速機4RL,4RRを介して、電気自動車の後輪(駆動輪)2RL,2RRに連結されている。2つのモータ3RL,3RRの出力特性、2つの減速機4RL,4RRの減速比および2つの車輪の半径は、いずれも同一である。
First, the configuration will be described.
[overall structure]
FIG. 1 is a configuration diagram of an electric vehicle to which the vehicle motion control device of the first embodiment is applied.
The electric vehicle of the first embodiment includes electric motors 3RL and 3RR as driving force generation sources, and the rotation shafts of the motors 3RL and 3RR are rear wheels of the electric vehicle via the speed reducers 4RL and 4RR ( Drive wheels) are connected to 2RL and 2RR. The output characteristics of the two motors 3RL and 3RR, the reduction ratios of the two speed reducers 4RL and 4RR, and the radii of the two wheels are all the same.
モータ3RL,3RRは、いずれも永久磁石をロータに埋め込んだ三相同期モータである。リチウムイオンバッテリ6との電力授受を制御する駆動回路5RL,5RRが、それらのモータ3RL,3RRの力行および回生トルクを、統合コントローラ30から受信するトルク指令値tTRL(左後輪),tTRR(右後輪)とそれぞれ一致するように調整する。そして、駆動回路5RL,5RRは、各々のモータ3RL,3RRの出力トルクと、モータ回転軸に取り付けられた回転位置センサ(不図示)により検出したモータ回転速度を各々統合コントローラ30へ送信する。
Each of the motors 3RL and 3RR is a three-phase synchronous motor in which a permanent magnet is embedded in a rotor. Torque command values tTRL (left rear wheel) and tTRR (right) are received by the drive circuits 5RL and 5RR that control power transfer with the
前輪(操向輪)2FL,2FRは、運転者が操作するステアリングホイール11の回転運動によりステアリングギヤ14を介して機械的に主操舵される他に、補助操舵用モータ12によりステアリングギヤ14を全体的に車幅方向へ変位させることで補助操舵される。すなわち、前輪2FL,2FRの舵角はステアリングホイール11による主舵角と補助操舵用モータ12による補助舵角との和となる。前輪舵角は、制御回路13が補助操舵用モータ12の出力を調整することで、統合コントローラ30が送信する目標前輪舵角と一致するように制御される。前輪2FL,2FRには、回転数を検出する回転センサ25,26が取り付けられており、各々の回転数を検出して統合コントローラ30へ送信する。
The front wheels (steering wheels) 2FL and 2FR are mechanically steered via the
この他に、統合コントローラ30には、アクセルペダルセンサ23によって検出するアクセル開度信号APOと、ステアリングホイール11の回転軸に取り付けられた操舵角センサ21によって検出するステアリングホイール11の回転角信号STRと、ヨーレートセンサ(ヨーレート検出手段)8によって検出するヨーレート信号γと、重心位置に取り付けられた加速度センサ28によって検出される前後方向加速度信号axおよび横方向加速度信号ayと、同じく重心位置に取り付けられた車体横すべり角センサ(車体横すべり角検出手段)29から出力される車体横すべり角信号βが入力される。
In addition, the integrated
[車両運動制御処理]
図2は、実施例1の統合コントローラ30で演算される車両運動制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、統合コントローラ30は、マイクロコンピュータのほかにRAM/ROMなどの周辺部品を備えており、図2のフローチャートを一定時間毎、例えば5ms毎に実行する。
[Vehicle motion control processing]
FIG. 2 is a flowchart showing the flow of the vehicle motion control process calculated by the integrated
ステップS100では、センサ信号や、駆動回路5RL,5RRからの受信信号をRAM変数に格納し、ステップS101へ移行する。具体的には、アクセル開度信号を変数APS(単位は%であり、全開時を100%とする)に格納し、ステアリングホイール11の回転角信号を変数STR(反時計回りを正とする)に格納し、車体ヨーレート信号を変数γ(左旋回時の向きを正にとる)に格納し、車体横加速度信号をay(左方向を正とする)に格納し、車体前後加速度信号をax(前方を正とする)に格納し、車体横すべり角信号をβ(反時計回りを正とする)に格納し、各々の前輪の回転数をNFL,NFR(車両が前進する向きを正とする)に格納する。また、駆動回路5RL,5RRから受信する信号についても、モータ3RL,3RRの出力トルクをそれぞれ変数TRL,TRR(車両を加速させる向きを正とする)に格納し、それぞれのモータ3RL,3RRの回転速度を変数NRL,NRR(車両が前進する向きを正とする)に格納する。
In step S100, sensor signals and received signals from the drive circuits 5RL and 5RR are stored in RAM variables, and the process proceeds to step S101. Specifically, the accelerator opening signal is stored in a variable APS (unit is%, and 100% when fully opened), and the rotation angle signal of the
ステップS101では、車両の速度V(単位はm/sで、車両が前進する向きを正とする。)を次式で演算し、ステップS102へ移行する。
V = (NFL + NFR) ×R / GG / 2
ここで、Rは車輪の半径、GGは減速機の減速比である。
In step S101, the vehicle speed V (unit is m / s, and the direction in which the vehicle moves forward is positive) is calculated by the following equation, and the process proceeds to step S102.
V = (NFL + NFR) x R / GG / 2
Where R is the wheel radius and GG is the reduction gear ratio.
ステップS102では、4輪の輪荷重Zfl,Zfr,Zrl,Zrrを次式から求め、ステップS103へ移行する(輪荷重推定手段)。
Zfl = Zf-ΔZd-2ΔZc・(Zf-ΔZd) / (Zf+Zr)
Zfr = Zf-ΔZd+2ΔZc・(Zf-ΔZd) / (Zf+Zr)
Zrl = Zr+ΔZd-2ΔZc・(Zr+ΔZd) / (Zf+Zr)
Zrr = Zr+ΔZd+2ΔZc・(Zr+ΔZd) / (Zf+Zr)
Zf = mgLr / L
Zr = mgLf / L
ΔZd = m・ax・hcg / 2L
ΔZc = m・ay・hcg / 2Lt
ここで、Ltはトレッド距離の半分、hcgは重心高さである。実施例1では、サスペンションによる荷重変化の遅れを無視して説明するが、荷重変化の遅れを考慮してもよい。
In step S102, the wheel loads Zfl, Zfr, Zrl, Zrr of the four wheels are obtained from the following equations, and the process proceeds to step S103 (wheel load estimating means).
Zfl = Zf-ΔZd-2ΔZc ・ (Zf-ΔZd) / (Zf + Zr)
Zfr = Zf-ΔZd + 2ΔZc ・ (Zf-ΔZd) / (Zf + Zr)
Zrl = Zr + ΔZd-2ΔZc ・ (Zr + ΔZd) / (Zf + Zr)
Zrr = Zr + ΔZd + 2ΔZc ・ (Zr + ΔZd) / (Zf + Zr)
Zf = mgLr / L
Zr = mgLf / L
ΔZd = m ・ ax ・ hcg / 2L
ΔZc = m ・ ay ・ hcg / 2Lt
Here, Lt is half of the tread distance, and hcg is the height of the center of gravity. In the first embodiment, the description will be made ignoring the delay in load change due to the suspension, but the delay in load change may be considered.
ステップS103では、図3のヨーレートサーボ制御演算ブロック図で示される演算を行い、本制御処理を終了する。以下、実施例1のヨーレートサーボ制御演算について説明する。 In step S103, the calculation shown in the yaw rate servo control calculation block diagram of FIG. 3 is performed, and this control process ends. Hereinafter, the yaw rate servo control calculation of the first embodiment will be described.
[ヨーレートサーボ制御演算]
図3のヨーレートサーボ制御演算ブロックは、目標値演算部100と、フィードフォワード(F/F)指令部(フィードフォワード操作量演算手段)101と、ヨー角加速度推定部102と、フィードバック(F/B)指令部(フィードバック操作量演算手段)103と、車両104と、を備えている。
[Yaw rate servo control calculation]
The yaw rate servo control calculation block of FIG. 3 includes a target
(目標値演算部)
目標値演算部100では、車速Vとステアリング操作量STRとアクセル開度APSとから、例えば図4に示す目標駆動力マップを用いて目標駆動力tFdを演算すると共に、図5に示す目標横力マップから目標横力tYを算出し、この目標横力から次式を用いて目標ヨーレートtγを演算する。
tγ = tY / (m・V)
(Target value calculator)
The target
tγ = tY / (m ・ V)
(F/F指令部)
F/F指令部101では、目標値演算部100で算出された目標制駆動力tFdと目標ヨーレートtγを共に達成するように、フィードフォワードで与える前輪舵角操作量δfFFと後輪左右駆動力操作量uFFrl,uFFrrをそれぞれ算出する。
(F / F command section)
In the F /
まず、制駆動力発生のために、例えば、目標制駆動力tFdを次のように左右後輪に等しく分配し、基本後輪駆動力uFFrl0(左後輪)とuFFrr0(右後輪)とする。
uFFrl0 = uFFrr0 = tFd / 2 …(1)
First, in order to generate braking / driving force, for example, the target braking / driving force tFd is equally distributed to the left and right rear wheels as follows to obtain basic rear wheel driving force uFFrl0 (left rear wheel) and uFFrr0 (right rear wheel). .
uFFrl0 = uFFrr0 = tFd / 2 (1)
次に、目標ヨーレートtγを達成するフィードフォワード前輪舵角δfFFとフィードフォワード後輪駆動力差uFFを、例えば、前輪舵角δfからヨーレートへの伝達関数Qf(s,V)と、後輪左右駆動力差からヨーレートへの伝達関数Qu(s,V)と、目標ヨーレートtγからヨーレートへの規範応答を示す伝達関数D(s,V)とを用いて、次式により演算する。
モデル化誤差や外乱がなく、前輪舵角操作量δfFFが制限なく実現される場合、目標ヨーレートtγからヨーレートへの伝達関数は、次式で表される。
フィードフォワード後輪左右駆動力uFFrl,uFFrrは、次式で表される。
uFFrl = uFFrl0 - uFF
uFFrr = uFFrr0 + uFF
Feed forward rear wheel left and right driving forces uFFrl and uFFrr are expressed by the following equations.
uFFrl = uFFrl0-uFF
uFFrr = uFFrr0 + uFF
(F/B指令部)
F/B指令部103では、目標ヨーレートtγとヨーレートとヨー角加速度推定部102で推定されるヨー角加速度推定値dγhatとから、ヨーレートサーボ制御のためのフィードバック前輪舵角操作量δfFBとフィードバック後輪左右駆動力差操作量uFBとを、図6,7に示すブロック図に従い演算する。
(F / B command section)
The F /
A) フィードバック前輪舵角操作量δfFBの演算
図6は、実施例1のフィードバック前輪舵角操作量演算ブロック図である。
制御誤差演算部(第1制御誤差演算部)200では、次式で表されるように、制御誤差(第1制御誤差)σfを演算する。
The control error calculation unit (first control error calculation unit) 200 calculates a control error (first control error) σf as represented by the following equation.
ここで、ωは前記規範応答D(s,V)で決まる応答パラメータである。規範応答D(s,V)は次式で表される。
もし、制御誤差σfがゼロならば、式(4)から、目標ヨーレートtγとヨーレートとの関係は次式のようになり、式(5)で表される規範応答と一致する。
また、式(4)の第1項が目標ヨーレートtγとヨーレートとの偏差の積分であるので、制御誤差σfがゼロならば、理論的に目標ヨーレートtγとヨーレートの定常偏差がゼロとなる。
よって、前輪舵角F/B操作量演算部(第1ヨーレート操作量演算部)201で、次のようにハイゲインのスイッチング操作量としてフィードバック前輪舵角操作量(第1ヨーレート操作量)δfFBを算出し、制御誤差をゼロ近傍に抑え込む。
Therefore, the front wheel steering angle F / B operation amount calculation unit (first yaw rate operation amount calculation unit) 201 calculates a feedback front wheel steering angle operation amount (first yaw rate operation amount) δfFB as a high gain switching operation amount as follows. Then, the control error is suppressed to near zero.
ここで、εfはチャタリング防止のための正の定数であり、Kfはスイッチングゲインである。スイッチングゲインKfを外乱やモデル誤差を考慮して十分大きく、例えば前輪舵角δfの最大値としている。 Here, εf is a positive constant for preventing chattering, and Kf is a switching gain. The switching gain Kf is sufficiently large in consideration of disturbances and model errors, for example, the maximum value of the front wheel steering angle δf.
また、この方法はモデルベースではなく、ヨーレートとヨー角加速度dγの検出もしくは推定値を参照し、刹那的に目標ヨーレートtγとヨーレートとヨー角加速度dγとを所望の関係に強制的に押し込むので、制御対象の時変性や非線形性を考慮する必要がないため、ゲインスケジュールのための制御ゲインの適合時間が要らない。 In addition, this method is not model-based but refers to the detection or estimation value of the yaw rate and yaw angular acceleration dγ, and forcibly pushes the target yaw rate tγ, yaw rate, and yaw angular acceleration dγ into the desired relationship. Since there is no need to consider the time-varying or non-linearity of the controlled object, the control gain adaptation time for the gain schedule is not required.
B) フィードバック後輪左右駆動力差操作量uFBの演算
図7は、実施例1のフィードバック後輪左右駆動力差操作量演算ブロック図である。
制御誤差演算部(第2制御誤差演算部)300では、次式で表されるように、制御誤差(第2制御誤差)σuを演算する。
The control error calculation unit (second control error calculation unit) 300 calculates a control error (second control error) σu as represented by the following equation.
もし、制御誤差σuがゼロならば、式(7),(8)から、目標ヨーレートtγとヨーレートとの関係は次式のようになり、式(5)で表される規範応答と一致する。
そして、駆動力差F/B操作量演算部(第2ヨーレート操作量演算部)301で、次のようにハイゲインのスイッチング操作量としてフィードバック後輪左右駆動力差操作量(第2ヨーレート操作量)uFBを算出し、制御誤差をゼロ近傍に抑え込む。
ここで、εuはチャタリング防止のための正の定数であり、Kuはスイッチングゲインである。Kuを外乱やモデル誤差を考慮して十分大きく、例えば後輪駆動力差の最大値としている。 Here, εu is a positive constant for preventing chattering, and Ku is a switching gain. Ku is sufficiently large in consideration of disturbances and model errors, for example, the maximum value of the rear wheel driving force difference.
図3に戻り、次のようにフィードフォワード操作量δfFF,uFFrl,uFFrrにフィードバック操作量δfFB,uFBを加えて、前輪舵角操作量δfと後輪左右駆動力差操作量url,urrを算出する。
δf = δfFF + δfFB
url = uFFrl - uFB
urr = uFFrr + uFB
Returning to FIG. 3, the feedback operation amount δfFB, uFB is added to the feedforward operation amount δfFF, uFFrl, uFFrr to calculate the front wheel steering angle operation amount δf and the rear wheel left / right driving force difference operation amount url, urr as follows. .
δf = δfFF + δfFB
url = uFFrl-uFB
urr = uFFrr + uFB
ヨー角加速度推定部(ヨー角加速度推定手段)102では、前輪舵角指令δf*(前輪舵角操作量)と後輪左右駆動力差指令uy*とヨーレートとから、図8に示すブロック図に従い、ヨー角加速度推定値dγhatを演算する。 The yaw angular acceleration estimation unit (yaw angular acceleration estimating means) 102 follows the block diagram shown in FIG. 8 from the front wheel steering angle command δf * (front wheel steering angle operation amount), the rear wheel left / right driving force difference command uy *, and the yaw rate. Then, the yaw angular acceleration estimated value dγhat is calculated.
図8のヨー角加速度推定ブロックは、タイヤ横力ヨーモーメント演算部(ヨーモーメント操作量推定部)102aと、乗算器102bと、加算器102cと、乗算器102dと、差分器102eと、乗算器102fと、乗算器102gと、積分器102hと、加算器(ヨー角加速度算出部)102iと、積分器(ヨーレート推定手段)102jと、を備えている。
The yaw angular acceleration estimation block in FIG. 8 includes a tire lateral force yaw moment calculation unit (yaw moment manipulated variable estimation unit) 102a, a
タイヤ横力ヨーモーメント演算部102aは、前輪操舵指令δf*を入力し、タイヤ横力によるヨーモーメントMYを出力する。
乗算器102bは、後輪駆動力差指令uy*を入力し、2Ltを乗算した値2Ltuy*出力する。ここで、Ltは、後輪トレッド幅の半分の長さである。
加算器102cは、タイヤ横力によるヨーモーメントMYと2Ltuy*とを入力し、両者を加算した値MY+2Ltuy*を出力する。
乗算器102dは、MY+2Ltuy*を入力し、1/Izを乗算したヨー角加速度のベース値dγhat0を出力する。ここで、Izは、重心まわりのヨー慣性である。
The tire lateral force yaw
The
The
The
比較器102eは、ヨーレート検出値γとヨーレート推定値γhatとを入力し、両者の差分であるヨーレート偏差γ-γhatを出力する。
乗算器102fは、ヨーレート偏差γ-γhatを入力し、変数h1を乗算した値h1(γ-γhat)をする。
乗算器102gは、ヨーレート偏差γ-γhatを入力し、変数h2を乗算した値h2(γ-γhat)を出力する。
積分器102hは、h2(γ-γhat)を入力し、1/sを乗算した積分値h2(γ-γhat)/sを出力する。
The
The
The
The
加算器102iは、ヨー角加速度のベース値dγhat0とh1(γ-γhat)とh2(γ-γhat)/sとを入力し、各入力値の和をヨー角加速度推定値dγhatとして出力する。
積分器102jは、ヨー角加速度推定値dγhatを入力し、1/sを乗算した積分値であるヨーレート推定値γhatを出力する。
The
The
以下、ヨー角加速度推定ブロックにおけるヨー角加速度推定値dγhat算出方法を説明する。
まず、後輪駆動力差指令uy*は次式で表される。
First, the rear wheel driving force difference command uy * is expressed by the following equation.
ヨーレートγと4輪各々のタイヤ横力Yfl,Yfr,Yrl,Yrrと後輪駆動力差uyとの線形近似された関係は、次式で表される。
タイヤ横力は、例えばタイヤ横すべり角と荷重から図9に示すタイヤ特性マップで演算される。タイヤ横すべり角(左前βfl,右前βfr,左後βrl,右後βrr)は次式で表される。
ここで、δrは後輪舵角であるが、実施例1では後輪操舵なしとしているので、δrはゼロとする。 Here, δr is the rear wheel steering angle, but in the first embodiment, no rear wheel steering is performed, so δr is set to zero.
また、4輪の輪荷重Zfl,Zfr,Zrl,Zrrは次式で求められる。
Zfl = Zf-ΔZd-2ΔZc・(Zf-ΔZd) / (Zf+Zr)
Zfr = Zf-ΔZd+2ΔZc・(Zf-ΔZd) / (Zf+Zr)
Zrl = Zr+ΔZd-2ΔZc・(Zr+ΔZd) / (Zf+Zr)
Zrr = Zr+ΔZd+2ΔZc・(Zr+ΔZd) / (Zf+Zr)
Zf = mgLr / L
Zr = mgLf / L
ΔZd = m・ax・hcg / 2L
ΔZc = m・ay・hcg / 2Lt
ここで、Lはホイールベース長さ、hcgは重心高さである。ここで、実施例1では無視したサスペンションによる荷重変化の遅れを考慮してもよい。
Further, the wheel loads Zfl, Zfr, Zrl, Zrr of the four wheels are obtained by the following equations.
Zfl = Zf-ΔZd-2ΔZc ・ (Zf-ΔZd) / (Zf + Zr)
Zfr = Zf-ΔZd + 2ΔZc ・ (Zf-ΔZd) / (Zf + Zr)
Zrl = Zr + ΔZd-2ΔZc ・ (Zr + ΔZd) / (Zf + Zr)
Zrr = Zr + ΔZd + 2ΔZc ・ (Zr + ΔZd) / (Zf + Zr)
Zf = mgLr / L
Zr = mgLf / L
ΔZd = m ・ ax ・ hcg / 2L
ΔZc = m ・ ay ・ hcg / 2Lt
Here, L is the wheelbase length and hcg is the height of the center of gravity. Here, in the first embodiment, a delay in load change due to the suspension ignored may be taken into consideration.
ただし、タイヤ横力の演算はこの方法に限定されるものではなく、タイヤ特性マップの代わりにタイヤ横すべり角ゼロ近傍で線形近似したタイヤ横すべり角とタイヤ力の関係を用いるなど、操舵角に応じてタイヤ横力によるヨーモーメントMYをおおよそ推定する方法でも、従来技術に対してヨー角加速度の推定速度が向上する。また、輪荷重も加速度センサを用いずに、前後加速度と横加速度の目標値を代用してもよく、この場合には加速度センサ28はなくてもよい。
However, the calculation of the tire side force is not limited to this method, and instead of using the tire characteristic map, the relationship between the tire side slip angle and the tire force, which is linearly approximated near the tire side slip angle, is used. Even in the method of roughly estimating the yaw moment MY due to the tire lateral force, the estimated speed of the yaw angular acceleration is improved as compared with the conventional technique. Also, the wheel load may be substituted for the target values of longitudinal acceleration and lateral acceleration without using the acceleration sensor, and in this case, the
以上に示した前輪舵角指令によるタイヤ横力と後輪駆動力差指令uy*から、式(10),(11)を用いて、ヨーレートの時間微分であるヨー角加速度のベース値dγhat0を算出する。 Based on the tire lateral force and the rear wheel drive force difference command uy * shown above, the yaw angular acceleration base value dγhat0, which is the time derivative of the yaw rate, is calculated using equations (10) and (11). To do.
しかしながら、実際には、Lf,Lr,Lt,Izの測定誤差、線形近似誤差、アクチュエータの駆動遅れ等の理由により、実際のヨー角加速度とヨー角加速度のベース値dγhat0とは一致しない。そこで、次式のように、ヨーレート検出値γとヨーレート推定値γhatとの偏差に応じて、ヨー角加速度推定値の補正値dγhatmを算出する。
ここで、h1,h2は、補正速度を示す変数である。h1,h2は大きくすると推定誤差の補償が速くなるが、ノイズによる推定値のチャタリングが起きやすくなる。そこで、図10に示すように、目標ヨーレートtγの変化が大きいほど、かつ、規範応答の応答が速いほど(ωが大きいほど)、h1,h2を大きな値に設定する。 Here, h1 and h2 are variables indicating the correction speed. If h1 and h2 are increased, the estimation error is compensated faster, but chattering of the estimated value due to noise is likely to occur. Therefore, as shown in FIG. 10, h1 and h2 are set to larger values as the change in the target yaw rate tγ is larger and the response of the normative response is faster (the larger ω is).
そして、次のようにヨー角加速度dγのベース値dγhat0とヨー角加速度推定値の補正値dγhatmとの和をヨー角加速度推定値dγhatとする。
dγhat = dγhat0 + dγhatm
Then, the sum of the base value dγhat0 of the yaw angular acceleration dγ and the correction value dγhatm of the yaw angular acceleration estimated value is set as the yaw angular acceleration estimated value dγhat as follows.
dγhat = dγhat0 + dγhatm
また、ヨーレート推定値γhatは、ヨー角加速度推定値dγhatの積分として次式で表される。
よって、式(12)はヨーレート検出値γとヨーレート推定値γhatとの偏差の比例・積分補償器の形をしているので、外乱やモデル化誤差などによるヨーモーメントのずれは積分補償され、ヨーレート推定値γhatが精度良く推定される。 Therefore, since the equation (12) is in the form of a proportional / integral compensator of the deviation between the yaw rate detection value γ and the yaw rate estimation value γhat, the deviation of the yaw moment due to disturbance or modeling error is integrated and the yaw rate is compensated. The estimated value γhat is estimated with high accuracy.
ただし、実施例1では無視したが、前輪舵角と後輪左右駆動力差の操作量に対するタイヤ発生力への遅れを考慮してdγhat0を演算してもよい。
また、dγhat0の演算では、前輪舵角と後輪駆動力差のいずれか一方のみでも従来技術に対してヨー角加速度の推定速度が向上する。
However, although ignored in the first embodiment, dγhat0 may be calculated in consideration of a delay in the tire generation force with respect to the operation amount of the front wheel steering angle and the rear wheel left / right driving force difference.
In addition, in the calculation of dγhat0, the estimated speed of the yaw angular acceleration is improved with respect to the prior art only with either the front wheel steering angle or the rear wheel driving force difference.
次に、作用を説明する。
[ヨーレートの制御精度向上作用]
実施例1の車両運動制御装置では、ヨーレート制御用のヨーレートセンサ8を流用してヨー角加速度推定値dγhatを算出しているため、2つの横加速度センサの差分からヨー角加速度を推定する特開平6−64554号公報に記載の技術に対し、コスト増を招くことなくヨーレートの制御精度の向上を実現でき、運転の違和感が緩和される。
Next, the operation will be described.
[Yaw rate control accuracy improvement effect]
In the vehicle motion control apparatus according to the first embodiment, the yaw angular acceleration estimated value dγhat is calculated using the
また、実施例1では、ヨー角加速度推定部102において、前輪操舵指令δf*および後輪駆動力差指令uy*に基づくヨー角加速度のベース値dγhat0と、ヨーレート検出値γとヨーレート推定値γhatとの偏差であるヨーレート偏差h1(γ-γhat)と、このヨーレート偏差の積分値h2(γ-γhat)/sとの和をヨー角加速度推定値dγhatとし、このヨー角加速度推定値を積分してヨーレート推定値γhatを算出している。
In the first embodiment, the yaw angular
よって、式(12)から、ヨーレート検出値γとヨーレート推定値γhatとの偏差の比例・積分補償により、外乱やモデル化誤差等によるヨーモーメントのずれは積分補償され、ヨーレート推定値γhatが精度良く推定される。さらに、ヨー角加速度のベース値dγhat0は、操作入力に対するヨー角加速度の推定遅れを抑制する効果がある。 Therefore, from equation (12), the proportional and integral compensation of the deviation between the yaw rate detection value γ and the yaw rate estimation value γhat compensates for the yaw moment deviation due to disturbance, modeling error, etc., and the yaw rate estimation value γhat is accurate. Presumed. Further, the base value dγhat0 of the yaw angular acceleration has an effect of suppressing the estimated delay of the yaw angular acceleration with respect to the operation input.
したがって、ヨーレート推定値γhatの推定精度が向上するのに伴い、ヨー角加速度推定値dγhatの推定精度も向上するため、ヨーレート制御精度がさらに高まり、運転の違和感がより抑えられる。 Therefore, as the estimation accuracy of the yaw rate estimated value γhat is improved, the estimation accuracy of the yaw angular acceleration estimated value dγhat is also improved, so that the yaw rate control accuracy is further increased and the uncomfortable feeling of driving is further suppressed.
また、式(12)において、変数h1,h2を、目標ヨーレートtγの変化が大きいほど、かつ、規範応答の応答が速いほど(ωが大きいほど)、大きな値に設定するため、このh1,h2の変化により、ヨーレートの変化が速く、ヨー角加速度が大きくなるときには推定遅れが抑制され、ヨーレートの変化が遅く、ヨー角加速度dγが小さくノイズの影響が出やすいときには、ノイズの影響が抑制される。 In Equation (12), the variables h1 and h2 are set to larger values as the change in the target yaw rate tγ is larger and the response of the norm response is faster (the larger ω is). When the yaw rate changes rapidly and the yaw angular acceleration increases, the estimation delay is suppressed. When the yaw rate changes slowly and the yaw angular acceleration dγ is small and easily affected by noise, the influence of noise is suppressed. .
実施例1では、前輪舵角F/B操作量演算部201において、フィードバック前輪舵角操作量δfFBを算出する式(6)のスイッチングゲインKfを十分大きく、例えば前輪舵角δfの最大値に設定しているため、制御誤差σfがゼロ近傍に収束し、ヨーレートが規範応答で目標ヨーレートtγへ追従することで、運転者に滑らかな旋回挙動を提供できる。また、操作量指令値に対して実際のヨーレート操作量(前輪舵角δf)が飽和することなく実現可能となるため、ヨー角加速度推定部102において、操作量に基づくヨー角加速度推定値dγhatの推定精度を向上させることができる。
In the first embodiment, in the front wheel steering angle F / B operation
また、駆動力差F/B操作量演算部301において、フィードバック後輪左右駆動力差操作量uFBを算出する式(9)のスイッチングゲインKuを十分大きく、例えば後輪駆動力差の最大値に設定しているため、制御誤差σuがゼロ近傍に収束し、ヨーレートが規範応答で目標ヨーレートtγへ追従することで、運転者に滑らかな旋回挙動を提供できる。また、操作量指令値に対して実際のヨーレート操作量(後輪左右駆動力差)が飽和することなく実現可能となるため、、ヨー角加速度推定部102において、操作量に基づくヨー角加速度推定値dγhatの推定精度を向上させることができる。
Further, in the driving force difference F / B operation
実施例1では、F/B指令部103において、式(4)を用いて算出した制御誤差σfをフィードバック前輪舵角操作量δfFBでゼロ近傍に抑え込むと共に、式(6)を用いて算出した制御誤差σuをフィードバック後輪左右駆動力差操作量uFBで抑え込む。
In the first embodiment, the F /
すなわち、ヨーレートの定常偏差を前輪舵角δfで補償し、後輪左右駆動力差で定常を除くヨーレート偏差を補償するので、前輪舵角δfで低エネルギーに定常的なヨーレートを発生させ、応答の遅い前輪舵角δfによるヨーレート偏差補償の遅れを、応答の速い後輪左右駆動力差で補償することができる。 That is, the steady deviation of the yaw rate is compensated by the front wheel steering angle δf, and the yaw rate deviation excluding the steady state is compensated for by the rear wheel left and right driving force difference, so that a steady yaw rate is generated at low energy at the front wheel steering angle δf, and the response The delay in yaw rate deviation compensation due to the slow front wheel steering angle δf can be compensated for by the rear wheel left / right driving force difference with a fast response.
ただし、F/B指令部103は本構成に限定されるものではなく、ヨー角加速度推定値を利用したヨーレート制御ならば、後述するヨー角加速度の推定精度向上による効果が得られる。
However, the F /
[運転操作に対するレスポンス向上作用]
実施例1では、F/F指令部101において、式(2),(3)を用いて算出したフィードフォワード前輪舵角δfFF,フィードフォワード後輪駆動力差uFFに基づいて、前輪舵角δfおよび後輪駆動力差を補正する。これにより、目標ヨーレートtγとヨーレートのずれを後追いするF/B指令部103のフィードバック制御のみによって、目標ヨーレートtγに対するヨーレートの追従遅れを抑制でき、運転操作に対するレスポンスを向上させることができる。
[Response improvement for driving operation]
In the first embodiment, in the F /
[シミュレーション結果]
従来技術に対する実施例1の効果を、図11の計算機シミュレーション結果を用いて説明する。
[simulation result]
The effect of the first embodiment over the prior art will be described using the computer simulation result of FIG.
従来技術(ヨーレートセンサを用いたヨーレート検出値の時間による差分に基づいてヨー角加速度を推定する、特開2002−331951号公報に記載の方法)を用いてヨー角加速度を推定した場合を破線で、実施例1の方法を用いてヨー角加速度を推定した場合を実線で、ヨーレートの目標応答(規範応答)を一点鎖線で示す。 A case where the yaw angular acceleration is estimated using a conventional technique (a method described in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-331951 in which yaw angular acceleration is estimated based on a time-dependent difference of a yaw rate detection value using a yaw rate sensor) is indicated by a broken line. The case where the yaw angular acceleration is estimated using the method of the first embodiment is indicated by a solid line, and the target response (normative response) of the yaw rate is indicated by a one-dot chain line.
図11において、上段(a)がヨーレートの時刻歴、下段(b)がヨー角加速度の時刻歴である。図11から、従来技術ではヨー角加速度の推定遅れによる影響で目標ヨーレートに対するヨーレートのずれが大きく、ヨー角加速度も振動している。一方、実施例1では、ヨー角加速度の推定遅れが抑制され、目標ヨーレートに対してヨーレートが精度良く追従しており、ヨー角加速度の振動もなく、滑らかに精度良く規範応答を実現している。 In FIG. 11, the upper stage (a) shows the time history of the yaw rate, and the lower stage (b) shows the time history of the yaw angular acceleration. From FIG. 11, in the prior art, the deviation of the yaw rate with respect to the target yaw rate is large due to the influence of the estimation delay of the yaw angular acceleration, and the yaw angular acceleration also vibrates. On the other hand, in Example 1, the estimation delay of the yaw angular acceleration is suppressed, the yaw rate follows the target yaw rate with high accuracy, and the norm response is realized smoothly and accurately without vibration of the yaw angular acceleration. .
[後方重心車両への適用]
車両の重心を後方寄りの位置とすることで、車両挙動が不安定となる速度である安定限界速度を車両の最高速度よりも低い速度に設定し、この不安定な車速域近くのハイゲインを利用して旋回性能を高めた車両がある。この場合、通常走行時や直進時には制御で車両挙動を安定化させる必要があるが、特開平6−64554号公報に記載された技術では、ヨー角加速度の推定に2つの横加速度センサを用いており、実際のヨーレートが検出されないため、ヨーレートを確実に安定化させることができず、所望の車両挙動が得られない可能性がある。
[Application to rear center of gravity vehicles]
By setting the center of gravity of the vehicle closer to the rear, the stability limit speed, which is the speed at which the vehicle behavior becomes unstable, is set to a speed lower than the maximum speed of the vehicle, and the high gain near this unstable vehicle speed range is used. Some vehicles have improved turning performance. In this case, it is necessary to stabilize the vehicle behavior by control during normal traveling or straight traveling. However, in the technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 6-64554, two lateral acceleration sensors are used for estimating the yaw angular acceleration. In addition, since the actual yaw rate is not detected, the yaw rate cannot be reliably stabilized, and a desired vehicle behavior may not be obtained.
実施例1では、ヨーレートセンサ8を用いて実際のヨーレートを検出するため、後方重心化等による強オーバーステア特性の車両とすることで、ヨー運動性能を高めた場合であっても、ヨーレートを確実に安定化させることができ、所望の車両挙動が得られる。
Since the actual yaw rate is detected using the
次に、効果を説明する。
実施例1の車両運動制御装置にあっては、以下に列挙する効果を奏する。
Next, the effect will be described.
The vehicle motion control apparatus according to the first embodiment has the following effects.
(1) ヨーレート操作量(前輪舵角,後輪左右駆動力差)に基づいて車両のヨーレート制御を行う車両運動制御方法において、ヨーレートγを検出するステップ(ヨーレートセンサ8)と、ヨー角加速度推定値dγhatに基づいて、ヨーレートγhatを推定するステップ(積分器102j)と、ヨーレート操作量と、ヨーレート検出値γとヨーレート推定値γhatとの偏差であるヨーレート偏差(γ-γhat)と、このヨーレート偏差の積分値と、に基づいて、ヨー角加速度dγhatを推定するステップ(ヨー角加速度推定部102)と、目標ヨーレートtγとヨーレート検出値γとヨー角加速度推定値dγhatとに基づいて、ヨーレートの目標応答を満たすヨーレート操作量(フィードバック前輪舵角操作量δfFB,フィードバック後輪左右駆動力差操作量uFB)を演算するステップ(F/B指令部103)と、を備える。これにより、コスト増や運転の違和感を伴うことなく、ヨーレートの制御精度の向上を図ることができる。
(1) In a vehicle motion control method for controlling a yaw rate of a vehicle based on a yaw rate operation amount (front wheel steering angle, rear wheel left / right driving force difference), a step (yaw rate sensor 8) for detecting a yaw rate γ, and yaw angular acceleration estimation Based on the value dγhat, the step (
(2) ヨーレート操作量(前輪舵角,後輪左右駆動力差)に基づいて車両のヨーレート制御を行う車両運動制御装置において、ヨーレートγを検出するヨーレートセンサ8と、ヨー角加速度推定値dγhatに基づいて、ヨーレートγhatを推定する積分器102jと、ヨーレート操作量と、ヨーレート検出値γとヨーレート推定値γhatとの偏差であるヨーレート偏差(γ-γhat)と、このヨーレート偏差の積分値と、に基づいて、ヨー角加速度dγhatを推定するヨー角加速度推定部102と、目標ヨーレートtγとヨーレート検出値γとヨー角加速度推定値dγhatとに基づいて、ヨーレートの目標応答を満たすヨーレート操作量(フィードバック前輪舵角操作量δfFB,フィードバック後輪左右駆動力差操作量uFB)を演算するF/B指令部103と、を備える。これにより、コスト増や運転の違和感を伴うことなく、ヨーレートの制御精度の向上を図ることができる。
(2) In a vehicle motion control device that controls the yaw rate of a vehicle based on the yaw rate manipulated variable (front wheel steering angle, rear wheel left / right driving force difference), the
(3) ヨー角加速度推定部102は、ヨーレート操作量(前輪操舵指令δf,後輪駆動力差指令uy*)によるヨーモーメント操作量(MY,2Ltuy*)を推定するタイヤ横力ヨーモーメント演算部102aと、推定されたヨーモーメント操作量(MY,2Ltuy*)と、ヨーレート偏差(γ-γhat)と、このヨーレート偏差の積算値(γ-γhat)/sとの各々に所定の係数(1/Iz,h1,h2)を乗じた値h1(γ-γhat),h2(γ-γhat)を加算し、ヨー角加速度推定値dγhatを算出する加算器102iと、を備える。すなわち、実際のヨー角加速度dγに対するヨー角加速度のベース値dγhat0の推定偏差を、ヨーレート偏差(γ-γhat)の比例・積分補償に応じた補正値dγhatm(式(12))により補正するため、操作入力に対するヨー角加速度の推定遅れを抑制することができる。
(3) The yaw
(4) 車体横すべり角βを検出する車体横すべり角センサ29を備え、ヨーレート操作量は、前輪舵角であり、タイヤ横力ヨーモーメント演算部102aは、車体横すべり角βとヨーレート検出値γと車速Vと前輪舵角δfとに基づいて、タイヤ横力によるヨーモーメントMYを推定する。これにより、ヨーモーメントMYの推定精度をさらに高めることができる。
(4) A vehicle body
(5) 各車輪の輪荷重を推定する輪荷重推定手段(ステップS102)を備え、タイヤ横力ヨーモーメント演算部102aは、各輪荷重推定値Zfl,Zfr,Zrl,Zrrに基づいて、タイヤ横力によるヨーモーメントMYを推定する。これにより、ヨーモーメントMYの推定精度をさらに高めることができる。
(5) A wheel load estimating means (step S102) for estimating the wheel load of each wheel is provided, and the tire lateral force yaw
(6) ヨー角加速度推定部102は、ヨーレート偏差(γ-γhat)とこのヨーレート偏差の積分値(γ-γhat)/sとに乗じる各係数h1,h2を、ヨーレートの目標応答速度が高いほど大きな値に設定する。これにより、ヨーレート変化が速くヨー角加速度が大きくなる場合のヨー角加速度の推定遅れ抑制と、ヨーレート変化が遅くヨー角加速度が小さくなることでノイズの影響が出やすい場合のノイズの影響抑制と、の両立を図ることができる。
(6) The yaw angular
(7) ヨーレート操作量を、後輪2RL,2RRの左右駆動力差uy*としたため、前後輪を転舵する場合と比較して安定余裕が増し、より確実に車両を安定化することができる。 (7) Since the yaw rate manipulated variable is the left / right driving force difference uy * between the rear wheels 2RL and 2RR, the stability margin is increased compared to the case where the front and rear wheels are steered, and the vehicle can be stabilized more reliably. .
(8) F/B指令部103は、ヨーレート偏差の積分値(γ-γhat)/sとヨーレート検出値γとに応じたヨー角加速度dγに対するヨー角加速度推定値dγhatのずれに基づいて制御誤差σfを演算する制御誤差演算部200と、演算された制御誤差σfに比例したフィードバック前輪舵角操作量δfFBを演算する前輪舵角F/B操作量演算部201と、を備える。これにより、ヨーレートの定常偏差を補償することができ、ヨーレートを規範応答で目標ヨーレートtγへ追従させることができる。
(8) The F /
(9) フィードバック前輪舵角操作量δfFBは、前輪舵角δfであるため、ヨーレートの定常偏差を前輪舵角δfにより低エネルギーで補償することができる。 (9) Since the feedback front wheel rudder angle operation amount ΔfFB is the front wheel rudder angle Δf, the steady deviation of the yaw rate can be compensated with low energy by the front wheel rudder angle Δf.
(10) F/B指令部103は、ヨーレート偏差(γ-γhat)に応じたヨー角加速度dγに対するヨー角加速度推定値dγhatのずれに基づいて制御誤差σuを演算する制御誤差演算部300と、演算された制御誤差σuに比例したフィードバック後輪左右駆動力差操作量uFBを演算する駆動力差F/B操作量演算部301と、を備える。これにより、ヨーレートの過渡的な偏差を補償することができ、ヨーレートを規範応答で目標ヨーレートtγへ追従させることができる。
(10) The F /
(11) フィードバック後輪左右駆動力差操作量uFBは、後輪左右駆動両差であるため、応答の遅い前輪舵角δfによるヨーレート偏差補償の遅れを、応答の速い後輪左右駆動力差で補償することができ、制御精度の向上によって運転の違和感を抑制することができる。 (11) Since the feedback rear wheel left / right driving force difference manipulated variable uFB is the rear wheel left / right driving difference, the yaw rate deviation compensation delay due to the slow response front wheel steering angle δf It is possible to compensate, and it is possible to suppress the uncomfortable feeling of driving by improving the control accuracy.
(12) F/B指令部103は、フィードバック前輪舵角操作量δfFBを決めるスイッチングゲインKfを前輪舵角δfの最大値とし、フィードバック後輪左右駆動力差操作量uFBを決めるスイッチングゲインKuを後輪駆動力差の最大値とする。すなわち、δfFB,uFBを機械的制限値に基づいて制限することにより、操作量指令値に対して実際の操作量が飽和することなく実現可能となり、ヨー角加速度推定部102において、ヨーレート操作量に基づくヨー角加速度の推定精度を向上させることができる。
(12) The F /
(13) 前輪舵角δfからヨーレートへの伝達関数Qf(s,V)および後輪左右駆動力差からヨーレートへの伝達関数Qu(s,V)の逆モデルと、目標ヨーレートtγからヨーレートへの規範応答を示す伝達関数D(s,V)とに基づいて、目標ヨーレートtγと車速Vとからフィードフォワード操作量(フィードフォワード前輪舵角δfFF,フィードフォワード後輪駆動力差uFF)を演算し、このフィードフォワード操作量により前輪舵角δfおよび後輪駆動力差を補正するF/F指令部101を設けた。これにより、目標ヨーレートtγとヨーレートとのずれを後追いするフィードバック制御のみにより、目標ヨーレートtγに対するヨーレートの追従遅れを抑制でき、運転操作に対するレスポンスを向上させることができる。
(13) Inverse model of transfer function Qf (s, V) from front wheel rudder angle δf to yaw rate and transfer function Qu (s, V) from rear wheel left / right driving force difference to yaw rate, and from target yaw rate tγ to yaw rate Based on the transfer function D (s, V) indicating the normative response, the feedforward manipulated variable (feedforward front wheel steering angle δfFF, feedforward rear wheel driving force difference uFF) is calculated from the target yaw rate tγ and the vehicle speed V, An F /
(14) F/B指令部103は、目標ヨーレートtγとヨーレート検出値γとに応じたヨー角加速度を、目標ヨーレートtγを入力とした規範応答D(s,V)によるヨー角加速度と一致させる。これにより、目標ヨーレートtγへヨーレートが規範応答で精度良く追従し、運転者に滑らかな旋回挙動を提供できる。
(14) The F /
(他の実施例)
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例1に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例1に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
(Other examples)
The best mode for carrying out the present invention has been described based on the first embodiment. However, the specific configuration of the present invention is not limited to the first embodiment and does not depart from the gist of the present invention. Any change in the design of the range is included in the present invention.
例えば、実施例1では、前輪舵角と後輪左右駆動力差をヨーレート操作量としたが、本発明は、この組合せに限定されるものではなく、前輪舵角や後輪舵角や後輪左右駆動力差や前輪左右駆動力差等、ヨーレートを制御可能な操作量を1つ以上用いても実施可能である。また、ヨー角加速度推定部に入力する操作量は、前輪舵角と後輪左右駆動力差のいずれか一方でも従来技術に対して制御精度が向上する。 For example, in the first embodiment, the front wheel steering angle and the rear wheel left / right driving force difference are used as the yaw rate operation amount, but the present invention is not limited to this combination, and the front wheel steering angle, rear wheel steering angle, and rear wheel are not limited to this combination. It is also possible to use one or more operation amounts that can control the yaw rate, such as a left / right driving force difference and a front wheel left / right driving force difference. Further, the control amount of the operation amount input to the yaw angular acceleration estimation unit is improved with respect to the prior art in any one of the front wheel steering angle and the rear wheel left / right driving force difference.
また、実施例1では、車体横すべり角センサにより車体横すべり角を検出する例を示したが、特開平5−185942号公報に記載された技術のように、車両の2個所の横加速度とヨーレートとから、車両運動特性の数式モデルに基づくオブザーバなどを用いて推定してもよい。 Further, in the first embodiment, an example in which the vehicle body side slip angle is detected by the vehicle body side slip angle sensor is shown. However, as in the technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 5-185942, the lateral acceleration and yaw rate at two locations of the vehicle are shown. From this, it may be estimated using an observer based on a mathematical model of vehicle motion characteristics.
2FL,2FR 前輪
2RL,2RR 後輪
3RL,3RR 電気モータ
4RL,4RR 減速機
5RL,5RR 駆動回路
6 リチウムイオンバッテリ
8 ヨーレートセンサ
11 ステアリングホイール
12 補助操舵用モータ
13 制御回路
14 ステアリングギヤ
21 操舵角センサ
23 アクセルペダルセンサ
25,26 回転センサ
28 加速度センサ
29 車体横すべり角センサ
30 統合コントローラ
100 目標値演算部
101 F/F指令部
102 ヨー角加速度推定部
102a タイヤ横力ヨーモーメント演算部
102b 乗算器
102c 加算器
102d 乗算器
102e 比較器
102f 乗算器
102g 乗算器
102h 積分器
102i 加算器
102j 積分器
103 F/B指令部
104 車両
200 制御誤差演算部
201 前輪舵角F/B操作量演算部
300 制御誤差演算部
301 駆動力差F/B操作量演算部
2FL, 2FR Front wheel 2RL, 2RR Rear wheel 3RL, 3RR Electric motor
4RL, 4RR Reducer 5RL,
100 Target value calculator
101 F / F command section
102 Yaw angular acceleration estimator
102a Tire lateral force yaw moment calculator
102b multiplier
102c adder
102d multiplier
102e comparator
102f multiplier
102g multiplier
102h integrator
102i adder
102j integrator
103 F / B command section
104 vehicles
200 Control error calculator
201 Front wheel rudder angle F / B manipulated variable calculator
300 Control error calculator
301 Driving force difference F / B manipulated variable calculator
Claims (14)
ヨーレートを検出するステップと、
ヨー角加速度推定値に基づいて、ヨーレートを推定するステップと、
前記ヨーレート操作量と、前記ヨーレート検出値と前記ヨーレート推定値との偏差であるヨーレート偏差と、このヨーレート偏差の積算値と、に基づいて、前記ヨー角加速度を推定するステップと、
目標ヨーレートと前記ヨーレート検出値と前記ヨー角加速度推定値とに基づいて、ヨーレートの目標応答を満たすヨーレート操作量を演算するステップと、
を備えることを特徴とする車両運動制御方法。 In a vehicle motion control method for performing yaw rate control of a vehicle based on a yaw rate operation amount,
Detecting the yaw rate;
Estimating a yaw rate based on a yaw angular acceleration estimate;
Estimating the yaw angular acceleration based on the yaw rate manipulated variable, a yaw rate deviation that is a deviation between the yaw rate detection value and the yaw rate estimation value, and an integrated value of the yaw rate deviation;
Calculating a yaw rate manipulated variable that satisfies the target response of the yaw rate based on the target yaw rate, the yaw rate detection value, and the yaw angular acceleration estimated value;
A vehicle motion control method comprising:
ヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、
ヨー角加速度推定値に基づいて、ヨーレートを推定するヨーレート推定手段と、
前記ヨーレート操作量と、前記ヨーレート検出値と前記ヨーレート推定値との偏差であるヨーレート偏差と、このヨーレート偏差の積分値と、に基づいて、前記ヨー角加速度を推定するヨー角加速度推定手段と、
目標ヨーレートと前記ヨーレート検出値と前記ヨー角加速度推定値とに基づいて、ヨーレートの目標応答を満たすヨーレート操作量を演算するフィードバック操作量演算手段と、
を備えることを特徴とする車両運動制御装置。 In a vehicle motion control device that performs yaw rate control of a vehicle based on a yaw rate operation amount,
A yaw rate detection means for detecting the yaw rate;
Yaw rate estimating means for estimating the yaw rate based on the yaw angular acceleration estimated value;
A yaw angular acceleration estimating means for estimating the yaw angular acceleration based on the yaw rate manipulated variable, a yaw rate deviation that is a deviation between the yaw rate detected value and the yaw rate estimated value, and an integral value of the yaw rate deviation;
Feedback manipulated variable calculation means for calculating a yaw rate manipulated variable that satisfies the target response of the yaw rate based on the target yaw rate, the yaw rate detection value, and the yaw angular acceleration estimated value;
A vehicle motion control device comprising:
前記ヨー角加速度推定手段は、前記ヨーレート操作量によるヨーモーメント操作量を推定するヨーモーメント操作量推定部と、
推定されたヨーモーメント操作量と、前記ヨーレート偏差と、このヨーレート偏差の積算値との各々に所定の係数を乗じた値を加算し、ヨー角加速度推定値を算出するヨー角加速度算出部と、
を備えることを特徴とする車両運動制御装置。 The vehicle motion control device according to claim 2,
The yaw angular acceleration estimation means includes a yaw moment manipulated variable estimator for estimating a yaw moment manipulated variable based on the yaw rate manipulated variable,
A yaw angular acceleration calculator that calculates a yaw angular acceleration estimated value by adding a value obtained by multiplying each of the estimated yaw moment manipulated variable, the yaw rate deviation, and the integrated value of the yaw rate deviation by a predetermined coefficient;
A vehicle motion control device comprising:
車体横すべり角を検出または推定する車体横すべり角検出手段を備え、
前記ヨーレート操作量は、操向輪の舵角であり、
前記ヨーモーメント操作量推定部は、前記車体横すべり角と前記ヨーレート検出値と車速と前記操向輪舵角とに基づいて、前記ヨーモーメント操作量を推定することを特徴とする車両運動制御装置。 In the vehicle motion control device according to claim 3,
A vehicle side slip angle detecting means for detecting or estimating a vehicle side slip angle is provided.
The yaw rate operation amount is a steering angle of a steered wheel,
The yaw moment operation amount estimation unit estimates the yaw moment operation amount based on the vehicle body side slip angle, the yaw rate detection value, the vehicle speed, and the steered wheel steering angle.
各車輪の輪荷重を推定する輪荷重推定手段を備え、
前記ヨーモーメント操作量推定部は、前記各輪荷重推定値に基づいて前記ヨーモーメント操作量を推定することを特徴とする車両運動制御装置。 The vehicle motion control device according to claim 4,
A wheel load estimating means for estimating the wheel load of each wheel;
The yaw moment operation amount estimation unit estimates the yaw moment operation amount based on each wheel load estimation value.
前記ヨー角加速度推定手段は、前記ヨーレート偏差とこのヨーレート偏差の積分値とに乗じる各係数を、ヨーレートの目標応答速度が高いほど大きな値に設定することを特徴とする車両運動制御装置。 The vehicle motion control device according to any one of claims 3 to 5,
The yaw angular acceleration estimation means sets each coefficient to be multiplied by the yaw rate deviation and an integral value of the yaw rate deviation to a larger value as the target response speed of the yaw rate is higher.
前記ヨーレート操作量は、駆動輪の左右駆動力差であることを特徴とする車両運動制御装置。 The vehicle motion control device according to any one of claims 2 to 6,
The vehicle motion control device according to claim 1, wherein the yaw rate operation amount is a difference between right and left driving forces of driving wheels.
前記フィードバック操作量演算手段は、
前記ヨーレート偏差の積分値と前記ヨーレート検出値とに応じたヨー角加速度に対するヨー角加速度推定値のずれに基づいて第1制御誤差を演算する第1制御誤差演算部と、
演算された第1制御誤差に比例した第1ヨーレート操作量を演算する第1ヨーレート操作量演算部と、
を備えることを特徴とする車両運動制御装置。 The vehicle motion control device according to any one of claims 2 to 7,
The feedback manipulated variable calculation means includes
A first control error calculation unit that calculates a first control error based on a deviation of a yaw angular acceleration estimated value with respect to a yaw angular acceleration according to the integral value of the yaw rate deviation and the yaw rate detection value;
A first yaw rate manipulated variable calculator for calculating a first yaw rate manipulated variable proportional to the calculated first control error;
A vehicle motion control device comprising:
前記第1ヨーレート操作量は、操向輪の舵角であることを特徴とする車両運動制御装置。 The vehicle motion control device according to claim 8,
The vehicle motion control device according to claim 1, wherein the first yaw rate operation amount is a steering angle of a steered wheel.
前記フィードバック操作量演算手段は、
前記ヨーレート偏差に応じたヨー角加速度に対するヨー角加速度推定値のずれに基づいて第2制御誤差を演算する第2制御誤差演算部と、
演算された第2制御誤差に比例した第2ヨーレート操作量を演算する第2ヨーレート操作量演算部と、
を備えることを特徴とする車両運動制御装置。 The vehicle motion control device according to any one of claims 2 to 9,
The feedback manipulated variable calculation means includes
A second control error calculation unit that calculates a second control error based on a deviation of the yaw angular acceleration estimated value from the yaw angular acceleration according to the yaw rate deviation;
A second yaw rate manipulated variable calculator for calculating a second yaw rate manipulated variable proportional to the calculated second control error;
A vehicle motion control device comprising:
前記第2ヨーレート操作量は、駆動輪の左右駆動力差であることを特徴とする車両運動制御装置。 The vehicle motion control device according to claim 10,
The vehicle motion control device according to claim 2, wherein the second yaw rate operation amount is a difference between right and left driving forces of driving wheels.
前記フィードバック操作量演算手段は、前記ヨーレート操作量を機械的制限値に基づいて制限することを特徴とする車両運動制御装置。 The vehicle motion control device according to any one of claims 2 to 11,
The vehicle motion control apparatus according to claim 1, wherein the feedback operation amount calculation means limits the yaw rate operation amount based on a mechanical limit value.
前記ヨーレート操作量からヨーレートへの応答モデルの逆モデルと、前記目標ヨーレートからヨーレートへの規範応答とに基づいて、目標ヨーレートと車速とからフィードフォワード操作量を演算し、このフィードフォワード操作量によりヨーレート操作量を補正するフィードフォワード操作量演算手段を設けたことを特徴とする車両運動制御装置。 The vehicle motion control device according to any one of claims 2 to 12,
Based on the inverse model of the response model from the yaw rate manipulated variable to the yaw rate and the normative response from the target yaw rate to the yaw rate, the feedforward manipulated variable is calculated from the target yaw rate and the vehicle speed, and the yaw rate is calculated based on the feedforward manipulated variable. A vehicle motion control apparatus comprising a feedforward manipulated variable calculating means for correcting an manipulated variable.
前記フィードバック操作量演算手段は、前記目標ヨーレートと前記ヨーレート検出値とに応じたヨー角加速度を、前記目標ヨーレートを入力とした前記規範応答によるヨー角加速度と一致させることを特徴とする車両運動制御装置。 The vehicle motion control device according to claim 13,
The feedback manipulated variable calculation means matches the yaw angular acceleration according to the target yaw rate and the detected yaw rate with the yaw angular acceleration by the normative response using the target yaw rate as an input. apparatus.
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